臭氧在平流层的哪个位置

一、大气层的结构

大气层是指包围在地球表面并随地球旋转的空气层。它不仅是维持生物生命所必需的，而且参与地球表面的各种活动，如水循环、化学和物理风化、陆地上和海洋中的光合作用等，各种波动、流动和海洋化学也都与大气活动有关。

地表大气平均压力为1个标准大气压，相当于每平方厘米地球表面包围1 034克空气。地球总表面积为510 100 934平方公里，所以大气总质量约5.2 ×1015吨，相当于地球质量的6～10倍。大气随高度的增加而逐渐稀薄,50%的质量集中在30千米以下的范围内。高度100千米以上，空气的质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。

大气层的底界为地球表面或海平面，顶界的高度大约为5 000千米。按气温垂直分布对大气分层(热分层) ，可以分为以下几层:对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层。根据大气层粒子的密集程度，可将其分为内圈大气和外圈大气。内圈大气是指由地球表面到700千米高度的空间范围，主要由对流层、平流层和电离层三层组成;外圈大气是指从地球表面700千米高度到5 000千米高度的空间范围，又叫散逸层，是由地球空间向宇宙空间过渡的大气圈，如下页图所示。飞行活动的高度范围主要在对流层和平流层中进行，其中各种与地球表面不同的因素，如缺氧、空气压力降低、温度降低和辐射等，对人体健康都会产生不良的影响。

(一)对流层

对流层是大气的最底层，其厚度随纬度和季节而变化。在赤道附近为16～18千米;在中纬度地区为10～12千米，两极附近为8～9千米。夏季较厚，冬季较薄。

对流层中，气温随高度升高而降低，平均每上升100米，气温约降低0.65℃。由于受地表影响较大，气象要素(气温、湿度等)的水平分布不均匀。空气有规则的垂直运动和无规则的乱流混合都相当强烈。上下层水汽、尘埃、热量发生交换混合。由于90%以上的水汽集中在对流层中，所以云、雾、雨、雪等众多天气现象都发生在对流层。

大气的分层

(二)平流层

平流层位于从对流层顶到约50千米高度的大气层。平流层内，温度随高度上升而增高，下半部随高度变化较小，上半部则增高得快。这种温度随高度上升而增高的特征，是由于大气中的臭氧主要集中在这一层，并且对太阳紫外线辐射强烈的吸收形成的。层内水汽和尘埃等很少，很少有云出现。平流层内气压和密度随高度的变化比对流层内缓慢。至于风，中纬度地区夏季，平流层下部仍盛行西风，风速随高度减小，到22～25千米，渐次转为东风，风速随高度加大。冬季的情况较复杂。平流层内空气大多作水平运动，对流十分微弱。大气污染物进入平流层后能长期存在。因此，保护平流层环境不受污染，具有重要意义。

平流层一方面受地表的热辐射很少，另一方面却又较多地受到来自太阳短波紫外线的影响，使本层内不断地进行着臭氧的形成与破坏的强烈的化学反应，并在此反应过程中释放出热量，使用周围空气升温。根据该层的温度变化特点，平流层从内向外又可分为等温层、暖层和上部混合层三层。在等温层中，很少有空气湍流，暖层中的垂直对流也不强，所以，除上部混合层外，平流层的空气基本上都是呈水平方向流动的，本层的名称便由此而来。一方面，由于平流层水蒸气极少，通常没有云、雨、雾、雪等天气现象，对飞行有利，同时也几乎使以前常见的晕机病成为历史;另一方面，由于平流层的空气稀薄，阻力小，不利于飞机性能的发挥，并且对机上乘员的生命安全也有潜在的威胁。

对地球生命至关重要的臭氧层就包括在平流层内，臭氧量从对流层顶开始增加，至22～25千米处达到极大值，然后减少，到平流层顶就微乎其微了。平流层温度的上升主要是由于臭氧层的臭氧吸收来自太阳的紫外线，同时以热的形式释放出大量的能量。由于平流层内垂直对流运动很小，多为平流运动，没有对流层中那种云、雨等天气现象，尘埃也很少，大气透明度好，因此是现代超音速飞机飞行的理想场所。

臭氧是大气中自然存在的三个原子型的氧。在平流层下部，由于太阳紫外线作用于大气中的氧分子，使该层中不断地进行着臭氧的形成与破坏。从12 000米高度开始臭氧的浓度迅速升高，但大部分集中在25 000米～45 000米高度范围，称为臭氧层，其中又以30 000米附近浓度最高，可达8ppm～12ppm(人类嗅出臭氧气味的阈值浓度为0.01ppm) 。一方面，臭氧本身的毒性很大，即使浓度很低，如果吸入的话，也会损伤我们呼吸道和肺部柔弱的黏膜，如果人们暴露在较高浓度的臭氧环境中，还可引起肺水肿;另一方面，大气层中的臭氧层又可以阻挡来自太阳的紫外线，使地球表面的生物免受其伤害。

臭氧对机上乘员身体健康的影响程度究竟有多大?在12 000米高度以下很少有臭氧存在，在此高度或以下飞行的飞机，机上乘员基本上不受臭氧的影响。由于臭氧的浓度在平流层下部和极地上空较高，所以，对于商用喷气式飞机，特别是在极地上空和高空飞行时，臭氧对机上乘员可能会产生一些影响，但以前人们对此有过高的估计，如在早先的协和号飞机上都装有催化过滤器以除去机舱内的臭氧，后来发现，飞机外面的空气被吸入发动机并加以压缩，在此过程中空气被加热，臭氧也被分解为正常的氧气，因此，舱内臭氧浓度并不高，又把它拆掉了。实际上，在臭氧浓度较高的高空，巡航飞机的发动机都具有较高的压缩比，能把进入压缩机的空气加热至较高的温度，所以，飞机座舱内臭氧的浓度很少超过0.1ppm～0.2ppm。飞机在刚刚下降时，油门被关上，空气被压缩的程度和被加热的程度均明显降低，此时座舱中可能承受10分钟左右浓度达0.2ppm～0.5ppm的臭氧，但很快飞机又下降到了臭氧层以下，所以实际危害也不大。美国政府工业卫生委员会所建议的臭氧最大允许浓度为0.1ppm，这一数值是根据人暴露于工业环境中连续40小时(每周5个工作日)的条件提出的，因此对于一般超音速飞机的机组成员或机上乘客来说，尽管超出了上述浓度标准，但时间却远远短于上述标准，所以也应该是安全的;但是，如果将此规定应用于飞越臭氧浓度较高的极地航线上的飞机，则这种飞机应该安装臭氧过滤器。

飞机一般不在中间层、暖层和散逸层飞行，所以就不作具体介绍了。