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第17章 大气的破坏问题

1.为什么说臭氧层是地球“母亲”的保护伞?

臭氧,是地球大气层中的一种蓝色的、有刺激性的微量气体,是平流层大气的最关键组成组分。大气中90%的臭氧,集中在距地球表面10~50千米的高度范围内,分布厚度约为10~15千米。尽管臭氧层在地球表面并不太厚,在大气层中只占百万分之几,却吸收了来自太阳99%的高强度紫外辐射,保护了人类和生物免遭紫外辐射的伤害。因此,可以毫不夸张地说,地球上的一切生命,就像离不开水和氧气一样,也离不开大气的臭氧层,大气臭氧是地球上一切生灵的保护伞。

1984年,英国科学家法尔曼等人,在南极哈雷湾观测站发现:在过去10~15年间,每到春天,南极上空的臭氧浓度,就会减少约30%,极地上空的中心地带,有近95%的臭氧被破坏。从地面上观测,高空的臭氧层已极其稀薄,与周围相比,像是形成一个“洞”,“臭氧洞”由此而得名,这是人类历史上第一次发现臭氧空洞,当时观察此洞覆盖面积,只有美国的国土面积那么大。随着臭氧空洞越来越大,其危害越来越严重,已经逐渐引起了全社会的重视。

太阳是一个巨大的热体,表面温度高达6000℃,是地球取之不尽的能量来源。但太阳辐射的紫外光中,有一部分能量极高,如果到达地球表面,就可能对地球生物的生存造成无法挽回的影响。然而,自然的力量,改变了这一过程,地球的大气层,就像一个过滤器,一把保护伞,将太阳辐射中的有害部分,阻挡在大气层之外,使地球成为人类可爱的家园。而完成这一工作的,就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。

臭氧层损耗是臭氧空洞的真正成因,那么,臭氧层是如何耗损的呢?原来,人类活动排入大气中的一些物质进入平流层,与那里的臭氧发生化学反应,就会导致臭氧耗损,使臭氧浓度减少。

人为消耗臭氧层的物质主要有:广泛用于冰箱和空调制冷、泡沫塑料发泡、电纳米的烷烃(又称:Halons哈龙)等化学物质。消耗臭氧层的物质,在大气的对流层中是非常稳定的,可以停留很长时间。因此,这类物质可以扩散到大气的各个部位,但是到了平流层后,就会在太阳的紫外线辐射下,发生光化反应,释放出活性很强的游离氯原子或溴原子,参与导致臭氧损耗的一系列化学反应。

由于臭氧层中臭氧的减少,照射到地面的太阳光紫外线增强,其中波长为240~329纳米的紫外线,对生物细胞具有很强的杀伤作用,对生物圈中的生态系统和各种生物,包括人类,都会产生不利的影响。

臭氧层破坏以后,人体直接暴露于紫外辐射的机会大大增加,这将给人体健康带来不少麻烦。首先,紫外辐射增强,使患呼吸系统传染病的人增加;其次,受到过多的紫外线照射,还会增加皮肤癌和白内障的发病率。此外,强烈的紫外辐射,促使皮肤老化。

臭氧层破坏,对植物也会产生难以确定的影响。一般说来,紫外辐射增加会使植物的叶片变小,因而减少获得阳光的有效面积,对光合作用产生影响。对大豆的研究初步结果表明,紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害。臭氧层厚度减少25%,可使大豆减产20%~25%。紫外辐射的增加,对水生生态系统也有潜在的危险。紫外线的增强,还会使城市内的烟雾加剧,使橡胶、塑料等有机材料加速老化,使油漆褪色等。

氟利昂是杜邦公司于20世纪30年代开发的一个引为骄傲的产品,被广泛用于制冷剂、溶剂、塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等,哈龙在消防行业,发挥着重要作用。当人类活动已经造成臭氧层严重损耗的时候,人类的“补天”行动非常迅速。我国早于1989年,就加入了《保护臭氧层维也纳公约》,先后积极派团参与了历次的《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔约国会议,并于1991年加入了修正后的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。我国还成立了保护臭氧层领导小组,开始编制并完成了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。根据这一方案,我国已于1999年7月1日,冻结了氟利昂的生产,并将于2010年前,全部停止生产和使用所有消耗臭氧层的物质。

2.全球变暖的温室效应是怎么回事?

众所周知,二氧化碳能使太阳光顺利到达地面,却不让地球表面受辐射时产生的热散发出去,使地球变成了一个气温不断增加的“大温室”。

自工业革命以来,工业生产和自然过程,向大气释放200万亿千克二氧化碳,大气中的二氧化碳浓度,已比200年前增长约20%,而最近25年中增长8%。这种增长势头仍在继续。

温室效应,又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。如果大气不存在这种效应,那么地表温度将会下降约330℃或更多。反之,若温室效应不断加强,全球温度也必将逐年持续升高。

温室效应会带来以下列几种严重恶果:①地球上的病虫害增加;②海平面上升;③气候反常,海洋风暴增多;④土地干旱,沙漠化面积增大。

科学家预测:如果地球表面温度的上升,按现在的速度继续发展,到2050年全球温度将上升2℃~4℃。南北极地冰山,将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中,其中包括几个著名的国际大城市:纽约、上海、东京和悉尼。

温室效应主要是由于现代化工业社会过多地燃烧煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后,放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果,是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量,无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热起来。因此,二氧化碳,也被称为温室气体。

人类的活动,向大自然还排放其他温室气体,它们是:氯氟烃(CFC)、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体。

地球上可以吸收大量二氧化碳的,是海洋中的浮游生物和陆地上的森林,尤其是热带雨林。为减少大气中过多的二氧化碳,一方面需要人们尽量节约用电(因为发电烧煤),少开汽车;另一方面保护好森林和海洋,比如不乱砍滥伐森林,不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林、减少使用一次性方便木筷、节约纸张(造纸用木材)、不践踏草坪等行动来保护绿色植物,使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。