臭氧洞的形成及危害

臭氧洞的形成及危害
中国科学院大气物理研究所　叶谦


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太阳光是在地球上生活的一切生物的生命之源。它是由不同波长的光所组成。对地球生物而言，并不是所有波长的光都是有利的。科学家发现，太阳光中的紫外线辐射，特别是科学上称为紫外— B（英文为 UV — B）辐射，对生物有较大的伤害。而为我们阻挡紫外— B 辐射的就是在高层大气中的臭氧。

臭氧是地球大气中一种相对不稳定的分子，一个臭氧分子是由三个氧原子组成。1839 年臭氧首先在实验室被发现，随后，臭氧被证明能强烈吸收太阳紫外线辐射。大气中的臭氧大部分集中在 15 千米至 48 千米之间的大气平流层中，以 19 千米至 23 千米处为最多。臭氧在大气中只占有极小的一部分，如果将大气中所有的臭氧集中在地表，它只是 2 毫米至 3 毫米厚的一薄层。就是这薄薄的一层臭氧气体，就像一顶“遮阳伞”包围着地球，使人类免受太阳紫外线的侵害。如果没有这层盔甲的保护，人们将极易患皮肤癌、白内障以及各种免疫系统疾病。

根据卫星观测资料，科学家发现全球臭氧浓度正在降低。经过多年研究，科学家们确认，在过去的 20 年里，自然界高空臭氧的生成和消亡的自然平衡关系已被人类活动所破坏。工业生产和人们生活中产生的含氯化合物，加快了臭氧消亡过程的速度。其中氯氟烃类（CFCs）化合物的破坏力是最明显的。我们日常生活中所使用的冰箱、空调等制冷设备中通常使用的制冷剂氟里昂就是其中的一种。因此，社果人类停止使用 CFCs 以及其它可以破坏高空臭氧的化学物，那么，已被破坏的臭氧层是有可能修复的。

那么，我们常听说的南极“臭氧洞”又是怎样形成的呢？在南极地区，平流层中的云含有冰粒，这在低纬地区是没有的。在这些冰粒的表面，由平流层氯原子造成的臭氧分子消亡过程反应速度加快，使这一地区臭氧浓度相对其它地区而言较低。特别是在南半球的春季，臭氧浓度达到一年中的最低，降幅可达 40%，科学家形象地将其称之为“臭氧洞”。从卫星观测资料分析发现，伴随着全球臭氧浓度的下降，南极臭氧洞的面积也有逐年扩大的趋势。1992 年下半年观测到臭氧浓度是自有记录以来的最低值。近年夹，科学家在北极上空发现了另一个臭氧洞，它出现在每年 2 月份，其面积相当于南极臭氧洞的 1/3。由于北极“臭氧洞”更接近大多数人类生活区，而白种人皮肤更易受紫外线辐射的侵害，因此这一发现引起了欧美发达国家公众的强烈反响。美国等国家已开始

试验发布紫外辐射指数，以提高人们在从事户外活动时的自我保护意识。我国科学家近年来对我国上空臭氧分布的分析中发现，在我国青藏高原上空，也存在着一个相对周围地区臭氧浓度较低的区域。

臭氧变化还可以造成其它负面生态环境效应。紫外辐射的增强会改变植物的叶面结构、生理功能、芽苞发育过程等，对小麦、稻米、大豆、大麦、土豆等主要农作物产生有害影响，降低农作物的产量，并对森林生态系统也有相当大的破坏；对鱼类、虾、蟹、浮游动植物和构成水生食物链的植物有害；紫外辐射对人类健康最直接的危害是破坏脱氧核糖核酸（即 DNA），而 DNA 损伤则会导致癌症。在和紫外辐射有关的诸多病症中，尤为引人注意的是晒斑，它被认为是引起皮肤癌的主要原因。根据美国国家环保局的统计，高层大气中臭氧量每减少 1%，非黑瘤皮肤癌的发病率就增加 2% 至 5%，也就是说仅美国每年就增加两万名皮肤癌患者。

臭氧层的破坏主要是由人类的生产和生活造成的，因此，保护自然环境，就是保护人类自己，就是保护人类的未来！


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