亦正亦邪的臭氧

臭氧层被誉为地球的“保护伞”

它能吸收99%以上的紫外线

保护着地球上的生命

（图源：《知识就是力量》杂志）

今天第30个国际臭氧层保护日

主题为《蒙特利尔议定书》：推进气候行动

臭氧层守护着人类的未来

而我们又对臭氧层了解多少呢？

“我”和氧气

其实是一家人

人类开始认识臭氧始于19世纪，1839年，德裔瑞士化学家克里斯蒂安 · 弗雷德里克 · 舍拜恩在电解稀硫酸时，发现有一种特殊臭味的气体释放出，他提出这种臭味同自然界闪电后产生的气味相同，并为它取名为“Ozein”（希腊语，意为“臭味”）。

后来的科学家研究后发现这种气体的分子结构是3个结合在一起的氧原子，最终将其命名为臭氧（Ozone）。

臭氧分子结构的发现也表明了臭氧是氧气的“孪生兄弟”，它们在一定的条件下可以相互转化。1913年，法国物理学家法布里通过光学和光谱学的研究，最终成功地证明了高层大气中臭氧的存在。

臭氧层位于地球大气层的平流层中

（图源：《知识就是力量》杂志）

在此基础上，英国地球物理学家卡普曼又解释了臭氧层的形成，他提出：大气中的臭氧主要是由氧原子同氧分子进行三体碰撞（三个质点同时在同一地点相碰的现象）而产生。

在60千米以上的高空，由于太阳紫外线强，氧分子大量离解，三体碰撞机会减少，导致臭氧含量极少。

而在5千米以下的低空，紫外线大大减弱，氧原子很少，臭氧也难以形成。只有在20～25千米的高度范围内，既有足够的氧原子，又有足够的氧分子，最有利于三体碰撞出臭氧。

3毫米的“保护伞”

究竟有何用

在离地面20~25千米高度处的大气层，因为大量臭氧聚集在此，因此形成了臭氧层。

如果在0℃的温度下，把地球大气层中所有的臭氧压缩到一个标准大气压（1013.25百帕），那么臭氧层的平均厚度仅仅只有3毫米，对于整个大气层高度来说，占比更是只有几千万分之一。这薄薄的臭氧层究竟有什么作用呢？

我们知道，太阳辐射能量巨大，太阳辐射出的紫外线（按照波长由长到短）包括紫外线A、紫外线B和紫外线C，也就是我们常说的UVA、UVB、UVC。

臭氧层会吸收大部分紫外线

（图源：《知识就是力量》杂志）

其中波长最短、蕴含能量最大、对皮肤等伤害最大的就是UVC，而臭氧层恰恰会把UVC全部吸收，阻隔在地球以外。它同时还会吸收大部分的UVB，最终就是这“薄薄”的臭氧层阻绝了97%～99%的紫外线辐射，使地球上的人类和动植物免受伤害，真是名副其实的“保护伞”。

臭氧层空洞

（图源：《知识就是力量》杂志）

1985年，当科学家发现臭氧层在南极上空出现了“空洞”时，人们开始深刻地意识到保护臭氧层就是保护地球生命。1995年1月23日联合国大会决定，把每年的9月16日定为“国际保护臭氧层日”，意在通过相关活动来唤醒公众对保护臭氧层的认知。

“黑斑效应”紫外线

与“红斑效应”紫外线

到达地球表面的紫外线中95%以上是UVA，UVA又称为“黑斑效应”紫外线，是令皮肤晒黑的主要原因，同时也是引起皮肤癌（黑色素瘤等）的重要原因，它具有很强的穿透力，能直达皮肤真皮层，破坏胶原蛋白，加速皮肤老化。

UVB又称为“红斑效应”紫外线，它能让皮肤在短时间内晒红、晒伤（即时晒伤），使皮肤角质增厚、暗沉等。相比UVA，UVB的穿透力弱，一般只是到达皮肤表皮层，而且目前对UVB的防护已经得到彻底的研究，因此UVB更容易防护。

臭氧：是“天使”

也是“反派”

整个地球大气中的臭氧，绝大多数（约占90%）存在于高空大气的臭氧层中，这里的臭氧默默守护着地球上的生命，是“保护伞”、是“天使”。可是还有约10%的臭氧存在于近地面层，也就是我们人类生活的这个空间。

臭氧层

在这里，臭氧不再是“天使”，而可能变成一种污染，危害人类健康。臭氧是如何来到地面的呢？又是如何变成一种污染的呢？

其实，我们身边的臭氧，只有少量是由高空大气中“逃逸”而来，绝大部分还是人类的生产生活造成的。汽车尾气、工业化工等排放的氮氧化物（NOx）和日常生活中的各种挥发性有机物（VOCs），正是形成臭氧污染的源头。

NOx和VOCs遇到高温和强光照时，经过一系列复杂的光化学反应，都容易形成臭氧。当臭氧大量形成，浓度超过一定限值，就会成为危害人类健康的“臭氧污染”，又称为光化学烟雾。

减少臭氧污染，控制污染源是关键。青少年作为国家的未来和社会的一份子，也需要一起为清洁空气贡献一点自己的力量，为了大家有更好的生存环境，抵制臭氧污染，请大家遵循以下原则：

（1）多向周围的人宣传臭氧污染的相关知识，推广绿色生活理念。

（2）节约用电，夏季空调温度的设定不要太低。

（3）绿色出行，公交、自行车、步行，环保又健康。

（4）日常生活中少用包装劣质和带有严重挥发性气味的日化用品。

（5）提醒父母家居装修时多选择水性环保涂料，汽车加油时选择更清洁的汽油。

撰文 | 王恩眷

责任编辑 | 陈天昊、段阳阳

运营编辑 | 段阳阳

质量审核 | 业蕾

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