臭氧的益處與危害
低濃度的臭氧可消毒。一般森林地區臭氧濃度即可達到0.1ppm, 但超標的臭氧則是個無形殺手!
在夏季,由于工業和汽車廢氣的影響,尤其在大城市周圍和農林地區在地表臭氧會形成和聚集。地表臭氧對人體,尤其是對眼睛,呼吸道等有侵蝕和損害作用。地表臭氧也對農作物或森林有害。
▲臭氧能刺激粘液膜 ,它對人體有毒 ,長時間在含0.1ppm臭氧的空氣中呼吸是不安全的。
▲ 它強烈刺激人的呼吸道,造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發支氣管炎和肺氣腫;
▲ 臭氧會造成人的神經中毒,頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退、呼吸短促、疲倦、鼻子出血;
▲ 臭氧會對人體皮膚中的維生素E起到破壞作用,致使人的皮膚起皺、 出現黑斑;
▲ 臭氧還會破壞人體的免疫機能,誘發淋巴細胞染色體病變,加速衰老, 致使孕婦生畸形兒;
因此,臭氧和有機廢氣所造成的危害必須引起人們的高度重視。
紫外線從多方面影響著人類健康。人體會發生如曬斑、眼病、免疫系統變化、光變反應和皮膚病(包括皮膚癌)等。皮膚癌是一種頑固的疾病,紫外線的增長會使患這種病的危險性增大。紫外線光子有足夠的能量去破裂雙鍵。中短波紫外線會透人皮膚深處,使人的皮膚產生炎癥,人體的遺傳物質DNA(脫氧核糖核酸)受到損害,使正常生長的細胞蛻變成癌細胞并繼續生長成整塊的皮膚癌。也有說太陽光滲透進皮膚的表層。紫外線輻射轟擊著皮膚細胞核內的DNA基本單位,使許多單位溶化成失去作用的碎片。這些毛病的修復過程可能會出現不正常,從而導致癌變。流行病學已證實廠非黑瘤皮膚癌的發病率與日曬緊密相關。各種類型皮膚的人都有患非黑瘤皮膚癌的可能,但在淺色皮膚人群中發病率較高。動物實驗發現,紫外線中,紫外線B波長區是致癌作用最強的波長區域。
據估計,總臭氧量減少1%(即紫外線B增強2%),基礎細胞癌變率將增加約4%。研究發現,紫外線B可使免疫系統功能發生變化。有的實驗結果表明,傳染性皮膚病可能也與由臭氧減少而導致的紫外線B增強有關。據估計總臭氧量減少1%,皮膚癌的發病率將增加5%-7%,白內障患者將增加0.2%—0.6%。自1983年以來,加拿大皮膚癌的發病率己增加235%,1991年皮膚病患者已多達4.7萬人。美國環保局局長說,美國在今后50年內死于皮膚癌者,將比過去預計的增加20萬人。澳大利亞人喜歡曬日光浴,把皮膚曬得黑黑的。盡管科學家反復告誡多曬太陽會導致皮膚癌、他們對黑膚色還是樂此不疲。結果,直到澳大利亞人皮膚癌的發病率比世界上其他地方高出1倍時,才醒悟過來。全世界患皮膚癌的人已占癌癥患者總人數的1/3。
聯合國環境規劃署曾警告說,如果地球的臭氧層會繼續按照這樣速度減少并變薄,那么到2000年時全世界患皮膚癌的比例將增加26%,達到30萬人。如果下個世紀初臭氧層再減少10%,那么全世界每年患白內障的人有可能達到160萬-175萬人。
受紫外線侵害還可能會誘發麻疹、水痘、瘧病、疤疹、真菌病、結核病、麻風病、淋巴癌。
紫外線的增加還會引起海洋浮游生物及蝦、蟹幼體、貝類的大量死亡,造成某些生物滅絕。紫外線照射結果還會使成群的兔子患上近視眼,成千上萬只羊雙目失明。
根據非洲海岸地區的實驗推測,在增強的紫外線B照射下,浮游生物的光合作用被削弱約5%。增強的紫外線B還可通過消滅水中微生物而導致淡水生態系統發生變化,并因而減弱了水體的自凈化作用。增強的紫外線B還可殺死幼魚、小蝦和蟹。如果南極海洋中原有的浮游生物極度下降,則海洋生物從整體上會發生很大變化。但是,有的浮游生物對紫外線很敏感,有的則不敏感。紫外線對不同生物的DNA的破壞程度有100倍的差別。
嚴重阻礙各種農作物和樹木的正常生長 有些植物如花生和小麥,對紫外線B有較好的抵御能力,而另一些植物如萵苣、西紅柿、大豆和棉花,則是很敏感的。美國馬里蘭大學農業生物技術中心的特倫莫拉用太陽燈對6個大豆品種進行了觀察實驗,結果顯示其中3個大豆品種對紫外線輻射極為敏感。具體表現為,大豆葉片光合作用強度下降,造成減產,同時也使大豆種于蛋白質和油脂含量下降。大氣臭氧層損失1%,大豆也將減產1%。
特倫莫拉還用了4年時間,對高劑量紫外輻射給樹木生長造成的影響進行了觀察。結果表明,木材積累量明顯下降,它們的根部生長也因而受阻。
對全球氣候的不良擾亂作用 平流層上層臭氧的大量減少以及與此有關的平流層下層和對流層上層臭氧量的增長,可能會對全球氣候起不良的擾亂作用。臭氧的縱向重分布可能使低空大氣變暖,并加劇由二氧化碳量增加導致的溫室效應。
光化學大氣污染過量的紫外線使塑料等高分子材料容易老化和分解,結果又帶來新的污染——光化學大氣污染。
臭氧
臭氧分子結構:中心有個3中心4電子的π鍵,4個電子被3個氧原子共用,另外兩黑線邊是正常共價鍵,臭氧分子是不對稱的所以是極性的。
但要注意:臭氧和二氧化碳雖然電子式類似,但分子結構不同。臭氧是折線形,二氧化碳是直線形。對此的解釋要用到大學的無機化學知識。
美國航空航天局的科學家們發現,在地球南極洲上空的巨大臭氧空洞在9月份發生了明顯變化,從原先的旋渦狀變成了兩頭大、中間小的“變形蟲”形狀。
雖然這兩年,臭氧空洞面積看上去在縮小,但科學家警告說,就斷言臭氧層在“修復還原”還為時尚早。航空航天局的臭氧專家包羅-紐曼介紹,大氣層的溫度不斷上升造成了空洞的縮小。在2000年,南極洲的臭氧空洞面積曾經一度達到2800萬平方公里,相當于3個美國大陸的面積;在2002年9月初,航空航天局的科學家們估算,空洞縮小到2054萬平方公里。
澳大利亞一個臭氧層研究小組曾向全世界報告了一條好消息:由于環保措施這些年來得到有效地執行,南極洲上空的臭氧空洞正在不斷縮小,預計到2050年之前,這個“臭名昭著”的巨大空洞就可以完全被“填補”上了。
據報道,南極洲上空的臭氧空洞一直是困擾全世界環保人士的難題之一。最嚴重的時候,臭氧空洞的面積曾一度有3個澳大利亞那么大。科學家們研究發現,“吞噬”臭氧的罪魁禍首原來是大氣層中的氯氟烴——一種含有氯、氟、碳三種元素的有機化合物(俗稱“氟里昂”)。
為了防止臭氧空洞進一步加劇,保護生態環境和人類健康,1990年各國制定了《蒙特利爾議定書》,對氯氟烴的排放量規定了嚴格的限制。如今,這些年來環保組織的不懈努力終于獲得了回報:臭氧又回來了!澳大利亞英聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的大氣研究專家保羅·弗雷舍激動地說:“這是一條重大新聞。我們期待這一天已經很久了!”他說,雖然影響臭氧空洞縮小進度的因素還有很多,比如溫室效應、氣候變化等等,“但我們在將各種因素綜合起來考慮之后,得出了這一結論:南極洲上空的臭氧空洞不出50年便會完全消失”。
據悉,從50年代起,隨著電冰箱和空調(氯氟烴的主要生產源)的大量普及,大氣層中的氯氟烴含量逐年遞增,到2000年達到峰值。后來,由于新型無氟冰箱的誕生,氯氟烴含量才開始明顯下降。
起著保護人類和其他生物的作用,臭氧是由氧分子在太陽紫外線輻射和閃電作用下,部分分解的氧原子與氧分子結合而成的。1913年法國物理學家法布里發現,在低層(20千米高度以下)大氣由于缺少氧原子,生成臭氧的機會就少;在20到27千米的高度時,由于太陽輻射增強,氧分子在紫外線輻射作用下發生分解,使氧原子增加,導致氧原子和氧分子結合而成臭氧的機會增多,使這一層形成臭氧含量最大值,即臭氧層。
臭氧層能吸收大部分波長短的射線(如吸收波長短于0.29微米的紫外線),使大氣溫度升高,并使地球上的生物免受過多紫外線傷害,因此被稱為“地球上生物的保護傘”。但氯氣和氟化物促使臭氧分解為氧 ,破壞了臭氧保護層,成為人類關注的重要環境問題之一。 [3]