自然界中的臭氧層大多分布在離地20—50千米的高空。臭氧層中的臭氧主要是紫外線制造。大家知道,太陽光線中的紫外線分為長波和短波兩種,當(dāng)大氣中(含有21%)的氧氣分子受到短波紫外線照射時,氧分子會分解成原子狀態(tài)。氧原子的不穩(wěn)定性極強(qiáng),極易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如與氫(H2)反應(yīng)生成水(H2O),與碳(C)反應(yīng)生成二氧化碳(CO2)。同樣的,與氧分子(O2)反應(yīng)時,就形成了臭氧(O3)。臭氧形成后,由于其比重大于氧氣,會逐漸的向臭氧層的底層降落,在降落過程中隨著溫度的變化(上升),臭氧不穩(wěn)定性愈趨明顯,再受到長波紫外線的照射,再度還原為氧。臭氧層就是保持了這種氧氣與臭氧相互轉(zhuǎn)換的動態(tài)平衡。臭氧在大氣中屬微量氣體,總量只占大氣的百萬分之0.4,而且90%以上集中在10-50公里的高層大氣之中,在離地面25千米處臭氧濃度最大。
大氣臭氧層主要有三個作用。其一為保護(hù)作用,臭氧層能夠吸收太陽光中的波長306.3nm以下的紫外線,主要是一部分UV—B(波長290~300nm)和全部的UV—C(波長<290nm=,保護(hù)地球上的人類和動植物免遭短波紫外線的傷害。只有長波紫外線UV-A和少量的中波紫外線UV-B能夠輻射到地面,長波紫外線對生物細(xì)胞的傷害要比中波紫外線輕微得多。所以臭氧層猶如一件保護(hù)傘保護(hù)地球上的生物得以生存繁衍 。其二為加熱作用,臭氧吸收太陽光中的紫外線并將其轉(zhuǎn)換為熱能加熱大氣,由于這種作用大氣溫度結(jié)構(gòu)在高度50km左右有一個峰,地球上空15~50km存在著升溫層。正是由于存在著臭氧才有平流層的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧氣,所以也就不存在平流層。 大氣的溫度結(jié)構(gòu)對于大氣的循環(huán)具有重要的影響,這一現(xiàn)象的起因也來自臭氧的高度分布。其三為溫室氣體的作用,在對流層上部和平流層底部,即在氣溫很低的這一高度,臭氧的作用同樣非常重要。如果這一高度的臭氧減少,則會產(chǎn)生使地面氣溫下降的動力。因此,臭氧的高度分布及變化是極其重要的。
大氣臭氧層能夠吸收太陽光中的波長306.3nm以下的紫外線,保護(hù)地球上的人類和動植物免遭短波紫外線的傷害。同時臭氧吸收太陽光中的紫外線并將其轉(zhuǎn)換為熱能加熱大氣,由于這種作用大氣溫度結(jié)構(gòu)在高度50km左右有一個峰,地球上空15~50km存在著升溫層。正是由于存在著臭氧才有平流層的存在。還有,臭氧層處于對流層上部和平流層底部,即在氣溫很低的這一高度,臭氧的作用同樣非常重要。如果這一高度的臭氧減少,則會產(chǎn)生使地面氣溫下降的動力。
臭氧層被大量損耗后,吸收紫外輻射的能力大大減弱,導(dǎo)致到達(dá)地球表面的紫外線B明顯增加,給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的的危害,已受到人們普遍關(guān)注的主要有對人體健康、陸生植物、水生生態(tài)系統(tǒng)、生物化學(xué)循環(huán)、材料、以及對流層大氣組成和空氣質(zhì)量等方面的影響。
臭氧層是指大氣層的平流層中臭氧濃度相對較高的部分,臭氧的產(chǎn)生主要因?yàn)樘栕贤饩€打擊雙原子的氧氣,把它分為兩個原子,然后每個原子和沒有分裂的氧合并成臭氧。其主要作用是臭氧吸收掉太陽放射出的大量對人類、動物及植物有害波長的紫外線輻射(240-329納米,稱為UV-B波長),為地球提供了一個防止紫外輻射有害效應(yīng)的屏障。
如果地球沒有臭氧層太陽光中的紫外線大量輻射到地面。紫外線輻射增強(qiáng),對人類及其生存的環(huán)境會造成極為不利的后果。有人估計(jì),如果臭氧層中臭氧含量減少10%,地面不同地區(qū)的紫外線輻射將增加19%~22%,由此皮膚癌發(fā)病率將增加15%~25%.另據(jù)美國環(huán)境局估計(jì),大氣層中臭氧含量每減少1%,皮膚癌患者就會增加10萬人,患白內(nèi)障和呼吸道疾病的人也將增多。系外線輻射增強(qiáng),對其他生物產(chǎn)生的影響和危害也令人不安。
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