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臭 氧 知 識

閱讀:2094發(fā)布時間:2010-10-14

古往今來太陽一直都是人們熱情謳歌與無盡向往的對象。陽光在賦予生命萬物契機的同時也帶給人類無限的憧憬與遐想。然而陽光能帶給我們的并不只是明媚與溫暖,當(dāng)?shù)竭_(dá)地球的太陽輻射太多時,帶給我們的或許就會是災(zāi)難。若干億年來正是由于大氣層中的一個天然屏障 - 臭氧層阻擋了過多的太陽紫外線輻射,地球上的生命才得到繁衍生息。

   大氣層是由對流層、平流層、中間層、熱成層、逸散層組成,臭氧層是分布在平流層中距地面15至25公里左右富含臭氧的部分。臭氧層能吸收絕大部分太陽紫外線,使地球生物免受紫外線的危害。在自然狀態(tài)下,大氣平流層中的臭氧分子能夠吸收紫外線的能量,分解成為氧原子,并很快與大氣中的氧氣發(fā)生進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)生成新的臭氧分子,使臭氧層中的臭氧分子達(dá)到動態(tài)平衡。這個過程周而復(fù)始從而抵擋大量的有害的紫外線到達(dá)地球。
   科學(xué)家們一般將來自太陽的紫外線按照波長的長短分為三個區(qū):波長在315至400納米之間的紫外線稱為UV-A區(qū),該區(qū)的紫外線不能被臭氧有效吸收,但是也不會造成地表生物圈的損害,事實上這一波段少量的紫外線是地表生物所必需的;波長為280至300納米的紫外線稱之為UV-B區(qū),這一波段的紫外輻射可能到達(dá)地表并對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成極大危害;波長為200至280納米紫外線部分稱為UV-C區(qū),該區(qū)紫外線波長短能量高,不過該區(qū)的紫外線能被大氣中的臭氧和氧氣*吸收,即使是平流層的臭氧發(fā)生損耗,UV-C 區(qū)波段的紫外線也不會到達(dá)地球,所以不會對地球表面造成不良影響。
   大氣平流層中保存了大氣中90%的臭氧,位于這一高度的臭氧能夠吸收大部分對地球生物健康有害的UV-B段紫外線。20世紀(jì)70年代以來,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)臭氧總量有逐漸減少的趨勢,并推斷臭氧的減少主要在臭氧層。南極科學(xué)考察表明從1977年開始,南極上空的臭氧總量迅速減少,形成一個臭氧空洞。隨后的科學(xué)觀測表明,臭氧空洞的面積正在不斷地擴大,臭氧濃度的下降還在加快。進(jìn)一步的觀測表明臭氧層的損耗不僅是在南極已經(jīng)發(fā)生了,在北極上空和其他中緯度地區(qū)也都出現(xiàn)了程度不同的臭氧層耗損現(xiàn)象。我們國家大部分屬于中緯度地區(qū),臭氧的總量也已經(jīng)在減少。我國科學(xué)家觀測到我國青藏高原存在一個臭氧低值中心,這在北半球是非常異常的現(xiàn)象。臭氧層劇烈耗損的這種現(xiàn)狀已經(jīng)引起了各國政府和人民的普遍擔(dān)憂。
   雖然在接近地面的高度,臭氧是一種重要的空氣污染物,人們做出了許多努力想要求降低它的濃度,然而在平流層這種情況恰恰相反!臭氧層變薄會導(dǎo)致大量對人體及其他地表生物有害的UV-B段太陽紫外線到達(dá)地球表面。實驗證明UV-B段紫外線會損傷眼角膜和晶狀體,引起白內(nèi)障等疾病的發(fā)生。據(jù)分析,平流層的臭氧層每減少1%,白內(nèi)障的發(fā)病率將增加0.6%至0.8%,*由于白內(nèi)障引起失明的人數(shù)將增加1萬到1萬5千人。更為嚴(yán)重的是,UV-B段太陽紫外線的增加能明顯誘發(fā)皮膚癌與皮膚疾病并且使人體免疫能力降低,這將使許多發(fā)展中國家人民的健康狀況更加惡化。研究表明,超過50%的植物會受到UV-B段紫外線的負(fù)面影響,與人的生活密切相關(guān)的豆類瓜果類作物會因過多UV - B類紫外線的輻射而大量減產(chǎn)。
   過多的紫外線輻射還會使淺海中的浮游生物數(shù)量減少。浮游生物是海洋食物鏈的基礎(chǔ),因而將直接導(dǎo)致魚類及貝類的產(chǎn)量減少,從而損害整個水生生態(tài)系統(tǒng)。同時,臭氧層破壞使更多的UV-B段紫外線到達(dá)低層大氣,導(dǎo)致對流層大氣化學(xué)反應(yīng)更為活躍,增加大量有害氣體的產(chǎn)生使得一些城市的空氣質(zhì)量下降,而過量的紫外線還會使許多的人工合成材料加速老化,致使整個社會的經(jīng)濟(jì)成本增加。
   本世紀(jì)70年代,美國的兩位科學(xué)家注意到人類制造的氟氯化碳類物質(zhì)可能與臭氧層的破壞有關(guān),并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)釋放到大氣中的氟氯化碳類物質(zhì)會在大氣中停留大約10年,zui終上升到平流層。在平流層中經(jīng)紫外線照射,氯原子會從氟氯氫原子中分離出來并與臭氧發(fā)生反應(yīng),將其分解成氧氣和一氧化氯;一氧化氯隨即會與游離氧發(fā)生反應(yīng),生成氯原子開始下一個循環(huán)。這種反應(yīng)周而復(fù)始,從而使一個氯原子可以破壞成千成萬的臭氧分子,打破臭氧層中原有的動態(tài)平衡。隨著時間的推移,排放到大氣層中的氟氯化碳類物質(zhì)不斷增多,臭氧數(shù)量急劇減少,臭氧層會變得越來越薄,結(jié)果會使更多的紫外線進(jìn)入地球表面生物圈。
   其實破壞臭氧層的物質(zhì)對我們而言并不陌生,在日常生活中它幾乎無處不在。冰箱、空調(diào)、電子產(chǎn)品、滅火器材、煙草、泡沫塑料、發(fā)膠、殺蟲劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程或使用過程中,人們大量使用的人造化學(xué)物質(zhì)很多都具有破壞臭氧層的能力??茖W(xué)家把這些破壞大氣臭氧層、危害人類生存環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)稱為消耗臭氧層物質(zhì)(Ozone depleting substances),簡稱ODS。
   目前大量使用的ODS主要包括下列幾類物質(zhì):1)氟氯化碳(CFCs):主要用作制冷劑、清洗劑和發(fā)泡劑;2)哈龍(Halon):主要用作滅火劑;3)四氯化碳:主要用作化工生產(chǎn)的助劑和清洗劑;4)甲基氯仿:主要用作清洗劑;5)溴甲烷:主要在農(nóng)業(yè)種植、糧食倉儲或商品檢疫中用作殺蟲劑;6)氫氟氯烴(HCFC):主要用作制冷劑、清洗劑和發(fā)泡劑。
   當(dāng)科學(xué)家認(rèn)識到臭氧層的破壞和人工合成的氟氯化碳類物質(zhì)有關(guān)后,臭氧層破壞問題引起的重視,雖然臭氧層的耗損主要是由于發(fā)達(dá)國家大量使用消耗臭氧層物質(zhì)造成的,但由此引起的災(zāi)難性影響卻有可能波及

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