德國大氣化學(xué)家?克魯岑

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Paul Crutzen,1933年生于荷蘭阿退縮不前斯特凡,荷蘭國籍,1973年獲Stockholm大學(xué)氣象博士學(xué)位,F(xiàn)為德國Max-Planck-Institute for Chemistry教授,是瑞典后家科學(xué)院、瑞典皇家工程科學(xué)院院士。

Crutzen是大氣化學(xué)家,尤其在開拓與臭氧有關(guān)的大氣化學(xué)研究方面碩果累累。30多年前,Crutzen“第一次把臭氧問題擺在人們的面前”,他指出;人類活動(dòng)釋放的少量物質(zhì)能夠損害全球范圍的臭氧。Crutzen把平流層的研究引導(dǎo)上正確的道路,含氮化合物引起的臭氧層耗損:1970年P(guān)aul Crutzen提出:NO和NO2可以起催化作用,造成O3損耗。Crutzen進(jìn)一步指出:平流層中的NO和NO2是由化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的N2O分解而成;而N2O來源于土壤施肥和微生物轉(zhuǎn)化。他論證了臭氧層的厚度與土壤微生物的關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了全球生物化學(xué)循環(huán)的研究。次年,美國加州大學(xué)貝克萊分校的Harold Johnston教授也注意到了在20km高度的臭氧層中,超音速飛機(jī)排放的氮氧化物也可能引起臭氧層耗損。Crutzen和Johnston的工作曾引起科學(xué)家、技術(shù)人員和決策者的極大關(guān)注,這在相當(dāng)程度上推動(dòng)了環(huán)境化學(xué)和大氣化學(xué)的發(fā)展。

南極“臭氧洞”的成因:Crutzen及其同事們提出了平流層春季云內(nèi)粒子表面化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理,解釋了這一現(xiàn)象.不溶于水的、化學(xué)惰性的CFCs經(jīng)過一、二年的時(shí)間在對流層傳輸,混合均勻,然后,通過大氣環(huán)流主要在熱帶上空進(jìn)入平流層。風(fēng)又使CFCs從熱帶向南、北極移動(dòng),在平流層內(nèi)混合均勻。因地理上的差異,兩極的氣象條件完全不同。南極大陸周圍被海洋包圍,這一條件促成極地春云和極低的平流層氣溫。那里的水和硝酸等物質(zhì)形成了“極地平流層 "(Polar Strato?spheric Clouds)。云中顆粒物的表面多相反應(yīng)使臭氧分解反應(yīng)加劇。而在北極,沒有南極那樣的陸地/海洋特征,上空平流層的氣溫高于南極上空,很少出現(xiàn)“極地平流層云”,故臭氧耗損也小得多。Crutzen等人的工作推動(dòng)了大氣化學(xué)研究的新分支:“粒子表面多相化學(xué)”的進(jìn)展。

對流層中臭氧增加使空氣質(zhì)量惡化:雖然Crutzen獲獎(jiǎng)的直接原因是對平流層臭氧的卓越研究,然而他在對流層臭氧的形成機(jī)制研究中也是世界上的領(lǐng)先者。與平流層臭氧耗損相反,對流層中臭氧含量呈上升趨勢,局部地區(qū)有時(shí)達(dá)到相當(dāng)高的濃度。由于臭氧有較高的化學(xué)反應(yīng)活性,對人體和生物組織有直接損害。臭氧的光解產(chǎn)物O(1D)具有足夠的能量與H2O、CH4等物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生自由基,從而引發(fā)一系列大氣化學(xué)反應(yīng),發(fā)生二次污染,例如:光化學(xué)煙霧和酸雨。


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