注：本文转载自“含氟气体与环境问题”公众号。

包含氯和溴的活性气体在催化反应循环中能够破坏臭氧层，该循环由两个或者更多独立的反应构成。结果是一个氯原子或者溴原子能在离开平流层之前可以破坏上千个臭氧分子。因此，少量的活性氯或溴对臭氧层有很大的影响。在极地地区形成一种特殊现象，每当冬末或者初春，大量的活性气体——氧化氯，导致严重的臭氧损耗。

      平流层会被含卤素的化学反应所耗损，这些含卤素气体是在卤素原料气转化过程中形成（见图Q8-1）。反应活性的气体是氧化氯（ClO），氧化溴（BrO）和氯、溴原子（Cl和Br）。这些气体参与三个主要的消耗臭氧层的反应循环。

      循环1 臭氧层破坏循环1在图Q9-1中展示。该循环由两个基本反应构成：Cl+O3和ClO+O。循环1的最终结果是将一个臭氧分子和一个氧原子转化为两个氧气分子。在每个循环中，氯元素充当催化剂，因为ClO和Cl参与反应而且是可以再生。按照这样的反应路径，一个氯原子可以参与许多循环，破坏许多臭氧分子。对于中低维度的典型平流层条件，一个氯原子前能够破坏成百上千个臭氧分子，直到与其他气体发生反应，循环终止。在停留在平流层的整个过程中，一个氯原子能够由此破坏最多上万个臭氧分子。

      极地循环2和3 在极地地区的冬天，由于极地平流层云（PSCs）表面发生的反应（Q8和Q10），ClO的浓度大大提高。循环2和3成为极地臭氧层损耗主要的反应机制，因为ClO浓度较高而且原子氧（在循环1中决定臭氧层耗损速度）浓度相对较低。循环2以ClO的自身反应为起点。循环3以ClO和BrO的反应为起点，因此有两种反应路径产生Cl、Br或者BrCl。两个循环的最终结果是破坏两个臭氧分子并且声称三个氧气分子。循环2和循环3是导致观测到的极地冬季/初春时平流层臭氧层耗损的主要原因（见Q11和Q12）。在冬末或者初春，当ClO浓度较高时，臭氧层每天的耗损速度能够达到2%到3%。

      光照要求 光照是维持循环1到3反应进行的必要元素。循环1需要紫外线，因为紫外线的能量能够使分子氧断裂为原子氧。循环1是中低维度平流层中最重要的反应，因为那里紫外线是的。

      循环2和3需要可见光来完成反应并且保持ClO的丰度。在冬天极地平流层中持续没有光照，循环2和3不能发生。只有在冬末或者初春，极地地区出现日照，这些循环被激活。因此，臭氧层的耗损发生在仲冬之后日照从弱变到的这段时间内。循环2和3中所需的可见光不足以生成臭氧因为该过程需要紫外辐射（见Q1）。在冬末或者初春的平流层中，紫外线在低太阳角时是非常弱的。结果是循环2和3在有日照的冬季平流层中导致的臭氧耗损远远超过臭氧生成。

                                                                                        图Q 9‑1 臭氧破坏循环1

      循环1中涉及的臭氧损耗反应涉及两个化学反应。整个反应是原子氧和臭氧分子形成两个氧分子。这个循环可以认为从ClO或Cl开始。如果从ClO开始，个反应是ClO和O生成Cl；然后Cl和臭氧反应生成ClO，消耗一个臭氧分子。该循环然后进行ClO和O的反应。氯在整个反应中相当于催化剂，因为Cl和ClO在反应中可以重新生成。原子氧是光照条件下紫外线与臭氧分子反应生成。循环1是紫外线丰富的中低维度平流层中最重要的反应。

       其他反应 臭氧含量被许多既能生成又能破坏臭氧层的反应决定（见Q2）。氯和溴催化反应是不是的臭氧破坏反应。活性氢和活性氮气也参与其他发生在平流层中的破坏臭氧层催化反应。这些反应在平流层中是天然发生的而且他们的重要性并没有像含卤素的反应那样受到人类活动的影响。参与反应的氢和氮气分别来自于自然排放的甲烷（CH4）和一氧化而氮（N2O）。由于《蒙特利尔议定书》发挥作用，大气中卤素气体的丰度会下降，而CH4和N2O的浓度由于人类活动的原因可能会上升，因此未来氢和氮气的重要性与卤素气体相比要上升。

                                                                            图Q 9‑2 极地臭氧耗损循环2和3

      当ClO浓度较高时，极地地区臭氧出现明显的损耗。在这种条件下，初始反应为ClO和另一个ClO反应（循环2）或者ClO和BrO反应（循环3）能够有效的破坏臭氧层。在两种情形下整个反应是两个臭氧分子生成三个氧分子。ClO和BrO的反应有两条途径形成Cl和Br气体。循环2和3是催化反应，因为氯和溴在反应中可以重新生成。这两个循环需要在可见光条件下完成，同时需要保持ClO的丰度。在极夜或者其他黑暗时期，这些反应不能破坏臭氧层。