臭氧是“天使”还是“恶魔”

2017-12-06田伟

生命与灾害 2017年11期

田伟

臭氧是“天使”还是“恶魔”

田伟

这几年雾霾成为关键词，PM2.5已经成为人们生活中重点关注与防御的对象。但有些时候PM2.5 还不到40，空气质量指数却还是中度污染。臭氧竟然替代PM2.5成了大气污染的祸首？可是在我们记忆里，臭氧不是人类的“天使保护神”吗？怎么就成了“祸首”呢？那么臭氧到底是“天使”还是“恶魔”呢？

臭氧

臭氧又称超氧，是氧气（O2）的同素异形体，在常温下是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，它于1840年在德国科学家先贝因的硫酸电解实验中被发现并命名。在大气层中，氧分子因高能量辐射而分解成氧原子（O），而氧原子与另一个氧分子结合，即生成臭氧。臭氧常温下不稳定，容易慢慢分解，也易溶于水；同时它还具有强氧化性、毒性、腐蚀性等特质。大气中90%的臭氧主要分布在大气层的上部或平流层（距地面10～50公里），这个层次的臭氧对保护人类与环境有重要作用；然而近年来在对流层以下，特别是地面附近大气中的臭氧浓度显著增强，则对人体健康产生了危害。臭氧的这种“天使”和“恶魔”的两面性让我们又爱又恨。

臭氧“天使”的一面

臭氧之所以是“天使”，是因为它造福人类是长久的，是多方面的。

臭氧层的逐渐形成，使人类和陆地上万物出现和发展有了保护伞。地球大气在亿万年的演变过程中，由于水的不断光解和植物的光合作用，还原性的大气中氧气含量逐渐增多；在紫外光的作用下，一部分氧气可以转变为臭氧；在多种光化学反应的综合作用下，氧气和臭氧之间在大气中维持平衡，最终形成相对稳定的臭氧层。我们知道，强烈高能的阳光，尤其是紫外光会对机体组织造成明显的伤害。波长越短的紫外光对生物组织的损伤越大，波长在180～280nm的短波紫外光对生物组织的损伤最大。幸运的是，由于臭氧层的出现，强烈吸收太阳光中对人类和生物危害最大的短波紫外光，使得地球上包括人类在内的许多生物才逐渐脱离海洋和湖泊，在陆地上生存、繁衍和发展。

臭氧具有灭菌、氧化、脱色和除味等特性，在人类的生产与生活中有日益广泛的应用，这更突显其“天使”的一面。臭氧的消毒杀菌功能被广泛用于车间、仓库和公共场所灭菌消毒，果蔬、食品保鲜，鱼、肉、蛋、菜、果等食品残留毒物的分解祛除，生活用水的杀菌保质，厕所、垃圾场的除臭除味，化工三废处理等诸多领域。同时，家用臭氧解毒机可方便地用于日常生活的诸多方面。

臭氧是污水治理的生力军。臭氧是天然最强的氧化剂之一，它可将农药、染料等多种有机物氧化降解为无毒的二氧化碳与水，彻底消除废水中的有害物质，并且不产生新的二次污染物。在分解污染物的同时，臭氧具有脱色、除臭、杀菌的功能，真是一举数得。目前，臭氧氧化法已经在造纸废水、印染废水、炼油废水、焦化废水处理中得到应用。

臭氧还是人类健康的守护神，它可被直接用于医治人类的多种疾病。在全世界范围内，臭氧的临床应用已有上百年的历史，也取得了良好的临床治疗效果。其临床应用主要用于创伤及难治性溃疡（如糖尿病）的治疗、癌症的辅助治疗、腰椎间盘及骨关节疾病的治疗、抗自由基防衰老及中风等疾病的治疗、各种疼痛疾病的治疗上、臭氧微创注射术、臭氧妇科治疗、臭氧自血疗法等等，臭氧在医疗卫生领域的应用范围正在不断拓宽。

臭氧恶魔的一面

如果说高层大气中的臭氧是“天使”的话，那么近地面附近浓度不断增高的臭氧则是“恶魔”。

臭氧对人体的伤害有很多方面：

1．当低空大气中臭氧达到一定浓度就会刺激呼吸道，引起咽喉肿痛、胸闷咳嗽、哮喘发作；并可刺激气管，引起支气管炎；臭氧浓度更高时，可能导致胸骨疼痛、肺的通透性降低和肺气肿、肺水肿，使呼吸系统疾病恶化。

2．引起神经中毒，导致头晕、头痛、视力下降和记忆力衰退等疾病；如果在高浓臭氧中暴露时间过长，还会损害中枢神经，导致思维紊乱。

3．破坏人体免疫功能，降低人的抗病能力。臭氧还可能诱发淋巴细胞染色体畸变、损害酶的活性、影响甲状腺功能和使骨骼早期钙化等；长期过量吸入臭氧则会影响体内细胞的新陈代谢，降低肺对细菌的抵抗力，加速人的衰老。

4．臭氧还能够破坏人体皮肤中的维生素E，从而引起皮肤起皱，出现黑斑等皮肤疾病。

臭氧的氧化性很强，不但对除了金和铂外其他所有的金属都有腐蚀作用，而且对非金属材料也有强烈的腐蚀破坏作用。

臭氧对许多植物也会有不同的伤害。烟草、菠菜、燕麦、马铃薯、大麦、菜豆、洋葱、小麦、番茄等都对臭氧也十分敏感，在不同的臭氧浓度下，会表现出受损伤或者生长受阻的情形；臭氧还能破坏植物吸收二氧化碳的能力，加剧温室效应；高浓度臭氧还会降低植物的生长力，导致农作物产量下降。

臭氧是光化学烟雾的元凶。光化学烟雾中的二次污染物主要是臭氧、甲醛、丙烯醛、过氧乙酰硝酸酯等，这些都是对健康十分有害的物质。这些污染物可从城市污染区扩散到几千米以外，甚至可以扩散到几百千米以外，对人类和生物造成大范围的污染和危害。1943年，美国第二大城市洛杉矶发生了世界上最早的光化学烟雾事件，使该市大多市民患了眼红、头疼等疾病。1955年洛杉矶再次产生光化学烟雾，致使400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死。1970年的光化学烟雾使洛杉矶全市近3/4的人不同程度地患病。