题目

臭氧为啥能吸收紫外线

提问时间：2020-09-04

答案

　　平流层臭氧的重要作用
　　平流层的大气组成取决于两个因素：——是太阳辐射中紫外辐射所引起的一系列复杂过程；另一是从地面排放而被缓慢输入平流层的长寿命物质.臭氧分子(O3)是平流层大气的最关键的组成,它集中在离地面10—50km的范围内,浓度峰值在20—25km高度处.臭氧在大气中垂直高度的总含量相当于标准压力和温度下0．3cm左右厚度的气体层.其最大浓度出现的高度随地理位置和季节而不同,一般,赤道最大浓度出现在25km左右,中纬度地区出现在20km左右,极地则位于16km左右.夏季臭氧浓度高于冬季.平流层足由于臭氧吸收了200—320nm的阳光紫外辐射而得以加热的,臭氧是其主要的热源,因此,臭氧在平流层的垂直分布对平流层的温度结构和大气运动起决定性的作用.
　　平流层中臭氧的存在对于地球生命物质至关重要,因为,它阻挡了高能量的紫外辐射到达地面.阳光中的紫外辐射虽然只占太阳总发射能量的5％左右,但是它对于地球生命系统又有很大的伤害能力,并且,能量越高,伤害越大.能量最高的部分,即EUV,在平流层以上就被大气中的原于和分子氧所吸收.从EUV到波长＝290nm之间的一般称为UV-C段,被平流层03分子全部吸收.波长为290—320nm的辐射段称UV—B段也有90％被O3分子吸收,从而大大减弱了它到达地面的强度.如果平流层03的含量减少,则地面受到的UV-B段紫外辐射的强度将会增加.研究表明UV—B能破坏生物蛋白质和基因物质脱氧核糖核酸(DNA),造成细胞死亡；使八类皮肤癌发病率增高；伤害眼睛导致白内障而使眼睛失明；抑制植物如大豆、瓜类、蔬菜等的生长；并穿透10m深的水层,***死浮游植物和微生物,从而危及水中生物的食物链和自由氧的来源,影响生态平衡和水体的自净能力.根据美国科学家的近期分析,如果UV—B段紫外线强度增加1％,那么,在美国恶性黑色瘤的死亡率将上升0.8-1.5％,大豆的产量将减少约25％.因此,臭氧层实际上已成为地球生命系统的保护层.
　　臭氧层的减薄还会造成地面光化学反应加剧,使对流层O3浓度增高,光化学烟雾污染加重.臭氧也能吸收可见光及9-10微米的红外光,使大气层加热.所以,臭氧浓度的变化不仅影响到平流层大气的温度和运动,也影响了全球的热平衡和全球的气候变化.
　　近二十年来,人们逐渐认识到平流层大气中的一些微量成分,如含氯、含氢自由基、氮氧化物等对平流层臭氧的分解具有催化作用,而人类的某些活动能直接或间接地向平流层提供这些物种,致使平流层臭氧的稳定性受到威胁.十余年来这已成为当前国际上最关注的环境问题之一.尤其在1985年英国南极考察站的科学家Farman等在哈雷湾(Halley Bay)站观测到了早春时期南极上空臭氧急剧减少,即形成所谓的臭氧洞之后,大气臭氧的损耗问题进一步引起了全世界的关注.对臭氧层损耗的物理或化学的原因；由损耗引起的生态后果；臭氧浓度分布的模式预测及控制对策等的研究,已成为大气科学、气象科学、环境科学、生态学、医学等各界研究的一个重大课题.