淺談臭氧的作用及其被破壞后的影響

摘 要：近年來，人類活動對大氣的污染日益嚴重，致使平流層臭氧含量出現減少的趨勢，增加的紫外線輻射對人、動物、作物等產生生物學影響和氣候學影響，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。

關鍵詞：臭氧；作用；影響

在地面上觀測到的太陽光譜于紫外區(qū)附近突然中斷，這一現象說明高空可能存在著臭氧層。1913年法國科學家Fabry首先發(fā)現大氣的確存在著臭氧層。臭氧是氧的同素異形物質--三氧原子。常溫處于氣體狀態(tài)的臭氧具有淺藍的色彩。當空氣中含量15-20%臭氧時，其色調更加明顯。其隨溫度升高分解加速，呈現不穩(wěn)定性，同時強烈氧化性，能氧化大多數金屬。溶解于水的能力強于氧。臭氧含量只占空氣的百萬分之一，觀測結果表明，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。同時也引起這種增溫在不同緯度和高度上的差異，可以預知，它將影響到大氣氣壓場和大氣的運動，40公里以下，實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稱之為光解過程的太陽輻射對氧分子作用而形成。接近地表時，臭氧和其他氧化劑一起，破壞人類健康，破壞花草樹木，使農作物減產；位于10--15km高度時，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，由于臭氧強烈的吸收太陽紫外輻射能而成為平流層的主要熱源，導致增溫，它過濾有害的紫外線輻射，環(huán)繞地球形成一個防護罩，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)射紅外輻射而導致平流層冷卻。吸收有害輻射免受傷害，也決定平流層熱結構，吸收紫外線將其轉化為熱能加熱大氣，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，在對流層上部和平流層底部。一方面太陽能生產出新的臭氧，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物質，人類的破壞導致臭氧濃度的降低。在大氣低層的對流層，相反過程，臭氧增加，不能補償平流層的耗減，影響地球大氣系統輻射平衡。臭氧含量在較大時空尺度范圍內的變化在某種程度上反映了大氣中的不同氣團的更替，與大氣過程變化直接相關。

從臭氧的性質來看，它既可助人又會害人，它既是上天賜與人類的一把保護傘，有時又像是一劑猛烈的毒藥。目前，對于臭氧的正面作用以及人類應該采取哪些措施保護臭氧層，人們已達成共識并做了許多工作。但是，對于臭氧層的負面作用，人們雖然已有認識，但目前除了進行大氣監(jiān)測和空氣污染預報外，還沒有真正切實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，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被稱為\"有害的\"臭氧，主要源于汽機車排氣中二氧化氮的光化學分解。巨型超音速飛機飛行高度很低，排出的燃燒廢氣與臭氧反應，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、發(fā)泡劑、洗凈劑等），在平流層紫外相作用下進行光化學反應，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屏障，而當臭氧存在于土壤中時卻是一種嚴重的污染。最新得出的研究結果表明，光照越強的地方，土壤中臭氧造成的損失，尤其是對于農作物造成的損失越大。

對于大氣臭氧層破壞的原因，科學家中間有多種見解。但是大多數人認為，人類過多地使用氯氟烴類化學物質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。大氣中的臭氧對太陽紫外線輻射有很強的吸收作用，所獲得的能量對大氣高層熱狀態(tài)和動力學過程有著重要影響。大量研究結果表明，到達地面的太陽輻射能量的百分之四左右會被大氣中的臭氧吸收掉。臭氧吸收太陽紫外線輻射，使其不能到達地面，因此臭氧層是人類和生物的保護層。低濃度的臭氧可消毒，但超標的臭氧則是個無形殺手！它強烈刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發(fā)支氣管炎和肺氣腫；會造成人的神經中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退； 會對人體皮膚中的維生素E起到破壞作用，致使人的皮膚起皺、出現黑斑；臭氧還會破壞人體的免疫機能，誘發(fā)淋巴細胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒。因臭氧反應活性遠遠比氧（O2）強，是強氧化劑，對植物、動物及很多結構材料如塑膠、橡膠有害。它還會傷害肺組織，嚴重會導致肺出血而死亡。如果大氣中臭氧含量低于正常狀態(tài)那將會給地球上的生物帶來嚴重災難。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過量到達地面。紫外線輻射分解細胞核染色質，阻止細胞核分裂，即阻止細胞增生。紫外線輻射對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，皮膚癌發(fā)病率嚴重升高，人體免疫系統性能下降，白內障發(fā)病率增加；影響農作物生理發(fā)育過程，嚴重阻礙各種農作物和樹木的正常生長，進而影響產量；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，導致海洋生態(tài)系統的混亂；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。

參考文獻

[1]王庚辰編著《大氣臭氧層和臭氧洞》氣象出版社 2003

[2]寒冬.寒之編著《臭氧層》中國環(huán)境科學出版社 2001

[3]曹鳳中 編著《臭氧層空洞的報告》中國環(huán)境科學出版社 1990

[4]王貴勤《大氣臭氧層研究簡介》氣象出版社 1990

[5]王貴勤等編著《大氣臭氧研究》科學出版社 1985

作者簡介：徐鳳林，助理工程師，畢業(yè)于大連陸軍學院。