“臭氧”的由来是什么?

“臭氧”的由来是什么?
“臭氧”的由来是什么?

“臭氧”的由来是什么?
“臭氧”的由来是什么?
　　臭氧(o3)是一种具有刺激性气味,略带有淡蓝色的气体,在大 气层中,氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子(o),而氧原子与另 一氧分子结合,即生成臭氧.臭氧又会与氧原子、氯或其他游离性物 质反应而分解消失,由于这种反复不断的生成和消失,乃能使臭氧含 量维持在一定的均衡状态,而大气中约有90%的臭氧存在于离地面 15到50公里之间的区域,也就是平流层(stratosphere),在平流层 的较低层,即离地面20到30公里处,为臭氧浓度最高之区域,是为 臭氧层(ozone layer),臭氧层具有吸收太阳光中大部分的紫外 线,以屏蔽地球表面生物,不受紫外线侵害之功能.
　　臭氧空洞的由来
　　来自美国宇航局新闻公报的消息说,2000年10月,南极上空的臭氧空洞面积达到2900万平方公里,这是迄今为止观测到臭氧空洞的最大面积.那么南极臭氧洞是怎么回事?大气中的臭氧空洞还会持续多久?
　　其实,人们对地球大气中的臭氧并不陌生,它由三个氧原子构成,是普通氧气的同胞兄弟.通过长期研究,科学家们证实,臭氧是地球大气中的一种微量气体组份,它是由于大气中的氧分子被太阳的紫外辐射分解成氧原子后再与周围的氧分子迅速结合而形成的.在地球大气中,大约有90％的臭氧含量集中在离地球表面10—50公里的高度范围内,这就是人们所说的大气臭氧层.
　　大气中的臭氧含量只占大气的百万分之几,其平均密度约为每立方厘米0.9×10－10克.如果把地球大气中所有的臭氧都集中在地球表面上,则它只形成约3毫米厚的一层气体,其总重量也不过为30亿吨左右.然而它对地球大气中的化学、辐射和动力学过程有着重要影响.更重要的是,大气中的臭氧可以吸收掉太阳紫外辐射中绝大部分对生命有伤害的紫外辐射,从而使地球上一切生命免受过量太阳紫外辐射的伤害而得以正常生存和繁衍. 可以毫不夸大地说,地球上的一切生命就像离不开水和氧气一样离不开大气臭氧层,大气臭氧是地球上一切生灵的天然保护伞.
　　对大气中的臭氧的较系统观测研究始于20世纪中期,从那时起在全世界范围内逐渐形成了对大气臭氧的全球观测系统并按世界气象组织（WMO）的规定的统一规范对大气臭氧进行着日常业务观测.观测结果表明,较长时间以来,全球大气中的臭氧含量没有发现有明显变化.
　　但是1985年,人们未预料到的事发生了,这一年,英国科学家乔·弗曼等人首次报道,1980—1984年间,南极上空每年春季（即10月）臭氧含量与同年3月相比大幅度下降,出现了臭氧洞.这对人类自身的生存构成了威胁,从而引起了世界各国政府和人民大众的普遍关注,并构成了当今人类面临的重大环境问题之一.
　　所谓南极臭氧洞是指南极地区上空大气臭氧总含量季节性大幅度下降的一种现象,并非臭氧完全消失出现了真正的洞,南极臭氧洞通常于每年8月中旬开始逐渐形成,10月中、上旬达到最大面积,并于11月底或12月初臭氧洞消失.对迄今已掌握的卫星和地面观测资料的分析表明,南极大陆上空大气中臭氧含量的明显减少始于20世纪70年代末,1982年10月南极上空首次出现了臭氧含量低于200DU（DU为多普逊臭氧单位）的区域形成了臭氧洞,在随后的几年里臭氧洞的面积不断扩大,洞内的臭氧含量不断降低.进入20世纪90年代以来,南极臭氧洞继续发展,臭氧洞的最大面积已由80年代末的2000万平方公里左右扩展到目前的大约2900万平方公里.
　　南极上空臭氧层的严重耗损向人们提出了一个严肃的科学问题：是什么原因导致了南极臭氧洞的形成?究竟谁是破坏大气臭氧层的元凶?自1985年首次关于南极臭氧洞的报道以来,科学家们围绕南极臭氧洞的形成原因开展了大量地实地考察和理论研究工作,在一段时间内曾争论不休,众说纷纭,先后提出了多种假说.到目前为止,基于大量研究结果,科学家们已基本上取得了共识,即认识到南极臭氧洞是人类活动造成的,是人类向大气中排放的氟氯烃化合物（CFCS）等导致了大气臭氧层的破坏.20世纪以来,随着工业的发展,人们在制冷剂、发泡剂、喷雾剂以及灭火剂中广泛使用性质稳定、不易燃烧、价格便宜的氟氯烃物质以及性质相似的卤族化合物,这些物质在大气中滞留的时间很长（有的可达100年以上）容易积累,当它们上升到高层大气之后,在强烈太阳紫外辐射作用下会使臭氧分子遭到破坏.人类向大气中排放的氟氯烃等物质对大气臭氧的破坏是全球性的,在南极地区,只是由于其上空特殊的热力和动力学条件才造成了臭氧含量的季节性大幅度下降,形成了臭氧洞.
　　早在20世纪70年代初期,科学家们指出人类向大气中排放的氟氯烃等物质会使大气中的臭氧遭到破坏,随后联合国环境署制定了“世界保护臭氧层行动计划”,80年代初一些国家率先开始了保护臭氧层的行动,并于1985年21个国家的政府代表签署了《保护臭氧层维也纳公约》,呼吁各国政府采取联合行动,保护臭氧层.1987年9月,36个国家和10个国际组织的140名代表和观察员在加拿大蒙特利尔集会,通过了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,进一步提出了控制消耗臭氧层物质的具体措施和方案.到目前为止,《议定书》的缔约方已达到165个之多,反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视和责任.不仅如此,联合国环境署还规定从1995年起,每年9月16日为“国际保护臭氧层日”,以增加世界人民保护臭氧层的意识,提高参与保护臭氧层行动的积极性.
　　我国政府和科学家们非常关心保护大气臭氧层这一全球性的重大环境问题.我国早于1989年就加入了《保护臭氧层维也纳公约》,先后积极派团参与了历次的《公约》和《议定书》的缔约国会议,并于1991年加入了修正后的《议定书》.我国还成立了保护臭氧层领导小组,开始编制并完成了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》.根据这一方案,我国已于1999年7月1日冻结了氟氯化碳的生产,并将于2010年前,全部停止生产和使用所有消耗臭氧层物质.
　　全球范围内大气臭氧层的耗损和南极臭氧洞的出现是大自然报复行动,是人类自己酿制的苦果,人类要为此付出代价.近20年来,全球平均臭氧浓度每10年约减少3％,南极和北极上空臭氧耗损严重.值得注意的是,在人群集中的北半球中纬度地区,20世纪90年代以来,在冬季连续观测到了1957年以来的最低臭氧值,在青藏高原地区上空夏季也出现了臭氧的低值中心.这些观测事实表明,在全球范围内,大气臭氧层确实在变薄,在高纬度地区尤为明显.科学家们预言,这种臭氧层变薄的过程还会继续下去.
　　那么,这种令人担心的臭氧层变薄还会持续多长时间呢?科学家们的回答是,这完全取决于人类自己.最近,诺贝尔化学奖获得者保罗·克鲁森预告,臭氧洞可望在30—40年后消失,显然,这是一种比较乐观的估计.按照目前科学界对大气臭氧层耗损原因的认识,臭氧层变薄主要是由于人类向大气中排放消耗臭氧层物质引起的,目前,这种物质在大气中的浓度还在继续增加,即使按照《蒙特利尔议定书》的约定,在2000年前全世界都停止对消耗臭氧层物质的生产和使用（实际上已不可能）,但由于这种物质在大气中寿命很长,它们在大气中的浓度也还会继续增加,并可能在21世纪初达到最大值后,才开始逐渐减少.这就意味着,如果大气中的一些基本过程没有明显变化,那么大气中臭氧的耗损会一直延续到21世纪中期以后.
　　当然,大气臭氧层变化涉及到发生在大气中的一系列复杂的物理、化学和动力学过程,其中有些问题目前尚未被科学家所认识,因此,上述预言在科学上均有一定的不确定性.但无论如何,人类应当从臭氧空洞出现这一事实中反思自己的行为,对目前臭氧层耗损可能导致的恶化人类生存环境的后果采取相应对策,并应当刻不容缓地采取行之有效的坚决行动,确实保护好人类赖以生存的大气臭氧层.