工业生态学.docx

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工业生态学

目　　录

1.导论1

1.1.生态环境问题概念1

1.2.环境污染2

1.2.1.大气污染3

1.2.1.1.温室效应3

1.2.1.2.酸雨5

1.2.1.3.化学烟雾6

1.2.1.4.臭氧层破坏9

1.2.1.5.噪声污染13

1.2.2.水体污染16

1.2.3.固体废弃物污染23

1.3.环境破坏25

1.3.1.森林锐减25

1.3.2.草原退化与沙化29

1.3.3.水土流失30

1.3.4.土地沙化31

1.3.5.土壤盐渍化32

1.3.6.物种灭绝33

1.4.工业活动对环境的影响35

1.4.1.大量消耗自然资源36

1.4.2.污染环境36

1.4.3.扰动物质的全球循环37

1.4.4.扰动自然产生的过程39

1.5.工业生态化40

1.5.5.工业生态化的背景40

1.5.1.工业生态化概念41

1.5.2.工业生态化的目标与特征42

1.5.3.工业生态化的本质43

【教学目标】

【主要内容】

【教学要求】

1.导论

人类自诞生以来，便充分运用自己的智慧和能力，为自身更好的生存不断改变自然环境，因此，人类对自然环境的扰动是必然的。

在远古时代，人类活动对自然环境扰动产生的后果，被全球生态系统的自我平衡与修复所抵消。

但自人类进入农业文明开始，其活动对自然环境的影响不断扩大，如草原退化、水土流失等。

进入工业文明时代后，这些活动对自然环境造成日趋严重的冲击，并且以空前的速度、规模和空间幅度改变着全球环境，由此产生了一系列局部和全球的环境问题。

这些问题影响着人类社会的发展，并危及人类的生存。

1.1.生态环境问题概念

自然环境（NaturalEnvironment）由地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈组成，它是人类社会发展的物质基础。

生态环境（EcologicalEnvironment）是影响人类生存与发展的水资源、生物资源以及气候资源数量与质量的总称，是由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体，主要或完全由自然因素形成，并间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响。

生态环境的变化，最终会导致人类生活环境的变化。

因此，要保护和改善生活环境，就必须保护和改善生态环境。

生态环境与自然环境是两个在含义上十分相近的概念，有时人们将其混用，但严格说来，生态环境并不等同于自然环境。

自然环境的外延比较广，各种自然因素的总体都可以说是自然环境，但只有具有一定生态关系的整体才能称为生态环境。

如，仅由非生物因素组成的整体，虽然可以称为自然环境，但并不能叫做生态环境。

从这个意义上讲，生态环境仅是自然环境的一种，二者具有包含关系。

人类是自然生态系统中的一个特殊子系统，它是由科学、文化、经济、法律等诸多因素组成的复杂的社会经济系统。

人类不可能任意地改造自然环境和无限地利用地球资源，其生存和活动必然受到自然生态系统发展规律的制约。

因此，人类要认识与解决的是自然生态系统和人类社会经济系统复杂的运行机制和它们之间相互作用的综合性问题。

生态环境问题（ProblemsAboutEcologyandEnvironment）是因自然变化或人类活动而引起或可能引起的生态系统失衡和生态环境恶化，以及由此给人类及整个生物界的生存与发展带来的不利影响。

生态环境问题的产生和解决与人类社会的发展是同步的，早期的生态环境问题主要限于因人类聚居、人口增加所引起的局部地区生物资源特别是作为食物的野生动物资源的减少；随着农牧业生产的发展和城市的建立，引起了区域性自然资源的破坏；进入工业社会以后，人类对资源的消耗和废弃物的排放急剧增长，生态环境日渐严峻。

生态环境问题因产生的原因不同可分为：

由自然界本身某些因素变化造成的第一环境问题（原生环境问题），人们称之为自然灾害；由于人类的生产或生活活动引起的第二环境问题（次生环境问题），称之为环境污染和环境破坏。

环境污染是由于人为因素使环境的构成或状态发生了变化，与原来的情况相比，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统以及人们正常的生产和生活环境。

环境破坏是人类活动直接作用于自然环境引起的环境问题。

如，乱砍滥伐引起的森林植被的破坏；过度放牧引起的草原退化；大面积开垦草原引起的沙漠化和土地沙化；植被破坏引起的水土流失；滥采滥捕使珍稀物种灭绝等。

目前，生态环境状况总体在恶化，局部在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，环境状况不容乐观，主要表现在：

大气污染严重；水体污染明显加重，水资源短缺形势严峻；废渣存放量过大，垃圾包围城市；水土流失严重；环境污染向农村蔓延；沙漠化迅速发展；草原退化加剧；森林资源锐减；生物物种加速灭绝等。

1.2.环境污染

环境污染（EnvironmentPollution）是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。

随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，环境污染也在加剧，特别是在发展中国家。

环境污染问题越来越成为世界各国的共同研究课题之一。

环境污染按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污染；按人类活动可分为工业环境污染、城市环境污染和农业环境污染；按造成环境污染的性质来源可分为物理污染（噪声污染、放射性、电磁波）、化学污染、生物污染、能源污染和固体废物污染。

1.2.1.大气污染

按照国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）的定义，“大气污染（AtmosphericPollution）通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象”。

1.2.1.1.温室效应

图11温室效应示意图

众所周知，花房具有让阳光进入、阻止热量外逸的功能，人们称之为“温室（花房）效应”（GreenHouseEffective）。

在地球大气中，存在一些微量气体，如水气（H2O）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、臭氧（O3）、氟利昂或氯氟烃类化合物（CFCs）、氢代氯氟烃类化合物（HCFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）等，它们也有类似于花房的功能，称为温室气体。

太阳以电磁波（以可见光为主）向地球辐射能量，其中一部分在到达地球表面之前即被反射回宇宙空间，一部分被大气层吸收，另一部分穿过大气层到达地面。

地球在接受了太阳能以后，以长波的形式向外辐射，向外辐射的能量一部分被大气层吸收，一部分辐射到宇宙空间，另一部分返回地表，如图11所示。

正是由于大气层中存在水汽、二氧化碳等强烈吸收红外线的温室气体，吸收地面向空间辐射的热量，使得地表温度保持在平均15℃。

大气层起到了类似“温室”的作用。

应该指出，大气中少量温室气体的存在和恰到好处的温室效应，对人类是有益的。

如果没有温室气体，近地表层平均气温要比现在下降33℃，地球会变成一个寒冷的星球。

但是，温室气体含量过高，就会使地球仿佛被捂在一口锅里，气温逐渐升高。

大气中形成温室效应的气体，二氧化碳约占75%、氯氟代烷约占15～20%，此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。

如果二氧化碳含量比现在增加一倍，全球平均气温将上升1.5～4.5℃，而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右，气候将明显变暖。

气温升高，将导致某些地区雨量增加，某些地区出现干旱，飓风力量增强，出现频率也将增加，自然灾害加剧。

20世纪60年代末，非洲撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱，由于缺少粮食和牧草，牲畜被宰杀，饥饿致死者超过150万人。

这是“温室效应”给人类带来灾害的典型事例。

更令人担忧的是，气温升高将使两极地区冰川融化，海平面升高。

大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化，不适于粮食生产；同时，当海水入侵后，会造成江水水位抬高，泥沙淤积加速，洪水威胁加剧，使江河下游的环境急剧恶化；许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁，甚至被海水吞没。

如果海平面升高1m，直接受影响的土地约5×106km2，人口约10亿，耕地约占世界耕地总量的1/3。

如果考虑到特大风暴潮和海水侵入，沿海海拔5m以下地区都将受到影响，这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。

与二氧化碳相比，其他温室气体的温室效应更高，一个甲烷分子的温室效应是一个二氧化碳分子的21倍，氧化亚氮为206倍，氟氯碳化物则为数千倍到一万多倍，不过由于二氧化碳含量远大于其他气体，因此它的温室效应仍是最大。

温室气体的另一个特性是它们在大气中的生命期相当长，二氧化碳为50～200年，甲烷12～17年，氧化亚氮为120年，CFC-12为102年。

这些气体一旦进入大气，几乎无法回收，只有靠自然的过程让它们逐渐消失。

由于它们的长生命期，温室气体的影响是长久的而且是全球性的。

即使人类立刻停止排放所有的温室气体，从工业革命开始后累积下来的温室气体仍将继续影响地球的气候。

1.2.1.2.酸雨

1872年，英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水成份，发现它呈酸性，且农村雨水中含碳酸铵，酸性不大；郊区雨水含硫酸铵，略呈酸性；市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，呈酸性。

于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨：

化学气候学的开端》中提出“酸雨”（AcidRain）这一专有名词。

（1）酸雨产生的原因

酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理现象。

酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸，其形成原理如图12所示。

空气中的二氧化硫（SO2）主要来源于燃烧含硫的燃料，其中70%来源于工业燃煤，12%来源于工业燃油，其余则来源于生活燃煤等。

进入大气中的SO2气体在氮氧化物或悬浮颗粒中的某些过渡金属元素的催化作用下，部分地被空气中的氧气氧化为三氧化硫（SO3）。

大气中氮氧化物主要来源于高温燃烧的燃料，如汽车尾气和供热供电用燃料燃烧的产物，在1200℃或更高温度（内燃机内部能达到的温度可超过2000℃），空气中的N2和O2可生成NO，然后慢慢与氧气反应而生成NO2。

这些硫氧化物和氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上。

图12酸雨形成示意图

（2）酸雨的危害

自然界对酸性有一定的抵御能力，如土壤中的碳酸钙，大气中的氧化钙、碳酸钙微粒（风沙天气时更多），大气中天然和人为来源的氨等，这些碱性物质可与酸雨起中和作用。

硫和氮是营养元素，弱酸性降水可溶解地面中矿物质，供植物吸收。

但酸度过高，pH值降到5.6以下时，就会产生严重危害。

它可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；饮用酸化造成的地下水，可危及人体健康；酸化土壤会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定；淋洗与土壤结合的钙、镁、钾等营养元素，可使土壤贫瘠化等。

酸雨酸化水体可导致水生生物减少甚至绝迹，另一方面，底泥中沉积的某些重金属元素化合物会溶出，进入鱼、贝体中，其中的有毒重金属元素则会通过食物链危害人体健康。

受危害最大的是那些缓冲能力很差的湖泊。

处于花岗岩（酸性）地层上的湖泊容易受到直接危害，因为雨水中的酸能溶解铝和锰这些金属离子，这能引起植物和藻类生长量的减少，由这种污染形式引起的对植物的危害范围，包括从对叶片的有害影响到细根系的破坏。

酸雨对某些建筑材料的腐蚀性比海水还强，大理石、汉白玉、砂岩、板岩都能被腐蚀，会加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程。

如古埃及方尖碑在埃及的亚历山大三千多年能保存完好，但移至伦敦只有八十年就面目全非。

酸雨还可加速金属材料的腐蚀。

对暴露的油漆、涂料及橡胶等会产生破坏作用，导致其使用寿命缩短。

全世界受酸雨威胁最明显的地区包括加拿大、加利福尼亚州塞拉地区、洛基山脉和中国。

我国1972年开始了对酸雨的监测，1982年进行了酸雨普查，其中重庆、贵阳雨水的pH小于5。

现在以重庆、贵阳为中心的酸雨区已在西南地区逐步扩大，并扩展到长江下游，长江以北在青岛已发现过酸雨。

目前我国境内的酸雨以硫酸雨为主，形成三大酸雨区，即华中酸雨区、西南酸雨区和华东沿海酸雨区，其中华中酸雨区是全国酸雨污染范围最大，中心强度最高的酸雨污染区。

1.2.1.3.化学烟雾

（1）伦敦烟雾事件

1952年12月5日开始，逆温层笼罩伦敦，即接近地面的气温较低，随高度的增加，温度越来越高。

伦敦处于高气压中心位置，垂直和水平的空气流动均停止，连续数日空气寂静无风。

当时伦敦冬季多使用燃煤采暖，市区内还分布有许多以煤为主要能源的火力发电站。

由于逆温层的作用，煤炭燃烧产生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉尘等气体与污染物在城市上空蓄积，引发了连续数日的大雾天气。

期间由于毒雾的影响，不仅大批航班取消，甚至白天汽车在公路上行驶都必须打开大灯。

当时正在伦敦举办一场牛展览会，参展的牛群首先对烟雾产生了反应，350头牛中52头中毒严重，14头奄奄一息，1头当场死亡。

不久伦敦市民也对毒雾产生了反应，许多人感到呼吸困难、眼睛刺痛，发生哮喘、咳嗽等呼吸道症状的病人明显增多，进而死亡率陡增，从12月5日到12月8日的4天里，伦敦市死亡人数达4000人。

事后统计，在发生烟雾事件的一周中，48岁以上人群死亡率为平时的3倍；1岁以下人群的死亡率为平时的2倍，在这一周内，伦敦市因支气管炎死亡704人，冠心病死亡281人，心脏衰竭死亡244人，结核病死亡77人，分别为前一周的9.5、2.4、2.8和5.5倍，此外肺炎、肺癌、流行性感冒等呼吸系统疾病的发病率显著增加。

12月9日之后，由于天气变化，毒雾逐渐消散，但在此后的两个月内，又有近8000人因为烟雾事件而死于呼吸系统疾病。

这次事件造成多达12000人因空气污染而丧生。

此后的1956年、1957年和1962年又连续发生了多达十二次严重的烟雾事件。

直到1965年后，有毒烟雾才从伦敦消声匿迹。

发生1952年伦敦烟雾事件的直接原因是燃煤产生的二氧化硫和粉尘污染，间接原因是开始于12月4日的逆温层所造成的大气污染物蓄积。

燃煤产生的粉尘表面会大量吸附水，成为形成烟雾的凝聚核，这样便形成了浓雾。

另外燃煤粉尘中含有三氧化二铁成分，可以催化另一种来自燃煤的污染物二氧化硫，使其氧化生成三氧化硫，进而与吸附在粉尘表面的水化合生成硫酸雾滴。

这些硫酸雾滴吸入呼吸系统后会产生强烈的刺激作用，使体弱者发病甚至死亡。

1952年的烟雾事件并非伦敦历史上第一次严重的烟雾事件，据史料记载，伦敦最早的有毒烟雾事件可以追溯到1837年2月，那次事件造成至少200名伦敦市民死亡。

1952年伦敦烟雾是比较典型的由于燃煤废气和天气因素共同造成的环境灾害，在人类历史上曾经多次出现类似事件：

发生在美国的1948年多诺拉烟雾事件、1930年比利时马斯河谷烟雾事件、1959年墨西哥波萨里卡事件都是此类环境灾害的典型案例。

（2）洛杉矶光化学烟雾

洛杉矶位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。

早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为一个商业、旅游业都很发达的港口城市。

洛杉矶市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在这里。

城市的繁荣又使洛杉矶人口剧增。

白天，纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。

然而好景不长，从20世纪40年代初开始，人们就发现这座城市一改往日的温柔，变得“疯狂”起来。

每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。

这种烟雾使人眼睛发红、咽喉疼痛、呼吸憋闷、头昏、头痛。

1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100km公里以外、海拔2000m米以上高山上的大片松林因此而枯死，柑橘减产。

仅1950－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。

1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75%以上的市民患上了红眼病。

这就是最早出现的新型大气污染事件—光化学烟雾污染事件。

图13光化学烟雾形成机理示意图

光化学烟雾（PhotochemicalSmog）是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24～32℃度的夏季晴天的中午或午后。

汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物，在强烈的阳光紫外线照射下，吸收太阳能，原有的化学链遭到破坏，形成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，与一次污染物混合形成光化学烟雾，如图13所示。

洛杉矶在20世纪40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢（CH）化合物，300多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。

另外，还有炼油厂、供油站等其它石油类燃烧排放，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。

光化学烟雾对人体有很大的刺激性和毒害作用。

它刺激人的眼、鼻、气管和肺等器官，产生眼红流泪、气喘咳嗽等症状，长期慢性危害使肺机能减退、支气管发炎，甚至发展成癌。

严重时可使人头晕胸痛，恶心呕吐，手足抽搐，血压下降，昏迷致死。

除此之外，光化学烟雾还可使植物褪色，造成叶伤、叶落、花落和果落，直到减产或绝收；使家畜发病率增高；使橡胶制品龟裂老化、腐蚀金属、损坏各种器物、材料和建筑物等。

1.2.1.4.臭氧层破坏

（1）臭氧的作用

微量的臭氧（O3）可以起到杀菌消毒作用，使人产生爽快和振奋的感觉，在工业上还可用来处理不易降解的含聚氯联苯、苯酚、萘等多环芳烃和不饱和烃化合物的废水，还可用作重氮等染料的脱色剂，以及用臭氧活性碳作为饮用水和污水深度处理的净化剂等。

但是，由于臭氧有较高的化学反应活性，具有强烈的刺激性，对人体健康是有一定危害的。

它主要是刺激和损害深部呼吸道，并可损害中枢系统，对眼睛亦有轻度刺激作用。

当浓度增高时对人体和生物组织都有直接损害。

如当臭氧的浓度为0.21%时，呼吸两小时，便使肺活量减少20%；当臭氧的浓度为0.64%时，对鼻子和胸部可产生刺激感；若浓度达2.14～4.28%，呼吸1～2小时后，眼和呼吸器官发干，有急性的灼烧感，头痛，中枢神经发生障碍；时间再长，则思维能力下降，可导致人的思维紊乱，严重时可导致肺气肿和肺水肿。

此外，臭氧还能阻碍血液输氧功能，造成组织缺氧，使甲状腺功能受损，骨骼钙化，还可引起潜在性的全身影响，如诱发淋巴细胞染色体畸变、损害某些酶的活性和产生溶血反应。

臭氧对植物的生长发育和生理功能的影响也较大，表现在抑制植物根、茎的发育和生长，引起落叶、落果等。

臭氧还能使光合作用、呼吸作用、磷酸化等过程发生变化，引起植物的代谢紊乱。

据报道，在美国，臭氧对大多数农作物及森林作物树种的危害比其它空气污染物都大，随着石油、汽车工业的发展，臭氧对植物的危害将会日益加剧。

此外，在交通拥挤的机动车干道，特别是在气温高、天气晴朗、紫外线强烈的夏秋季节均会生成臭氧。

近年来已证实，大城市出现的“烟雾”，是在紫外线的作用下，臭氧参与烃类和氮氧化合物的光化学反应，发生二次污染，形成具有强烈刺激作用的有机化合物―光化学烟雾，其中臭氧约占85%以上。

总之，大气底层臭氧浓度的增加，使空气的质量发生恶化，造成后果的严重性是不可忽视的。

（2）臭氧洞

自然界中的臭氧，大多分布在距地面20～50km的平流层大气中，称之为臭氧层。

臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。

我们知道，太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。

氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。

如与氢反应生成水，与碳反应生成二氧化碳。

同样，与氧分子反应时，就形成了臭氧。

臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的上升，臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。

臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。

臭氧层密度不是很高，如果它被压缩到对流层的密度，只有几毫米厚。

1985年，英国科学家法尔曼等人在南极哈雷湾观测站发现：

在过去10～15年间，每到春天南极上空的臭氧浓度就会减少约30%，有近95%的臭氧被破坏。

从地面上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成一个“洞”，直径达上千公里，“臭氧洞”（OzoneHole）由此而得名。

卫星观测表明，此洞覆盖面积有时比美国的国土面积还要大。

日本环境厅发表的一项报告称，1998年南极上空臭氧空洞面积已达到历史最高记录，为2720万平方公里，比南极大陆还大约1倍。

近年来，臭氧空洞面积有所减小，2000年，南极洲的臭氧空洞面积减小至280万平方公里，如图14所示，相当于3个美国大陆的面积。

美、日、英、俄等国家联合观测发现，北极上空臭氧层也减少了20%。

在被称为世界“第三极”的青藏高原，中国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧正在以每10年2.7%的速度减少。

图142000年臭氧空洞的形状

（3）臭氧洞产生的原因

南极臭氧洞一经发现，立即引起了科学界及整个国际社会的高度重视。

科学家需要对这一问题的许多现象和特征进行探索，如臭氧洞为什么发生在南极地区？

为什么臭氧损耗的规模如此之大？

为什么每年的南极臭氧洞发生在春季？

对于这些涉及臭氧损耗的地域性、季节性及其规模的定性和定量研究，是自南极臭氧洞被发现之后的科学热点。

最初对南极臭氧洞的出现有过三种不同的解释。

一种认为，南极臭氧洞的发生是因为对流层低臭氧浓度的空气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度；第二种解释认为，南极臭氧洞是由于宇宙射线的作用在高空生成氮氧化物的结果；此外，美国科学家莫里纳（Molina）和罗兰德（Rowland）提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物，俗称氟里昂（CFCs）和含溴化合物哈龙（Halons）。

越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。

那么，氟里昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？

我们知道，就重量而言，人为释放的CFCs和Halons的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分—自由基对CFCs和Halons的氧化作用也微乎其微，完全可以忽略。

因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。

经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内混合均匀。

在平流层内，强烈的紫外线照射使CFCs和Halons分子发生解离，释放出高活性的原子态的氯和溴，氯和溴原子也是自由基。

氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的：

Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2

溴原子自由基也是以同样的过程破坏臭氧，因此，也是催化剂。

据估算，一个氯原子自由基可以破坏104～105个臭氧分子，而由Halons释放的溴原子自由基对臭氧的破坏能力是氯原子的30～60倍。

而且，氯原子自由基和溴原子自由基之间还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏臭氧的能力要大于二者简单的加和。

但是，上述的均相化学反应并不能解释南极臭氧洞形成的全部过程。

深入的科学研究发现，臭氧洞的形成是有空气动力学过程参与的非均相催化反应过程。

所谓非均相，是指大气中除气态组分外，还有固相和液相的组分。

人们对大气中存在云、雾和降雨等早已司空见惯，但这种现象一般发生在对流层。

平流层干燥寒冷，空气稀薄，较少出现对流层这些天气现象。

但在冬天，南极地区的温度