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保护臭氧层就是保护人类自己
作者:佚名    文章来源:hc360慧聪网环保行业频道    点击数:    更新时间:2004-10-28

    臭氧(O3),由三个氧原子组成,是天然大气的微量成分,平均含量为0.1~0.01ppm,大部分集中在10~30km的平流层,对流层臭氧仅占10%。如果在零摄氏度下,沿垂直方向将大气中的臭氧全部压缩到一个大气压,其厚度大约只有3毫米。

    臭氧层在地球大气中起非常重要的作用,通过吸收太阳辐射维护地球的能量平衡和生态平衡。

    臭氧层主要有三个作用:

    第一,保护作用。臭氧层能够吸收太阳光中的波长在300μm以下的紫外线,主要是一部分中波紫外线和全部的短波紫外线,保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线和少量的中波紫外线能够辐射到地面,长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件宇宙服保护地球上的生物得以生存繁衍。

    第二,加热作用。臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气,由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰,地球上空15~50km存在着升温层。正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧,所以也就不存在平流层。大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响,这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。

    第三,温室气体作用。在对流层上部和平流层底部,即在气温很低的这一高度,臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少,则会产生使地面气温下降的动力。

    由于臭氧有其特殊的性质,极易受各种因素的影响,所以臭氧层十分脆弱。卫星观测资料表明,自20世纪70年代以来,全球臭氧总量明显减少,1979年~1990年,全球臭氧总量大致下降了3%。南极附近臭氧量减少尤为严重,大约低于全球臭氧平均值30%~40%,出现了“南极臭氧洞”。

    自1985年发现“臭氧洞”以来到1987年它变得既宽又深,1988年虽然有所缓解,但1989年以后到90年代的前几年里,每年南半球春季都出现很强的”臭氧洞”,1994年到1996年南极臭氧洞还在扩大。以上情况表明,臭氧层这个地球生命的保护伞,正在遭到严重的破坏,研究其原因和机制并提出切实可行的保护措施,已成为全世界共同面临的重大问题。

    臭氧层破坏对地球的影响

    由于臭氧层的破坏,太阳紫外线中以往极少能到达地面的短波紫外线也将增加,使得皮肤病和白内障患者将会增加。据统计,臭氧层减少1%可使有害的紫外线增加2%,其结果是皮肤病的发病率将提高2%~4%。现在,距南极洲较近的居民已饱尝臭氧层空洞带来的痛苦,如居住在智利南端的海伦娜岬角的居民,只要走出家门,就一定要在衣服遮不住的肤面涂上防晒油,再戴上太阳镜,否则半小时后皮肤就被晒成粉红色,并伴有搔痒病。

    虽然植物已发展了对抗UV-8高水平的保护性机制,但实验研究表明,它们对波长为280~320μm水平增加的应变能力差异甚大。迄今为止,已对200多种不同的植物进行了波长为280~320μm的紫外线敏感性试验,发现其中2/3产生了反应。敏感的物种如棉花、豌豆、大豆、甜瓜和卷心菜,都发现生长缓慢,有些花粉不能萌发。它能损伤植物激素和叶绿素,从而使光合作用降低。

    保护臭氧层

    臭氧层变化及破坏的原因,一般认为,太阳活动引起的太阳辐射强度变化,大气运动引起的大气温度场和压力场的变化以及与臭氧生成有关的化学成分的移动、输送都将对臭氧的光化学平衡产生影响,从而影响臭氧的浓度和分布。而化学反应物的引入,则将直接地参与反应而对臭氧浓度产生更大的影响。

    人类活动的影响,主要表现为对消耗臭氧层物质的生产、消费和排放方面。大气中的臭氧可以与许多物质起反应而被消耗和破坏。在所有与臭氧起反应的物质中,最简单而又最活泼的是含碳、氢、氯和氮几种元素的化学物质,如氧化亚氮(N2O)、水蒸汽(H2O)、四氯化碳(CH4)、甲烷(CH4)和氯氟烃(CFC)等。这些物质在低层大气层正常情况下是稳定的,但在平流层受紫外线照射活化后,就变成了臭氧消耗物质。这种反应消耗掉平流层中的臭氧,打破了臭氧的平衡,导致地面紫外线辐射的增加,从而给地球生态和人类带来一系列问题。

     现在最受重视的是氯氟烃,空调、电冰箱用的制冷剂氯氟烃其商品名叫氟里昂。氯氟烃在低层大气中稳定,游荡10年左右的时间进入同温层,直至穿出臭氧层。穿出臭氧层后,在强烈紫外线的作用下,氯氟烃迅速分解,产生氯原子,氯原子极为活泼,专门拆散臭氧分子,使臭氧层逐渐变薄,出现空洞。

    人类已经把1500万吨以上的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃,只有一部分参与臭氧层破坏作用,大部分还在大气中游荡,因而,虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃,臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况,除了氯氟烃外,工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物,其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质,都是破坏臭氧层的因素。

    为了使臭氧层不再遭受破坏,许多科学家提出禁止使用氯氟代烷作致冷剂及喷雾剂并停止生产此类物质。

    德国乌尔姆大学科学家意外发现了一种新的保护臭氧层的方法。在纳米球和全氟萘烷(用于生产血液代用品的液体)的实验过程中出乎意料地发现一种效应,该效应能挽救地球臭氧层不遭破坏,从大气中去除有害污染物。科学家在实验数据基础上研制出发生在地球同温层中的微过程模型,该模型能研究由于人类活动而进入大气的“纳米般细微”的悬浮微粒,与云团中水滴之间非常复杂的相互作用,也是消除地球臭氧层“杀手”——氟利昂的好方法。新方法不仅能使引起臭氧层破坏的作用过程暂缓,而且能使臭氧层得到恢复。

    令所有科学家感到意外的是,全氟萘烷能吸收直径为50μm的聚苯乙烯微粒水溶液,科学家认为,这是由于全氟萘烷微滴被“禁闭”在自动聚集的聚苯乙烯纳米球内部的缘故。这一发现之所以令人惊奇和关注,是因为全氟萘烷在其特性上非常像氟利昂,众所周知,氟利昂会积极破坏地球臭氧层。乌尔姆大学科学家认为,可以利用聚苯乙烯微粒收集大气中含有的氟利昂,当转移到大气中后,它们会是水滴或冰微晶的组成部分,在这种情况下“吸收”它们的氟利昂会以雨水或雪的形式落到地面上。

     保护臭氧层就是保护人类自己!
文章录入:ahaoxie    责任编辑:ahaoxie 
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