臭氧层空洞

　臭氧层空洞 臭氧层，是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，其主要作用是吸收短波紫外线。大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气，把它分为两个原子，然后每个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。臭氧分子不稳定，紫外线照射之后又分为氧气分子和氧原子，形成一个继续的过程臭氧氧气循环，如此产生臭氧层。自然界中的臭氧层大多分布在离地20—50千米的高空。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造。1998年10月6日，美国国家航空航天局发布卫星照片显示南极上空臭氧层洞不断扩大。 面15-25公里的高空，因受太阳紫外线照射的缘故，形成了包围在地球外围空间的臭氧层，这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。这就是大多数人对臭氧的全部认识。人类真正认识臭氧还是在150多年以前，由德国化学家(Schanbein)博士首次提出在水电解及火花放电中产生的臭味，同在自然界闪电后产生的气味相同，先贝因博士认为其气味类似于希腊文的OZEIN(意为“难闻”)，由此将其命名为OZONE(臭氧)。自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km--50Km的大气中，人们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。大家知道，太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。如与氢(H2)反应生成水(H2O)，与碳(C)反应生成二氧化碳(C02)。同样的，与氧分子(O2)反应时，就形成了臭氧(O3)。臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变化(上升)，臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。臭氧(O3)是氧元素的同素异形体，它的化学性质十分活泼，很容易跟其他物质发生化学反应。实际上，在臭氧层内，臭氧的形成是众多物质参与，一系列化学反应达到化学平衡的结果。臭氧在遇到H、OH、NO、Cl、Br时，就会被催化，加速分解为O2。氯氟烃之所以被认为是破坏臭氧层的物质就是因为它们在在太阳辐射下分解出Cl和Br原子。 大气臭氧层主要有三个作用。 其一为保护作用，臭氧层能够吸收太阳光中的波长300μm以下的紫外线，主要是一部分UV—B(波长290,300μm)和全部的UV—C(波长,290μm,，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UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够到达地面，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。 其二为加热作用，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气，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。 其三为温室气体的作用，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。 因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。臭氧是无色气体，有特殊臭味，因此而得名“臭氧”。由太阳飞出的带电粒子进入大气层，使氧分子裂变成氧原子，而部分氧原子与氧分子重新结合成臭氧分子。距地面15,50千米高度的大气平流层，集中了地球上约90%的臭氧，这就是“臭氧层”。地球上的一切生物离开太阳光就没有生命。太阳光是由可见光、紫外线、红外线三部分组成。进入大气层的太阳光(包括紫外线)有51%可穿过大气层照射到大地与海洋，其中40%为可见光，它是绿色植物光合作用的动力;5%是波长100,400纳米的紫外线，而紫外线又分为长波、中波、短波紫外线，长波紫外线能够杀菌。但是波长为200,315纳米的中短波紫外线对人体和生物有害。当它穿过平流层时，绝大部分被臭氧层吸收。因此，臭氧层就成为地球一道天然屏障，使地球上的生命免遭强烈的紫外线伤害。然而，现在地球上的臭氧层正在遭到破坏。 大多数人认，人类过多地使用氯氟烃类化学物质(用CFCs表示)是破坏臭氧层的主要原因。氯氟烃是一种人造化学物质，1930年由美国的杜邦公司投入生产。在第二次世界大战后，尤其是进入60年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等。另外，哈龙类物质(用于灭火器)、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗。 如上文说述，在平流层内离地面20,30千米的地方是臭氧的集中层带，在这个臭氧层中存在着氧原子(O)、氧分子(O2)和臭氧(O3)的动态平衡。但是氮氧化物、氯、溴等活性物质及其他活性基团会破坏这个平衡，使其向着臭氧分解的方向转移。而CFCs物质的非同寻常的稳定性使其在大气同温层中很容易聚集起来，其影响将持续一个世纪或更长的时间。在强烈的紫外辐射作用下它们光解出氯原子和溴原子，成为破坏臭氧的催化剂(一个氯原子可以破坏10万个臭氧分子)。 破坏的影响 臭氧层被大量损耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线B明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的的危害，目前已受到人们普遍关注的主要有对人体健康、陆生植物、水生生态系统、生物化学循环、材料、以及对流层大气组成和空气质量等方面的影响。 1、对人体健康的影响 阳光紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用。潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。对有些危险如皮肤癌已有定量的评价，但其他影响如传染病等目前仍存在很大的不确定性。 已有研究表明，长期暴露于强紫外线的辐射下，会导致细胞内的DNA改变，人体免疫系统的机能减退，人体抵抗疾病的能力下降。这将使许多发展中国家本来就不好的健康状况更加恶化，大量疾病的发病率和严重程度都会增加，尤其是包括麻疹、水痘、疱疹等病毒性疾病，疟疾等通过皮肤传染的寄生虫病，肺结核和麻疯病等细菌感染以及真菌感染疾病等; 、对陆生植物的影响 臭氧层损耗对植物的危害的机制目前尚不如其对人体健康的影响清楚，但研究表明，在已经研究过的植物品种中，超过50%的植物有来自UV-B的负影响，比如豆类、瓜类等作物，另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的质量将会下降; 3、对水生生态系统的影响 世界上30%以上的动物蛋白质来自海洋，满足人类的各种需求。在许多国家，尤其是发展中国家，这一百分比往往还要高。因此很有必要知道紫外辐射增加后对水生生态系统生产力的影响。 此外，海洋在与全球变暖有关的问题中也具有十分重要的作用。海洋浮游植物的吸收是大气中二氧化碳的一个重要去除途径，它们对未来大气中二氧化碳浓度的变化趋势起着决定性的作用。海洋对CO2气体的吸收能力降低，将导致温室效应的加剧。 尽管已有确凿的证据证明UV-B辐射的增加对水生生态系统是有害的，但目前还只能对其潜在危害进行粗略的估计。 4、对生物化学循环的影响 阳光紫外线的增加会影响陆地和水体的生物地球化学循环，从而改变地球--大气这一巨系统中一些重要物质在地球各圈层中的循环，如温室气体和对化学反应具有重要作用的其他微量气体的排放和去除过程，包括二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氧硫化碳(COS)及O3等。这些潜在的变化将对生物圈和大气圈之间的相互作用产生影响。 对陆生生态系统，增加的紫外线会改变植物的生成和分解，进而改变大气中重要气体的吸收和释放。当紫外线B光降解地表的落叶层时，这些生物质的降解过程被加速;而当主要作用是对生物组织的化学反应而导致埋在下面的落叶层光降解过程减慢时，降解过程被阻滞。 植物的初级生产力随着UV-B辐射的增加而减少，但对不同物种和某些作物的不同栽培品种来说影响程度是不一样的。 在水生生态系统中阳光紫外线也有显著的作用。这些作用直接造成UV-B对水生生态系统中碳循环、氮循环和硫循环的影响。UV-B对水生生态系统中碳循环的影响主要体现于UV-B对初级生产力的抑制。 5、对材料的影响 因平流层臭氧损耗导致阳光紫外辐射的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所用材料，尤其是高分子材料的降解和老化变质。特别是在高温和阳光充足的热带地区，这种破坏作用更为严重。由于这一破坏作用造成的损失估计全球每年达到数十亿美元。 6、对对流层大气组成及空气质量的影响 平流层臭氧的变化对对流层的影响是一个十分复杂的科学问题。一般认为平流层臭氧的减少的一个直接结果是使到达低层大气的UV-B辐射增加。由于UV-B的高能量，这一变化将导致对流层的大气化学更加活跃。 臭氧层 - 保护 每年的9月16日为国际保护臭氧层日， 国际公约的签署《保护臭氧层维也纳公约》，确定了国际合作保护臭氧层的原则;1987年又制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，确定了全球保护臭氧层国际合作的框架。 中国政府文件及行动 按照有关条款，中国已从1999年7月1日起冻结了CFCs制冷剂的生产和消费，在此基础上逐步消减，并将在2010年1月1日前完全淘汰CFCs制冷剂。 保护臭氧层的具体措施 (1)、采用分步走的方式:考虑到有关经济和技术因素，对ODS的淘汰，规定了不同国家有不同的淘汰速度和淘汰的最后期限。 (2)、建立多边基金:考虑到发展中国家的特殊要求，在《蒙特利尔议定书》伦敦修正案中加入了建立多边基金这一条款。中国代表团对该资金的建立作出不可磨灭的贡献。多边基金每三年进行增资，由多边基金执委会决定各国项目资助额。 (3)、开发和使用CFCs的替代品――绿色环保制冷剂:臭氧层已遭到前所未有的破坏，为了人类的共同家园，为了我们的子孙后代，我们的出路只有一条，就是:停止生产和使用CFCs制冷剂，开发和使用绿色环保型制冷剂。 具体方法 下面给出了人们可以采取的有助于保护臭氧层的个人行为。 做一名爱护臭氧层的消费者:购买带有“爱护臭氧层”或“无氯氟化碳”标志的产品(如气雾剂罐、冰箱、灭火器等)。这些产品的标识中应该表明不含象氯氟化碳或哈龙这样的消耗臭氧层物质。向销售人员了解更多的情况，以确保是爱护臭氧层的产品。告诉你的邻居你是骄傲的爱护臭氧层产品的拥有者。 做一名爱护臭氧层的一家之主:合理地处理废旧冰箱和电器。在废弃电器之前，应该去除其中的氯氟化碳和氯氟烃制冷剂(向城镇的公众服务部门或家电公司询问有关电器制冷剂再利用的情况)。那些不再需要的手提式哈龙灭火器应该交还消防部门以便循环利用。按照消防部门的推荐，考虑购买不含哈龙的灭火器(如:干粉灭火器)。 做一名爱护臭氧层的农民:如果你使用甲基溴进行土壤熏蒸的话，那么应该考虑采用已在许多国家应用的有效而安全的替代物来替代这种破坏臭氧层的杀虫剂。考虑采用象综合虫害管理这样不依赖昂贵化学物质的替代。 做一名爱护臭氧层的制冷维修技师:确保维护期间从空调、冰箱或冷柜中回收的冷却剂不会排空或释放到大气中去。做好常规的检验和修理泄漏，以免发生问题。在你生活的地区，帮助实行冷却剂的回收再利用计划。 做一名爱护臭氧层的办公室员工:帮助你的公司鉴定现有设备(如水冷机、空调、清洗剂、灭火器)和购买的用品(如气雾剂、海绵垫/床垫、涂改液)中哪些使用了消耗臭氧层的物质，并且制订一个计划，用经济有效的替换物来替换它们。做你办公室里的环保先锋。 成为一个爱护臭氧层的公司:替换在办公室和生产过程中所用的消耗臭氧层物质(可向国家臭氧机构了解你是否可以从多边基金得到财政和技术方面的帮助)。 做一名爱护臭氧层的教师:告诉你的学生关于保护环境，特别是保护臭氧层的重要性。让学生们知道那些消耗臭氧层物质对大气以及人类健康的破坏性影响，以及国内外为了解决这一问题而采取的行动。鼓励学生们向他们的家庭普及这些知识。 做一名爱护臭氧层的社区组织者:向你的家庭、邻居和朋友们宣传有关保护臭氧层的必要性，并且帮助他们积极参加保护臭氧层的活动。与非政府组织合作，协助实施信息宣传和技术援助项目，在你所住的城镇乡村淘汰消耗臭氧层物质。 做一名爱护臭氧层的公民:进一步学习了解臭氧层耗损对人类、动物和环境的影响，为履行《蒙特利尔议定书》所实施的国家战略和政策，以及淘汰消耗臭氧层物质对本国的意义。与本国的国家臭氧机构联系，了解如何能以个人的层次参与保护臭氧层的工作中。 爱护臭氧层:SO3S——拯救我们的蓝天。