书城教材教辅令孩子惊奇的122个科学发现和科学知识
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第91章 臭氧很臭吗

臭氧很臭吗?的确很臭。1840年,德国化学家C。F。舍拜思博士在电解稀硫酸时,发现有一种特殊臭味的气体释出,因此将它命名为臭氧,其英文名为OZONE,类似于希腊文的OZEZN(意为“难闻”)。

臭氧极易分解,很不稳定。它不溶于液态氧、四氯化碳等,有很强的氧化性。臭氧可使许多有机色素脱色,侵蚀橡胶,很容易氧化有机不饱和化合物。但臭氧在冰中极为稳定,其半衰期为2000年。

当大气层中的氧气发生光化学作用时,也能产生了臭氧,并在离地面垂直高度15~25千米处形成臭氧层。它的浓度为0.2帕毫升。臭氧的气体明显地呈蓝色,液态呈暗蓝色,固态呈蓝黑色。它的分子结构呈三角形。臭氧不稳定,在常温下慢慢分解,到200℃时迅速分解,它比氧的氧化性更强,能将金属银氧化为过氧化银,将硫化铅氧化为硫酸铅;它还能氧化有机化合物,如靛蓝遇臭氧会脱色。

臭氧虽臭,但它却是我们的朋友,也是我们地球不能少的伙伴。大自然中臭氧是存在于太空之大气层(约在37~74千米)。它是由大气中的氧分子受到太阳紫外线长期照射的作用而形成臭氧,再漂浮到大气层同温层的边缘形成臭氧层,保护着地球,免受太阳的紫外线侵犯,我们的皮肤可不能直接接受太多的紫外线,会得皮肤癌的,所以在阳光强的地方,人们都会用防晒霜。

当空气中臭氧浓度在0.012帕毫升水平时,能导致人皮肤刺痒,眼睛、鼻咽、呼吸道受刺激,肺功能受影响,引起咳嗽、气短和胸痛等症状;空气中臭氧水平提高到0.05帕毫升,入院就医人数平均上升7%~10%。原因就在于,臭氧是个十分好动的气体,当它进入我们的身体后,就会打扰我们身体里面各个组织细胞的正常工作。当臭氧被吸入呼吸道时,就会与呼吸道中的细胞、流体和组织很快反应,导致肺功能减弱和组织损伤。对那些患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说,臭氧的危害更为明显。

从臭氧的个性来看,它既可助人又会害人,它既是上天赐予人类的一把保护伞,有时又像是一剂毒药。目前,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,但目前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。

臭氧层能吸收大部分波长短的射线,如:紫外线,起着保护人类和其他生物的作用,但氯气和氮氧化物促使臭氧分解为氧,破坏了臭氧保护层,成为人类关注的重要环境问题之一。通常都借助无声放电作用从氧气或空气制备臭氧,臭氧发生器即根据这一原理制造。利用臭氧和氧气沸点的差别,通过分级液化可得浓集的臭氧。臭氧是强力漂白剂,用于漂白面粉和纸浆。臭氧还可用作消毒饮用水,水中只含氧,无特殊气味。它还用于污水处理。臭氧对细菌的灭活反应总是进行得很迅速。与其他杀菌剂不同的是:臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应,穿入菌体内部,作用于蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,从而导致细菌死亡。

虽然臭氧本身很臭,但洗臭氧浴在国外已成为时尚,通过臭氧浴治疗疾病已有多年历史,这是它的又一神奇功效。经常洗臭氧浴能排除体内毒素,活化表皮细胞,消除痤疮,美白皮肤,对风湿病、皮肤病、妇科病、糖尿病及灰指甲等有良好疗效。

大气中臭氧层对地球生物的保护作用现已广为人知——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。世界上还为此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,如果大气中的臭氧,尤其是地面附近的大气中的臭氧聚集过多,对人类来说反而是个祸害。

同铅污染、硫化物等一样,臭氧污染也是源于人类活动,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,常常看到空气略带浅棕色,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。