張興才

摘要：大氣中的臭氧層是使地球生物避免過(guò)量紫外線照射的“保護(hù)傘”。臭氧層的破壞，勢(shì)必威脅地球生物的生存和發(fā)展。為了人類的可持續(xù)發(fā)展，臭氧層的保護(hù)已刻不容緩。保護(hù)臭氧層不僅僅是政府行為，同時(shí)也應(yīng)是各個(gè)公民的自覺(jué)行為，同時(shí)也應(yīng)是各個(gè)公民的自覺(jué)行動(dòng)。只有這樣，才可能恢復(fù)臭氧層的本來(lái)面目。

關(guān)鍵詞：臭氧層 紫外線 動(dòng)態(tài)平衡 溫室效應(yīng) 環(huán)境保護(hù)

一、原始大氣中無(wú)臭氧層

地球形成的初期，其內(nèi)部有大量的氣體，隨著頻繁的火山噴發(fā)和造山運(yùn)動(dòng)排出地表，籠罩在地球上空，形成第二代原始大氣，它的主要成分是水蒸氣、二氧化碳、氮?dú)?、甲烷和氨。次生大氣中沒(méi)有氧氣，也不能形成臭氧，強(qiáng)烈的紫外線就可以不受任何阻攔而直接照射到地面上，為原始生命的出現(xiàn)提供了能量。大約在36億年前地球上出現(xiàn)了原始生命。原始海洋為原始生命提供了避免強(qiáng)烈紫外線輻射的“避難所”。

二、臭氧層的形成

大約在20多億年前，原始海洋里出現(xiàn)了藍(lán)藻，它利用太陽(yáng)光和大氣中的二氧化碳，合成碳水化合物供自己使用，并“吐出”O(jiān)2，藍(lán)藻的光合作用使大氣中的O2增多，CO2減少。此后植物經(jīng)過(guò)變異、自然選擇而種類繁多，使大氣中氧氣不斷增加，經(jīng)數(shù)億年變遷后演變成現(xiàn)代大氣。現(xiàn)代大氣主要由氮（78%）和氧（21%）組成，其他氣體的含量甚微，其中互為同素異形體的氧氣和臭氧對(duì)地球生命的生存和進(jìn)化起著舉足輕重的作用。在低層大氣里，由于缺乏氧原子，因而生成臭氧的機(jī)會(huì)很少，所以臭氧的含量很低，僅占0.001ppm，隨著高度增加，太陽(yáng)紫外線輻射增強(qiáng)，氧分子在吸收了太陽(yáng)波長(zhǎng)小于185nm紫外線作用下發(fā)生分解，氧原子隨之增多，因而生成臭氧的機(jī)會(huì)就多。大致在10km以上臭氧含量逐漸增加，在20—30km氧原子和氧分子的含量都比較多，這一高度中臭氧含量最大，濃度達(dá)0.2ppm，形成所謂的臭氧層。在此高度以上紫外線輻射更加強(qiáng)烈，大部分氧分子被分解成氧原子，出現(xiàn)氧原子過(guò)多而氧分子過(guò)少的狀況，結(jié)合成臭氧的機(jī)會(huì)就少，所以臭氧含量也逐漸減少。大致在60km以上，臭氧含量就極少了。與此同時(shí)，大氣層中臭氧在吸收200—320nm左右紫外線照射時(shí)，會(huì)使臭氧分解成氧。因此，高層大氣中存在著臭氧和氧相互轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡。由于地球不同緯度受太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度不一，中低緯度上空的臭氧層厚度較厚，而高緯度上空的臭氧層厚度較薄，因此存在著臭氧層分布不均勻現(xiàn)象。

三、臭氧層的重要性

臭氧在形成和分解過(guò)程中吸收了大量紫外線，避免了地球上的生物遭受過(guò)量紫外線的照射，保護(hù)了地球的生物，同時(shí)臭氧吸收紫外線以后，使到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量少了，能使地面溫度和大氣溫度不至于過(guò)熱；另一方面照射到地球表面的太陽(yáng)能以紫外線形式向外層空間散發(fā)熱量，如果全部紫外線散失至外層空間，則現(xiàn)在地球溫度將下降30℃，之所以沒(méi)有出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)榇髿鈱又写嬖谥恍皽厥覛怏w”——CO2、NO2、H2O、O3、CH4、

CFC等吸收了這些紫外線，O3也扮演了這一角色。由此可見(jiàn)，臭氧層的存在對(duì)維持地球環(huán)境十分重要。

四、臭氧層破壞的原因及其帶來(lái)的危害

這幾十年來(lái)，工廠和家庭廣泛使用冰柜和電冰箱，排放出大量氯氟烴（俗稱氟利昂），這些物質(zhì)在低空中不易分解，當(dāng)它們上升到平流層（臭氧層就在平流層）后，可在光的作用下分解，產(chǎn)生Cl原子，Cl原子可與O3反應(yīng)生成ClO+O2，其產(chǎn)生的ClO又和O反應(yīng)生成Cl和O2。有關(guān)反應(yīng)式如下：

Cl+O3→ClO+O2

ClO+O→Cl+O2

經(jīng)過(guò)這種“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”會(huì)對(duì)臭氧層產(chǎn)生長(zhǎng)久的破壞作用。據(jù)一些科學(xué)家研究：現(xiàn)在南極上空出現(xiàn)了臭氧層空洞，面積約為9×106km2，北極上空的臭氧層也在變薄，歐洲、澳大利亞上空的臭氧層在冬季和春季均減少10%，我國(guó)青藏高原上空臭氧層空洞越來(lái)越大。臭氧層的破壞，給地球環(huán)境和人體健康帶來(lái)極大危害：

首先，臭氧層減少照射到地面的紫外線增多。根據(jù)聯(lián)合國(guó)一份調(diào)查報(bào)告，輻射到北半球的有害紫外線與10年前相比上升了5%，并有越來(lái)越強(qiáng)的趨勢(shì)，強(qiáng)烈的紫外線會(huì)損傷人體皮膚中的遺傳物質(zhì)，導(dǎo)致皮膚癌，還能引起角膜炎、白內(nèi)障等眼病，還可抑制人類和動(dòng)物的免疫能力，導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生，與此同時(shí)紫外線還能對(duì)農(nóng)作物、海洋浮游動(dòng)植物和自然生態(tài)系統(tǒng)造成直接或間接的影響；

其次，還可能導(dǎo)致世界氣候變暖，這不僅是因?yàn)榈竭_(dá)地面的紫外線增多，而且氯氟烴還可以強(qiáng)烈吸收紅外線輻射，引起“溫室效應(yīng)”。

五、保護(hù)臭氧層

一些國(guó)際機(jī)構(gòu)和環(huán)保部門，為了保護(hù)臭氧層，制定了《蒙特利爾公約》，其中規(guī)定，發(fā)達(dá)國(guó)家在2004年前應(yīng)該取消使用氯氟烴，發(fā)展中國(guó)家在2010年應(yīng)取消使用氯氟烴。后來(lái)為了進(jìn)一步明確責(zé)任，保護(hù)世界環(huán)境，增加可持續(xù)發(fā)展，于1992年6月，聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)在巴西里約熱內(nèi)盧召開，會(huì)議通過(guò)了《里約環(huán)境與發(fā)展宣言》、《21世紀(jì)議程》等重要文件。

對(duì)臭氧、臭氧層的研究越來(lái)越成為各國(guó)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)，1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予致力研究臭氧層破壞問(wèn)題的三位環(huán)境化學(xué)家。現(xiàn)在世界各國(guó)政府和人民對(duì)大氣層中臭氧層的破壞對(duì)地球生物所造成的生存危機(jī)越來(lái)越重視。保護(hù)環(huán)境、保護(hù)臭氧層已成為所有地球公民的共識(shí)，隨著人類對(duì)臭氧層認(rèn)識(shí)的 不斷深入，人類一定會(huì)有能力、有辦法解決臭氧層空洞越來(lái)越大的難題，并最終還它本來(lái)面目。