关于臭氧的知识

时间:2009-09-17 14:34:18  来源:中国保护臭氧层网  作者:  点击:
    古往今来太阳一直都是人们热情讴歌与无尽向往的对象。阳光在赋予生命万物契机的同时也带给人类无限的憧憬与遐想。然而阳光能带给我们的并不只是明媚与温暖,当到达地球的太阳辐射太多时,带给我们的或许就会是灾难。若干亿年来正是由于大气层中的一个天然屏障 - 臭氧层阻挡了过多的太阳紫外线辐射,地球上的生命才得到繁衍生息。
    大气层是由对流层、平流层、中间层、热成层、逸散层组成,臭氧层是分布在平流层中距地面15至25公里左右富含臭氧的部分。臭氧层能吸收绝大部分太阳紫外线,使地球生物免受紫外线的危害。在自然状态下,大气平流层中的臭氧分子能够吸收紫外线的能量,分解成为氧原子,并很快与大气中的氧气发生进一步的化学反应生成新的臭氧分子,使臭氧层中的臭氧分子达到动态平衡。这个过程周而复始从而抵挡大量的有害的紫外线到达地球。
    科学家们一般将来自太阳的紫外线按照波长的长短分为三个区:波长在315至400纳米之间的紫外线称为UV-A区,该区的紫外线不能被臭氧有效吸收,但是也不会造成地表生物圈的损害,事实上这一波段少量的紫外线是地表生物所必需的;波长为280至300纳米的紫外线称之为UV-B区,这一波段的紫外辐射可能到达地表并对人类和生态系统造成极大危害;波长为200至280纳米紫外线部分称为UV-C区,该区紫外线波长短能量高,不过该区的紫外线能被大气中的臭氧和氧气完全吸收,即使是平流层的臭氧发生损耗,UV-C 区波段的紫外线也不会到达地球,所以不会对地球表面造成不良影响。
    大气平流层中保存了大气中90%的臭氧,位于这一高度的臭氧能够吸收大部分对地球生物健康有害的UV-B段紫外线。20世纪70年代以来,科学家们发现全球臭氧总量有逐渐减少的趋势,并推断臭氧的减少主要在臭氧层。南极科学考察表明从1977年开始,南极上空的臭氧总量迅速减少,形成一个“臭氧空洞”。随后的科学观测表明,臭氧空洞的面积正在不断地扩大,臭氧浓度的下降还在加快。进一步的观测表明臭氧层的损耗不仅是在南极已经发生了,在北极上空和其他中纬度地区也都出现了程度不同的臭氧层耗损现象。我们国家大部分属于中纬度地区,臭氧的总量也已经在减少。我国科学家观测到我国青藏高原存在一个臭氧低值中心,这在北半球是非常异常的现象。臭氧层剧烈耗损的这种现状已经引起了各国政府和人民的普遍担忧。
    虽然在接近地面的高度,臭氧是一种重要的空气污染物,人们做出了许多努力想要求降低它的浓度,然而在平流层这种情况恰恰相反!臭氧层变薄会导致大量对人体及其他地表生物有害的UV-B段太阳紫外线到达地球表面。实验证明UV-B段紫外线会损伤眼角膜和晶状体,引起白内障等疾病的发生。据分析,平流层的臭氧层每减少1%,全球白内障的发病率将增加0.6%至0.8%,全世界由于白内障引起失明的人数将增加1万到1万5千人。更为严重的是,UV-B段太阳紫外线的增加能明显诱发皮肤癌与皮肤疾病并且使人体免疫能力降低,这将使许多发展中国家人民的健康状况更加恶化。研究表明,超过50%的植物会受到UV-B段紫外线的负面影响,与人的生活密切相关的豆类瓜果类作物会因过多UV - B类紫外线的辐射而大量减产。
    过多的紫外线辐射还会使浅海中的浮游生物数量减少。浮游生物是海洋食物链的基础,因而将直接导致鱼类及贝类的产量减少,从而损害整个水生生态系统。同时,臭氧层破坏使更多的UV-B段紫外线到达低层大气,导致对流层大气化学反应更为活跃,增加大量有害气体的产生使得一些城市的空气质量下降,而过量的紫外线还会使许多的人工合成材料加速老化,致使整个社会的经济成本增加。
    本世纪70年代,美国的两位科学家首次注意到人类制造的氟氯化碳类物质可能与臭氧层的破坏有关,并进一步发现释放到大气中的氟氯化碳类物质会在大气中停留大约10年,最终上升到平流层。在平流层中经紫外线照射,氯原子会从氟氯氢原子中分离出来并与臭氧发生反应,将其分解成氧气和一氧化氯;一氧化氯随即会与游离氧发生反应,生成氯原子开始下一个循环。这种反应周而复始,从而使一个氯原子可以破坏成千成万的臭氧分子,打破臭氧层中原有的动态平衡。随着时间的推移,排放到大气层中的氟氯化碳类物质不断增多,臭氧数量急剧减少,臭氧层会变得越来越薄,结果会使更多的紫外线进入地球表面生物圈。
    其实破坏臭氧层的物质对我们而言并不陌生,在日常生活中它几乎无处不在。冰箱、空调、电子产品、灭火器材、烟草、泡沫塑料、发胶、杀虫剂等产品的生产过程或使用过程中,人们大量使用的人造化学物质很多都具有破坏臭氧层的能力。科学家把这些破坏大气臭氧层、危害人类生存环境的化学物质称为“消耗臭氧层物质”(Ozone depleting substances),简称ODS。
    目前大量使用的ODS主要包括下列几类物质:1)氟氯化碳(CFCs):主要用作制冷剂、清洗剂和发泡剂;2)哈龙(Halon):主要用作灭火剂;3)四氯化碳:主要用作化工生产的助剂和清洗剂;4)甲基氯仿:主要用作清洗剂;5)溴甲烷:主要在农业种植、粮食仓储或商品检疫中用作杀虫剂;6)氢氟氯烃(HCFC):主要用作制冷剂、清洗剂和发泡剂。
    当科学家认识到臭氧层的破坏和人工合成的氟氯化碳类物质有关后,臭氧层破坏问题引起全球的重视,虽然臭氧层的耗损主要是由于发达国家大量使用消耗臭氧层物质造成的,但由此引起的灾难性影响却有可能波及全球。

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