臭氧層的作用對地球上的生命是至關重要的，這些作用又是不互相關連的，還有些作用對人類是不利的。

1．吸收紫外-B帶紫外光

太Sunny譜中，能達到地球表面的有紫外光和可見光，其中紫外-B帶的紫外光能被O3吸收。紫外-B帶紫外光的波長範圍是240～320nm，紫外線波長為200～400nm，紫外線可以促進人類面板上合成維生素D的反應，這對骨組織的生成及保護起有益的作用，但紫外-B帶的過量照射可以引起面板癌、免疫系統和眼的疾病，對動植物也有傷害。因此，臭氧層能吸收紫外-B帶紫外光，就保護了地球上的生命。臭氧層能讓太Sunny中的可見光透過，而吸收掉99％以上的有害紫外輻射，所以有人稱臭氧層為地球生命的“保護神”、“保護傘”或“臭氧屏障”，這是對臭氧層有利作用的肯定。

2．臭氧層引起逆溫現象

臭氧吸收紫外輻射，必然要升高溫度，這就使得平流層升溫，使得平流層的溫度隨高度升高而升高，造成逆溫現象。這種逆溫現象與對流層的逆溫現象一樣，增加了大氣的穩定度，意為大氣的上下對流很難進行，大氣中排出的廢物在垂直方向混合很慢，但它們在水平方面的傳播和比較快，在一個星期左右就能傳播到地球上所有經度的地區，幾個月內可以達到所有緯度的地區。因此，那些破壞臭氧層的物質，無論在地球的什麼地方排放，都會在全球擴散開來，於是，像CO2一樣，臭氧層的問題也成為全球問題，任何一個國家和地區要想保護它上方的臭氧層是無能為力的。

3．臭氧是溫室氣體

前一節已述及溫室效應的問題，O3也是一個溫室氣體，它在大氣視窗的波長段有吸收，對流層的O3增加，對大氣溫度升高會有所貢獻，因此，在貼近地面的對流層中O3濃度的增高會引起溫室效應的加強，這是對人類的不利作用。

4．光化學煙霧形成的臭氧

光化學煙霧是汽車等排放的尾氣在Sunny的作用下形成的二次汙染物，O3也是光化學煙霧中的主要成分之一，會造成對人類呼吸系統的損害，並對動植物造成傷害，所以，在對流層底部，區域性地區出現的q濃度增高會引起大氣汙染加劇。

通常我們會知道兩個常識，大氣臭氧層的減少或變薄會對人類及地球帶來巨大影響，所以廣泛用於冷卻的氟利昂被禁用了。臭氧層聽起來是在保護人類和地球。

在聽天氣預報的時候，如果天氣晴朗、太陽高照，我們會經常聽到這樣的預報內容——今日的主要汙染物為臭氧。如此臭氧，對於人類的生活來說又成了汙染物。

那麼，大氣臭氧層對人類和地球究竟有什麼意義？如果臭氧層成變薄會對地球和人類帶來哪些影響？

今天，就來深度解讀一下——

臭氧

在解讀臭氧層的意義和變薄或失去的危害之前，讓我們先來了解下什麼是臭氧和臭氧層。

先說臭氧。

我們都知道，自己每天呼吸的空氣中有對人體有重要作用的氧氣。

氧氣是由兩個氧原子組成。

而氧氣的“兄弟”臭氧，卻由三個氧原子組成，並有一種特殊的氣味，類似於魚腥味，是一種淡藍色氣體。

1785年，德國物理學家馮·馬魯姆使用大功率電機進行他的物理實驗時，發現如果空氣中流過一串火花時，會產生一種特殊氣味，這種氣體應該就是臭氧，但馬魯姆沒有深究這個現象產生的原因和後續的觀察，忽略了。

1893年，從貧民窟走出的德國化學家舒貝因在巴塞爾自然科學協會的會議上，做題為“水解過程中陽極的氣味”講座時，談到他的發現，他說在氧氣存在的條件下，用伏打電堆工作時，出現了一種帶有“電味”的刺激性氣體，出於良好的直覺，他發現了可以定義為”活性氧”的一種新型”氧氣”。此後，舒貝因於1840年也發現在電解和電火花放電實驗過程中有一種獨特氣味，並斷定它是由一種新氣體產生的，從而宣告了臭氧的發現。

臭氧有著極強的氧化性，是比氧氣更強的氧化劑，在實際應用中可作為消毒、殺菌、脫臭的功能。

但天氣預報中，為什麼又會出現主要汙染物為臭氧的字眼呢？

那是因為沒出現主要汙染物為臭氧時，會跟隨另一個詞——光化學煙霧。

臭氧，儘管在接地層存量極少，但人的生活周邊區域環境臭氧的濃度一旦達到或超過一定的閾限後，就將造成灰疆和光化學煙霧等汙染，嚴重影響正常生產與生活。

臭氧層

說完臭氧，我們來說臭氧層。

臭氧層是源於對地球以及大氣層中臭氧含量和分佈的分析。

其實，臭氧也是一種溫室氣體，接近地面的對流層中，臭氧含量並不多，但是在近地面，臭氧是一種對生態系統有害的汙染物，臭氧是“壞”的。但在高空的平流層中，臭氧是“好”的，而且，也是大氣層中臭氧分佈最多的區域，稱之為臭氧層。

臭氧層主要分佈在距最近地面胃15公里、最遠地面為30公里的平流程裡，佔大氣層臭氧總量的90%。

在近地面的對流層，儘管也有臭氧分佈，但僅佔總量的10%左右。

臭氧層——地球上生物的保護傘

在1個標準大氣壓和0℃的情況下，如果把大氣中的臭氧全部收集起來，全球的平均累積厚度僅3毫米左右，只相當於兩個5分硬幣的厚度。

別看這小小的3毫米臭氧層，卻能能吸收大部分波長短的射線（主要是紫外線），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”。

臭氧層的主要作用：

1.對地球生態的保護作用：

下面會講到臭氧層會吸收大部分的紫外線，保護地球上的人類、動物和植物免受紫外線傷害。

2.升溫作用：

臭氧層吸收的紫外線能轉化為熱能，從而加熱大氣層，從而是大氣層在15~50公里空間有一個升溫層，這可以穩定地球的溫度處於平衡狀態。

3.溫室氣體作用：

在對流層上部和平流層底部，也就是大氣層溫度最低的這一高度，臭氧層發揮著至關重要的作用——如果這一高度的臭氧減少，會導致地球地面氣溫下降，帶來不可估量的影響。

紫外線及對生物（人）的傷害

剛才我們提到臭氧層因為吸收了大部分波長的短射線，從而保護地球上的生物，成為地球保護傘。

那，紫外線，到底能對生物或人有那些傷害呢？

紫外線，是屬於可見光和X射線之間的那段電磁波，波長在400～10nm之間，人的眼睛感覺不到的不可見光，在1801年由德國物理學家裡特發現的。

紫外線，分為三部分——

其中波長最短的超短紫外線UVC（小於280奈米）透過大氣層時幾乎完全被氧氣所吸收（放出原子氧，與氧氣結合，生成臭氧）；

對生物特別有害的遠紫外線UVB（280～320奈米）大部分被臭氧吸收（還原成氧氣和原子氧，破壞臭氧）；

波長更長的近紫外線UVA（320～400奈米）則基本上自由穿透大氣。

紫外線對人體面板的傷害，主要是UVA和UVB，UVA作用於面板深層，作用緩慢，但能引起一次性黑化。UVB屬作用於面板表層，見效快。能激發面板角質細胞，使血管舒張、增加血流量，初期會發紅，隨後慢慢變成棕色。

一句話，UVB導致“越曬越紅”，UVA導致“越曬越黑”。

而UVA的致癌性最強，曬紅及曬傷作用是UVB的100倍。

紫外線可以說是造成面板皺紋、老化、鬆弛及黑斑的最大元兇。

臭氧層減少對地球生物的危害

隨著，人類活動的增加，工業文明的發展，導致大氣臭氧層逐漸變薄，這會導致影響人類健康、地球生態平衡、近地面大氣環境等。

A.對人類健康的影響。

UVB過量照射可以引起面板癌和免疫系統及白內障等眼的疾病。據報道平流臭氧層每減少1％（即紫外線B增加2％），面板癌的發病率將增加4％～6％，白內障患者將增加0.3%～0.6%。按現在全世界每年大約有10萬人死於面板癌計，死於面板癌的人每年大約要增加5千人。此外，紫外線還會使面板過早老化。

B.對植物或農作物的影響。

有些植物（譬如花生和小麥）對UVB有較好的防禦能力，但近10多年來，科學家對200多個品種的植物進行了增加紫外線照射的實驗，發現其中三分之二的植物顯示出敏感性。試驗中有90％的植物是農作物品種，其中豌豆、大豆等豆類，南瓜等瓜類，西紅柿以及白菜科等農作物對紫外線特別敏感。

有科學家用高劑量的紫外線對樹木進行了照射，發現這會減少木材積累量明顯下降，根部生長也會受阻。

對大豆的初步研究表明，紫外輻射會使其更易受雜草和病蟲害的損害，產量降低。

C.對水生生態和陸生動物的影響。

根據非洲海岸地區的檢測，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%。

研究表明，增強的紫外線B還可透過消滅水中微生物而導致淡水生態系統發生變化，並因而減弱了水體的自淨化作用。

還有研究證實，增強的紫外線B還可殺死幼魚、小蝦和蟹，乃至造成某些生物滅絕。

研究發現，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。

D.對地球生態環境的影響。

研究已經證實，臭氧層的變薄，過多的紫外線照射，會加速塑膠等人工合成材料老化，會增加城市光化學煙霧導致空氣汙染。

那些物質或行為能使臭氧層變薄——消耗臭氧層物質

我們似乎都知道氟利昂能導致大氣臭氧層變薄。那我們就先來說說氟利昂。

氟利昂是一種製冷劑，其主要成分為氯氟烴，它的溫室效應效果是二氧化碳的數千倍。在被發現會破壞臭氧層前，氟利昂在世界上用於冷卻目的，被廣泛應用於汽車及室內冷藏、冰箱、電器的冷卻等方面。這些裝置使用氟利昂後，會釋放之後會長期存在於大氣層中，飄散到臭氧層時，Sunny照射下會形成遊離的氯離子，它會破壞臭氧分子，而且是長期不間斷地破壞，因此對臭氧層的危害比較大。

然而導致臭氧層變薄還有很多，人們把這類物質統稱為消耗臭氧層物質，包括包括有CFCs、哈龍、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷和HCFC、HBFC等。

延伸閱讀——南北極臭氧層空洞

1982年10月，南極上空就首次出現了臭氧層含量低於200個臭氧單位，形成了臭氧層空洞，並一直是人們關注的一個焦點。

以前南極洲形成臭氧層空洞，被認為是人類活動中對氟利昂等化學品的釋放造成的。

之後全人類減少了對氟利昂的生產，然而之前已經制造了近2000萬噸，使得南極洲上空的臭氧層空洞最大時達2830萬平方公里，比北美洲的面積還大，好在隨著製冷產品的更新換代，氟利昂被逐漸替換，南極洲上空的臭氧層空洞也開始減小。

然而，《自然》雜誌文章披露，衛星監測發現目前北極中部大氣的臭氧含量創下了歷史新低，以基本形成臭氧層空洞，其覆蓋面積堪比三個格陵蘭島，大約為650萬平方公里，只比澳洲大陸的面積小一些。

科學家認為這是有記錄以來，北極地區首次出現臭氧層空洞現象，註定將會被載入史冊。如德國航空航天中心大氣科學家Martin Dameris就稱這是“首次出現真正的北極臭氧層空洞”。

不過北極地區臭氧層空洞的形成卻和氟利昂的排放沒有關係，氣象學家認為是北極地區的上層冷空氣造成的。原來在過去多半年的北半球的冬季中，強勁的西風環繞北極，將冷空氣困在“極地渦旋”中，形成了1979年以來最強的高空冷空氣和雲層，將那裡的臭氧層破壞掉了。

科學家還認為這個首次形成的臭氧層空洞有可能在未來幾周內破裂，但它並沒有什麼破壞性，還不會對人類的生產生活等方面造成影響。

1，臭氧層能夠將紫外線擋在地球外面，使地球生命免遭強烈紫外線的傷害；

2，臭氧層能夠吸收太Sunny中的紫外線，並且將其轉換為熱能，起到為大氣加熱保溫的作用；

在氣溫很低的高度，若臭氧減少，就會產生使地面降溫的動力。

臭氧層被破壞會使紫外線增加，紫外線會破壞包括DNA在內的生物分子，還會增加罹患面板癌、白內障的機率，而且和許多免疫系統疾病有關。

因此，臭氧層對於生命、全球氣候以及人類的未來至關重要。