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臭氧:地球的保护伞及其对生物的危害

【摘要】:可以说,平流层中的臭氧是地球万物的保护伞。低空臭氧主要发生在光照充足的夏季。其主要成分是臭氧。需要注意的是,激光打印机、复印机等在工作时也会产生少量臭氧。因此,臭氧层的破坏对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。1995年1月23日联合国大会决定,每年9月16日为国际保护臭氧层日。臭氧试纸测量臭氧所用试纸的主要成分是淀粉碘化钾,测量时臭氧试纸应放在背阳处,避免阳光直射。

臭氧大部分集中在距地面15~35km处,即臭氧层,并在约25km处出现浓度的最大值。平流层中的臭氧吸收了大部分太阳辐射的紫外线,阻挡有害的紫外线到达地面,使地球表面的生物免受紫外线的伤害,而透过的少量紫外线,又可杀菌防病,保护了人类和地球上的其他生物。可以说,平流层中的臭氧是地球万物的保护伞。

低空臭氧主要发生在光照充足的夏季。由汽车、工厂等污染源排入大气的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物,在阳光作用下,会发生光化学反应,产生浅蓝色光化学烟雾,从而形成二次污染物。其主要成分是臭氧。

地面上(对流层中)的臭氧对生物体有害。低空臭氧成为大气氧化剂,能把直接排放的气体污染物转化为PM2.5。臭氧的危害,包括强烈刺激人的呼吸道,造成咽喉肿痛,胸闷咳嗽,引发支气管炎和肺气肿;臭氧也会造成人体神经中毒,导致头晕头痛,视力下降,记忆力衰退;臭氧还会破坏人体皮肤中的维生素,使人体皮肤起皱,出现黑斑;臭氧还会破坏人体的免疫机能,诱发淋巴细胞染色体病变,加速衰老。需要注意的是,激光打印机、复印机等在工作时也会产生少量臭氧。

人类活动产生的微量气体,如氮氧化物和氟氯烷等,对大气中臭氧的含量有很大的影响。引起臭氧层被破坏的原因有多种解释,其中公认的原因之一是氟利昂(氟氯甲烷类化合物)的大量使用。氟利昂被广泛应用于制冷系统、发泡剂、洗净剂、杀虫剂、除臭剂、头发喷雾剂中。氟利昂化学性质稳定,易挥发,不溶于水。

图5.6 臭氧大部分集中在距离地面15~35km的平流层中

联合国环境计划署对臭氧层耗损所引起的环境效应进行了估计,认为平流层臭氧每减少1%,具有生理破坏力的紫外线将增加13%。因此,臭氧层的破坏对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。1995年1月23日联合国大会决定,每年9月16日为国际保护臭氧层日。

臭氧试纸

测量臭氧所用试纸的主要成分是淀粉碘化钾,测量时臭氧试纸应放在背阳处,避免阳光直射。臭氧具有强氧化性,能将碘化钾氧化成单质碘,而碘遇淀粉变蓝色,因此不同浓度的臭氧使试纸变成不同深浅的颜色,根据颜色的不同来判断臭氧的浓度。

在太阳光下,臭氧试纸的颜色会变浅,原因是生成的I2发生了升华或生成的I2被进一步氧化成碘酸钾。

让地球的“天衣”无缝——无氟冰箱的问世

冰箱的发明给人类解决了保存食品等问题,但是普通电冰箱的制冷系统采用R-12氟利昂作制冷剂,氟利昂已被视为破坏臭氧层的主要元凶。

为了保护人类赖以生存的大气环境,提倡使用无氟冰箱。无氟是指没有氟利昂,并不是指没有氟元素。目前,我国无氟冰箱采用的制冷剂有两种:一种是采用R-134a作制冷剂。R-134a制冷剂是一种不燃不爆气体。R-134a制冷剂虽然能防止臭氧层被破坏,保护了地球的“天衣”,但它产生的温室效应是二氧化碳的上万倍。另一种是采用更环保的R-600a,即异丁烷。R-600a制冷剂常温下是一种无色、无气味、无毒的易燃易爆气体,但其蒸气压、排气温度较R-134a和R-12低,可减少系统泄漏可能性,提高系统效率,延长压缩机的使用寿命;蒸发潜热高,制冷效率好,与水不发生化学反应,不腐蚀金属,与R-12的润滑油完全兼容,是R-12的理想替代品。现在许多发达国家和先进企业都逐步以R-600a取代R-134a。

光污染之下佘山天文台迁址

当人们审视环境的目光聚焦在雾霾等问题时,光污染常被忽略。事实是,夜晚在上海市区“仰望星空”已成为一种奢望,天文观测点只能远离市区。佘山天文台夜晚光背景14年变亮20倍,光污染下的上海天文馆将落户临港新城,给市民营造一个能观测璀璨星空的空间。