大气中臭氧90%存在于平流层内,它几乎吸收了全部300纳米以下波长的紫外线辐射,保护着地球上的万物生灵。同时,它对紫外线辐射的吸收构成了平流层的重要热源,从而制约着平流层的温度场结构和动力学过程,并对全球气候的形成及变化起着决定性的作用。20世纪80年代以来,随着人类活动的加剧,南极冬春之交平流层下部臭氧层已形成了臭氧空洞(ozonelayer vacant hole);北极臭氧层稀薄。挪威、加拿大、阿拉斯加、日本、瑞士、中国等北半球的观测结果也证实有明显的臭氧层耗竭。
臭氧层耗竭是指高空25千米附近臭氧密集层中臭氧被损耗、破坏而稀薄的现象。即臭氧层破坏。 臭氧浓度较高的大气层约在10~50公里范围内,在25公里处浓度最大,形成了平均厚度为3毫米的臭氧层,它能吸收太阳紫外辐射,给地球提供了防护紫外线的屏蔽,并将能量贮存在上层大气,起了调节气候的作用。臭氧层的破坏会使过量的紫外辐射到达地面,造成健康危害;使平流层温度发生变化,导致地球气候异常,影响植物生长、生态的平衡等后果。
臭氧层耗竭的原因
近半个世纪以来,工农业高速发展,人为活动产生大量氮氧化物排入大气,超音速飞机在臭氧层高度内飞行、宇航飞行器的不断发射都排出大量氮氧化物和其他痕量气体进入臭氧层; 此外,人们大量生产氯氟烃化合物(即氟利昂),如CFCl3(氟利昂-11)、CF2Cl2(氟利昂-12)、CCl2FCClF2(氟利昂-113)、CClF2CClF2(氟利昂-114)等,用作致冷剂、除臭剂、头发喷雾剂等,其中用量最多的是氟利昂-11和氟利昂-12。据统计,1973年全世界共生产这两种氟利昂约480万吨,绝大部分释入低层大气后,进入臭气层中。氟利昂在对流层中很稳定,能长时间滞留在大气中不发生变化,逐渐扩散到臭氧层中,与臭氧发生化学反应; 而使臭氧消除,降低臭氧层中的浓度。这种使臭氧逐渐耗竭的现象已引起人们的极大关注。
最近发现,南极上空已出现了"臭氧洞"。有人估计臭氧层中臭氧浓度减少1%,会使地面增加2%的紫外辐射量,导致皮肤癌的发病率增加2~5%。最近美国等国家已禁止使用氯氟烃喷雾剂,并严格控制其它氯氟烃的生产与使用。为更确切地弄清臭氧耗竭及由此产生的紫外辐射效应问题,国际地圈-生物圈规划(IGBP)和国际科联环境问题特别委员会(SCOPE)将对此作为全球性变化的研究课题进行研究。
臭氧层耗竭的危害
臭氧层破坏后,地面将受到过量的紫外线辐射,危害人类健康;使平流层温度发生变化,导致地球气候异常,影响植物生长、生态平衡等。研究指出,若臭氧总量减少1%,恶性肿瘤的发病率将提高2%;白内障患者将增加0.2%~0.6%。如果臭氧层破坏的势头仍继续发展下去,能破坏人体免疫系统及大多数生命物质-蛋白质化学键的紫外线(B)大量入射地表,一些生物物种将濒于灭绝;生态系统中复杂的食物链、网将被打乱;农业生产受损;气候趋于恶化;人类生存与发展的自然环境将面临灾难性的变化。
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