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美国航天局观察臭氧:臭氧事实

作者:sz-wuyanjie.com发布时间:2019-07-24 09:20

什么是臭氧?
臭氧是由三个氧原子(O 3)组成的气体。它在高层大气(平流层)中以小(痕量)量自然发生。臭氧可以保护地球上的生命免受太阳紫外线(UV)的辐射。在地球表面附近的低层大气(对流层)中,臭氧是由车辆尾气,汽油蒸气和其他排放物中的空气污染物之间的化学反应产生的。在地面,高浓度的臭氧对人和植物有毒。
 
平流层“好”的臭氧
大气中90%的臭氧位于平流层,大气层高度在10到50公里之间。平流层中臭氧的自然水平是产生臭氧的阳光和破坏臭氧的化学反应之间平衡的结果。当那种氧我们呼吸-O创建臭氧2个 -is裂开由太阳光转化为单个氧原子。单个氧原子可以重新连接产生O 2,或者它们可以与O 2 分子结合形成臭氧(O 3)。当臭氧与含有氮,氢,氯或溴的分子反应时会被破坏。一些破坏臭氧的分子自然发生,但人们创造了其他分子。
 
大气中臭氧的总质量约为30亿公吨。这可能看起来很多,但它只占大气的0.00006%。臭氧的峰值浓度发生在地球表面以上约32公里(20英里)的高度。在该海拔高度,臭氧浓度可高达百万分之十五(0.0015%)。
 臭氧
图表显示了大气中臭氧的垂直分布
臭氧浓度随海拔高度而变化。峰值浓度是大气中每百万分子平均8个臭氧分子,发生在30到35公里的高度之间。
 
平流层中的臭氧吸收了太阳的大部分紫外线辐射。没有臭氧,太阳的强烈紫外线辐射会对地球表面进行消毒。臭氧屏蔽所有最有活力的UV-C辐射和大部分UV-b辐射。臭氧只能屏蔽大约一半的UV-a辐射。过多的UV-b和UV-a辐射会导致晒伤,并可能导致皮肤癌和眼睛受损。
 臭氧
紫外线通量图
太阳紫外线辐射很大程度上被大气中的臭氧吸收 - 尤其是有害的高能UV-a和UV-b。该图显示了大气顶部(顶部线)和地球表面(下部线)的太阳紫外线辐射的通量(流经一个区域的能量)。通量以对数标度显示,因此y轴上的每个刻度标记表示能量的10倍。
 
人为产生的气体如氟氯化碳(氯氟烃)水平的增加导致臭氧破坏率上升,破坏了臭氧的自然平衡,导致平流层臭氧水平降低。这些降低的臭氧水平增加了到达地球表面的有害紫外线辐射量。当科学家们谈论臭氧洞时,他们正在讨论平流层“好”臭氧的破坏。
 
对流层“坏”臭氧
尽管平流层中的高温臭氧提供了保护地球生命的屏障,但直接接触臭氧对植物和动物(包括人类)都是有害的。当来自车辆和工业排放物的氮氧化物气体与挥发性有机化合物(容易蒸发到空气中的含碳化学物质,如油漆稀释剂)发生反应时,会形成地面“坏”臭氧。在地球表面附近的对流层中,臭氧的自然浓度约为十亿分之十(0.000001%)。根据环境保护局的说法,暴露于臭氧水平超过70亿分之8小时或更长时间是不健康的[1]。在大气温暖和稳定的时期,这种浓度发生在城市中或附近。有害作用可能包括咽喉和肺部刺激或哮喘或肺气肿加重。

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