臭氧層破壞

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學 來源: 高中學習網(wǎng)

太陽輻射的紫外光中有一部分能量極高,如果到達地球表面,就可能破壞生物分子的蛋白質(zhì)和基因物質(zhì),即我們所熟知的DNA,造成細胞破壞和死亡。 來自于太陽的高能量的紫外輻射在到達地球表面之前,其中高能的紫外線使得高空中(離地面10公里以上)的氧氣分子發(fā)生分解,產(chǎn)生的氧原子具有很強的化學活性,因此能很快與大氣中含量很高的氧分子發(fā)生進一步的化學反應,生成臭氧分子。

由于臭氧和氧氣之間的平衡,大氣形成了一個較為穩(wěn)定的臭氧層,而臭氧層的作用正是阻擋太陽紫外線照射,使人類免受傷害。

大氣臭氧層的損耗是當前世界上又一個普遍關(guān)注的全球性大氣環(huán)境問題,它同樣直接關(guān)系到生物圈的安危和人類的生存。

① 臭氧層損耗與"臭氧洞"

臭氧(O3)是氧元素的同素異形體,它的化學性質(zhì)十分活潑,很容易跟其他物質(zhì)發(fā)生化學反應。實際上,在臭氧層內(nèi),臭氧的形成是眾多物質(zhì)參與,一系列化學反應達到化學平衡的結(jié)果。臭氧在遇到H、OH、NO、Cl、Br時,就會被催化,加速分解為O2。氯氟烴之所以被認為是破壞臭氧層的物質(zhì)就是因為它們在在太陽輻射下分解出Cl和Br原子。

1984年,英國科學家首次發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧洞。1985年,美國的 "雨云-7號"氣象衛(wèi)星測到了這個臭氧洞。以后經(jīng)過數(shù)年的連續(xù)觀測,進一步得到證實。據(jù)NASA報道,NASA的"Nimbus -7"衛(wèi)星上的總臭氧測定記錄數(shù)據(jù)表明,近年來,南極上空的臭氧洞有惡化的趨勢。目前不僅在南極,在北極上空也出現(xiàn)了臭氧減少現(xiàn)象。NASA和歐洲臭氧層聯(lián)合調(diào)查組分別進行的測定都表明了這一點。

② 臭氧層破壞的原因

對于大氣臭氧層破壞的原因,科學家中間有多種見解。但是大多數(shù)人認,人類過多地使用氯氟烴類化學物質(zhì)(用CFCs表示)是破壞臭氧層的主要原因。氯氟烴是一種人造化學物質(zhì),1930年由美國的杜邦公司投入生產(chǎn)。在第二次世界大戰(zhàn)后,尤其是進入60年以后,開始大量使用,主要用作氣溶膠、制冷劑、發(fā)泡劑、化工溶劑等。另外,哈龍類物質(zhì)(用于滅火器)、氮氧化物也會造成臭氧層的損耗。

如上文說述,在平流層內(nèi)離地面20~30千米的地方是臭氧的集中層帶,在這個臭氧層中存在著氧原子(O)、氧分子(O2)和臭氧(O3)的動態(tài)平衡。但是氮氧化物、氯、溴等活性物質(zhì)及其他活性基團會破壞這個平衡,使其向著臭氧分解的方向轉(zhuǎn)移。而CFCs物質(zhì)的非同尋常的穩(wěn)定性使其在大氣同溫層中很容易聚集起來,其影響將持續(xù)一個世紀或更長的時間。在強烈的紫外輻射作用下它們光解出氯原子和溴原子,成為破壞臭氧的催化劑(一個氯原子可以破壞10萬個臭氧分子)。

③ 臭氧層破壞對生物圈的影響

由于臭氧層中臭氧的減少,照射到地面的太陽光紫外線增強,其中波長為240~329納米的紫外線對生物細胞具有很強的殺傷作用,對生物圈中的生態(tài)系統(tǒng)和各種生物,包括人類,都會產(chǎn)生不利的影響。

臭氧層破壞以后,人體直接暴露于紫外輻射的機會大大增加,這將給人體健康帶來不少麻煩。首先,紫外輻射增強使患呼吸系統(tǒng)傳染病的人增加;受到過多的紫外線照射還會增加皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率。此外,強烈的紫外輻射促使皮膚老化。

臭氧層破壞對植物產(chǎn)生難以確定的影響。近十幾年來,人們對200多個品種的植物進行了增加紫外照射的實驗,其中三分之二的植物顯示出敏感性。一般說來,紫外輻射增加使植物的葉片變小,因而減少俘獲陽光的有效面積,對光合作用產(chǎn)生影響。對大豆的研究初步結(jié)果表明,紫外輻射會使其更易受雜草和病蟲害的損害。臭氧層厚度減少25%,可使大豆減產(chǎn)20~25%。

紫外輻射的增加對水生生態(tài)系統(tǒng)也有潛在的危險。紫外線的增強還會使城市內(nèi)的煙霧加劇,使橡膠、塑料等有機材料加速老化,使油漆褪色等。


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