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臭氧层每减少1%紫外线增加量

时间:2022-01-29 百科知识 版权反馈
【摘要】:“女娲补天”不再是传说“女娲补天”是流传在我国的一个神话故事。当地球经过40亿年的沧桑岁月,正在步入21世纪的门槛时,“女娲补天”的神话又不同程度地引起人们的遐想。由于臭氧层被破坏,紫外线辐射地面强度增加,温室效应气体产生,使海平面上升;紫外线辐射增加,还会引起皮肤传染病和皮肤癌发病率的增加。氯原子具有极高的活性,很快变成“臭氧的杀手”。
“女娲补天”不再是传说_蓝天、碧水、绿地

“女娲补天”不再是传说

“女娲补天”是流传在我国的一个神话故事。传说中的女娲是一个神通广大的天神,她用黄土和水“创造”了人类,替人类建立了婚姻制度,使人类过着快乐幸福的生活。不料,有一年,宇宙出了大乱子,半边天空坍塌下来,天上露出了大窟窿,地面也破裂成纵一道、横一道的黑黝黝的深坑,山林也燃起了大火,洪水从地底喷涌出来,波浪滔天。面对着这天塌地陷的悲惨景象,女娲痛心极了,她不忍心让自己“创造”的人类受此劫难,马上行动,进行艰巨的补天工作。

女娲先在大江大河里拣选了许多五色石子,架起火来把它们熔炼成岩浆,用来填补天空中的窟窿。为了不让补好的天再坍塌,她还杀了一只大乌龟,斩下它的四只脚,用来代替天柱,支撑四极。以后她又杀死猛兽,制服洪水,使人类得以安居。

许多年以来,这一神话故事一直广为流传,家喻户晓,人们把女娲视为心目中的英雄,赞颂她的勇敢和大无畏精神。当地球经过40亿年的沧桑岁月,正在步入21世纪的门槛时,“女娲补天”的神话又不同程度地引起人们的遐想。

在距地面20—40千米的一层空间是自然界臭氧的主要聚集地,我们叫它臭氧层

纯净的臭氧是淡蓝色的气体,所以每当云开雾散时,它的素妆自然映入人们的眼帘,我们便看到了蔚蓝色的天空。你也许认为游离天际的臭氧太陌生,太遥远吧?其实,它就在我们周围,电闪雷鸣的阵雨后,有时可以嗅到一种特殊的味道,这就是雷电产生的臭氧散发在空气中的气味。臭氧在大气中的浓度较小,只占1/1 000 000。即使在臭氧层,其浓度也低于1/100 000。这薄薄的臭氧层臭氧含量虽小,但作用却不可低估,它如同一层天然的保护罩,能阻止无情的紫外线和危害生命的宇宙射线的长驱直入,使地球上的生物不至于受到紫外线强烈的辐射,真可谓“生命的保护衣”。

而如今,这层臭氧却在日益减少,天然保护层正在逐渐失去它的作用。由于臭氧层被破坏,紫外线辐射地面强度增加,温室效应气体产生,使海平面上升;紫外线辐射增加,还会引起皮肤传染病和皮肤癌发病率的增加。据测算,平流层臭氧减少1%,会引起生物活性紫外线-β放射量增加2%。根据流行病学研究的数据,紫外线-β放射量增加2%,可使基细胞皮肤癌发病率增加2%—5%,扁平皮肤癌发病率增加4%—10%。长期暴露于紫外线-β下,人的免疫系统会被破坏,会抑制皮肤乃至全身对某些疾病的抵抗力,还可诱发各种眼病,如白内障等。

臭氧的减少,对某些农作物影响也较大,可使农作物光合作用能力降低,植物的营养成分减少,生长速度减慢,产量降低。

海洋是人类食物的贮藏库,在人类生长、繁衍的漫长岁月中,它一直默默地为人类提供各种食物。而如今,伴随紫外线辐射的增加,海洋生命也将受到威胁。一份实验报告预言,如果臭氧减少16%,会使凤尾鱼减少6%—9%,臭氧即使只减少了很少一点,虾的繁殖力也会受到严重影响。

臭氧的减少,还会引起地球上的气候发生变化,全球变暖。其后果将导致冰川融化,海洋里水量增加,从而增加了地面上低洼地区发生洪涝灾害的风险。地球表面紫外线的增加,使得光化学烟雾问题日趋严重。紫外线与车辆和工业排放物相互作用,在地球表面形成一种毒性气体——臭氧,对植物、动物和人类都有害。

实际上,低气层中微量的臭氧非但不臭,反而给人以清新的感觉。雷雨后,空气格外新鲜,就是游荡着少量的臭氧可以消毒空气之故。很多有机树脂也很容易被氧化而放出臭氧来,所以一些疗养院常设在林叶荫翳,弥漫着树脂气息的树林里,这是低层空间少量臭氧的好处。然而,如果人们呼吸的空气中臭氧过多将会危害人的健康。

早在20世纪70年代初期,科学家们就发出警告,臭氧层可能遭到破坏,但在短时间内不会发生剧变。然而,变化之快真是出乎人们的意料。1985年英国研究人员公布的测量结果使人们震惊,南极上空臭氧浓度变得稀薄了,南极的上空出现了空洞,并且每年春天都重复出现空洞,而且空洞越来越大,越来越深。与此同时,在北极和北半球的上空臭氧层也在逐渐变薄。

究竟使什么原因使我们的天空出现“空洞”?臭氧层为何越来越薄呢?

臭氧是具有3个氧原子的氧(O3),而不是两个氧原子的氧(O2)。它是气态氧在大气上空被紫外光照射而分裂时形成的。当臭氧产生时,它分子结构中的第三个氧原子性质很活泼,它很容易挣脱其他两个原子的束缚游离出来,迅速氧化其他物质。剩余的氧原子被还原成普通的氧分子。已知影响臭氧层的化学反应有1万多种,如:工业废气和氮肥经土壤中的生物和化学变化释放出的氧化氮与臭氧化合。然而,据现代科学家分析,使臭氧层减少的最主要凶手是冰箱中的制冷剂、美发店的喷雾发胶和泡沫灭火器中所含的氯氟烃、哈龙等氟利昂制品。

氯氟烃(CFCs)是20世纪30年代发明的一种人造化学制品,属于卤代烃物质中的一类,卤代烃即是我们通常所说的氟利昂,它们的性能极其稳定,一般情况下不会燃烧。人们一直认为它们是无毒的,不会对人体造成伤害。这种性能使其成为许多工业用途的理想材料。如用于冰箱、冰柜、空调系统的热泵里作为热传递介质,作为推进剂,使产品强制从气溶胶喷雾罐中喷出(现代的喷发胶、摩丝),还用在泡沫塑料、清洗精密仪器的溶剂以及毛皮、布料的干洗剂中。另外,由于它极高的稳定性,使这种材料寿命极长,可被带到大气上层的同温层内。在同温层里,未经过滤的紫外线辐射将其化学链分开,释放出氯。氯原子具有极高的活性,很快变成“臭氧的杀手”。在这个反应中,氯原子没有被破坏,消耗臭氧的工作可反复进行。所以,一个氯原子可以破坏数以千计的臭氧分子。

在南极大气层特异的气候条件下,同温云层里的冰晶体加速了这一过程。这就是说,尽管氯氟烃在地球上分布是均匀的,但臭氧的消耗在南极却异常明显。除了氯氟烃以外,其他的含氯化合物也会增加大气中氯的含量,如甲基氯仿、四氯化碳、次氯化碳都会增加大气中氯的含量。如果人们不加以限制,在大气中继续排放这些含氯物质,就会使臭氧层的破坏程度加大。我们现在看到的只是在过去氯化物排放量较低的情况下造成的恶果。如果不严加控制,情况会变得更加严重。科学家们预言,到2050年时,即使不考虑南北极上空特殊云层的化学、物理特征,在高纬度地区臭氧的消耗将是4%—12%,在热带地区这个数字将是0%—4%,那时将会有200多万人患皮肤癌。

面对人类赖以生存的臭氧层一天天减少,地球上的人,不管是白种人、黄种人或是黑种人,发出了一个共同的心声:拯救臭氧层,保护全球的大气资源刻不容缓!

1989年9月,24个国家谈判签署了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书。议定书要求各方从1989年7月1日起,将CFCs等含氯化合物冻结在1986年水平上。从1993年中期开始,发达国家年消耗量必须降低一半。并且在贸易方面加以限制,禁止进口CFCs等散装的化学药品。1990年6月伦敦会议修订了蒙特利尔协议书。在上述宗旨再次被强调的同时,又通过了逐年减少CFCs,到2000年之前完全淘汰CFCs的议案。

如今,世界各国人民都在努力停止使用CFCs,寻找新的替代品。如美国的杜邦公司和日本的朝日玻璃公司早在20世纪70年代就着手开展这方面的研究。其主要战略思想是开发不含氯的CFCs,其次是在CFCs上增加一个氢原子,破坏其稳定性,使其不能达到同温层。

新型的代用品已被开发出来了,在一些发达国家,喷雾剂中的CFCs已被烃类化学品取代,电冰箱中的CFCs已逐渐被无污染、无毒性的制冷剂取代,这就是“绿色电冰箱”。

我国在控制CFCs的使用,寻找替代品方面也迈出了一大步。尽管我国家用电冰箱制造业起步较晚,同发达国家相比属年轻的工业,资金短缺、技术薄弱。但我国的冰箱企业仍然要以保护人类生存环境、保护臭氧层为己任,积极研究开发无CFCs的替代物质。目前已有一些项目取得了成绩,如海尔集团的超级节能无CFCs项目、长岭(集团)股份有限公司与西安交通大学的混合工质项目、广东科龙电器股份有限公司的异丁烷和环戊烷项目、万宝电器集团的152a项目等。部分冰箱企业已经采用替代技术实施了批量生产转换,1994年全行业共削减CFCs 629吨。

多边臭氧基金在我国家用冰箱CFCs替代中起到了积极的推动作用。通过世界银行、联合国开发计划署、联合国工业开发组织以及美国和德国政府的支持,截止到1995年8月,我国已有14个企业、17个项目获得了基金执委会的批准,批准总金额2 700多万美元。

联合国宣布,从1995年开始,每年的9月16日为国际臭氧层保护日。在第一个臭氧层保护日来临时,我国生产了50万台“绿色冰箱”投放市场,并宣布:将于2005年在冰箱生产中完全停止使用CFCs物质。从1996年1月开始,国家对新冰箱与旧生产线进行改造,实行“把关”。不采用替代技术的不得“上马”,而带有CFCs的产品和设备将不得进口。“绿色冰箱”进入寻常百姓家的日子已经到来。愿每一家庭从保护人类生存环境出发,为保护臭氧层,改用“绿色冰箱”。

为了把南极上空的臭氧“空洞”补好,科学家们在思考,“现代女娲”在行动。

俄罗斯航空机械制造研究所以太阳能为基础,发明了一种卓有成效的“补天”新法。他们认为,氧分子可以通过窄频紫外线作用激活,分解成原子,这比在同样辐射作用下使用更宽频段紫外线要快得多。由此产生的原子态氧与分子氧发生反应,生成臭氧分子。俄罗斯科学家建议,利用激光向2.5万米高空的地球向阳层的大气中进行照射。激光发生器可以设置在现有的宇宙飞行空间站上,而能源由太阳能电池供给。这项宏伟的规划一旦实现,臭氧空洞便可补上。

愿地球上的每一个居民都像女娲那样,加入到“补天”、“护天”的行列中,愿我们头顶上的臭氧层早日恢复如初。

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