到底破壞臭氧的氯原子到哪裡去了？－NIGHTMARE

先給一個概念好了。

在平流層中的臭氧並不是一成不變的氣體，
他在平流層25-30km的高空中，
不斷生成，也不斷被分解成氧分子。
O₂ -> O₃
O₃-> O₂
生成，是由於紫外線的能量所致，
分解，則是因為平流層的氣體中含有HO, NO等分子的存在。
HO, NO扮演催化劑的角色，能不斷分解O₃，
（把他們想成臭氧殺手吧！或者叫做屠夫！...）
根據資料，平均一小時就可以更新一次臭氧了，很快吧！

總而言之，
O₃在平流層中的濃度是由「生成反應」與「分解反應」兩者平衡的結果，
生成反應的速率大於分解反應，O₃就會多；
生成反應的速率小於分解反應，O₃就會少。
就國中所學，
就是「正反應」與「逆反應」的平衡，
當兩者的速率一樣時，O₃在大氣中的含量就會保持一定。
承以上的觀念，
大氣的垂直分佈帶中，
每一區域的環境狀況不同，
25-30km的區域有有利於O₃生成的條件，
所以25-30km處的O₃濃度才會最高，形成所謂的「臭氧層」。

回到正題，
後來的科學家進一步發現，
除了HO, NO，Cl 原子也是促進O₃分解的催化劑，
（試著想像，現在天空中多了新一號的臭氧殺手吧！）
所以，大氣中Cl 原子的增加，會促使O₃的分解速率加快，
O₃的濃度便會降低。

接下來的問題則是：大氣中的Cl 原子哪裡來？
1974年兩位科學家 Molina和Rowland 提出了解答。
他們說，人類使用的冷媒及噴霧劑內含的CFCs
（氟氯碳化物，又稱氟利昂，我以為是七龍珠裡面的壞人！）
散逸到環境中以後會上升到平流層，
（從哪裡上去的？聽說中緯度的對流層頂有個缺口呢！）
受到紫外線照射後的CFCs即分解產生Cl 原子。
隨後，Cl 原子便扮演分解O₃的催化劑，
這麼說，正因為它可以不斷進行分解的作用而不滅。
詳細的相關反應式多達數十個，（詳細情形我不清楚，除非看原文的paper）
經過計算反應速率、濃度條件的改變以及反應停止的情況，
估計出臭氧減少量與Cl原子數量的關係，
提出「平均一個氯原子能分解10⁵個O₃分子」。

這兩位科學家提醒了世人CFCs的可怕，
後來他們也獲得1995年的諾貝爾化學獎，可見得其成就非凡。

最後，還是要回答這些Cl 原子到哪裡去了？
先說我看到、知道的可能：

Cl 原子可以和NO₂結合形成ClONO₂（我不知道什麼是ClONO₂)，
這是一個較為穩定的分子，不會再釋放出Cl原子，
我們把ClONO2稱做「氯儲存物質」，
簡單說，一旦Cl原子變成了ClONO₂就等於是被「封印」了。
但是，氯可能被釋放，
尤其是在低溫的「冰面」上，
ClONO₂+ HCl -> Cl₂ + HNO₃
這情形正發生在前一篇文章中提到的南極上空的PSCs（極地平流層雲，是一片的冰晶），
只是，先釋放出來的是Cl₂，沒有危害性，
一直到南極的永夜結束，
陽光重臨大地，紫外光便促使Cl₂分解成Cl原子，
接下來就是O₃大屠殺事件了，所以出現了臭氧洞。

說到這兒，
我其實還是沒有回答Nestic的問題核心，
第一，怎麼算的？我真的不知道怎麼算的...
但是我必須強調一個你可能有的「誤會」。
化學反應式中表達「反應物」與「生成物」的關係，
但是不代表所有的反應物都會全部變成生成物，
在「可逆反應」中，生成物也會變回反應物。
所以，Cl 原子這催化劑的加入，
代表的是使 O₃-> O₂的速率變快，
造成O3的濃度降低，可是，絕對沒有完全消失。
我們便可以估計Cl原子與分解的O₃的濃度關係，提出1:100000的比例。
而，
Cl原子消失了嗎？
在我們討論的過程中，
Cl原子是改變反應速率的催化劑，並沒有消失，
所以，你的第二個疑問「Cl到哪裡去了？」並不存在。

第二，「Cl到哪裡去了？」（第二個疑問不存在，但是我還是要說明一下）
承上，Cl原子沒有在這個計算過程中消失，
如果消失了，反應的平衡會回到原本沒有Cl原子的原始狀態，
O₃也會回到最初的濃度，
則沒有所謂1:100000的問題了。（詳情請見第四冊自然課本）
不過，
Cl原子是不可能永遠待在平流層中的，
他一定會和其他物質結合成「無害」的狀態，
或者飄散到其他地方，而停止對O₃的破壞。
不過，以上Cl 原子的可能「未來」是我的推測，
你當作參考就好。
只是，我有合理的理由：
科學家提出：「當停止CFC的使用時，O₃也會逐漸恢復原有的濃度」
顯然，
根據前面我們提到正逆反應速率的問題，
CFC及Cl原子是應該是會逐漸「消失」的，
所以，
才會讓O₃的濃度回到以前的平衡狀態。