地球的保護傘——臭氧層

蘇更林

我們賴以生存的這個星球曾經是一個沒有生命的荒涼世界，只是在她孕育產生了地殼、水圈和大氣圈之后，才成為了生靈萬物的搖籃。其中的大氣圈便是地球這個幽藍色球體的“外衣”，和我們的生命活動息息相關。而在離地面約15～48公里之間的平流層大氣中存在一個稀薄的氣層——“臭氧層”，正是它默默地保護著地球上的蕓蕓眾生。

地球生靈萬物的保護傘

臭氧是由3個氧原子組成的化學物質，它在大氣中的總含量按體積算不足二百萬分之一，如果把它鋪在地表上，也不過只有2—3毫米厚。然而，就是這樣特別稀薄的一層氣體，卻維系著地球上所有生靈萬物的生存安全。

我們常說：“萬物生長靠太陽”，然而并不是所有波長的太陽光對生物都有利。例如長波紫外線(特別是紫外—B)對地球上的生物具有較大的傷害作用，甚至會對生物造成災難性的威脅。而高空臭氧層對紫外線具有天然的屏蔽作用，它能阻止相當一部分有害的紫外線輻射到地球表面，從而使人們免遭紫外線的傷害。科學家們研究認為，在臭氧層存在著氧氣和臭氧的動態平衡。當氧分子吸收波長小于185nm的紫外線時，就會形成臭氧，但當波長為25mm左右的紫外線照射臭氧時，又可使反應逆轉。通過這樣的可逆過程，大約可消耗太陽輻射到地球上能量的5％，并使得到達地面的紫外線輻射量下降到生物可以接受的安全范圍內。

如果臭氧在平流層的生成和消亡的平衡關系遭到破壞，消亡反應速度大于生成速度時，就會使臭氧濃度下降，從而對地球上的生命活動帶來嚴重的災難：

一是使皮膚癌發病率升高來自太陽的有害紫外線輻射是誘發皮膚癌的主要因素。美國環保部門的報告認為，平流層的臭氧量每減少1％，非黑瘤皮膚癌的發病率將上升2～5％。照此計算，美國每年要增加2萬名皮膚癌患者。

二是引起溫室效應臭氧作為重要的溫室氣體，直接或間接地影響著全球氣候的變化，從而對自然生態環境會產生不利影響。

三是降低農作物產量據有關試驗表明，許多農作物對紫外線輻射的增強表現出很高的敏感性。如棉花、小麥、稻谷、豆類、瓜類、土豆等作物受到紫外線的傷害后，均會造成嚴重的減產甚至失去繁殖能力等后果。在南美洲，由于臭氧的減少，已導致牧場的牧草大面積枯萎，嚴重地影響了畜牧業的發展。

四是對水生生物造成嚴重威脅科學家們認為，長波紫外線同樣可以輻射到深水層，對海洋生物產生傷害。如過量的紫外線輻射，可使10米以上水域中的魚苗死亡。同時對蝦類、蟹類、浮游植物的生存也會產生不利的影響。在南極大陸考察的科學家們發現，南極海洋的浮游植物已減少了6～12％。

五是使白內障患者增多有報告認為，臭氧層每降低1％的臭氧量，全球每年就可能增加白內障患者160～175萬，這是一個十分驚人的數字。

六是對人體免疫系統產生危害科學家們認為，太陽紫外—B(uv—B)輻射可以改變人體免疫系統反應能力，從而降低人體對疾病的抵抗能力。據來自醫學界的報告稱，由于臭氧層遭到破壞而導致紫外線輻射增強，會降低人體抵御愛滋病的能力，還會降低結核病疫苗效力和肌體對瘧疾等疾病的抵抗能力，同時，還會使呼吸道疾病的患者數目大量增加。

揭開“臭氧殺手”的面紗

近幾年，臭氧層遭到破壞的消息不絕于耳，“臭氧洞”等新概念頻繁地見諸報端，那么什么是“臭氧洞”呢?

由于臭氧層與人類的生存密切相關，所以人類從19世紀末以來就對臭氧層進行了系統的觀察，著名的道布森臭氧分光光度計就是監測大氣中臭氧濃度的常規觀察儀器。而人類對全球范圍內臭氧濃度變化的“全景圖象”觀察源于本世紀60年代，人造衛星成為了人類研究臭氧層的好助手。衛星觀察資料向人類傳遞著這樣一個確鑿無疑的結論——在過去的20年里，自然界高空臭氧的生成和消亡的自然平衡關系已被人類活動所破壞。在全球范圍內，臭氧濃度每年平均下降1％左右，其中以高緯度和極地地區下降速度最快，這樣相對其他地區就形成了臭氧稀薄區域，科學家形象地稱之為“臭氧洞”。近年來，科學家們先后在南極和北極地區發現了“臭氧洞”，我國科學工作者在青藏高原上空也發現了一個“臭氧稀薄區域”。

現代科學研究表明，最大的“臭氧殺手”是人類普遍使用的氯氟烴類化合物，在國際上分別取氯、氟、碳3個元素的英文名稱的第一個字母，將氯氟烴化合物簡稱為CFCs。我們在制冷設備中通常使用的氟里昂(freon的音譯)就是一種典型的氯氟烴類化合物，如氟里昂—11(CC1₃F)。人類使用CFC_s雖然只有60多年的歷史，但它對臭氧的破壞作用卻是在近年被人類所認識的。

CFC_s化學性質穩定，在大氣的對流層幾乎不與其他物質發生化學反應，所以它的“殺手”本性并沒有暴露出來。可是，當它進入平流層后，由于臭氧對紫外線的屏蔽作用已經消失。所以這時它的猙獰面目便暴露無遺。在太陽光中紫外線的“炮擊”下，CFC_s分解釋放出氯原子，自由氯原子對臭氧具有強烈的破壞性，因為氯原子極易和臭氧分子發生化學反應而生成一氧化氯和氧分子。如果僅僅只是一個自由氯原子破壞一個臭氧分子，那么CFC_s對臭氧的威脅還是微不足道的。然而事實卻是另外一回事，臭氧分子在低能紫外線的作用下會不斷地分解產生氧分子和自由氧原子，而自由氧原子又不斷地作用于一氧化氯，從而產生大量的自由氯原子。自由氯原子又會去破壞臭氧分子。由于這個過程能夠反復進行，因而使得一個氯原子可以破壞許許多多的臭氧分子，難怪CFC_s會成為人們深惡痛絕的“臭氧殺手”了。

風靡全球的保護大行動

由于CFC_s是破壞臭氧層的主要元兇，所以全面限制和禁止使用CFC_s就成為了全球的共識。1987年9月16日，世界各國政府代表在加拿大蒙特利爾市召開了具有重要歷史意義的會議，共同簽訂了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》，就限制CFC_s的生產和使用制定了詳細的控制措施。1990年又在倫敦重新修改了蒙特利爾公約所規定的條款，要求各國在2000年全面禁止使用CFC_s。

雖然我國是一個人口大國，同時也是一個CFC_s消費大國，但我國政府還是積極參與了保護臭氧層的國際合作，并且在保護臭氧層的工作中作出了富有成效的努力。1989年9月，我國正式加入《維也納公約》；1991年，中國成立了由國家環保局牽頭、18個部委參加的保護臭氧層領導小組；1992年又制定了《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》；1995年中國編制完成了化工、泡沫、工商制冷、家用冰箱等8個行業的限制使用CFC_s的發展戰略；1996年9月16日，召開了首屆中國保護臭氧層大會；1997年12月31日，我國在氣霧劑行業率先禁止使用CFC_s。

盡管國際社會對保護高空臭氧層作了大量的工作，但臭氧層日益遭到破壞的形勢依然十分嚴峻。值此紀念“國際保護臭氧層日”之際，我們呼喚每個“地球村民”都來關注我們共同的臭氧層。愿當代的“女媧”高揚科學技術的利劍。修補已經破損的臭氧層，為人類創造一個安全溫馨的生存空間!

責任編輯／錢利群