人类保护臭氧层

第六节　人类保护臭氧层

本世纪70年代中期，科学家通过观测发现南极上空臭氧层含量的浓度正在降低的事实后，引起了各国科学家的关注。近年来，科学家在北极上空发现了另一个“臭氧洞”，它出现在每年的2月份，其面积相当于南极臭氧洞的1/3，由于北极“臭氧洞”更接近大多数人类生活区，因而这一发现引起了西方国家公众的强烈反响。

1.臭氧的空洞问题

臭氧是氧气的同素异形体，它在大气中的含量通常很低。臭氧层通常分布在对流层和平流层。环绕在地球表面至高空8公里至16公里范围的大气层称为对流层，这一层的臭氧对人类和生态环境上是有害的，它也是当前城市大气光化学烟雾污染的主要物质。对流层向上至大概50公里左右的范围是平流层，它保存大气中约90％的臭氧，这一高度的臭氧能够有效地吸收对人类和动植物有害的紫外线，专家将这一层臭氧称为上帝的窗户。也正是人类，在20世纪末期捅破了这一窗户，造成了臭氧空洞。

工业发展与环境问题

臭氧空洞首先是由英国科学家1984年在南极上空发现，1985年美国“雨云—7号”卫星进一步测定了南极上的臭氧层的面积，发现了这个臭氧空洞的面积与美国的领土面积相当，其深度相当于珠穆朗玛峰的高度。此后大量的监测结果表明，大气中臭氧层正在减少，而且臭氧层的空洞和臭氧层减少不仅仅在南极，而是遍布全球各个地方。为什么将臭氧空洞列为全球重大的环境问题？因为它的危害极大。在臭氧被大量损耗后，其吸收紫外线辐射的能力将大大减弱，从而导致到达地球表面的紫外线明显增加，由此会对人类的健康和生态环境带来多方面的危害。目前已经受到人们普遍关注的影响有这么几个方面：一是对人体健康的影响，二是对陆生植物、动物的影响，三是对水生生态系统的影响，四是对生物化学循环的影响，五是对材料的影响，六是对对流层大气组成和空气质量方面的影响。

科学家发现，由于引起臭氧层空洞的氟氯烃类物质有非同寻常的化学稳定性，所以增进臭氧层的行动必须尽快实施。研究表明，CFC－11在大气中的寿命为75年，CFC－12在大气中的寿命可以达到110年，就是现在全面停止这种物质的排放，它的影响也将延续到100多年以后。为了挽救臭氧层，1985年通过并签署了《保护臭氧层维也纳公约》，规定各国采取切实行动，加强合作保护臭氧层。在1987年又通过了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，议定书确定了主要消耗臭氧层物质的淘汰时间表，这是全球保护臭氧层的工作迈出了实质性的一步。

臭氧是地球大气中一种相对不稳定的分子，一个臭氧分子由3个氧原子组成。臭氧在常温下为气体状态，呈浅蓝色，在-111.9℃时为液体，呈深蓝色，当温度降到-192.7℃时，就变成深紫色的晶体。大气中的臭氧大部分集中在19公里至23公里这一层，因此，大气科学家把这一层大气称为臭氧层。

臭氧层并不是由纯臭氧组成的，仅仅是臭氧相对集中而已。如果把臭氧层内的臭氧全部集中在地球表面，它只有2毫米至3毫米厚，与一枚硬币厚度差不多。但这样一点厚的臭氧层，它能把太阳辐射到地球表面99％的紫外线吸收掉，从而保护了地球上生灵万物免遭紫外线的伤害，因此，臭氧层是地球上所有生物的“保护伞”。

臭氧层中臭氧含量减少会导致太阳紫外线辐射增强，直接危害人类健康。根据美国国家环境局的统计，高层大气中臭氧减少1％，非黑瘤皮肤癌的发病率就增加2％至5％。此外，臭氧减少后对植物影响也很大，曾有人对100多种植物进行研究，发现1/5的植物对紫外线敏感，许多农作物会因臭氧层被破坏而减产。

臭氧层的破坏，主要是由人类的生产和生活造成的。例如我们日常生活中所使用的冰箱、空调中氟里昂就是其中的一种。氟里昂在低层大气中比较稳定，但一旦到高层大气中就会分解，产生氯原子。氯原子会与臭氧分子发生反应，结果把其中的一个氧原子夺过来，这样臭氧就被破坏了。可怕的是，氯原子在与臭氧分子发生反应时，一般不受其影响，所以它能继续破坏其他臭氧。

据分析，一个氯原子大约会破坏一万个臭氧分子，大量氯原子到了高空，导致臭氧层被破坏。此外，甲烷、四氯化碳、二氯甲烷等化合物也会破坏臭氧层。因此，保护臭氧层的手段，主要是淘汰消耗臭氧层物质如冰箱、空调、泡沫、塑料、烟草、灭火器、洗涤剂等，中国在氟氯碳化合物的替代产品生产方面取得实质性进展，在此，有必要提醒准备购买冰箱、空调等产品的消费者，为了包括您在内的人类健康，一定要买对臭氧层无害的绿色产品。

2.地球上最冷的地方

毫无疑问，隆冬时节甚至是阿拉斯加州和美国中西部地区的温度也在下降，但是如果你希望到更寒冷的地方，有“北半球的冷极”之称的奥伊米亚康一定是你的首选，因为这里，保持着有人类居住的地球最低温度：1933年2月6日。这里的温度达到零下68摄氏度。

奥伊米亚康当地人已经对这种寒冷刺骨的环境习以为常，只有当温度下降到零下52摄氏度时，这里的唯一一所学校才会停止上课。与之相比，纽约市和华盛顿地区的学校在温度达到冰点和下雪的时候，就会停止上课。

地球上最冷的地方

美国马里兰州美国国家海洋和大气管理局所属的国家气象局气象员鲍勃·欧拉堆奇表示，西伯利亚之所以会出现如此极端的气温，是因为这里冬季夜晚时间很长，降雪量大，而且深居内陆，远离任何可对当地天气产生适度影响的水体。他表示，世界上温度最低的纪录是南极，1983年这里的温度下降到零下89摄氏度。

像西伯利亚这样的地方，长年累月都非常寒冷。欧拉维奇说：“当大地被白雪覆盖时，根本不会有热量被释放到天空中。被白雪覆盖，白天刮风，夜晚时间很长，这些都是形成低温的好条件。”

美国气象学会的协调员杰克·威廉斯说：“要达到这种寒冷程度的一个关键因素是，该地区位于高压区，以避免云雾形成，水分有助于给空气加热。”当空气里既没有云雾，又没有水分的时候，地球发出的红外线能量将会逃逸到大气中。奥伊米亚康位于海拔690米的一个山谷里，周围的两座山脉也是这里形成寒冷气候的一个原因。欧拉维奇说：“聚集在上空的冷空气会下沉到谷底，阿拉斯加州的费尔班克斯就存在这种情况，周围山脉的温度比谷底温度高近50华氏度。”

有报道说，鸟儿在奥伊米亚康上空飞着飞着就会被冻死，但欧拉维奇承认他无法确定这样的报道是真是假。但是他指出，如果被白雪覆盖，植物可以在这种寒冷环境下幸存下来，这是因为雪下的温度比雪上面的温度更加温暖。他说：“雪层具有隔热作用，它会把地球内部释放出来的热量保存在雪下。”虽然西伯利亚是最寒冷的居住区的世界纪录保持者，但是它根本无法与两极相比。欧拉维奇说：“西伯利亚有些地方全年都不下雪。因此当有太阳的时候，这里的地表温度比北极等被冰雪覆盖的地表温度上升得更快。”

3.人类史上的十年生态灾难

20世纪30年代，一场人类历史上规模罕见的沙尘暴袭击了大半个美国。当时，沙尘暴肆虐美国达10年之久，被后人称为“历史上三大人为生态灾难”之一。整个20世纪30年代也成为美国历史上著名的“尘土飞扬的10年”。

（1）风暴扫过2/3的美国国土，3亿吨沙土从天而降。

1870年以前，美国南部大平原地区是一个生机勃勃的草原世界，那时，扎根极深的野草覆盖着整个大平原，这里土壤肥沃，畜牧业发达，一片人与自然和谐共处的景象。1870年后，美国政府先后制定多项法律，鼓励开发大平原。尤其是一战爆发后，受世界小麦价格飙升的影响，南部大平原进入了“大垦荒”时期，农场主纷纷毁掉草原，种上小麦。

沙尘暴来临

经过几十年发展，大平原从草原世界变为“美国粮仓”。但与此同时，这里的自然植被遭到严重破坏，表土裸露在狂风之下。

进入20世纪30年代，美国经历了一次百年不遇的严重干旱，南部大平原风调雨顺的日子结束，一场场大灾难随之而来。

1934年5月12日，一场巨大的“黑风暴”席卷了美国东部的广阔地区。沙尘暴从南部平原刮起，形成一个东西长2400公里、南北宽1500公里、高3.2公里的巨大的移动尘土带。狂风卷着尘土，遮天蔽日，横扫中东部。尘土甚至落到了距离美国东海岸800公里、航行在大西洋中的船只上。风暴持续了整整3天，掠过美国2/3的土地，刮走3亿多吨沙土，半个美国被铺上了一层沙尘。仅芝加哥一地的积尘就达1200万吨。

风暴过后，清洁工为堪萨斯州道奇城的227户人家清扫了阁楼，从每户阁楼上扫出的尘土平均有2吨多。

1935年春天，一场沙尘暴再次震惊了美国。从3月份开始，南部大平原上开始大风呼啸、飞沙走石。大风刮了整整27个昼夜，3000多万亩麦田被掩埋于沙土中。4月14日是星期天，这天对于俄克拉荷马州盖蒙城的居民来说是不堪回首的“黑色星期天”。在沙尘飞舞数周后，盖蒙城的人们终于欣喜地看到太阳出来了。大家纷纷走出家门，或在蓝天下沐浴阳光，或上教堂做礼拜，或出门野营。但到了下午时分，气温骤然下降，成千上万只鸟儿黑压压地从人们头顶飞过，划破了天空的寂静。突然，一股沙尘“黑云”涌出地平线，急速翻滚而来。行进中的汽车被迫停下，在自家庭院里的居民只好摸着台阶进门，行人则急忙寻找藏身之地，很多人因一时找不到藏身地，只好原地坐下，沙尘中他们感觉如同有人拿大铁锹往脸上扬沙一般。大风吹了4个多小时才渐渐减弱，有人就这样在漆黑中煎熬了4个多小时，心中默默祈祷，同时担心会因窒息而死亡。

后来，人们回忆起那段经历时仍不寒而栗，“我们整天与沙尘生活在一起，吸着灰尘，吃着尘埃，看着沙尘剥夺我们的财产，世界上没有一只车灯可以照亮黝黑的空气，诗情画意般的春天变成了古代传说中的幽灵，噩梦变成了现实。”

（2）250万人逃离家园，美国南部出现大量空城

在持续10年的沙尘暴中，整个美国有数百万公顷的农田被毁，农场纷纷破产，畜牧大批渴死或呛死，风疹、咽炎、肺炎等疾病蔓延。沙尘暴还引发了美国历史上最大的一次“生态移民”潮。到1940年，大平原很多城镇几乎成了荒无人烟的空城，总计有250万人口外迁。当时，在南部诸州交通干道上，人们时常看到被沙尘暴扫地出门的移民大军浩浩荡荡地向加利福尼亚进发。

一本当时的畅销小说这样写道：“无数的人们，有坐汽车的，有乘马车的，无家可归，饥寒交迫；数万逃难者翻山越岭，像慌慌张张的蚂蚁群，跑来跑去；地上任何东西都成了果腹的食物。”由于加州接受能力有限，当地政府不断派人劝阻移民们去往别处。但是逃难者根本不听劝告。加州政府不得不动用警察，在州界充当人墙，不让移民进入。即便如此，移民们仍蜂拥而至。

（3）《水土保持法》以立法的形式，将大量土地划为国家公园保护起来

美国的一些有识之士很早就认识到沙尘暴的严重危害。30年代初，美国“土壤保持之父”贝纳特就曾领导了一场颇具规模的“积极保持土壤”运动。

由于当时美国深陷经济大萧条中，沙尘暴并未引起广泛注意，国会根本不理睬他的建议。1935年4月，贝纳特参加国会听证会时，适逢南部平原发生“黑色星期天”，经历了这场沙尘暴噩梦后，议员们终于清醒了过来。

在贝纳特的推动下，国会很快通过了《水土保持法》，以立法的形式将大量土地退耕还草，划为国家公园保护起来。时任美国总统的弗兰克林·罗斯福也很重视治理沙尘暴，他招募了大批志愿者到国家林区开沟挖渠、修建水库、植树造林，每人每月报酬30美元。1933～1939年，至少有300万人参加了这一计划。这项措施既帮助失业者解决了就业问题，又种了无数棵树，营造了防风林带，为缚住沙尘暴立下汗马功劳。到1938年，南部65％的土壤已被固定住。

第二年，农民们终于迎来了久盼的大雨，大平原地区的沙尘暴天气开始逐渐好转，美国人在与沙尘暴的战争中终于获得初步胜利。

4.人类历史上三百年五大火山爆发

冰岛埃亚非亚德拉冰盖火山爆发正在对欧洲和全世界的交通和商贸造成重大影响。专家们说，以火山爆发指数来衡量，目前的火山爆发指数很可能为2或3。美国史密森学会“全球火山计划”资料显示，自1700年以来全球发生过5次指数为6或6以上的火山爆发。

（1）坦博拉火山（1815年4月10日）

坦博拉火山爆发是近代史上规模最大的火山爆发。在至少1000年的时间里，这是唯一指数被评定为7的火山爆发。位于印度尼西亚境内的坦博拉火山的爆发给全世界蒙上了一层火山灰，使全球气温下降了5华氏度以上，结果1816年成了“没有夏季的一年”。

（2）喀拉喀托火山（1883年8月27日）

印度尼西亚喀拉喀托岛在1883年8月27日发生的一系列火山爆发中消失。火山爆发声在相隔约3000英里处的罗德里格斯岛都听得见，50英里以外的一艘船被火山爆发引起的飓风般的气流摧毁。

（3）圣玛利亚火山（1902年10月）

发生在危地马拉太平洋沿岸的圣玛利亚火山爆发，是18世纪以来有记录的指数为6的火山爆发中威力最小的一次，也是该火山有记录的历史上的首次爆发，远在美国旧金山都能看到其喷发出的火山灰。

（4）诺互拉普塔火山（1912年6月6日）

20世纪最大规模的火山爆发发生在美国阿拉斯加半岛，试图确认到底哪座火山爆发的科学家们在近半个世纪的时间里都弄错了。最终，他们通过研究当地地质状况才确认是诺互拉普塔火山爆发。这次指数为6的火山爆发所喷出的物质超过阿拉斯加半岛史上所有火山爆发喷出物质的总和，是指数为5的圣海伦斯火山爆发的30倍。

火山爆发

（5）皮纳图博火山（1991年6月15日）

皮纳图博火山爆发最近一次指数为6的火山爆发。皮纳图博火山位于菲律宾吕宋岛，在至少500年内没有出现任何重大活动。

然而，1991年4月至5月发生数千次地震和小规模火山爆发，科学家及时对皮纳图博火山的大爆发作出了预测，从而挽救了成千上万的生命。