【元素家族——连载59】清新or恶臭：臭氧
古谚：“以鸟鸣春，以雷鸣夏，以虫鸣秋，以风鸣冬。”雷声，是大自然的夏之歌！
夏日的雨后，清凉舒爽，大雨将空气中的灰尘洗净，这是物理变化；闪电将空气中的氧气变成了臭氧，这是化学变化。
臭氧是氧气的亲姐妹。一个氧气分子含有两个氧原子，而一个臭氧分子则含有三个氧原子。
【臭氧分子，呈三角形结构。】
在大气层里，臭氧是这样形成的：氧气受到紫外线的辐射，分裂成两个氧原子，如果这时附近发生了一些化学变化，产生了一个带有过多能量的原子团，而一个氧原子又恰好遇到了另一个氧分子，就会结合成臭氧分子。
【臭氧的形成机理。】
这种反应还可见于我们身边的工厂里：在一些大力鼓噪的电动机附近，我们会经常闻到一股恶臭。这是由于电动机里的高电压激发周围的氧气变成了臭氧。
这样就不难理解雷雨过后空气为何如此清新。本来，雷电就是一块正电云和一块负电云遇到一起而放电的现象啊!
【雷电不光给我们带来氮肥，还给我们带来臭氧。】
德国人先因贝发现在实验室中的闪电会导致一种恶臭的气体，1839年，他成功的将这种气体分离出来，并将其命名为：Ozone，来源于希腊文“ozein”，意思是“闻”。
【臭氧的发现者：德国人先因贝。】
一开始，大家都认为臭氧是一种健康的气体，确实，稀薄的臭氧一点也不臭，反而给人以清新的感觉，雷雨过后就是明证。另外在松树林里，由于松树脂会释放臭氧，令人感觉格外放松，所以疗养院会经常设在松林里。
【松树林之所以让人那么舒适惬意，臭氧功不可没啊！】
现在我们知道过多的臭氧对人体是有害的。前面我们说过的氧中毒就是因为氧气是一种强氧化剂，而多了一个氧原子的臭氧则更是氧化剂中的极品，可以说是“遇神杀神，遇佛杀佛”。
金属？除了金、铂、铱以外，几乎所有的金属都可以被臭氧氧化。铜在室温的空气中只要保持干燥，被氧化的很慢，但是遇到了臭氧会被迅速氧化。银一般不会被氧化，但是也挡不住臭氧的攻击。
氨？会直接被氧化成硝酸铵，硝酸铵可是炸药啊！
在以前的文章中我们提到过一氧化氮，二氧化氮，五氧化二氮，但是你们听过三氧化氮吗？那是臭氧给我们造出来的。
在水里，臭氧就更牛了，他的氧化电位仅次于氟，比氯和过氧化氢还要高。可以直接把硫化氢氧化成硫酸。
有机物中的双键？直接切断，变成俩酮，该干啥干啥去。
臭氧的威力也有哑火的时候，它对乙醇这种易于被氧化的物质竟然没有任何作用。
臭氧之所以这么无敌，是因为它会自我降解成氧气，并释放出原子态氧，这种原子态氧的氧化性非常强。
在大气中，同时发生这两种反应：合成臭氧和臭氧分解。这两个反应在宏观上处于动态平衡。由于大多数紫外线来自太空，大气层中的臭氧层大多分布在离地20—50千米的高空，我们把这一层大气叫做“臭氧层”。
【大气层中氧气和臭氧的动态平衡，造就了臭氧层。】
这一层臭氧对人类甚至地球的意义非常重大。
首先，前面我们看到，臭氧的产生是需要吸收紫外线的，而紫外线本身是导致疾病和基因变异的重要原因。也就是说，臭氧层的存在可以过滤掉部分紫外线，在一定程度上保护了生物圈的稳定。
【臭氧层最大的意义在于阻挡一部分紫外线，这是生物圈的屏障。】
另一方面，我们知道从地表往上，高度每上升1公里，气温约下降7度，“高处不胜寒”啊！大气层的最底部是对流层，在这里，冷热空气对流，产生气流、云雨等气候现象，显然不是飞行的好场所。对流层再往上一层是平流层，在这里，随着高度的提升，温度反而会升高，这是因为臭氧层就在平流层的层顶，臭氧的分解会释放能量，臭氧层的气温平均达到零下三度，和地面温度很接近。由于平流层温度上高下低，这里的空气平流运动比较显著，而不是垂直运动，这一点特别适宜于飞行，我们乘飞机的飞行路线就是在这个平流层。
正是因为臭氧的存在，使得我们的大气层有平流层这一特殊层级，让我们在地球上可以开通稳定的航线。而其他大部分星球上都没有足够的氧气可以形成臭氧层，也就不存在平流层，因此在其他星球上很难拥有稳定的航线。当然，没有大气的星球除外。
【在飞机上俯瞰下方，云层位于对流层中，飞机一般在云层上方的平流层飞行。为什么地球上会有平流层，这个问题你搞懂了吗？】
臭氧层在地球上也不光只做好人好事，它的存在也会带来负面效应，如温室效应，但是这个问题没有必要小题大做，因为臭氧只是温室气体的一小部分，现在人类反而为臭氧的减少而烦恼起来。
1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。1985年，美国的“雨云-7号”气象卫星测到了这个臭氧洞。之后的观测发现，臭氧层空洞越来越大。
【2006年9月，拍摄到的史上最大的臭氧层空洞，面积竟然远超南极洲。】
科学家们探究原因，发现臭氧层空洞主要是由于制冷剂氟氯烃（也称氟利昂）所致。氟氯烃是在空调、冰箱等制冷设备中常用的制冷剂，泄露到空气中以后，在紫外线的辐射下，会分解出氯自由基，这种高反应活性的物质会与臭氧反应，生成一氧化氯和氧气，一氧化氯又迅速分解出氯自由基，继续去“祸害”其他臭氧分子。
【氟氯烃分解臭氧的原理，现在的制冷剂已经严禁使用氟氯烃了。】
我们前面已经提到，臭氧层存在的最大意义是阻挡紫外线，如果臭氧层继续减少，人类各种疾病和癌症的几率都会增加。研究显示：大气中的臭氧每减少1%，照射到地面的紫外线就增加2%，人的皮肤癌就增加3%，白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的几率也会提升。
另外，有三分之二的植物都对紫外线很敏感，紫外线辐射增加，会使作物减产，并杀死10米深以内的浮游生物，造成渔业减产，这一切都是生态灾难的开始。
联合国于1987年9月16日邀请所属26个会员国在加拿大蒙特利尔签署了环境保护公约，即“蒙特利尔议定书”又称作蒙特利尔公约，全名为“蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书（Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer）”，该公约自1989年1月1日起生效。蒙特利尔公约中规定各国有共同努力保护臭氧层的义务，凡是对臭氧层有不良影响的活动，各国均应采取适当防治措施，影响的层面涉及电子光学清洗剂、冷气机、发泡剂、喷雾剂、灭火器……等等。
1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。
【“蒙特利尔议定书”之后，生产和消费氯氟烃（CFCs）和其它消耗臭氧层物质（ODS）已经被奇迹般地减少了将近70%。这是人类有意识的联合起来关注生态，关注环境，我们为人类点赞！】
小测试：
1， 一个臭氧分子含有几个氧原子
A）1
B）2
C）3
D）4
2， 臭氧层的好处有哪些？
A） 温室效应
B） 抵挡紫外线
C） 制造平流层
D）氧化人体器官
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