保护伞上有个洞

苏明记

常见的伞有两种用途：遮雨和挡阳。雨伞和阳伞都是保护伞，是肉眼看得见的保护伞，只是在大雨降临和阳光强烈的时候，才暂时发挥它的作用，走进房屋就用不着它了。另有一种保护伞，肉眼看不见，却持久地发挥着保护人类的作用，这就是包裹着地球的大气层。

大气层的保护作用是多方面的，平常日子它正常地发挥着保护作用，人们不会去议论它，关注它。最近一二十年，大气中的一个小角色成了人们议论的对象。“天破了”“南极上空出现了空洞”这样的话题引起了所有人的关注。保护伞上真的有个洞。

这个小角色的名字叫“臭氧”，一般介绍空气的成分时，常常被人忽略。因为在地面的空气中，臭氧的确少得微不足道，只占空气的一亿分之一。到了高空，臭氧才稍稍多一点，在20千米到50千米的高处，形成一个臭氧层。

说是个臭氧层，其实也是非常稀薄的。如果把这个臭氧层全部集中到地面，与地面的气压相同，臭氧层的厚度也只有3毫米。尽管臭氧层那么稀薄，却能当地球生物的保护伞。它可以阻止太阳光中的紫外线直射地面，保护所有生物正常生长和生活。

臭氧和氧气好比一对亲兄弟，氧气分子是由两个氧原子构成的，记作O2，臭氧由三个氧原子构成，记作O3。

夏天，电闪雷鸣之后，可能有些臭味，那是氧分子被光子分解成了活泼的氧原子后，与氧分子结合成臭氧的缘故。

氧气变成臭氧的过程，在高空的臭氧层经常出现，动力不是雷电，而是太阳光中的紫外线。一定波长的紫外线会把正常的氧分解为两个氧原子，活泼的氧原子与正常的氧分子结合成臭氧。同时，另外一种波长不同的紫外线又起着相反的作用，破坏臭氧分子，放出一个氧原子，把臭氧又变回了氧气。

这两个相反的过程同时存在，意味着不断有臭氧被破坏，又不断产生新的臭氧，处于动态平衡状态，形成一个稳定的臭氧层。

臭氧层存在于大气高处至少有4亿年的历史，发挥着保护伞的作用。1985年，突然传来一个消息：南极上空的臭氧层出现了空洞，那里的氧气大量减少。保护伞上有了个洞，有害的紫外线倾泻下来，许多人因此而生病。

也许人们可以打起遮阳伞，躲进屋子，防止阳光照到身上；鸟兽有羽毛和毛皮，大树有树皮，不怕紫外线的直接伤害，可是土壤中的细菌和水中的藻类完全裸露，很可能会死亡，破坏食物链的第一环，一旦微生物死亡，所有生物都可能受到影响。

一个迫切的问题提出来了，稳定存在几亿年的臭氧层为什么会出现空洞？

通过对空气中各种成分的排查，有两种气体成了嫌疑犯。一种是氮的氧化物，它的源头是使用化肥和飞机、汽车排出的废气；另一种是含有碳、氟、氯的化合物——氯氟烃，其代表是大家都熟悉的氟里昂。对付氮的化合物，暂时还没有特别好的办法，于是氟里昂就成了首先要揪出的主犯了。

自然界原来没有氟里昂，它是20世纪40年代合成的物质，有着广泛的用途。氟里昂化学性质不活泼，可以溶解药物作为喷雾剂，产生泡沫的发泡剂，而备受人们重视的是可以做冷却剂，氟里昂很容易在液体、气体之间来回转换，把多余的热量带走，起到降温的作用。

氟里昂的大量使用，不可避免地会有泄漏。泄漏到空气中的氟里昂，任凭风吹雨淋也不会改变化学性质，缓慢地升上高空，进入臭氧层。在臭氧层，氟里昂遭遇紫外线后开始分解，氯原子游离出来，成为臭氧层的破坏分子。

在臭氧层，氯原子和臭氧相遇，便从臭氧那儿夺走一个氧原子，破坏臭氧的三原子结构，臭氧失去一个氧原子，就成了平常的氧。而氯原子夺走一个氧原子后，自己并不与之化合，这个有利的氧原子会与另一个游离的氧原子结合成氧分子。在这个过程中，氯原子并不消耗，只起催化作用。从最终的结果看，实际上只是一个氧原子加一个臭氧分子，成为两个氧分子：O+ O3 O2 。

问题的严重性还在于，氯原子起着催化作用，而且可以反反复复地催化，一万次十万次地进行。于是，反对使用氟里昂的呼声越来越高。目前，空调、电冰箱中的氟里昂已经基本被取代。

但是头脑冷静的研究人员认为，且慢谴责氟里昂，现在破坏臭氧层的氯原子，50年前就存在于臭氧层了，可是50年前生产的氟里昂微不足道，怎么可能产生那么大的破坏作用，还是注意一下气候的变化吧。

有人认为，臭氧层空洞也不是近几十年才出现的现象，过去也有。南极上空与北极上空臭氧层变化不同，并且还有季节性变化，臭氧空洞也不是越来越大，大得不可收拾，有时也会闭合起来。例如20世纪的最后10年，南极上空每年9月出现臭氧空洞，到了12月就会闭合起来，而且2000年，闭合得比前几年更早。

又比如说，大气中的臭氧浓度，北半球上空就比南半球上空高得多。考察北半球的大气环流，从赤道上空流到北极，非常流畅，富含臭氧的大气很容易到达北极。而在南半球，气流并不顺畅，赤道上空的气流到达南纬60度左右受阻，阻止了富含臭氧的气流向南运动。正是南极这种独特的气象条件，造成南极上空的臭氧层稀薄，形成臭氧空洞。

显然，臭氧层这个保护伞的确出了问题，至于是什么原因，两种说法都有道理，都有事实依据，但从科学的角度看，这两种说法都不够圆满，有的化学家甚至认为，单方面谴责氟里昂是不公平的。

不过，值得高兴的是，大家都在关注环境，环保意识正在增强。也许有一天，会找到某种化学物质，能够中和大气中的氯原子，那可就太好了。至于能不能找到这样的好办法，可能得靠你们来努力哦！