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臭氧与氧分子是亲兄弟,臭氧由三个氧原子组成。在高层大气中太阳的各种射线撞击氧分子,在紫外线撞击下氧分子分解成两个氧原子,一个氧原子和其余的氧分子化合成一个臭氧分子,这就是臭氧的光化学生成过程。臭氧吸收太阳紫外辐射加热平流层大气,形成平流层环流特征。紫外线又击碎了臭氧分子,分解成氧分子和一个氧原子,成为臭氧的光化学分解过程。
我们已经知道,在多种温室气体之中,有一种叫氯氟烃。它在大气中的浓度虽是温室气体中最小的,可它却是造成另一种世界环境灾难--南极臭氧洞和全球臭氧层减薄的元凶。 臭氧是我们日常呼吸的氧气的“同胞兄弟”。不过它不是由两个氧原子,而是由三个氧原子组成的。在一般温度下,为气体状态,呈浅蓝色。它在大气中属微量气体,总量只占大气的百万分之0.4,而且90%以上集中在10-50公里的高层大气之中。全球大气中臭氧总量虽然约有30亿吨,可是如果把臭氧气体统统压缩到地面大气压力情况下,单位面积上的臭氧层厚度只有薄薄的3毫米。 地球生命的保护伞 千万可别小看了这“薄薄3毫米”的臭氧层,它可是地球上一切生物包括人类在内的生命保护神啊!因为它可以吸收掉太阳辐射中对地球生命致命的紫外线。原来,在太阳光谱中,按波长从短到长可以分为三个部分,即紫外线、从紫到红的可见光和红外线。紫外线和红外线都是看不见的。紫外线又可分为三个部分,其中波长最长也就是长于320纳米的称为紫外线A,波长290-320纳米称为紫外线B,波长短于290纳米,也就是整个太阳光谱中波长最短的部分称为紫外线C。紫外线C可以杀死地面上一切生命,所幸这部分紫外线被高空臭氧层完完全全地吸收掉了。紫外线B只可以严重损伤地球生命,但其中波长最短的有害部分基本上也被臭氧层所吸收。紫外线A对人类是有益的。例如,可以杀菌以及使人体内转化合成维生素D,防止佝偻病等。瞧,有害的吸收掉了,有益的保存了下来,大自然为人类设计得多么巧妙。可是,恰恰是人类自己却制造出了氯氟烃等气体破坏臭氧层,自毁长城,闯下了又一个不可饶恕的弥天大祸。
许多科学家和环保人士在70年代初期担心平流层超音速飞行器排放的氮氧化物(NOx)、硫化物和大量的水汽严重地破坏臭氧层。1972年美国宇航局发表声明,承认太空飞机固体燃料火箭推进器会将氯直接排入平流层威胁臭氧。发现平流层氯的真正来源是三位化学家,他们是德国的包罗·科鲁参、美国的马里奥·莫林纳和舍伍德·罗兰德。他们指出:完全由人工合成的「氟利昂」(CFCs),由于工业上应用范围广泛,所以在过去的50年间,排放在大气中的量已经相当可观,而且它非常稳定,生命期长达40-150年,因此会在大气中不断积累,最后将上升至平流层,在這里因受紫外线照射而分解产生氯原子,活泼的氯原子会与臭氧反应,使臭氧分解消失。