臭氧值变化所引出的大气环境问题
1997年37期 发行日期:2006-04-17
臭氧值变化所引出的大气环境问题 近年来,人类活动的排放物对大气环境所造成的影响越来越受到人们的关注。正是由于人类活动的大量排放,使自己赖以生存的大气环境不断恶化,气温升高,出现酸雨、臭氧层受损等现象。 臭氧在大气化学中占有重要的地位。它在大气中的90%存在于距地面10~15公里的平流层中,在距地面10公里的对流层中仅有10%。 平流层的臭氧是由氧分子吸收太阳及宇宙射线中的紫外线而产生的,生成的臭氧又可吸收太阳辐射而分解。因此在平流层中维持着臭氧的生成分解平衡,使臭氧含量长期维持在相应的范围之内,这个范围的臭氧浓度至关重要,起着保护地球生命的作用。它的生成分解平衡吸收了到达平流层的太阳光中的大部分紫外辐射,对290~320mm的紫外光的吸收达90%以上,使地球生命免受高能量紫外辐射的伤害。而人类活动的排放物却起着破坏这一平衡的作用,对平流层臭氧构成危害,使臭氧层中的臭氧受损,同时也使对流层中的臭氧增加。 1. 引起臭氧层受损的原因臭氧在吸收紫外辐射后生成的激发臭氧原子是地球大气中最重要的痕量组分之一,在大气化学中起着关键的作用,它具有足够的能量,能与到达平流层中的某些活性自由基如Cl、OH及NO等发生光化学反应而使臭氧大大受损。 平流层中NO和NO2是由化学性质稳定的N2O分解而成的,而N2O来源于土壤施肥和微生物转化。这一论点是由荷兰籍科学家PaulCrutzen提出并加以论证的。1971年美国科学家HaroldJonhston提出了在20公里高度的平流层中,超音速飞机排放的氮氧化物也可能引起臭氧层的耗损。 含氯自由基来源于氮氟化碳类化合物(CFCs)。这些化合物广泛用于制冷剂、气溶胶喷雾剂、溶剂、塑料发泡剂、灭火剂及电子工业清洗剂。CFCs在对流层中性质稳定且不溶于水。因此排入大气中CFCs的唯一出路就是扩散到平流层中。 近年来,除了CFCs以外,科学家们还对含溴化合物造成臭氧层的损害有了进一步的了解。溴原子对臭氧层的破坏能力是氯原子的50倍。另外CH4,CO2,H2O等在平流层中对臭氧也有不同程度的损耗。臭氧层的耗损正在使臭氧层变薄并在南极上空出现了臭氧洞。这一严重的问题正在影响着地球生命,使地球生命受到大量太阳紫外辐射,患皮肤癌的人明显增多。 2.保护大气层的全球行动由于臭氧在环境化学所处的地位,特别是臭氧的耗损问题,使得全球上下为之震动,并采取了一系列的国际行动和制定了一系列条约。1985年由联合国环境署发起,由很多国家签署的保护臭氧层的《维也纳公约》首次建立起全球合作控制污染的体系,1987年制定出蒙特利尔议定书,1990年和1992年又分别对以上议定书通过了伦敦和哥本哈根修正案,扩充了受控物质种类,并将CFCs的禁用期对发达国家而言提前到1994年,对发展中国家禁用期为2010年。中国政府于1990年签署了维也纳公约,又于1991年签署了蒙特利尔议定书的伦敦修正案。据世界卫生组织报道,议定书限定的有害物质浓度上升在近几年里趋缓,而替代产物浓度呈上升趋势。这就证明了以上的议定书正在发挥作用。然而,由于地表气体进入平流层需要一定的时间,而CFCs的大气寿命很长,臭氧耗损还会继续发展,即使从现在开始强行执行哥本哈根修正案,平流层中对臭氧有害的氯和溴原子的含量至少在100年以后才能恢复到1975年以前的水平。 综上所述,人类总体活动的排放物,如CFCs、NOx、CO2、碳氢化合物在太阳紫外辐射下发生着一系列的光化学反应,产生如臭氧层耗损、酸雨、全球气温变暖等严重的污染问题,已到了非解决不可的时候了。保护环境就是保护人类自己已成为愈来愈多的人们的共识。(刘红英)<scr