由氧元素组成的物质除氧气外另一种物质就是臭氧。臭氧又称为超氧,在常温下,它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。
臭氧的发现要追溯到1840年,德国C·F·舍拜恩在电解稀硫酸时,发现有一种特殊臭味的气体释出,因此将它命名为臭氧。在常温常压下,臭氧的稳定性较差,可自行分解为氧气。臭氧具有青草的气味,吸入少量对人体有益,吸入过量对人体健康有一定危害。不可燃,是纯净物。氧气通过电击可变为臭氧。
自然界中的臭氧,大多分布在距地面20~50千米的大气中,大气平均臭氧含量大约是 0.3ppm(百万分数,即百万分之0.3),而这里的臭氧含量接近百万分之10,高空大气层中 90% 的臭氧集中在这里,所以叫这一层为臭氧层。
臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强,极易与其他物质发生反应。如与氢反应生成水,与碳反应生成二氧化碳。同样的,与氧分子反应时,就形成了臭氧。臭氧形成后,由于其密度大于氧气,会逐渐向臭氧层的底层降落,在降落过程中随着温度的变化密度在上升,臭氧不稳定性愈趋明显,再受到长波紫外线的照射,再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。
我们为什么不能破坏臭氧层呢?
在自然界里,太阳光的紫外线不容易直接到达地面,这是因为在地球的大气圈中有一层臭氧层,有效地阻止了太阳光的紫外线到达地球。一旦臭氧量减少,大气圈中的臭氧层变稀薄,甚至出现空洞,障碍消除了,紫外线就会畅通无阻地穿过大气层,射到地球上。紫外线波长较短的那两部分,对生物的杀伤力最强,严重时会导致人类患上皮肤癌。强烈的紫外线对地面生物的危害,还表现在破坏生物细胞内的遗传物质,严重时会导致生物产生遗传病和突变体。
导致臭氧层被破坏的“罪魁”应该说是氟利昂。空调、电冰箱用的制冷剂氯氟烃又名氟里昂。氯氟烃在低层大气中稳定,进入臭氧层后,在强烈紫外线的作用下,氯氟烃迅速分解,产生氯原子,氯原子极为活泼,专门拆散臭氧分子,使臭氧层逐渐变薄,出现空洞。(www.xing528.com)
人类已经把数以千万吨的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃,只有一部分参与臭氧层破坏作用,大部分还在大气中游荡,因而,虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃,臭氧层仍然会继续遭到破坏。还有,工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物,其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质,都是破坏臭氧层的因素。
人们发现,在南极臭氧层会有洞,这是怎么回事呢?
在冬季半年里,南极上空有一个深厚的涡旋,气流沿着南极高原作顺时针旋转,把南极大陆封闭起来。从赤道来的富含臭氧的气流进不了南极上空。而在旋涡中上升的空气,因为上升过程中气温下降的速度要比实际大气中温度随高度分布的速度快得多,加上南极本来就海拔高气温低,因而形成极低的低温环境。
臭氧层所在的20千米高度上气温常常在-80℃以下,比北极要低得多。南极大气涡旋中的空气上升过程中还会生成大量的冰晶云,云中的冰晶不断吸收氯氟烃气体,浓度越来越高。
当南极春季(9月)来临,极夜结束,阳光照射下冰晶云升温,氯氟烃气体迅速释放。而氯氟烃分子在紫外线照射下开始释放氯原子,这时臭氧层受到破坏的过程立即开始,臭氧层因大量损耗臭氧而出现臭氧洞。
当春末南极旋涡残缺或破坏消失,大量富含臭氧的赤道南下的新鲜空气进入南极上空,臭氧洞于是便又会消失。
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