地球的“保护伞”有了空洞

3. 地球的“保护伞”有了空洞

我们知道，太阳以光的形式将热能辐射给大地，给地球带来了光明和温暖。可是，它也并非像人们歌颂的那样十全十美，它也有着不可饶恕的“缺点”，它的“缺点”可以“杀人不见血”地置万物生灵于死地，而臭氧却是它的唯一“克星”。它构成了对付紫外线的天然屏障，成为地球上人类和生物正常生长和世代繁衍的“保护伞”。可是，今天这把“保护伞”却正在开裂，人类和万物将面临的不是天空中的碎石袭击，而是来自太阳辐射的威胁。这早已不是神话故事，它已引起全世界的密切关注。

地球的“保护伞”——臭氧层

地球上的大气，按其高度可分为若干层（即对流层、平流层、中间层、电离层和逸散层）。距地表约10千米的范围，称为对流层。在对流层里大气对流现象频繁，从而出现种种气象现象。距地面10~50千米的范围称为平流层（或同温层），这是一层比较稳定的大气层。由于几乎没有降水，所以进这层的物质得不到清除只能长期留在其中。在平流层里，由于强烈太阳光的作用，氧经光化学反应后生成臭氧，这样就形成了距地面20~30千米的臭氧层。

图6-1　臭氧在大气中的分布示意

臭氧可以吸收波长200~320纳米的紫外线，臭氧（O₃）自身分解为氧（O₂）和原子氧（O），从而减少了紫外线对生物（人体）的伤害，被誉为地球的“保护伞”。

当原始大气进化到形成臭氧层之后，由它滤掉了太阳光中过多的紫外线，生物的进化方始有了可靠的保证；相反，若臭氧层浓度遭受任何破坏，都肯定会给地球上的生物带来灾难。

南北极出现臭氧层空洞。近年来，科学家们发现，在南极上空，臭氧层损失量最为明显，在春季减少40％，形成了一个“臭氧层空洞”。即使全世界将破坏大气臭氧层的化学物质的使用数量从目前的水平减少90％，南极上空春季的臭氧空洞将至少持续100年。目前南极上空受到破坏的臭氧层已超过10％，其中一半的破坏反应发生在1987年9—10月间。在南极地区上空，已发现的臭氧层空洞深到可装下珠穆朗玛峰。现在已扩展到整个南极洲上空。

继南极地区之后，北极上空的臭氧层中也出现了一个大空洞。北极上空的臭氧层空洞面积只有南极地区的1/5。据认为，这一差别可能是南北半球地形不同，以致大气环流状况不同引起的。

大气臭氧层正在衰竭。除南北极出现臭氧层空洞之外，近年来，科学家们还发现：大气臭氧层都在受到不同程度的破坏。据美国环保局提供的资料表明：在我国上空的臭氧层也有损失。近年，从国外测量所得数据的分析可以看出：北半球的大气臭氧量正在减少，其减少量最大的区域为斯匹次卑尔根群岛（挪威）一带。据统计，那里大气臭氧的浓度平均减少量为1.5％~2％。根据科学家们的预测，在未来的100年内，高空的臭氧浓度还将大幅度地降低。

臭氧层被破坏谁之过？

臭氧量虽然很少，但是它是一种很容易起反应的化学物质。当氧开始光解时，臭氧在一系列光化学反应中被氧、氢、氯和氮的化合物破坏，在反应过程中氢、氯和氮是低浓度的催化剂。现已证实，臭氧已参与了200多种反应。臭氧在被破坏的过程中，还要经过一系列连锁反应。因此，在反应过程中，一个污染物分子，可以破坏几千个臭氧分子。就其本身易被干扰的特性来说，这是臭氧层能被破坏的先决条件。

对臭氧层的破坏原因，大多数科学家认为，近半个世纪以来，由于工业的发展，人们越来越广泛地使用性质比较稳定、不易燃烧、易贮存，价格比较便宜的氯氟烃（俗称氟利昂）类物质制作超级市场用的低温柜、家用电冰箱、冷库、空调设备中的制冷剂；制作喷发水、香水、化妆品中的喷射剂；用于沙发、垫子、绝热材料、家用电气包装、床垫、食品包装的发泡剂等。氟利昂类化合物包括20多种物质，但其中只有氟利昂-11和氟利昂-12是最常用的。它们的产量约占世界氟利昂产量的80％。

这类物质在大气中可长期存在，如氟利昂-11可平均存留74年，氟利昂-12存留111年，氟利昂-113存留90年，哈隆-1301存留110年。

氟利昂和哈隆，虽然在大气中浓度很低，但由于工业迅速发展，生产和使用量增加很快，使得大气中哈隆每5年增加1倍，使用最广泛的氟里昂-11、氟利昂-12每17年增加1倍，氟利昂-113每6年增加1倍。这样的增加速度和存留期，无疑会对臭氧层起到严重的干扰破坏作用。

据科学家测定，用于气溶酸制品、冷冻机等的氟利昂排入大气层后，在对流层几乎未发生分解就进入等温层。目前，等温层中已滞留了大量的氟利昂。它们在强烈的太阳紫外线作用下，释放出氯原子，氯原子可以从臭氧分子中夺取1个氧原子，使臭氧变成普通分子。生成的一氧化氯很不稳定，与1个氧原子结合，使氯原子再次游离出来，又重复上述反应。在等温层与臭氧的连锁反应，使得臭氧层被破坏，导致到达地面的紫外线不断增加。

人们对臭氧层破坏的原因还处于探索阶段，认识当然不可能完全一致。

美国不少科学家认为，臭氧层减少与为期11年的太阳活动周期有关。1979年冬至1986年春，是太阳活动的高峰，这个高峰还是250年以来最强的一次。因此，美国科学家认为：当太阳辐射粒子和磁场袭击地球时，促进了大气层中形成更多的二氧化氮，二氧化氮能导致其他化合物的形成。正是这些二氧化氮，促使臭氧减少。据科学家对卫星观测结果分析，地球大气层中的二氧化氮，确实发生了大幅度增加。

苏联部分科学家对南极上空的臭氧空洞的成因，另有见地。他们认为：当空气流从迎风方向绕过山脊、山峰或倾向南极洲那样的高地时，会形成增大的涡流区。高地上的强风产生的巨大推动力，自上而下地作用于臭氧层，从而引起臭氧含量的变化。他们还发现，风速每秒增加10米时，臭氧含量减少5％。太阳活动期间，南极洲的风速达到100米/秒，这样就更利于臭氧层空洞的形成。

还有的科学家认为，臭氧层的减少与亚马孙地区不断出现的森林火灾有关；臭氧洞之所以出现在两极，是极地低温造成的结果。

“臭氧层被破坏到底是谁之过？”虽然众说纷纭，但是，人类在自发生产中，对臭氧层的严重干扰作用，是公认的事实。因此，取消受控制的氯氟烃类、哈隆或其他耗臭氧层的物质，加速替代产品和技术的开发，是人类拯救臭氧层应共同采取的行动。

一报还一报

人和自然之间，由于人类早期的愚昧和现代的无知而结下的“恩恩怨怨”，也常常表现为自然对人类“一报还一报”的结局。真是“种瓜得瓜，种豆得豆”，人类现在正吞吃着自己破坏臭氧层“种下”的苦果。

仅据美国不完全统计，由于臭氧层遭到破坏，太阳紫外线对地球的辐射增加，导致每年皮肤癌症患者达50万人，其中恶性肿瘤病例2.5万人，死亡约5000人。据科学家估算，如果臭氧层损耗10％，仅美国死于皮肤癌的人数将增加到150万人，白内障患者将达到500万人。如果让臭氧层的破坏任其发展下去，到2075年，全世界将有1.54亿人患皮肤癌，其中300多万人死亡；1800多万人将患白内障。人体的抵抗力、抑制人体的免疫系统功能正在受到日益增多的紫外线的威胁。2/3的农作物正在受到日益增多的紫外线的威胁，如果任臭氧层的破坏继续下去，到2070年，农作物将减产7.5％，产品质量也将逐步下降。海水20米以内深度的浮游生物、鱼苗、虾和藻类也在“劫”难逃，同样将受到增多的紫外线的威胁，到2070年将减产25％。建筑物、绘画、包装的聚合物质的使用寿命缩短造成的损失，将越来越大，光化学烟雾的发生率将逐步上升。

恩格斯说得好：“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。”

人类破坏了臭氧层，而被破坏了的臭氧层却成为一把悬在人类和万物头顶的“德摩克利斯”宝剑，威胁着人类和万物的生存。鉴于臭氧层与人类及全球生命息息相关，一旦人们预言的威胁发生，其后果将是严重的。因此，对任何可能破坏臭氧层稳定的因素都必须给予高度的重视。

1987年9月14—16日在加拿大蒙特利尔由联合国环境保护署主持召开了保护臭氧层的国际大会。会议通过了世界上第一个关于控制氯氟烃使用量的保护臭氧层条约。根据这项条约，发达国家在20世纪末将目前的氯氟烃的使用量减少50％，发展中国家可以有10年宽限期。现在已有近百个国家签署了这项条约。该条约已于1989年1月生效。目前，许多国家已经开始采取措施，减少威胁臭氧层的有害物的排放量。美国提出“短期冻结”制造使臭氧下降的化学物品。就长远来说，美国将要杜绝生产和使用这类化学物品。比利时和葡萄牙已经彻底禁止生产氯氟烃类化合物。