淺談臭氧的作用及其被破壞后的影響

摘 要：近年來，人類活動(dòng)對(duì)大氣的污染日益嚴(yán)重，致使平流層臭氧含量出現(xiàn)減少的趨勢(shì)，增加的紫外線輻射對(duì)人、動(dòng)物、作物等產(chǎn)生生物學(xué)影響和氣候?qū)W影響，從而引起一系列環(huán)境問題。本文主要闡述了臭氧的作用及其被破壞后的影響。

關(guān)鍵詞：臭氧；作用；影響

在地面上觀測(cè)到的太陽光譜于紫外區(qū)附近突然中斷，這一現(xiàn)象說明高空可能存在著臭氧層。1913年法國(guó)科學(xué)家Fabry首先發(fā)現(xiàn)大氣的確存在著臭氧層。臭氧是氧的同素異形物質(zhì)--三氧原子。常溫處于氣體狀態(tài)的臭氧具有淺藍(lán)的色彩。當(dāng)空氣中含量15-20%臭氧時(shí)，其色調(diào)更加明顯。其隨溫度升高分解加速，呈現(xiàn)不穩(wěn)定性，同時(shí)強(qiáng)烈氧化性，能氧化大多數(shù)金屬。溶解于水的能力強(qiáng)于氧。臭氧含量只占空氣的百萬分之一，觀測(cè)結(jié)果表明，臭氧的高度位于10-50公里之間，平流層（地表以上10-15公里）擁有大氣臭氧的90%，離地面19-23公里臭氧濃度達(dá)到最高稱其為臭氧層，在空氣中體積比例不足1%，若將大氣中所有臭氧移至地球表層，其厚度大約僅為3毫米。

臭氧對(duì)人類和地球環(huán)境既有害又有益，這取決于它在大氣層中的位置。臭氧吸收輻射能引起大氣溫度的明顯上升。同時(shí)也引起這種增溫在不同緯度和高度上的差異，可以預(yù)知，它將影響到大氣氣壓場(chǎng)和大氣的運(yùn)動(dòng)，40公里以下，實(shí)際臭氧吸收的全部能量大于大氣的增溫。臭氧在平流層通過一個(gè)稱之為光解過程的太陽輻射對(duì)氧分子作用而形成。接近地表時(shí)，臭氧和其他氧化劑一起，破壞人類健康，破壞花草樹木，使農(nóng)作物減產(chǎn)；位于10--15km高度時(shí)，臭氧層起溫室氣體的作用，而平流層中的臭氧卻起著有益的作用，由于臭氧強(qiáng)烈的吸收太陽紫外輻射能而成為平流層的主要熱源，導(dǎo)致增溫，它過濾有害的紫外線輻射，環(huán)繞地球形成一個(gè)防護(hù)罩，大氣中臭氧同二氧化碳、水汽等其它溫室氣體一樣向宇宙空間發(fā)射紅外輻射而導(dǎo)致平流層冷卻。吸收有害輻射免受傷害，也決定平流層熱結(jié)構(gòu)，吸收紫外線將其轉(zhuǎn)化為熱能加熱大氣，在平流層中溫度隨高度增加而升高，還起到溫室氣體的作用，在對(duì)流層上部和平流層底部。一方面太陽能生產(chǎn)出新的臭氧，另一方面，這些氣體分子不斷的被一些天然化合物所破壞。人類擾亂臭氧脆弱的生成和破壞之間的平衡，通過向大氣排放額外的含氯和含溴的化學(xué)物質(zhì)，人類的破壞導(dǎo)致臭氧濃度的降低。在大氣低層的對(duì)流層，相反過程，臭氧增加，不能補(bǔ)償平流層的耗減，影響地球大氣系統(tǒng)輻射平衡。臭氧含量在較大時(shí)空尺度范圍內(nèi)的變化在某種程度上反映了大氣中的不同氣團(tuán)的更替，與大氣過程變化直接相關(guān)。

從臭氧的性質(zhì)來看，它既可助人又會(huì)害人，它既是上天賜與人類的一把保護(hù)傘，有時(shí)又像是一劑猛烈的毒藥。目前，對(duì)于臭氧的正面作用以及人類應(yīng)該采取哪些措施保護(hù)臭氧層，人們已達(dá)成共識(shí)并做了許多工作。但是，對(duì)于臭氧層的負(fù)面作用，人們雖然已有認(rèn)識(shí)，但目前除了進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè)和空氣污染預(yù)報(bào)外，還沒有真正切實(shí)可行的方法加以解決。這些臭氧是從哪里來冒出來的呢？同鉛污染、硫化物等一樣，它也是源于人類活動(dòng)，汽車、燃料、石化等是臭氧的重要污染源。低層空氣中臭氧有時(shí)被稱為\"有害的\"臭氧，主要源于汽機(jī)車排氣中二氧化氮的光化學(xué)分解。巨型超音速飛機(jī)飛行高度很低，排出的燃燒廢氣與臭氧反應(yīng)，造成氮氧化物的增加；工業(yè)污染，大量的氮肥以及向大氣中不斷排放氟利昂（又稱氟氯烴化合物，廣泛用于制冷系統(tǒng)、發(fā)泡劑、洗凈劑等），在平流層紫外相作用下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，破壞臭氧分子，臭氧總量的改變，將改變太陽光的透射率和地球上的紅外輻射。法國(guó)研究人員介紹說，天空中的臭氧層能夠吸收99%以上的太陽紫外線，為地球上的生物提供了天然的保護(hù)屏障，而當(dāng)臭氧存在于土壤中時(shí)卻是一種嚴(yán)重的污染。最新得出的研究結(jié)果表明，光照越強(qiáng)的地方，土壤中臭氧造成的損失，尤其是對(duì)于農(nóng)作物造成的損失越大。

對(duì)于大氣臭氧層破壞的原因，科學(xué)家中間有多種見解。但是大多數(shù)人認(rèn)為，人類過多地使用氯氟烴類化學(xué)物質(zhì)是破壞臭氧層的主要原因。大氣中臭氧含量雖然較少，但是它在地球環(huán)境中所起的作用卻非常重要。大氣中的臭氧對(duì)太陽紫外線輻射有很強(qiáng)的吸收作用，所獲得的能量對(duì)大氣高層熱狀態(tài)和動(dòng)力學(xué)過程有著重要影響。大量研究結(jié)果表明，到達(dá)地面的太陽輻射能量的百分之四左右會(huì)被大氣中的臭氧吸收掉。臭氧吸收太陽紫外線輻射，使其不能到達(dá)地面，因此臭氧層是人類和生物的保護(hù)層。低濃度的臭氧可消毒，但超標(biāo)的臭氧則是個(gè)無形殺手！它強(qiáng)烈刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發(fā)支氣管炎和肺氣腫；會(huì)造成人的神經(jīng)中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退； 會(huì)對(duì)人體皮膚中的維生素E起到破壞作用，致使人的皮膚起皺、出現(xiàn)黑斑；臭氧還會(huì)破壞人體的免疫機(jī)能，誘發(fā)淋巴細(xì)胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒。因臭氧反應(yīng)活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)比氧（O2）強(qiáng)，是強(qiáng)氧化劑，對(duì)植物、動(dòng)物及很多結(jié)構(gòu)材料如塑膠、橡膠有害。它還會(huì)傷害肺組織，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致肺出血而死亡。如果大氣中臭氧含量低于正常狀態(tài)那將會(huì)給地球上的生物帶來嚴(yán)重災(zāi)難。假如大氣中沒有臭氧成分存在或是其含量減少，太陽紫外線輻射就會(huì)過量到達(dá)地面。紫外線輻射分解細(xì)胞核染色質(zhì)，阻止細(xì)胞核分裂，即阻止細(xì)胞增生。紫外線輻射對(duì)人的危害主要是毀壞去氧核糖核酸，使人的皮膚灼傷，破壞人的呼吸系統(tǒng)，皮膚癌發(fā)病率嚴(yán)重升高，人體免疫系統(tǒng)性能下降，白內(nèi)障發(fā)病率增加；影響農(nóng)作物生理發(fā)育過程，嚴(yán)重阻礙各種農(nóng)作物和樹木的正常生長(zhǎng)，進(jìn)而影響產(chǎn)量；危害水生生物，浮游生物，改變海洋食物鏈及海洋生物，改變水生環(huán)境，改變水生生物活性，導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)的混亂；減少大氣二氧化碳的吸收；加速建筑噴漆包裝及電線電纜等材料降解老化變質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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[4]王貴勤《大氣臭氧層研究簡(jiǎn)介》氣象出版社 1990

[5]王貴勤等編著《大氣臭氧研究》科學(xué)出版社 1985

作者簡(jiǎn)介：徐鳳林，助理工程師，畢業(yè)于大連陸軍學(xué)院。