臭氧是氧的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的蓝色气体。臭氧在距地球表面20千米至50千米的同温层下部形成臭氧层。臭氧是地球大气中一种微量气体,它是由于大气中氧分子受太阳辐射分解成氧原子后,氧原子又与周围的氧分子结合而形成的。臭氧的作用是吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线,使动植物免遭这种射线的危害。
如果这个屏障遭到破坏,不能吸收紫外线,那人和动物就要受到严重地伤害了。可以这样说,臭氧层就是地球上人类和其他生物的“保护伞”。
大气臭氧层主要有三个作用。
一是保护作用。臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3纳米以下的紫外线,保护人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。
二是加热作用。臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气,由于这种作用,大气温度结构在高度50千米左右有一个峰,地球上空15千米至50千米存在着升温层,由于臭氧才会有平流层的存在。
大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响,这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。
三是温室气体的作用。在对流层上部和平流层底部,即在气温很低的这一高度,臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少,则会产生使地面气温下降的动力。因此,臭氧的高度分布及变化是极其重要的。
现代工业、汽车等在大量排放出有害气体,特别是氟利昂冷冻剂的普遍使用,使空气中产生了大量的氯氟烃等污染物质。氯氟烃不在低空分解,在强烈的紫外辐射作用下它们才光解出氯原子和溴原子,成为破坏臭氧的催化剂。
氯原子夺去了臭氧中的一个氧原子,就使它变成了纯氧,从而丧失其吸收紫外线的能力,使臭氧层受到破坏。一个氯原子可以破坏10万个臭氧分子。
目前臭氧层破坏严重的地方在“三极”,即北极地区、南极地区和青藏高原的上空。
据观测,“三极”地区已经出现了臭氧空洞,因而,保护臭氧层已成为人类保护自身和家园的当务之急。
拓展阅读
当太阳放射出强烈的光线到达地球,臭氧层会及时吸收那些对人体有害的短波紫外线,防止紫外线到达地球。臭氧层能吸收99%以上太阳射来的紫外线,成为保护地球生物的天然屏障。
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