臭氧

臭氧是什么

臭氧空洞

臭氧的分子式为O₃。为天蓝色腥臭味气体，液态呈暗黑色，固态呈蓝黑色。臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中。它吸收、阻挡并削弱对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球。

臭氧的毒性

当环境中臭氧浓度偏高时，又是一种环境污染气体，它是温室效应气体之一，杀灭细菌的同时也对人体细胞构成损伤，在静电区，打印机旁，都应注意通风，避免臭氧浓度过高引起的毒性效应。

英文名称

Ozone

臭氧的定义

化学分子式为O₃，三原子形式的氧。常温、常态、常压下无色，有腥臭的气味，具有强氧化作用。所属学科：大气科学（一级学科）；大气化学（二级学科）

定义2：氧气的同素异形体，每个分子由三个氧原子组成。当其存在于平流层时，有助于保护地球上的生物免受紫外线的伤害，而当其在地球表面附近时, 是城市光化学烟雾的一种组分，对植被和人类有伤害作用。

相关常识

大气中，臭氧层对地球生物的保护作用——它吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线，使动植物免遭这种射线的危害。为了弥补日渐稀薄的臭氧层乃至臭氧层空洞，人们想尽一切办法，比如推广使用无氟制冷剂，以减少氟利昂等物质对臭氧的破坏。世界上专门设立国际保护臭氧层日。由此给人的印象似乎是：“受到保护的臭氧应该越多越好。”其实不是这样，大气中的臭氧，尤其是地面附近的大气中的臭氧聚集过多，对人类来说，臭氧浓度过高反而是个祸害。臭氧是地球大气中一种微量气体，它是由于大气中氧分子，受太阳辐射分解成氧原子后，氧原子又与周围的氧分子结合而形成的，含有3个氧原子。大气中90%以上的臭氧存在于大气层的上部或平流层，离地面有10～50千米，这才是需要人类保护的大气臭氧层。还有少部分的臭氧分子徘徊在近地面，仍能对阻挡紫外线有一定作用。但是，最近几年发现地面附近大气中的臭氧浓度有快速增高的趋势，就令人感到不安了。这些臭氧是从哪里来冒出来的呢？如同铅污染、硫化物等一样，它也是源于人类的活动，汽车、燃料、石化等是臭氧的重要污染源。在车水马龙的街上行走，看到的空气略带浅棕色，又有一股辛辣刺激的气味，这就是通常所称的光化学烟雾。臭氧就是光化学烟雾的主要成分，它不是直接被排放的，而是转化而成的，比如汽车排放的氮氧化物，只要在阳光辐射及适合的气象条件下就可以生成臭氧。随着汽车和工业排放的增加，地面臭氧污染在欧洲、北美、日本以及我国的许多城市中成为普遍现象。到2005年后，近地面大气臭氧层，将成为影响我国华北地区空气质量的主要污染物。 研究表明，空气中臭氧浓度在0.012ppm水平时，也是许多城市中的普遍现象，能导致人皮肤刺痒，眼睛、鼻咽、呼吸道受刺激，肺功能受到影响，引起咳嗽、气短和胸痛等症状；空气中臭氧水平提高到0.05ppm，入院就医人数平均上升7%～10%。原因就在于，作为强氧化剂，臭氧几乎能与任何生物组织发生反应。当臭氧被吸入呼吸道时，就会与呼吸道中的细胞、粘膜组织很快反应，导致肺功能减弱和组织损伤。对那些患有哮喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说，臭氧的危害更为明显。从臭氧的性质来看，它既可助人又会害人，它既是上天赐与人类的一把保护伞，又像是一剂猛烈的毒药。当前，对于臭氧的正面作用，以及人类应该采取哪些措施保护臭氧层，人们已达成共识并做了许多工作。但是，对于臭氧层的负面作用，人们虽然已有认识，但除了进行大气监测和空气污染预报外，还没有真正切实可行的方法加以解决。

重要性

紫外线从多方面影响着人类健康。人体会发生如晒斑、眼病、免疫系统变化、光变反应和皮肤病(包括：皮肤癌)等。皮肤癌是一种顽固的疾病，紫外线的增长会使患这种病的危险性增大。紫外线光子有足够的能量去破裂双键。中短波紫外线会透人皮肤深处，使人的皮肤产生炎症，人体的遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)受到损害，使正常生长的细胞蜕变成癌细胞，并继续生长成整块的皮肤癌。也有人说太阳光渗透进皮肤的表层。紫外线辐射轰击着皮肤细胞，核内的DNA基本单位溶化成失去作用的碎片。而且修复过程可能会出现异常，从而导致癌变。流行病学已证实：患非黑瘤皮肤癌的发病率与日晒紧密相关。各种类型皮肤的人，都有患非黑瘤皮肤癌的可能，但在浅色皮肤人群中发病率较高。动物实验发现，紫外线中，紫外线B波长区是致癌作用最强的波长区域。据估计，总臭氧量减少1%(即紫外线B波长增强2%)，基础细胞癌变率将增加约4%。21世纪以来的研究发现，紫外线B波长可使免疫系统功能发生变化。实验结果表明，传染性皮肤病可能也与由臭氧减少而导致的紫外线B波长增强有关。据估计总臭氧量减少1%，皮肤癌的发病率将增加5%-7%，白内障患者将增加0．2%—0．6%。自1983年以来，加拿大皮肤癌的发病率己增加235%，1991年皮肤病患者已多达4．7万人。美国环保局局长说，美国在今后50年内死于皮肤癌者，将比过去预计的增加20万人。澳大利亚人喜欢晒日光浴，把皮肤晒得黑黑的。尽管科学家反复告诫多晒太阳会导致皮肤癌、他们对黑肤色还是乐此不疲。结果，直到澳大利亚人皮肤癌的发病率比世界上其他地方高出1倍时，才醒悟过来。全世界患皮肤癌的人已占癌症患者总人数的1/3。联合国环境规划署曾警告说，如果地球的臭氧层会继续按照速度减少并变薄，那么到21世纪时全世界患皮肤癌的比例将增加26%，达到30万人。如果下个世纪初臭氧层再减少10%，那么全世界每年患白内障的人有可能达到160万-175万人。受紫外线侵害还可能会诱发麻疹、水痘、疟疾、疱疹、真菌病、结核病、麻风病、淋巴癌。紫外线的增加还会引起海洋浮游生物及虾、蟹幼体、贝类的大量死亡，造成某些生物灭绝。紫外线照射结果还会使成群的兔子患上近视眼，成千上万只羊双目失明。根据非洲海岸地区的实验推测，在增强的紫外线B波长照射下，浮游生物的光合作用被削弱约5%。增强的紫外线B波长可通过消灭水中微生物而导致淡水生态系统发生变化，并因而减弱了水体的自净化作用。增强的紫外线B波长可杀死幼鱼、小虾和蟹。如果南极海洋中原有的浮游生物极度下降，则海洋生物从整体上会发生很大变化。但是，有的浮游生物对紫外线很敏感，有的则不敏感。紫外线对不同生物的DNA的破坏程度有100倍的差别。严重阻碍各种农作物和树木的正常生长 有些植物如花生和小麦，对紫外线B波长有较好的抵御能力，而另一些植物如莴苣、西红柿、大豆和棉花，则是很敏感的。美国马里兰大学农业生物技术中心的特伦莫拉用太阳灯对6个大豆品种进行了观察实验，结果显示其中3个大豆品种对紫外线辐射极为敏感。具体表现为，大豆叶片光合作用强度下降，造成减产，同时也使大豆种于蛋白质和油脂含量下降。大气臭氧层损失1%，大豆也将减产1%。特伦莫拉还用了4年时间，对高剂量紫外辐射给树木生长造成的影响进行了观察。结果表明，木材积累量明显下降，它们的根部生长也因而受阻。对全球气候的不良扰乱作用，平流层上层臭氧的大量减少，以及与此有关的平流层下层和对流层上层臭氧量的增长，可能会对全球气候起不良的扰乱作用。臭氧的纵向重分布可能使低空大气变暖，并加剧由二氧化碳量增加导致的温室效应。光化学大气污染，过量的紫外线使塑料等高分子材料容易老化和分解，结果又带来新的污染——光化学大气污染。

臭氧的发现

1840年，德国化学家舍恩拜因在电解稀硫酸时发现了一种特殊气味的气体，其分子量是原子氧的三倍，即O₃，并称它为臭氧。

灭菌原理