臭氧层及其作用

臭氧原本是大气中自然产生的一种具有特殊臭味的微量无色气体，在近地面15～50千米高度的大气平流层中，集中了大气中约90％的臭氧，称为臭氧层。在臭氧层里，臭氧的生成和消亡处于动态平衡，维持着一定的浓度。大气层中的臭氧总量约为33亿吨，在整个大气层中所占比重极小。在标准大气压下，如果沿垂直于地面方向将大气中的臭氧压缩，其厚度不过3毫米，只有一粒绿豆的高度（图3-1）。

图3-1 大气臭氧层分布特征

臭氧层中的臭氧主要是大气中的氧气受到紫外线的照射产生的。太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中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。如与氢（H2）反应生成水（H2O），与碳（C）反应生成二氧化碳（CO2）。同样，与氧分子（O2）反应时，就形成了臭氧（O3）。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变化（上升），臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧气。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。

太阳光中的短波紫外线对人体和生物十分有害，臭氧含量虽然微少，却具有非常强烈的吸收太阳光中紫外线的重要作用。臭氧量往往随纬度、季节和天气等因素的变化而不同。法国研究人员介绍说，天空中的臭氧层能吸收99％以上的太阳紫外线，为地球上的生物提供了天然的保护屏障，保护地球上各种生命免遭强烈的紫外线所伤害。亿万年来，万物生灵在臭氧层保护伞的荫蔽下得以生存、繁衍和发展，维持着地球上的生态平衡。但地表的臭氧却是另外一回事。

欧洲科学家的一项联合研究发现，太阳光照能加速地表臭氧的形成，这些臭氧并非自然产生，而是来自人为排放。石油产品等矿物燃料燃烧过程中产生的氮氧化物会在空气中四处飘浮，其中部分氧原子慢慢与空气中的氧气分子结合，就会形成由3个氧原子组成的臭氧。强烈的阳光照射恰恰加速了这一化学反应。

地表空气中的臭氧对人体极为有害，一些易于过敏的人长时间暴露在臭氧含量超过每立方米180微克的环境中，会产生皮肤刺痒、眼睛刺痛、呼吸不畅、咳嗽及鼻炎等症状。据专家介绍，空气中每立方米臭氧含量增加100微克，人的呼吸功能就会减弱3％。