臭氧层—地球生物的保护伞摘要：臭氧层的破坏是人类当今所面临的重要环境问题之一，多数科学家认为，人类过度使用氟氯烃(CFC。)类物质是臭氧层破坏的主要原因之一。臭氧层变薄意味着到达地表的太阳紫外线增强。较强的紫外线辐射，会伤害人的皮肤、眼睛，损坏人的免疫系统，还会对粮食作物、陆生生物及水生生物造成危害。因此，了解臭氧层破坏的原因，及其对人类及生物的危害，有助于增强人们的环境意识，避免人类遭受臭氧层破坏所带来的灾难。关于臭氧层的简介1、臭氧层的形成臭氧由3个氧原子(O3)构成，而氧气由2个氧原子(O2)构成。自然界中的臭氧，大多分布在距地面20～50km的大气中，将其称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要来源于紫外线。太阳光线中的紫外线分为长波和短波，当大气中(含有21％)的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。如与H2反应生成H20，与C反应生成CO2。同样，与O2反应时，便形成了03。臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的上升，臭氧不稳定性越加明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。
由于臭氧和氧气之间的平衡，在大气中形成了一个较为稳定的臭氧层。臭氧层是指在大气平流层中距地面20-25km的特殊大气层，这一大气层的臭氧含量特别高，含量接近0．01me／ml，高空大气层中约有90％的臭氧集中在臭氧层，而大气中平均臭氧含量大约仅为0．0003mg／ml。太阳光中也存在对生物生存有害的紫外线臭氧层破坏的成因,措施，按生物效应的不同，可将太阳光中的紫外线分为3类：弱效应波长(UV—A，320—400nm，对生物影响不大)、强效应波长(UV—B，280—320nm，对生物有杀伤作用)和超强效应波长(uV．C，200一280nm，属灭生性辐射)。通常情况下，大气平流层中的臭氧几乎吸收了全部的uV—c90％左右的UV—B。臭氧层是地球的“保护伞”，因此，臭氧层的破坏会对生活在地球上的生物产生严重的影响。2、臭氧层的作用机理臭氧层能够保持稳定的机理是：02分子吸收了短波紫外辐射转变成03之后，短波紫外辐射作用使03分子升温，升温后03更易分解，相当一部分03分子分解变成02，放出热能；02分子再吸收短波紫外辐射转变成03，如此周而复始，使臭氧层在一定条件下达到动态平衡。在这个过程中，02充当一个将太阳紫外辐射能转换成热能的能量转换器，释放出大量的热，这是使平流层50km高度出现高温区的主要原因。
这个过程的作用效果是阻挡了太阳短波紫外辐射。除了易分解之外，03亦因将N2氧化成N0x，与H2O和CH4反应生成0H和CH3，与CO，HS和S02等反应而消耗。将所有消耗03的物质记作x，将x与O3反应的生成物记作X03，在03生成与分解消耗的速率相等的情况下，03的浓度就可保持动态平臭氧层损耗的现状及原因1、臭氧层损耗的现状1985年，英国科学家法尔曼（Fannen）等人首先提出，“南极臭氧洞”的问题。他们根据南极哈雷湾观测站的观测结果，发现从1957年以来，每年早春丽极10月份)南极臭氧浓度都会发生大规模的耗损，极地上空臭氧层的中心地带，臭氧层浓度已极其稀薄，与周同拥l七像是形成了一个“洞”，直径达上千公里，“臭氧洞”就是因此而得名的．这一发现得到了许多其他国家的南极科学站观测结果的证实．卫星观测结果表明，臭氧洞在不断扩大，至2006年臭氧层空洞曾达到2950万10II，，相当于两个南极大陆．同时，南极奥氧洞持续的时间也在加长．这一切迹象表明，南极臭氧洞的损耗状况仍在恶化之中。目前，不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少的现象，美、日、英、俄等国家联合观测发现，北极上空臭氧层也减少了20％，已形成了面积约为南极臭氧空洞=三分之一的北极臭氧空洞．在被称为是世界上“第t极”的青藏高原，中国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧正在以每10年2．7％的速度减少，已经成为大气层中的第三个臭氧空洞。
2、破坏臭氧层的物质自从发现南极上空出现臭氧空洞以后，科学家们经过近十多年的研究，最后得出一致的结论：臭氧层的破坏和臭氧空洞的出现，是人类自身行为造成的；是人们在生产和生活中大量地生产和使用“消耗臭氧层物质(ODS)”以及向空气中排放大量的废气造成的。ODS主要包括下列物质：CFCs(氯氟烃)、哈龙(Halon，全溴氟烃)、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等。ODS的用途：用作制冷剂、喷雾剂、发泡剂、清洗剂等。废气：主要是汽车尾气、超音速飞机排出的废气、工业废气等。在上述所有物质中，破坏力最强的(或者称之为“罪魁祸首”)是CFCs和哈龙。而在我们生活中用的最多的就是我们大家所熟悉的CFCs。3、臭氧层损耗机理在平流层中臭氧耗损，主要是通过动态迁移到对流层，在那里得到大部分具有活性催化作用的基质和载体分子，从而发生化学反应而被消耗掉O3，主要是与Hox、Nox、C10x和BrOx中含有的活泼自由基发生同族气相反应。（1）废气破坏臭氧层废气中含有大量的氮氧化物(如NO和NO2等)，这些氮氧化物可以破坏掉大量的臭氧分子，从而造成臭氧层的破坏。近年来研究发现，核爆炸、航空器发射、超音速飞机将大量的氮氧化物直接注入平流层中，同样会使臭氧浓度下降．NO对臭氧层破坏作用的机理为：03+N0O3+NO2O+NO202+NO总反应式为：0+03202CFCs和哈龙对臭氧层的破坏美国科学家奠里纳(Molina)和罗兰德(Rowland)提出：人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成臭氧层被破坏的元凶，最典型的是氯氟烃类化合物(CFCs)和含溴化合物哈龙(Halons)．CFCs和Halons在生产和使用过程中总是要泄漏的，泄漏后首先进入大气的对流层中．而这些物质在对流层中是化学惰性的，即它们在对流层中十分稳定，可以存在几十年甚至上百年不发生变化．但这些物质不可能总是存在子对流层中，通过极地的大气环流以及赤道地带的热气流上升，最终使这些物质进入平流层．然后又在风的作用下，把它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内混合均匀．在平流层内，强烈的太阳紫外线照射使CFCs和Halons分子发生解离，释放出高活性的氯和溴的自由基．氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质。
4、臭氧层破坏的长期性令科学家和社会各界忧虑的是臭氧层破坏的成因,措施，CFCs和Halons具有很长的大气寿命，一旦进人大气就很难去除，这就意味着即使人类停止生产和使用这些物质，它们对臭氧层的破坏还会持续一个漫长的过程。对人类健康的影响臭氧量的减少、臭氧层的被破坏使到达地面的紫外线辐射量增加。其中UVB紫外线波段增加更多。UV-B紫外线辐射的增加，将会对人体健康产生很大影响。相关研究表明，紫外线除了在人类皮肤中产生VD外，未发现其他有益效应。紫外线对人体的危害却较大。主要表现在影响人类皮肤、眼睛及免疫系统。对人类免疫系统的影响：皮肤暴漏于紫外线辐射下能扰乱免疫系统，导致一些疾病。 对农作物的影响：紫外线辐射的增强，将导致农作物(如小麦、水稻等)减产，减少地球的食物链，并会导致粮食质量降低。 对水生生物的影响：紫外线能穿透10—20m深的海水，紫外线辐射可杀死 10 m水深的单细胞海洋浮游生物和微生物，从而危及水中生物的食物链和 自由氧的来源，影响生态平衡和水体的自净能力。 保护臭氧层的措施及对策为了保护大气臭氧层，各国采取的一些措施，大致可概括为： 1、冻结和削减氟利昂与哈龙的生产及消耗量，从而保护臭氧层免遭破坏。
2、减少氟利昂的排放量 除禁止氟利昂作气溶胶应用外，通过再循环使用的方式也可减少其排放量。 如制软泡沫塑料中所用的氟利昂，收集后再生，经炭过滤再使用，能减少操作 损失50％。 3、研究开发破坏臭氧层物质的替代物 寻找氟里昂的替代物是研发的重点。现在比较常用的有：氢氟烃HFC，氧氟烃中不含氯，不破坏臭氧层，在大 气中的降解产物毒性较低，是较理想的替代物．但温室效应较重，而且有些 替代品有生产成本高，热交换性能差、易燃的缺点等．氧氯氟烃HFC，氧氯氟 烃的臭氧层破坏系数低，亦可作为氟里昂的过渡替代物，可崩作聚氨酯和绝 缘材料的发泡剂．其它替代物，有氟碘烃n，其中的C_I键很容易吸收紫外线 发生断裂．不会滞留在大气层，是很有发展前途的氟里昂替代物．氟代乙醇、 氟代醚、二甲醚、氨、饱和烃作为氟里昂的替代物均有研究和应用．氦、空 气、水、二氧化碳及氮等许多天然物质在低温和制冷行业早有应用，应该也 是比较理想的替代物． 4、继续对对流层臭氧形成和耗损的机理、氟利昂等排放的影响，对人类和生态 系统的危害等方面进行综合调查研究．
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