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寻找消逝的臭氧层 地球与空间科学学院 郑昊 摘要：臭氧层这个地球生命的保护伞，正在遭到严重的破坏，研究其原因和机制并提出切实可 行的保护措施，已成为全世界共同面临的重大问题。 关键字：氟利昂，CFC，臭氧层空洞，臭氧 第二次世界大战后，人口增长与人类经济活动增长之快是史无前例的。世界人口翻了 一番，已经超过了60 亿，预计还将持续增长，随着人口和经济的发展，环境污染日益加重， 自然资源的匮乏日益加剧。 而臭氧的匮乏是人类无法忽视回避的问题之一。 1.臭氧的现状令人担忧 70年代以来，根据世界各地地面观测站对大气臭氧总量的观测记录，发现1958年以后， 全球臭氧总量有逐渐减少的趋势。特别是在70年代初，减少的趋势更是较前明显。1979年 —1990年，全球臭氧总量大致下降了3%。南极附近臭氧量减少尤为严重，大约低于全球臭氧平 均值30% --40%，出现了“南极臭氧洞” 。自1985年发现“臭氧洞” 以来倒1987年它变得既宽又深， 1988年虽然有所缓解，但1989年以后到90年代的前几年里，每年南半球春季都出现很强的“臭氧 洞” ，1994年到1996年南极臭氧洞还在扩大。最近从安装在俄罗斯和美国卫星上的探测器发回的 数据获悉，“南极臭氧洞”面积已达2400平方千米，最薄处只有100多布森单位（100dobson，相当 于1毫米厚度）。以上情况表明，臭氧层这个地球生命的保护伞，正在遭到严重的破坏，研究其 原因和机制并提出切实可行的保护措施，已成为全世界共同面临的重大问题。 2.臭氧对人类的影响 臭氧对人类的影响主要取决于臭氧在大气层中的位置，当臭氧接近地表时臭氧和其他氧 化剂一起，损害人类健康，破坏花草树木，使农作物减产；位于10—15km高度时，臭氧层起 着温室气体的作用；而平流层中的臭氧层却起着有益的作用，第一，它是地球生物的保护伞。 因为臭氧层阻挡了太阳辐射中的大部分紫外线，使地面生物免受紫外线的伤害，而少量穿透 大气层到达地面的紫外线对人类和生物则是有益的。紫外线对促进在皮肤上合成维生素D， 对骨组织的生成、保护均起有益作用。但紫外线（λ=200—400nm）中的紫外线B （λ=280— 320nm）过量照射可以引起皮肤癌和免疫系统及白内障等眼的疾病。研究表明，经UV－B紫外 线作用的脱氧核糖核酸（DNA）会形成腺嘧啶二聚物，从而阻止DNA双螺体分离，引起细胞死 亡，由此会给生命系统带来极其严重的后果。据估计平流层O3减少1％（即紫外线B增加2％）， 皮肤癌的发病率将增加4％～6％。按现在全世界每年大约有10万人死于皮肤癌计，死于皮肤 癌的人每年大约要增加5千人。在长期受太阳照射地区的浅色皮肤人群中，50％以上的皮肤 病是阳光诱发的，即肤色浅的人比其他种族的人更容易患各种由阳光诱发的皮肤癌。此外， 紫外线还会使皮肤过早老化。另外，臭氧层的存在为植物提供了保障。近10多年来，科学家 对200多个品种的植物进行了增加紫外线照射的实验，发现其中三分之二的植物显示出敏感 性。试验中有90％的植物是农作物品种，其中豌豆、大豆等豆类，南瓜等瓜类，西红柿以及 白菜科等农作物对紫外线特别敏感（花生和小麦等植物有较好的抵御能力）。一般说来，秧 苗比有营养机能的组织（如叶片）更敏感。紫外辐射会使植物叶片变小，因而减少捕获阳光 进行光合作用的有效面积，生成率下降。对大豆的初步研究表明，紫外辐射会使其更易受杂 草和病虫害的损害，产量降低。同时紫外线B可改变某些植物的再生能力及收获产物的质量， 这种变化的长期生物学意义（尤其是遗传基因的变化）是相当深远的。第二，它是引起气候 变化的重要因素。臭氧对太阳紫外线辐射的吸收是平流层的主要热源，平流层臭氧浓度及其 随高度的分布直接影响平流层的温度结构，从而对大气环流和地球气候的形成起着重要作 用。［1］ 3臭氧的形成以及分解原理 在地球的大气层中，臭氧作为一种具有强烈嗅昧的淡蓝色气体，由氧受太阳紫外光照射 后产生的： O2 O+O （太阳光的波长小于240nm） O+O +M→O +M (M为其他分子成微粒) 2 3 而当臭氧吸收了紫外线后，发生了一下变化： O+O →2O O O+O 3 2 3