大气臭氧层以及相关环境问题
来源:中国环境  日期:2007-8-10  作者:

  大气臭氧层的损耗是当前世界上又一个普遍关注的全球性大气环境问题,它同样直接关系到生物圈的安危和人类的生存。

   ① 臭氧层损耗与"臭氧洞"

   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。

    1984年,英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。1985年,美国的"雨云-7号"气象卫星测到了这个臭氧洞。以后经过数年的连续观测,进一步得到证实。据NASA报道,NASA的"Nimbus -7"卫星上的总臭氧测定记录数据表明,近年来,南极上空的臭氧洞有恶化的趋势。目前不仅在南极,在北极上空也出现了臭氧减少现象。NASA和欧洲臭氧层联合调查组分别进行的测定都表明了这一点。

   ② 臭氧层破坏的原因

    对于大气臭氧层破坏的原因,科学家中间有多种见解。但是大多数人认,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)。

   ③ 臭氧层破坏对生物圈的影响

    由于臭氧层中臭氧的减少,照射到地面的太阳光紫外线增强,其中波长为240~329纳米的紫外线对生物细胞具有很强的杀伤作用,对生物圈中的生态系统和各种生物,包括人类,都会产生不利的影响。

    臭氧层破坏以后,人体直接暴露于紫外辐射的机会大大增加,这将给人体健康带来不少麻烦。首先,紫外辐射增强使患呼吸系统传染病的人增加;受到过多的紫外线照射还会增加皮肤癌和白内障的发病率。此外,强烈的紫外辐射促使皮肤老化。

    臭氧层破坏对植物产生难以确定的影响。近十几年来,人们对200多个品种的植物进行了增加紫外照射的实验,其中三分之二的植物显示出敏感性。一般说来,紫外辐射增加使植物的叶片变小,因而减少俘获阳光的有效面积,对光合作用产生影响。对大豆的研究初步结果表明,紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害。臭氧层厚度减少25%,可使大豆减产20~25%。

    紫外辐射的增加对水生生态系统也有潜在的危险。紫外线的增强还会使城市内的烟雾加剧,使橡胶、塑料等有机材料加速老化,使油漆褪色等。

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