臭氧层损耗

二、关注全球环境问题（二）臭氧层损耗

背　景

臭氧层空洞卫星照片

20世纪70年代初，一些科学家开始认识到了臭氧层破坏的化学机制，提出了研究报告。80年代中，观测数据证实了氟利昂等消耗臭氧物质同南北极臭氧层破坏的关系，促成国际社会积极行动，制定了保护臭氧层的公约和议定书，进行了成功的国际环境保护合作，使人类有望在下一世纪中叶逐步使遭受破坏的臭氧层得到恢复。

臭氧层破坏及其成因

大气中的臭氧含量仅—亿分之一，但在离地面20～30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分（UV－B）。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。

（Source:OzonAction Special Supplement 1995）

图2－1　世界消耗臭氧物质产量（1940－1993年）

1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里；北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10%～15%，西伯利亚上空甚至减少了35%。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。

氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是上个世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。20世纪80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

你知道吗？

臭氧层破坏的危害

臭氧层破坏的后果是很严重的。如果平流层的臭氧总量减少1%，预计到达地面的有害紫外线将增加2%。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害:

1.使皮肤癌和白内障患者增加，损坏人的免疫力，使传染病的发病率增加。据估计，臭氧减少1%，皮肤癌的发病率将提高2%～4%，白内障的患者将增加0.3%～0.6%。有一些初步证据表明，人体暴露于紫外线辐射强度增加的环境中，会使各种肤色的人们的免疫系统受到抑制。

2.破坏生态系统。对农作物的研究表明，过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，使农作物减产。紫外线辐射也使处于食物链底层的浮游生物的生产力下降，从而损害整个水生生态系统。有报告指出，由于臭氧层空洞的出现，南极海域的藻类生长已受到了很大影响。紫外线辐射也可能导致某些生物物种的突变。

3.引起新的环境问题。过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，结果又带来光化学大气污染。

据加拿大政府1997年的一项研究结果，到2060年为止，实施蒙特利尔议定书以控制臭氧层破坏的行动的总成本是2350亿美元，但其通过渔业、农业和人工材料损害的减少所带来的效益是4590亿美元。另外，还将减少数千万人患皮肤癌和上亿人患白内障的可能性（见表2－2）。从另一个侧面反映了臭氧层破坏的危害性。

表2－2　成本和效益估计（1987－2060）

加拿大环境（Environment Canada）的研究报告，1997年

小资料

空洞给人类带来了灾难

由于臭氧层遭到破坏，太阳紫外线对地球的辐射增强，引起皮肤癌患者的增加。仅据美国不完全统计，目前每年皮肤癌患者就达50万人，死亡约5000人。

臭氧层破坏，使人们的眼球受更强的紫外线辐射，可引起白内障，致人失明。据美国估计，如臭氧层耗损10%，仅美国，白内障眼病患者就将达500万人。

臭氧层破坏，强烈的紫外线将对地球海水20米深度以内的浮游生物、鱼苗、虾和藻类物质造成危害。据报道:如果臭氧减少10%，海洋里10米深的鱼苗在15天内就全部死亡，许多商品性鱼类赖以生存的海洋浮游生物将退出水生王国，从而造成鱼产量的严重不足。

臭氧层破坏，将引起用于建筑物、绘画、包装的聚合物质的老化，使其变硬变脆变质，缩短使用寿命，每年造成的经济损失是巨大的。

有趣的是，大气层臭氧浓度的降低，反而使接近地面的大气中臭氧浓度增加，尤其是在人口最密集的城市中心。这些地区臭氧增加，将会引起光化学烟雾，影响人类身体健康，破坏农作物与各种材料。

臭氧衰竭，殃及农业

臭氧层破坏，对人类损失最大的是农业。它已对农业产生强大冲击力！

正如国外有识之士指出:由于人类的行为造成的大气层变化将特别严重地危害水稻这一全世界最重要的粮食作物。尽管地球向大气放出较多的二氧化碳对大多数的作物生长有利。但因臭氧层遭到破坏，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，因此，紫外线增加给农作物带来的危害会远远超过二氧化碳增加带给农作物的好处。

科学家通过对300多种农作物和其他植物的暖房实验证实，其中有2/3对紫外线都很敏感，最易受到破坏的植物有豆类、甜瓜、芥菜、白菜等，土豆、西红柿、甜菜和大豆由于紫外线辐射量增加，产品质量下降。据估算，如臭氧减少25%，大豆生产量将减少20%，同时使大豆种子蛋白质和油脂含量下降50%左右。

臭氧层破坏可导致粮食作物减产而影响全世界粮食的供应。

各种粮食和经济作物的大幅度减产，不能不说是一场灾难，是对世界经济发展的莫大的威胁！

谁是罪魁祸首

既然臭氧层破坏危害这么大，同学们一定会问是谁捅破的臭氧层？是什么东西使臭氧层变薄？

凶犯就是前面讲到的氟氯烃类物质——氟利昂。

修补“天衣”刻不容缓

臭氧层破坏这一全球性环境问题，已引起世界各国的广泛关注，人类共同的口号是:

修补“天衣”，保护臭氧层，刻不容缓！

这个危险信号驱使国际社会于1985年3月在维也纳签订了《保护臭氧层公约》。接着，又于1987年9月在加拿大蒙特利尔制订了公约的议定书《蒙特利尔议定书》，对控制含氟氯烃的生产作了具体的数量和时间的规定。根据计算机模式预测，如果各国都遵守“议定书”上的规定，控制和消减受控物质的使用量，到本世纪第一个10年中，臭氧层损耗将趋于稳定，预测可保护2075年前出生的人群中186万人免死于皮肤癌，3800万人免患白内障。

1988年，美国国家航空和宇宙航行局发表了一份由100多位科学家参加编写的报告指出:臭氧层的损耗量已高达3%，而半年前制定的《蒙特利尔议定书》只是根据臭氧损失为1%的情况提出的限制要求，还是松了。20世纪80年代初发现的南极上空的臭氧空洞正在扩大，现在已延伸到南美洲人口居住区，空洞覆盖面积相当于美国国土大小。

在这项最新报告发表一个星期后，世界上最大的含氟氯烃生产者——杜邦公司就在美国华盛顿宣布全部停止生产这种化学品的计划。

我国是世界上人口最多的国家，臭氧层破坏，我国应是受害最重的国家。为此，我国已开始积极行动为保护臭氧层尽义务，使用氟氯烃的生产厂家正在寻求替代技术和产品。

物理学家爱因斯坦说得好:“要使科学造福于人类，而不成为祸害。”当今国际社会对含氟氯烃的生产进行控制，并采取各种措施保护臭氧层，这只是人类对工业革命以来一个历史性错误应承担的责任。

专题研讨

控制臭氧层破坏的途径和政策

在现代经济中，氟利昂等物质应用非常广泛，要全面淘汰，必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术。在特殊情况下需要使用，也应努力回收，尽可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生产厂家参与开发研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氢氟氯烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等）及其合成方法，有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等，但这类替代物也损害臭氧层或产生温室效应。同时，也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法，如水清洗技术、氨制冷技术等。

为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，许多国家采取了一系列政策措施，一类是传统的环境管制措施，如禁用、限制、配额和技术标准，并对违反规定实施严厉处罚。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了这类措施。一类是经济手段，如征收税费，资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许可证等措施。另外，许多国家的政府、企业和民间团体还发起了自愿行动，采用各种环境标志，鼓励生产者和消费者生产和使用不带有消耗臭氧层物质的材料和产品，其中绿色冰箱标志得到了非常广泛的应用。

学习与思考

需要全人类的合作

地球正在变暖，使生活在地球上的人类饱受由此而引起的自然灾害之苦，各种灾害危及的不是少部分人群，而是全人类。造成这些灾害的根源也不是少部分人群，而在于全人类。所以，因地球变暖而产生的灾害，就是大自然对人类不正确活动的报复。

环境问题是没有国界的，不论是具有雄厚财富的发达国家，还是经济落后的发展中国家，如果环境恶化了，谁也逃脱不了大自然的惩罚。要想解决环境污染问题，单靠一个地区、一个国家是不行的，需要世界各国的共同努力才行。

环境污染问题首先引起了科学家们的注意，经过共同研究得出了惊人的结论，从而引起了各国首脑的注意，目前已成为全人类关心的焦点问题，科学家和政治家们纷纷走出国门，为拯救人类未来的生存环境而作不懈的努力。为了共同的目标，世界各国联合采取了一些行动:

1988年35个国家的政府官员和科学家在日内瓦开会，为达成一项有关对付温室效应的协议而努力；

1988年12个国家代表集会，提出建立“环境账目”，建议为保护自然资源实行“全球租金”制度；

1989年，诞生了全球环境保护议定书——《蒙特利尔议定书》，目标是减少温室气体氟利昂的排放。

美国环保局提出遏制全球气候变暖的新构想:

——21世纪初期，要把小汽车的平均能耗降到21.3千米1升汽油的水平（目前小汽车的平均能耗为1升汽油只能开11.1千米）；

——采取新技术，建造出更加节能的住房，使每个家庭到2000年时用于取暖的能源消耗水平降低一半；

——自1990年起在世界范围内发起一个植树运动，使全球植树量至少要达到当年的砍伐量，确保森林面积不减少，有足够的树木吸收二氧化碳，排放氧气。

——对使用天然气、石油及煤的单位征收二氧化碳排放费，以鼓励产业界少用这些石化燃料。

——所有工业化国家在今后的14年中停止含氟氯烃物质的使用。

英国最近提出了控制温室气体排放的行动计划:

——建设高效率的联合循环燃气轮机发电厂，普遍采用联合供热电系统，以减少能源的消费，从而减少二氧化碳排放。

——大力开发利用风能，用风发电替代部分用煤发电，多建风力发电厂。

——鼓励使用更加小型和更节省燃料的汽车。

——开发建筑物保温装置、高效率低耗能的照明装置。

——采取有效措施逐步停止生产破坏臭氧层的氟氯烃，回收工厂和各种电器中的氟氯烃。

——大力革新烧煤发电技术，进一步减少污染，提高煤的利用效率。

……

尽管目前在共同行动中，许多还只是设想、计划，真正的合作时常跟不上实际的需要，国际间互相援助也显得苍白无力，但人们已经认识到:

为保护我们这个星球，国际间的合作与互助是唯一的出路。

在未来的岁月中，哪个国家、哪个地区，谁先把握环境脉搏，谁先顺应环境变化，谁就赢得时间，首先摆脱环境污染对社会、对经济的挑衅。

习题

1.臭氧层的分布高度与主要性质。

2.列举臭氧层的功能。

3.臭氧层损耗的机理与影响因素是什么？

4.作文

以反映臭氧损耗可能带来的威胁（“杞人忧天”寓言成真），或促进人们积极保护臭氧层的行动（“今日女娲补天”）为主题。发挥创造性，写一篇科幻作品或作文。