臭氧对地球的保护作用(臭氧对于地球的作用与功效)

通常我们会知道两个常识，大气臭氧层的减少或变薄会对人类及地球带来巨大影响，所以广泛用于冷却的氟利昂被禁用了。臭氧层听起来是在保护人类和地球。

在听天气预报的时候，如果天气晴朗、太阳高照，我们会经常听到这样的预报内容——今日的主要污染物为臭氧。如此臭氧，对于人类的生活来说又成了污染物。

那么，大气臭氧层对人类和地球究竟有什么意义？如果臭氧层成变薄会对地球和人类带来哪些影响？

今天，就来深度解读一下——

臭氧

在解读臭氧层的意义和变薄或失去的危害之前，让我们先来了解下什么是臭氧和臭氧层。

先说臭氧。

我们都知道，自己每天呼吸的空气中有对人体有重要作用的氧气。

氧气是由两个氧原子组成。

而氧气的“兄弟”臭氧，却由三个氧原子组成，并有一种特殊的气味，类似于鱼腥味，是一种淡蓝色气体。

1785年，德国物理学家冯·马鲁姆使用大功率电机进行他的物理实验时，发现如果空气中流过一串火花时，会产生一种特殊气味，这种气体应该就是臭氧，但马鲁姆没有深究这个现象产生的原因和后续的观察，忽略了。

1893年，从贫民窟走出的德国化学家舒贝因在巴塞尔自然科学协会的会议上，做题为“水解过程中阳极的气味”讲座时，谈到他的发现，他说在氧气存在的条件下，用伏打电堆工作时，出现了一种带有“电味”的刺激性气体，出于良好的直觉，他发现了可以定义为”活性氧”的一种新型”氧气”。此后，舒贝因于1840年也发现在电解和电火花放电实验过程中有一种独特气味，并断定它是由一种新气体产生的，从而宣告了臭氧的发现。

臭氧有着极强的氧化性，是比氧气更强的氧化剂，在实际应用中可作为消毒、杀菌、脱臭的功能。

但天气预报中，为什么又会出现主要污染物为臭氧的字眼呢？

那是因为没出现主要污染物为臭氧时，会跟随另一个词——光化学烟雾。

臭氧，尽管在接地层存量极少，但人的生活周边区域环境臭氧的浓度一旦达到或超过一定的阈限后，就将造成灰疆和光化学烟雾等污染，严重影响正常生产与生活。

臭氧层

说完臭氧，我们来说臭氧层。

臭氧层是源于对地球以及大气层中臭氧含量和分布的分析。

其实，臭氧也是一种温室气体，接近地面的对流层中，臭氧含量并不多，但是在近地面，臭氧是一种对生态系统有害的污染物，臭氧是“坏”的。但在高空的平流层中，臭氧是“好”的，而且，也是大气层中臭氧分布最多的区域，称之为臭氧层。

臭氧层主要分布在距最近地面胃15公里、最远地面为30公里的平流程里，占大气层臭氧总量的90%。

在近地面的对流层，尽管也有臭氧分布，但仅占总量的10%左右。

臭氧层——地球上生物的保护伞

在1个标准大气压和0℃的情况下，如果把大气中的臭氧全部收集起来，全球的平均累积厚度仅3毫米左右，只相当于两个5分硬币的厚度。

别看这小小的3毫米臭氧层，却能能吸收大部分波长短的射线（主要是紫外线），使地球上的生物免受过多紫外线伤害，因此被称为“地球上生物的保护伞”。

臭氧层的主要作用：

1.对地球生态的保护作用：

下面会讲到臭氧层会吸收大部分的紫外线，保护地球上的人类、动物和植物免受紫外线伤害。

2.升温作用：

臭氧层吸收的紫外线能转化为热能，从而加热大气层，从而是大气层在15~50公里空间有一个升温层，这可以稳定地球的温度处于平衡状态。

3.温室气体作用：

在对流层上部和平流层底部，也就是大气层温度最低的这一高度，臭氧层发挥着至关重要的作用——如果这一高度的臭氧减少，会导致地球地面气温下降，带来不可估量的影响。

紫外线及对生物（人）的伤害

刚才我们提到臭氧层因为吸收了大部分波长的短射线，从而保护地球上的生物，成为地球保护伞。

那，紫外线，到底能对生物或人有那些伤害呢？

紫外线，是属于可见光和X射线之间的那段电磁波，波长在400～10nm之间，人的眼睛感觉不到的不可见光，在1801年由德国物理学家里特发现的。

紫外线，分为三部分——

其中波长最短的超短紫外线UVC（小于280纳米）通过大气层时几乎完全被氧气所吸收（放出原子氧，与氧气结合，生成臭氧）；

对生物特别有害的远紫外线UVB（280～320纳米）大部分被臭氧吸收（还原成氧气和原子氧，破坏臭氧）；

波长更长的近紫外线UVA（320～400纳米）则基本上自由穿透大气。

紫外线对人体皮肤的伤害，主要是UVA和UVB，UVA作用于皮肤深层，作用缓慢，但能引起一次性黑化。UVB属作用于皮肤表层，见效快。能激发皮肤角质细胞，使血管舒张、增加血流量，初期会发红，随后慢慢变成棕色。

一句话，UVB导致“越晒越红”，UVA导致“越晒越黑”。

而UVA的致癌性最强，晒红及晒伤作用是UVB的100倍。

紫外线可以说是造成皮肤皱纹、老化、松弛及黑斑的最大元凶。

臭氧层减少对地球生物的危害

随着，人类活动的增加，工业文明的发展，导致大气臭氧层逐渐变薄，这会导致影响人类健康、地球生态平衡、近地面大气环境等。

A.对人类健康的影响。

紫外线对促进在皮肤上合成维生素D，对骨组织的生成、保护均起有益作用。据报道，臭氧每减少1%，皮肤癌发病率将增加2%～4%，

UVB过量照射可以引起皮肤癌和免疫系统及白内障等眼的疾病。据报道平流臭氧层每减少1％（即紫外线B增加2％），皮肤癌的发病率将增加4％～6％，白内障患者将增加0.3%～0.6%。按现在全世界每年大约有10万人死于皮肤癌计，死于皮肤癌的人每年大约要增加5千人。此外，紫外线还会使皮肤过早老化。

B.对植物或农作物的影响。

有些植物（譬如花生和小麦）对UVB有较好的防御能力，但近10多年来，科学家对200多个品种的植物进行了增加紫外线照射的实验，发现其中三分之二的植物显示出敏感性。试验中有90％的植物是农作物品种，其中豌豆、大豆等豆类，南瓜等瓜类，西红柿以及白菜科等农作物对紫外线特别敏感。

有科学家用高剂量的紫外线对树木进行了照射，发现这会减少木材积累量明显下降，根部生长也会受阻。

对大豆的初步研究表明，紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害，产量降低。

C.对水生生态和陆生动物的影响。

根据非洲海岸地区的检测，在增强的紫外线B照射下，浮游生物的光合作用被削弱约5%。

研究表明，增强的紫外线B还可通过消灭水中微生物而导致淡水生态系统发生变化，并因而减弱了水体的自净化作用。

还有研究证实，增强的紫外线B还可杀死幼鱼、小虾和蟹，乃至造成某些生物灭绝。

研究发现，紫外线照射结果还会使成群的兔子患上近视眼，成千上万只羊双目失明。

D.对地球生态环境的影响。

研究已经证实，臭氧层的变薄，过多的紫外线照射，会加速塑料等人工合成材料老化，会增加城市光化学烟雾导致空气污染。

那些物质或行为能使臭氧层变薄——消耗臭氧层物质

我们似乎都知道氟利昂能导致大气臭氧层变薄。那我们就先来说说氟利昂。

氟利昂是一种制冷剂，其主要成分为氯氟烃，它的温室效应效果是二氧化碳的数千倍。在被发现会破坏臭氧层前，氟利昂在世界上用于冷却目的，被广泛应用于汽车及室内冷藏、冰箱、电器的冷却等方面。这些设备使用氟利昂后，会释放之后会长期存在于大气层中，飘散到臭氧层时，阳光照射下会形成游离的氯离子，它会破坏臭氧分子，而且是长期不间断地破坏，因此对臭氧层的危害比较大。

然而导致臭氧层变薄还有很多，人们把这类物质统称为消耗臭氧层物质，包括包括有CFCs、哈龙、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷和HCFC、HBFC等。

延伸阅读——南北极臭氧层空洞

1982年10月，南极上空就首次出现了臭氧层含量低于200个臭氧单位，形成了臭氧层空洞，并一直是人们关注的一个焦点。

以前南极洲形成臭氧层空洞，被认为是人类活动中对氟利昂等化学品的释放造成的。

之后全人类减少了对氟利昂的生产，然而之前已经制造了近2000万吨，使得南极洲上空的臭氧层空洞最大时达2830万平方公里，比北美洲的面积还大，好在随着制冷产品的更新换代，氟利昂被逐渐替换，南极洲上空的臭氧层空洞也开始减小。

然而，《自然》杂志文章披露，卫星监测发现目前北极中部大气的臭氧含量创下了历史新低，以基本形成臭氧层空洞，其覆盖面积堪比三个格陵兰岛，大约为650万平方公里，只比澳洲大陆的面积小一些。

科学家认为这是有记录以来，北极地区首次出现臭氧层空洞现象，注定将会被载入史册。如德国航空航天中心大气科学家Martin Dameris就称这是“首次出现真正的北极臭氧层空洞”。

不过北极地区臭氧层空洞的形成却和氟利昂的排放没有关系，气象学家认为是北极地区的上层冷空气造成的。原来在过去多半年的北半球的冬季中，强劲的西风环绕北极，将冷空气困在“极地涡旋”中，形成了1979年以来最强的高空冷空气和云层，将那里的臭氧层破坏掉了。

科学家还认为这个首次形成的臭氧层空洞有可能在未来几周内破裂，但它并没有什么破坏性，还不会对人类的生产生活等方面造成影响。

大气层、臭氧层是地球的保护伞

一、大气层

1.为地球上的生物提供必须元素

2.使地球温度相对稳定，昼夜、年季之间变化都在可适当的范围内

3. 使地球免受太阳射线的强烈照射，把大部分吸收掉了

4.防止地表温度发生剧变和水分散失。大气圈如同一层厚厚的保暖层，使得地表温度不至于过高或过低，为万物生长提供有利的条件。

5.一切天气变化都在大气层中发生。雨、雪、云、雾、风等天气状况，都于大气中发生。大气是水循环的重要环节。

6.大气是促成地表物质作用的主要因素。主要指风化作用对地表的塑造作用，其中吹蚀、磨蚀作用为主。

二、臭氧层：

臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3nm以 下的紫外线，主要是一部分UV—B(波长290～300nm)和全部的UV—C(波长<290nm=，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的 伤害要比中波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍 。

臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用 大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。正是由于存在着 臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。 大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。

在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。