保護(hù)傘上有個(gè)洞

蘇明記

常見(jiàn)的傘有兩種用途：遮雨和擋陽(yáng)。雨傘和陽(yáng)傘都是保護(hù)傘，是肉眼看得見(jiàn)的保護(hù)傘，只是在大雨降臨和陽(yáng)光強(qiáng)烈的時(shí)候，才暫時(shí)發(fā)揮它的作用，走進(jìn)房屋就用不著它了。另有一種保護(hù)傘，肉眼看不見(jiàn)，卻持久地發(fā)揮著保護(hù)人類的作用，這就是包裹著地球的大氣層。

大氣層的保護(hù)作用是多方面的，平常日子它正常地發(fā)揮著保護(hù)作用，人們不會(huì)去議論它，關(guān)注它。最近一二十年，大氣中的一個(gè)小角色成了人們議論的對(duì)象?！疤炱屏恕薄澳蠘O上空出現(xiàn)了空洞”這樣的話題引起了所有人的關(guān)注。保護(hù)傘上真的有個(gè)洞。

這個(gè)小角色的名字叫“臭氧”，一般介紹空氣的成分時(shí)，常常被人忽略。因?yàn)樵诘孛娴目諝庵?，臭氧的確少得微不足道，只占空氣的一億分之一。到了高空，臭氧才稍稍多一點(diǎn)，在20千米到50千米的高處，形成一個(gè)臭氧層。

說(shuō)是個(gè)臭氧層，其實(shí)也是非常稀薄的。如果把這個(gè)臭氧層全部集中到地面，與地面的氣壓相同，臭氧層的厚度也只有3毫米。盡管臭氧層那么稀薄，卻能當(dāng)?shù)厍蛏锏谋Ｗo(hù)傘。它可以阻止太陽(yáng)光中的紫外線直射地面，保護(hù)所有生物正常生長(zhǎng)和生活。

臭氧和氧氣好比一對(duì)親兄弟，氧氣分子是由兩個(gè)氧原子構(gòu)成的，記作O2，臭氧由三個(gè)氧原子構(gòu)成，記作O3。

夏天，電閃雷鳴之后，可能有些臭味，那是氧分子被光子分解成了活潑的氧原子后，與氧分子結(jié)合成臭氧的緣故。

氧氣變成臭氧的過(guò)程，在高空的臭氧層經(jīng)常出現(xiàn)，動(dòng)力不是雷電，而是太陽(yáng)光中的紫外線。一定波長(zhǎng)的紫外線會(huì)把正常的氧分解為兩個(gè)氧原子，活潑的氧原子與正常的氧分子結(jié)合成臭氧。同時(shí)，另外一種波長(zhǎng)不同的紫外線又起著相反的作用，破壞臭氧分子，放出一個(gè)氧原子，把臭氧又變回了氧氣。

這兩個(gè)相反的過(guò)程同時(shí)存在，意味著不斷有臭氧被破壞，又不斷產(chǎn)生新的臭氧，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，形成一個(gè)穩(wěn)定的臭氧層。

臭氧層存在于大氣高處至少有4億年的歷史，發(fā)揮著保護(hù)傘的作用。1985年，突然傳來(lái)一個(gè)消息：南極上空的臭氧層出現(xiàn)了空洞，那里的氧氣大量減少。保護(hù)傘上有了個(gè)洞，有害的紫外線傾瀉下來(lái)，許多人因此而生病。

也許人們可以打起遮陽(yáng)傘，躲進(jìn)屋子，防止陽(yáng)光照到身上；鳥(niǎo)獸有羽毛和毛皮，大樹(shù)有樹(shù)皮，不怕紫外線的直接傷害，可是土壤中的細(xì)菌和水中的藻類完全裸露，很可能會(huì)死亡，破壞食物鏈的第一環(huán)，一旦微生物死亡，所有生物都可能受到影響。

一個(gè)迫切的問(wèn)題提出來(lái)了，穩(wěn)定存在幾億年的臭氧層為什么會(huì)出現(xiàn)空洞？

通過(guò)對(duì)空氣中各種成分的排查，有兩種氣體成了嫌疑犯。一種是氮的氧化物，它的源頭是使用化肥和飛機(jī)、汽車排出的廢氣；另一種是含有碳、氟、氯的化合物——氯氟烴，其代表是大家都熟悉的氟里昂。對(duì)付氮的化合物，暫時(shí)還沒(méi)有特別好的辦法，于是氟里昂就成了首先要揪出的主犯了。

自然界原來(lái)沒(méi)有氟里昂，它是20世紀(jì)40年代合成的物質(zhì)，有著廣泛的用途。氟里昂化學(xué)性質(zhì)不活潑，可以溶解藥物作為噴霧劑，產(chǎn)生泡沫的發(fā)泡劑，而備受人們重視的是可以做冷卻劑，氟里昂很容易在液體、氣體之間來(lái)回轉(zhuǎn)換，把多余的熱量帶走，起到降溫的作用。

氟里昂的大量使用，不可避免地會(huì)有泄漏。泄漏到空氣中的氟里昂，任憑風(fēng)吹雨淋也不會(huì)改變化學(xué)性質(zhì)，緩慢地升上高空，進(jìn)入臭氧層。在臭氧層，氟里昂遭遇紫外線后開(kāi)始分解，氯原子游離出來(lái)，成為臭氧層的破壞分子。

在臭氧層，氯原子和臭氧相遇，便從臭氧那兒奪走一個(gè)氧原子，破壞臭氧的三原子結(jié)構(gòu)，臭氧失去一個(gè)氧原子，就成了平常的氧。而氯原子奪走一個(gè)氧原子后，自己并不與之化合，這個(gè)有利的氧原子會(huì)與另一個(gè)游離的氧原子結(jié)合成氧分子。在這個(gè)過(guò)程中，氯原子并不消耗，只起催化作用。從最終的結(jié)果看，實(shí)際上只是一個(gè)氧原子加一個(gè)臭氧分子，成為兩個(gè)氧分子：O+ O3 O2 。

問(wèn)題的嚴(yán)重性還在于，氯原子起著催化作用，而且可以反反復(fù)復(fù)地催化，一萬(wàn)次十萬(wàn)次地進(jìn)行。于是，反對(duì)使用氟里昂的呼聲越來(lái)越高。目前，空調(diào)、電冰箱中的氟里昂已經(jīng)基本被取代。

但是頭腦冷靜的研究人員認(rèn)為，且慢譴責(zé)氟里昂，現(xiàn)在破壞臭氧層的氯原子，50年前就存在于臭氧層了，可是50年前生產(chǎn)的氟里昂微不足道，怎么可能產(chǎn)生那么大的破壞作用，還是注意一下氣候的變化吧。

有人認(rèn)為，臭氧層空洞也不是近幾十年才出現(xiàn)的現(xiàn)象，過(guò)去也有。南極上空與北極上空臭氧層變化不同，并且還有季節(jié)性變化，臭氧空洞也不是越來(lái)越大，大得不可收拾，有時(shí)也會(huì)閉合起來(lái)。例如20世紀(jì)的最后10年，南極上空每年9月出現(xiàn)臭氧空洞，到了12月就會(huì)閉合起來(lái)，而且2000年，閉合得比前幾年更早。

又比如說(shuō)，大氣中的臭氧濃度，北半球上空就比南半球上空高得多?？疾毂卑肭虻拇髿猸h(huán)流，從赤道上空流到北極，非常流暢，富含臭氧的大氣很容易到達(dá)北極。而在南半球，氣流并不順暢，赤道上空的氣流到達(dá)南緯60度左右受阻，阻止了富含臭氧的氣流向南運(yùn)動(dòng)。正是南極這種獨(dú)特的氣象條件，造成南極上空的臭氧層稀薄，形成臭氧空洞。

顯然，臭氧層這個(gè)保護(hù)傘的確出了問(wèn)題，至于是什么原因，兩種說(shuō)法都有道理，都有事實(shí)依據(jù)，但從科學(xué)的角度看，這兩種說(shuō)法都不夠圓滿，有的化學(xué)家甚至認(rèn)為，單方面譴責(zé)氟里昂是不公平的。

不過(guò)，值得高興的是，大家都在關(guān)注環(huán)境，環(huán)保意識(shí)正在增強(qiáng)。也許有一天，會(huì)找到某種化學(xué)物質(zhì)，能夠中和大氣中的氯原子，那可就太好了。至于能不能找到這樣的好辦法，可能得靠你們來(lái)努力哦！