地球的保护伞——臭氧层

苏更林

我们赖以生存的这个星球曾经是一个没有生命的荒凉世界，只是在她孕育产生了地壳、水圈和大气圈之后，才成为了生灵万物的摇篮。其中的大气圈便是地球这个幽蓝色球体的“外衣”，和我们的生命活动息息相关。而在离地面约15～48公里之间的平流层大气中存在一个稀薄的气层——“臭氧层”，正是它默默地保护着地球上的芸芸众生。

地球生灵万物的保护伞

臭氧是由3个氧原子组成的化学物质，它在大气中的总含量按体积算不足二百万分之一，如果把它铺在地表上，也不过只有2—3毫米厚。然而，就是这样特别稀薄的一层气体，却维系着地球上所有生灵万物的生存安全。

我们常说：“万物生长靠太阳”，然而并不是所有波长的太阳光对生物都有利。例如长波紫外线(特别是紫外—B)对地球上的生物具有较大的伤害作用，甚至会对生物造成灾难性的威胁。而高空臭氧层对紫外线具有天然的屏蔽作用，它能阻止相当一部分有害的紫外线辐射到地球表面，从而使人们免遭紫外线的伤害。科学家们研究认为，在臭氧层存在着氧气和臭氧的动态平衡。当氧分子吸收波长小于185nm的紫外线时，就会形成臭氧，但当波长为25mm左右的紫外线照射臭氧时，又可使反应逆转。通过这样的可逆过程，大约可消耗太阳辐射到地球上能量的5％，并使得到达地面的紫外线辐射量下降到生物可以接受的安全范围内。

如果臭氧在平流层的生成和消亡的平衡关系遭到破坏，消亡反应速度大于生成速度时，就会使臭氧浓度下降，从而对地球上的生命活动带来严重的灾难：

一是使皮肤癌发病率升高来自太阳的有害紫外线辐射是诱发皮肤癌的主要因素。美国环保部门的报告认为，平流层的臭氧量每减少1％，非黑瘤皮肤癌的发病率将上升2～5％。照此计算，美国每年要增加2万名皮肤癌患者。

二是引起温室效应臭氧作为重要的温室气体，直接或间接地影响着全球气候的变化，从而对自然生态环境会产生不利影响。

三是降低农作物产量据有关试验表明，许多农作物对紫外线辐射的增强表现出很高的敏感性。如棉花、小麦、稻谷、豆类、瓜类、土豆等作物受到紫外线的伤害后，均会造成严重的减产甚至失去繁殖能力等后果。在南美洲，由于臭氧的减少，已导致牧场的牧草大面积枯萎，严重地影响了畜牧业的发展。

四是对水生生物造成严重威胁科学家们认为，长波紫外线同样可以辐射到深水层，对海洋生物产生伤害。如过量的紫外线辐射，可使10米以上水域中的鱼苗死亡。同时对虾类、蟹类、浮游植物的生存也会产生不利的影响。在南极大陆考察的科学家们发现，南极海洋的浮游植物已减少了6～12％。

五是使白内障患者增多有报告认为，臭氧层每降低1％的臭氧量，全球每年就可能增加白内障患者160～175万，这是一个十分惊人的数字。

六是对人体免疫系统产生危害科学家们认为，太阳紫外—B(uv—B)辐射可以改变人体免疫系统反应能力，从而降低人体对疾病的抵抗能力。据来自医学界的报告称，由于臭氧层遭到破坏而导致紫外线辐射增强，会降低人体抵御爱滋病的能力，还会降低结核病疫苗效力和肌体对疟疾等疾病的抵抗能力，同时，还会使呼吸道疾病的患者数目大量增加。

揭开“臭氧杀手”的面纱

近几年，臭氧层遭到破坏的消息不绝于耳，“臭氧洞”等新概念频繁地见诸报端，那么什么是“臭氧洞”呢?

由于臭氧层与人类的生存密切相关，所以人类从19世纪末以来就对臭氧层进行了系统的观察，著名的道布森臭氧分光光度计就是监测大气中臭氧浓度的常规观察仪器。而人类对全球范围内臭氧浓度变化的“全景图象”观察源于本世纪60年代，人造卫星成为了人类研究臭氧层的好助手。卫星观察资料向人类传递着这样一个确凿无疑的结论——在过去的20年里，自然界高空臭氧的生成和消亡的自然平衡关系已被人类活动所破坏。在全球范围内，臭氧浓度每年平均下降1％左右，其中以高纬度和极地地区下降速度最快，这样相对其他地区就形成了臭氧稀薄区域，科学家形象地称之为“臭氧洞”。近年来，科学家们先后在南极和北极地区发现了“臭氧洞”，我国科学工作者在青藏高原上空也发现了一个“臭氧稀薄区域”。

现代科学研究表明，最大的“臭氧杀手”是人类普遍使用的氯氟烃类化合物，在国际上分别取氯、氟、碳3个元素的英文名称的第一个字母，将氯氟烃化合物简称为CFCs。我们在制冷设备中通常使用的氟里昂(freon的音译)就是一种典型的氯氟烃类化合物，如氟里昂—11(CC1₃F)。人类使用CFC_s虽然只有60多年的历史，但它对臭氧的破坏作用却是在近年被人类所认识的。

CFC_s化学性质稳定，在大气的对流层几乎不与其他物质发生化学反应，所以它的“杀手”本性并没有暴露出来。可是，当它进入平流层后，由于臭氧对紫外线的屏蔽作用已经消失。所以这时它的狰狞面目便暴露无遗。在太阳光中紫外线的“炮击”下，CFC_s分解释放出氯原子，自由氯原子对臭氧具有强烈的破坏性，因为氯原子极易和臭氧分子发生化学反应而生成一氧化氯和氧分子。如果仅仅只是一个自由氯原子破坏一个臭氧分子，那么CFC_s对臭氧的威胁还是微不足道的。然而事实却是另外一回事，臭氧分子在低能紫外线的作用下会不断地分解产生氧分子和自由氧原子，而自由氧原子又不断地作用于一氧化氯，从而产生大量的自由氯原子。自由氯原子又会去破坏臭氧分子。由于这个过程能够反复进行，因而使得一个氯原子可以破坏许许多多的臭氧分子，难怪CFC_s会成为人们深恶痛绝的“臭氧杀手”了。

风靡全球的保护大行动

由于CFC_s是破坏臭氧层的主要元凶，所以全面限制和禁止使用CFC_s就成为了全球的共识。1987年9月16日，世界各国政府代表在加拿大蒙特利尔市召开了具有重要历史意义的会议，共同签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，就限制CFC_s的生产和使用制定了详细的控制措施。1990年又在伦敦重新修改了蒙特利尔公约所规定的条款，要求各国在2000年全面禁止使用CFC_s。

虽然我国是一个人口大国，同时也是一个CFC_s消费大国，但我国政府还是积极参与了保护臭氧层的国际合作，并且在保护臭氧层的工作中作出了富有成效的努力。1989年9月，我国正式加入《维也纳公约》；1991年，中国成立了由国家环保局牵头、18个部委参加的保护臭氧层领导小组；1992年又制定了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》；1995年中国编制完成了化工、泡沫、工商制冷、家用冰箱等8个行业的限制使用CFC_s的发展战略；1996年9月16日，召开了首届中国保护臭氧层大会；1997年12月31日，我国在气雾剂行业率先禁止使用CFC_s。

尽管国际社会对保护高空臭氧层作了大量的工作，但臭氧层日益遭到破坏的形势依然十分严峻。值此纪念“国际保护臭氧层日”之际，我们呼唤每个“地球村民”都来关注我们共同的臭氧层。愿当代的“女娲”高扬科学技术的利剑。修补已经破损的臭氧层，为人类创造一个安全温馨的生存空间!

责任编辑／钱利群