地球的保護(hù)傘——臭氧層

蘇更林

我們賴以生存的這個(gè)星球曾經(jīng)是一個(gè)沒有生命的荒涼世界，只是在她孕育產(chǎn)生了地殼、水圈和大氣圈之后，才成為了生靈萬物的搖籃。其中的大氣圈便是地球這個(gè)幽藍(lán)色球體的“外衣”，和我們的生命活動(dòng)息息相關(guān)。而在離地面約15～48公里之間的平流層大氣中存在一個(gè)稀薄的氣層——“臭氧層”，正是它默默地保護(hù)著地球上的蕓蕓眾生。

地球生靈萬物的保護(hù)傘

臭氧是由3個(gè)氧原子組成的化學(xué)物質(zhì)，它在大氣中的總含量按體積算不足二百萬分之一，如果把它鋪在地表上，也不過只有2—3毫米厚。然而，就是這樣特別稀薄的一層氣體，卻維系著地球上所有生靈萬物的生存安全。

我們常說：“萬物生長靠太陽”，然而并不是所有波長的太陽光對生物都有利。例如長波紫外線(特別是紫外—B)對地球上的生物具有較大的傷害作用，甚至?xí)ι镌斐蔀?zāi)難性的威脅。而高空臭氧層對紫外線具有天然的屏蔽作用，它能阻止相當(dāng)一部分有害的紫外線輻射到地球表面，從而使人們免遭紫外線的傷害?？茖W(xué)家們研究認(rèn)為，在臭氧層存在著氧氣和臭氧的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)氧分子吸收波長小于185nm的紫外線時(shí)，就會(huì)形成臭氧，但當(dāng)波長為25mm左右的紫外線照射臭氧時(shí)，又可使反應(yīng)逆轉(zhuǎn)。通過這樣的可逆過程，大約可消耗太陽輻射到地球上能量的5％，并使得到達(dá)地面的紫外線輻射量下降到生物可以接受的安全范圍內(nèi)。

如果臭氧在平流層的生成和消亡的平衡關(guān)系遭到破壞，消亡反應(yīng)速度大于生成速度時(shí)，就會(huì)使臭氧濃度下降，從而對地球上的生命活動(dòng)帶來嚴(yán)重的災(zāi)難：

一是使皮膚癌發(fā)病率升高來自太陽的有害紫外線輻射是誘發(fā)皮膚癌的主要因素。美國環(huán)保部門的報(bào)告認(rèn)為，平流層的臭氧量每減少1％，非黑瘤皮膚癌的發(fā)病率將上升2～5％。照此計(jì)算，美國每年要增加2萬名皮膚癌患者。

二是引起溫室效應(yīng)臭氧作為重要的溫室氣體，直接或間接地影響著全球氣候的變化，從而對自然生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不利影響。

三是降低農(nóng)作物產(chǎn)量據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明，許多農(nóng)作物對紫外線輻射的增強(qiáng)表現(xiàn)出很高的敏感性。如棉花、小麥、稻谷、豆類、瓜類、土豆等作物受到紫外線的傷害后，均會(huì)造成嚴(yán)重的減產(chǎn)甚至失去繁殖能力等后果。在南美洲，由于臭氧的減少，已導(dǎo)致牧場的牧草大面積枯萎，嚴(yán)重地影響了畜牧業(yè)的發(fā)展。

四是對水生生物造成嚴(yán)重威脅科學(xué)家們認(rèn)為，長波紫外線同樣可以輻射到深水層，對海洋生物產(chǎn)生傷害。如過量的紫外線輻射，可使10米以上水域中的魚苗死亡。同時(shí)對蝦類、蟹類、浮游植物的生存也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。在南極大陸考察的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，南極海洋的浮游植物已減少了6～12％。

五是使白內(nèi)障患者增多有報(bào)告認(rèn)為，臭氧層每降低1％的臭氧量，全球每年就可能增加白內(nèi)障患者160～175萬，這是一個(gè)十分驚人的數(shù)字。

六是對人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生危害科學(xué)家們認(rèn)為，太陽紫外—B(uv—B)輻射可以改變?nèi)梭w免疫系統(tǒng)反應(yīng)能力，從而降低人體對疾病的抵抗能力。據(jù)來自醫(yī)學(xué)界的報(bào)告稱，由于臭氧層遭到破壞而導(dǎo)致紫外線輻射增強(qiáng)，會(huì)降低人體抵御愛滋病的能力，還會(huì)降低結(jié)核病疫苗效力和肌體對瘧疾等疾病的抵抗能力，同時(shí)，還會(huì)使呼吸道疾病的患者數(shù)目大量增加。

揭開“臭氧殺手”的面紗

近幾年，臭氧層遭到破壞的消息不絕于耳，“臭氧洞”等新概念頻繁地見諸報(bào)端，那么什么是“臭氧洞”呢?

由于臭氧層與人類的生存密切相關(guān)，所以人類從19世紀(jì)末以來就對臭氧層進(jìn)行了系統(tǒng)的觀察，著名的道布森臭氧分光光度計(jì)就是監(jiān)測大氣中臭氧濃度的常規(guī)觀察儀器。而人類對全球范圍內(nèi)臭氧濃度變化的“全景圖象”觀察源于本世紀(jì)60年代，人造衛(wèi)星成為了人類研究臭氧層的好助手。衛(wèi)星觀察資料向人類傳遞著這樣一個(gè)確鑿無疑的結(jié)論——在過去的20年里，自然界高空臭氧的生成和消亡的自然平衡關(guān)系已被人類活動(dòng)所破壞。在全球范圍內(nèi)，臭氧濃度每年平均下降1％左右，其中以高緯度和極地地區(qū)下降速度最快，這樣相對其他地區(qū)就形成了臭氧稀薄區(qū)域，科學(xué)家形象地稱之為“臭氧洞”。近年來，科學(xué)家們先后在南極和北極地區(qū)發(fā)現(xiàn)了“臭氧洞”，我國科學(xué)工作者在青藏高原上空也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“臭氧稀薄區(qū)域”。

現(xiàn)代科學(xué)研究表明，最大的“臭氧殺手”是人類普遍使用的氯氟烴類化合物，在國際上分別取氯、氟、碳3個(gè)元素的英文名稱的第一個(gè)字母，將氯氟烴化合物簡稱為CFCs。我們在制冷設(shè)備中通常使用的氟里昂(freon的音譯)就是一種典型的氯氟烴類化合物，如氟里昂—11(CC1₃F)。人類使用CFC_s雖然只有60多年的歷史，但它對臭氧的破壞作用卻是在近年被人類所認(rèn)識(shí)的。

CFC_s化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在大氣的對流層幾乎不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以它的“殺手”本性并沒有暴露出來。可是，當(dāng)它進(jìn)入平流層后，由于臭氧對紫外線的屏蔽作用已經(jīng)消失。所以這時(shí)它的猙獰面目便暴露無遺。在太陽光中紫外線的“炮擊”下，CFC_s分解釋放出氯原子，自由氯原子對臭氧具有強(qiáng)烈的破壞性，因?yàn)槁仍訕O易和臭氧分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成一氧化氯和氧分子。如果僅僅只是一個(gè)自由氯原子破壞一個(gè)臭氧分子，那么CFC_s對臭氧的威脅還是微不足道的。然而事實(shí)卻是另外一回事，臭氧分子在低能紫外線的作用下會(huì)不斷地分解產(chǎn)生氧分子和自由氧原子，而自由氧原子又不斷地作用于一氧化氯，從而產(chǎn)生大量的自由氯原子。自由氯原子又會(huì)去破壞臭氧分子。由于這個(gè)過程能夠反復(fù)進(jìn)行，因而使得一個(gè)氯原子可以破壞許許多多的臭氧分子，難怪CFC_s會(huì)成為人們深惡痛絕的“臭氧殺手”了。

風(fēng)靡全球的保護(hù)大行動(dòng)

由于CFC_s是破壞臭氧層的主要元兇，所以全面限制和禁止使用CFC_s就成為了全球的共識(shí)。1987年9月16日，世界各國政府代表在加拿大蒙特利爾市召開了具有重要?dú)v史意義的會(huì)議，共同簽訂了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，就限制CFC_s的生產(chǎn)和使用制定了詳細(xì)的控制措施。1990年又在倫敦重新修改了蒙特利爾公約所規(guī)定的條款，要求各國在2000年全面禁止使用CFC_s。

雖然我國是一個(gè)人口大國，同時(shí)也是一個(gè)CFC_s消費(fèi)大國，但我國政府還是積極參與了保護(hù)臭氧層的國際合作，并且在保護(hù)臭氧層的工作中作出了富有成效的努力。1989年9月，我國正式加入《維也納公約》；1991年，中國成立了由國家環(huán)保局牽頭、18個(gè)部委參加的保護(hù)臭氧層領(lǐng)導(dǎo)小組；1992年又制定了《中國消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國家方案》；1995年中國編制完成了化工、泡沫、工商制冷、家用冰箱等8個(gè)行業(yè)的限制使用CFC_s的發(fā)展戰(zhàn)略；1996年9月16日，召開了首屆中國保護(hù)臭氧層大會(huì)；1997年12月31日，我國在氣霧劑行業(yè)率先禁止使用CFC_s。

盡管國際社會(huì)對保護(hù)高空臭氧層作了大量的工作，但臭氧層日益遭到破壞的形勢依然十分嚴(yán)峻。值此紀(jì)念“國際保護(hù)臭氧層日”之際，我們呼喚每個(gè)“地球村民”都來關(guān)注我們共同的臭氧層。愿當(dāng)代的“女媧”高揚(yáng)科學(xué)技術(shù)的利劍。修補(bǔ)已經(jīng)破損的臭氧層，為人類創(chuàng)造一個(gè)安全溫馨的生存空間!

責(zé)任編輯／錢利群