北京同林小編:此篇文章為臭氧的科普文章,論述了臭氧的產(chǎn)生、臭氧層、臭氧作用和毒性等,側(cè)重于大氣環(huán)境臭氧的危害,供讀者參考。從現(xiàn)代工業(yè)文明進(jìn)程來(lái)看,臭氧對(duì)人類(lèi)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的弊端,它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用好比是美索不達(dá)米亞的文明之史,聰明的人們已經(jīng)知道如何揚(yáng)長(zhǎng)避短,讓臭氧發(fā)揮它的積極作用。
本文作者:中科院理化研究所--張建成
說(shuō)到臭氧,可能不少人不熟悉也不關(guān)心這種物質(zhì)。聽(tīng)到臭氧這個(gè)名稱(chēng),不少人還會(huì)很自然地討厭它,希望離它越遠(yuǎn)越好。不過(guò)如果你真的這樣想,那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。就像我們不能以貌取人一樣,我們也不能因?yàn)槌粞跤袀€(gè)不雅的名稱(chēng)就討厭它。
臭氧因其難聞的味道等,固然有可恨的一面,但其實(shí)它更可愛(ài)。豈止是可愛(ài),可以毫不夸張地說(shuō),它是人類(lèi)和萬(wàn)物的摯友,是人類(lèi)和陸地生物生存繁衍的保障。如果真的沒(méi)有了臭氧,人類(lèi)將不復(fù)存在。我相信讀完本文的內(nèi)容,你一定會(huì)確信,這一結(jié)論一點(diǎn)也不過(guò)分。你也一定會(huì)由衷地關(guān)心與臭氧有關(guān)的各種問(wèn)題,并以自己的實(shí)際行動(dòng)保護(hù)我們賴以生存的與臭氧密切相關(guān)的地球家園。
一、“同胞兄弟”,命運(yùn)迥異
臭氧與氧氣都是僅由氧原子構(gòu)成的單質(zhì),可謂同根同源,真可稱(chēng)為“同胞兄弟”。
氧氣實(shí)際上是在1771~1775年間由瑞典人舍勒、英國(guó)人普里斯特里和法國(guó)人拉瓦錫共同發(fā)現(xiàn)的。但是,1775年拉瓦錫很早向法國(guó)科學(xué)院提出了發(fā)現(xiàn)報(bào)告,并在1777年將這一新物質(zhì)定名為氧氣。氧氣的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是現(xiàn)代化學(xué)研究的開(kāi)始。人們常把氧氣的發(fā)現(xiàn)歸功于拉瓦錫一人,故有人稱(chēng)拉瓦錫為現(xiàn)代“化學(xué)之父”??梢?jiàn)氧氣從發(fā)現(xiàn)的開(kāi)始,就是何等為人們所重視。
差不多與發(fā)現(xiàn)氧氣的同時(shí),1785年德國(guó)人在使用電機(jī)時(shí)聞到了一股難聞的臭味,但是當(dāng)時(shí)并不知道這種異味的來(lái)源與原因,也未引起人們的重視。1840年,德國(guó)科學(xué)家先貝因在進(jìn)行硫酸電解實(shí)驗(yàn)時(shí)又聞到了類(lèi)似的臭味,這與火花放電及大氣中發(fā)生閃電時(shí)出現(xiàn)的氣味類(lèi)似,這時(shí)先貝因?qū)a(chǎn)生此種異味的物質(zhì)命名為臭氧。臭氧的名稱(chēng)來(lái)源于希臘文,意為氣味難聞??梢?jiàn)臭氧從被人類(lèi)認(rèn)知的開(kāi)始,就不受重視,并因其特有的臭味還惹人憎惡。
與“胞弟”氧氣不同,臭氧在濃度較大時(shí)是淡藍(lán)色的氣體,密度是氧氣的1.5倍,在水中的溶解度是是氧氣的10倍。顧名思義,它一定很難聞,實(shí)際上它還真有難聞的魚(yú)腥臭味,人們難免一提起它的名字就會(huì)感到討厭與惡心。因此,長(zhǎng)期以來(lái)臭氧是一種不為人們喜歡與重視的物質(zhì)。只是在臭氧被發(fā)現(xiàn)幾十年以后的近代,人們才逐漸認(rèn)識(shí)到臭氧原來(lái)也像它的“胞弟”氧氣一樣,也是人類(lèi)不可沒(méi)有的好朋友。我們可以毫不夸張地說(shuō),沒(méi)有臭氧,人類(lèi)與萬(wàn)物同樣無(wú)法生存與繁衍;沒(méi)有臭氧,就不會(huì)有今日如此美好的地球家園。
不少人可能會(huì)認(rèn)為這是危言聳聽(tīng)。很多人會(huì)說(shuō),我們一年到頭誰(shuí)也沒(méi)吃喝或接觸臭氧,不是都活得好好的嗎?從表面上看,確實(shí)是這樣,不接觸難聞的臭氧,我們的日常生活可能會(huì)更愉快、更健康??墒?,當(dāng)你真正懂得了臭氧與人類(lèi)及萬(wàn)物的密切關(guān)系,你就一定不會(huì)這樣說(shuō)與這樣想了,就一定會(huì)十分關(guān)心臭氧及與臭氧有關(guān)的各種問(wèn)題了。
二、人類(lèi)與萬(wàn)物伴隨臭氧生存發(fā)展
在46億年前地球剛剛誕生的早期,地球的大氣中既沒(méi)有氧氣,更沒(méi)有臭氧,那時(shí)地球上也沒(méi)有任何生命。在地球誕生5億年后,地球上開(kāi)始出現(xiàn)了很簡(jiǎn)單的生物——細(xì)菌。此后,生物不斷繁衍發(fā)展,但長(zhǎng)期只能存活于深海與湖泊中,不能走上陸地。這是為什么呢?
我們知道萬(wàn)物生長(zhǎng)都離不開(kāi)陽(yáng)光照射提供的能量。太陽(yáng)以其巨大無(wú)比的能量,每日每時(shí)不停地照射到地球的大氣和地球的表面,為生物的生存發(fā)展提供必不可少的能量。陽(yáng)光到達(dá)地球大氣的能量平均為1.39kW/m2,這包括長(zhǎng)波的可見(jiàn)光與短波的紫外光。在沒(méi)有今日大氣層更沒(méi)有臭氧存在的地球誕生的早期,這些可見(jiàn)光、特別是紫外光都直達(dá)地球表面。
強(qiáng)烈高能的陽(yáng)光具有傷害生物機(jī)體的副作用,可見(jiàn)光一般不會(huì)對(duì)機(jī)體組織造成明顯的傷害,對(duì)機(jī)體產(chǎn)生嚴(yán)重影響的主要是紫外光。波長(zhǎng)越短的紫外光對(duì)生物組織的損傷越大,波長(zhǎng)在180~280nm的短波紫外光UV-C對(duì)生物組織的損傷很大。
人體組織中很容易受到紫外光傷害的是人類(lèi)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)物質(zhì)——脫氧核糖核酸(DNA)與核糖核酸(RNA)。DNA和RNA是UV-C的主要吸收劑,它們的很大吸收波段在波長(zhǎng)260~265nm。DNA和RNA吸收了高能量的紫外光就會(huì)受到傷害而變性。DNA是生物基因信息表達(dá)、存貯和傳遞的載體,對(duì)它的任何傷害都將對(duì)生物造成嚴(yán)重的后果。因此如果長(zhǎng)年累月地經(jīng)受短波紫外光的照射,生物就無(wú)法存活與繁衍了。
早期的地球沒(méi)有含氧的大氣層,更沒(méi)有臭氧,含有高能紫外線的陽(yáng)光直達(dá)地球表面。所有生物都經(jīng)受不住紫外線的殺傷,只能依靠水層的保護(hù),深藏于海湖水面之下。在地球大氣沒(méi)有臭氧的恐怖時(shí)期,低等植物都很難走向陸地,何談人類(lèi)的出現(xiàn)與發(fā)展呢?
幸運(yùn)的是,在地球誕生40億年以后,由于大氣中氧含量的逐漸增加及復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)的不斷發(fā)生,使得大氣中臭氧濃度達(dá)到了現(xiàn)今的10%左右。這時(shí)大氣中的臭氧層吸收了陽(yáng)光的大量紫外線,生物才開(kāi)始能夠大規(guī)模地向陸地發(fā)展。
億萬(wàn)年來(lái),臭氧濃度不斷增加,依靠臭氧對(duì)紫外線吸收的不斷增強(qiáng),高等生物乃至人類(lèi)才得以出現(xiàn)和發(fā)展。
三、地球的保護(hù)傘
在地球形成的初期,圍繞地球的大氣是還原性的。主要由氮、氫、甲烷、氨、硫化氫等還原性氣體和少量水蒸氣構(gòu)成。在億萬(wàn)年的演變過(guò)程中,主要是由于水的不斷光解和植物的光合作用,氧的濃度逐漸增高。在紫外光的作用下,一部分氧氣可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞酢T诙喾N光化學(xué)反應(yīng)的綜合作用下,大氣中維持著氧和臭氧之間的平衡,形成了今天人類(lèi)和萬(wàn)物生存所必需的相對(duì)穩(wěn)定的臭氧層。
我們這里所說(shuō)的臭氧層,是指大氣平流層中20~26km(也有說(shuō)是20~30Km)高度的大氣中所包含的臭氧。該層大氣中臭氧的濃度在10-6(體積比)左右。如果將這層臭氧單獨(dú)分離,在絕對(duì)溫度273K和1個(gè)大氣壓下,可構(gòu)成一個(gè)0.29cm厚度的純臭氧氣層。
臭氧對(duì)紫外光的很大吸收在波長(zhǎng)255nm,它強(qiáng)烈吸收陽(yáng)光中波長(zhǎng)295nm以下、對(duì)人類(lèi)和生物危害很大的短波紫外光,并能吸收大部分對(duì)生物有一定危害的波長(zhǎng)λ=280~320nm的中波紫外光(UV-B)。波長(zhǎng)大于320nm的長(zhǎng)波紫外光(UV-A)可通過(guò)臭氧層到達(dá)地球表面。短波紫外光因其能量強(qiáng)等原因,對(duì)生物有極大的殺傷和破壞作用。
研究表明,隨著光波波長(zhǎng)的變短,紫外光對(duì)生物的損傷成指數(shù)地增加。例如當(dāng)波長(zhǎng)從320nm降到280nm時(shí),紫外光對(duì)脫氧核酸的損傷增加4個(gè)數(shù)量級(jí)。正是由于這個(gè)原因,在大氣中臭氧含量很低時(shí),生物無(wú)法在陸地上生存,只能存在于海洋和湖泊中。植物化石的研究已證實(shí)了大氣中臭氧對(duì)古生物的這種保護(hù)作用。所以我們稱(chēng)臭氧層是地球的保護(hù)傘一點(diǎn)也不過(guò)分,正是因?yàn)榈厍蛟?億年前形成了臭氧層保護(hù)傘才有了今天的人類(lèi)及今天世界上的萬(wàn)物,才有了人類(lèi)與地球陸地上的萬(wàn)紫千紅的今天。
四、臭氧層被破壞的可怕后果
人類(lèi)在誕生之前,就早已有了大氣臭氧層的保護(hù),所以誰(shuí)也沒(méi)有感受到臭氧層一旦被破壞的可怕后果。實(shí)際上,如果臭氧層一旦遭到破壞,將會(huì)對(duì)人類(lèi)、生物、生態(tài)及環(huán)境等造成極為嚴(yán)重的災(zāi)難性影響。
我們已經(jīng)知道,臭氧濃度的降低,就意味著地面短波紫外線的增加,這將給人類(lèi)帶來(lái)可怕的后果,因?yàn)槎滩ㄗ贤饩€可殺死細(xì)胞、破壞遺傳物質(zhì)等。臭氧每減少1%,紫外線會(huì)增加2%,皮膚癌就可增加5%~7%,白內(nèi)障將增加0.2%~0.6%。紫外線還可導(dǎo)致人的發(fā)育停滯、免疫系統(tǒng)功能降低、發(fā)育缺陷、引發(fā)水痘、麻疹、白內(nèi)障、真菌病、結(jié)核病、瘧疾、麻風(fēng)病、淋巴癌等多種疾病。
臭氧層的破壞也將對(duì)生物造成嚴(yán)重的影響。研究發(fā)現(xiàn),短波紫外照射的加強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致蔬菜、水果品質(zhì)下降;使多種植物的形態(tài)發(fā)生改變;破壞森林;造成多種農(nóng)作物與漁業(yè)減產(chǎn);造成浮游生物死亡和滅絕,還可能造成動(dòng)物眼睛的近視與失明等。
臭氧層破壞對(duì)生態(tài)的影響更是可怕。紫外光增加會(huì)導(dǎo)致浮游生物的死亡與滅絕,這將使大氣二氧化碳濃度增加,從而加重溫室效應(yīng),改變大氣循環(huán)與氣候,必將嚴(yán)重影響動(dòng)植物的生存與發(fā)展。
大氣循環(huán)與地球的生態(tài)系統(tǒng)息息相關(guān),必將因生態(tài)平衡的改變而遭到破壞。大氣循環(huán)的改變又將影響地球的氣候,會(huì)對(duì)人類(lèi)與動(dòng)植物造成更大的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。
臭氧層破壞導(dǎo)致的紫外照射的增強(qiáng)也會(huì)使建筑、噴涂、包裝、電纜、高分子等材料加速老化與破壞,從而對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)與生活造成嚴(yán)重的傷害。
臭氧層破壞導(dǎo)致的紫外輻射的增加還使地球?qū)α鲗樱ㄆ搅鲗酉旅娴牡蛯哟髿猓┐髿獾幕瘜W(xué)反應(yīng)更加活躍,從而產(chǎn)生更多的有害物質(zhì)。這些有害物質(zhì)的增加也將對(duì)人類(lèi)的健康與動(dòng)植物的生長(zhǎng)造成極大的傷害。
實(shí)際上臭氧層除了具有上述的保護(hù)作用外還具有加熱作用與溫室氣體作用,這對(duì)于地球也是十分重要的。臭氧層吸收紫外光,加熱大氣,因此使大氣溫度在50km左右有一峰值,并使地球上空15~50km有一升溫層,這使地球有別于其他星球,具有大氣平流層。這種溫度結(jié)構(gòu)對(duì)于地球大氣循環(huán)有著重要的影響。在對(duì)流層上部與平流層底部這一大氣的低溫區(qū),臭氧也有著非常重要的作用。如果這一高度的臭氧含量減少,將會(huì)產(chǎn)生地面氣溫下降的動(dòng)力。因此,平流層臭氧的含量與分布都會(huì)對(duì)地球大氣循環(huán)、氣候變化和生態(tài)平衡有非常重要的影響。
即使有了今天的臭氧層的保護(hù),紫外光對(duì)人類(lèi)健康的影響也是明顯的。紫外光可危及膠原及皮膚纖維,導(dǎo)致皮膚老化和色素沉積,嚴(yán)重者可導(dǎo)致皮膚病。紫外光也可抑制人的免疫功能和損傷人的眼睛。
綜上所述,我們可以毫不夸張地說(shuō),是臭氧層使生物從海洋發(fā)展到陸地成為可能,是臭氧層使人類(lèi)得以出現(xiàn)和能夠繼續(xù)生存。
五、人類(lèi)的好朋友
與它的“胞弟”氧氣相比,臭氧具有更強(qiáng)的滅菌、氧化、脫色和除味功能。正是因?yàn)檫@些基本性質(zhì),使臭氧在人類(lèi)的生產(chǎn)與生活中有了日益廣泛的應(yīng)用,臭氧已經(jīng)廣泛走進(jìn)人類(lèi)的生產(chǎn)與生活。
1856年在法國(guó)巴黎第一次有人應(yīng)用臭氧進(jìn)行醫(yī)院房間消毒,在1905年已有人將臭氧用于水的凈化處理,1909年法國(guó)又率先開(kāi)始將臭氧用于肉類(lèi)冷凍廠的殺菌保鮮。1995~1997年間,日、法、澳、美等發(fā)達(dá)國(guó)家都已通過(guò)立法,正式確認(rèn)臭氧可以用于食品行業(yè)。
臭氧的消毒殺菌功能具有廣譜性(幾乎可殺滅所有病菌、病毒、霉菌及原蟲(chóng)、卵囊等)、高效性(擴(kuò)散均勻,不留死角,速度快)、高潔凈性(分解后只生成氧氣,無(wú)有害殘留)、方便(可實(shí)時(shí)方便地制備)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),已被廣泛用于車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)和公共場(chǎng)所滅菌消毒;果蔬、食品保鮮;魚(yú)、肉、蛋、菜、果等食品殘留毒物的分解祛除;生活用水的殺菌保質(zhì);廁所、垃圾場(chǎng)的除臭除味;化工三廢處理等諸多領(lǐng)域。臭氧的消毒殺菌功能較氯制劑強(qiáng)數(shù)百倍,也更安全;其消毒殺菌耗時(shí),只有使用紫外線消毒耗時(shí)的六分之一。在水果貯藏期間,使用濃度為(2~3)x10-6的臭氧處置,可使霉菌的生長(zhǎng)受到抑制,使貯藏期延長(zhǎng)一倍。
臭氧的應(yīng)用在我國(guó)也已進(jìn)入普通家庭,家用臭氧解毒機(jī)可方便地用于日常生活的諸多方面。將瓜、果、菜、蛋、肉、魚(yú)等置于水中,通入臭氧數(shù)十分鐘,就可以祛除殘存的毒物與細(xì)菌,也可用于飲用水及房間空氣的凈化、餐具及衣物等的消毒滅菌、洗?。ň弑= ⑴哦?、美容、消炎治病等功效)、養(yǎng)魚(yú)(可改善水質(zhì))、澆花(除蟲(chóng)殺菌)和廁所除臭等。向水果、蔬菜包裝袋內(nèi)通入臭氧2分鐘,還可將蔬果的保鮮期延長(zhǎng)7天。
近年來(lái)在我國(guó)還開(kāi)始了在溫室大棚內(nèi)用臭氧祛除病蟲(chóng)害的試驗(yàn)。初步試驗(yàn)表明,除害效果好,無(wú)毒物殘留,方便、高效、成本低。不僅可同時(shí)消滅多種病蟲(chóng)害,還可改善瓜果品質(zhì),提高產(chǎn)量。植物種子經(jīng)含有臭氧的水溶液浸泡15~20分鐘,可殺死種子表面的病毒、細(xì)菌、蟲(chóng)卵等有害物質(zhì),有利植物的健康成長(zhǎng)。試驗(yàn)證明,臭氧對(duì)番茄灰霉病、葉霉病、黃瓜霜霉病、疫病等以及溫室白粉虱、潛葉蠅、蚜蟲(chóng)等病蟲(chóng)防治效果都較好。
就在2011年11月,美國(guó)科學(xué)家還撰文指出,檢測(cè)地層深處巖石斷裂產(chǎn)生的臭氧對(duì)地面臭氧濃度的影響,還有望用于監(jiān)測(cè)地震。
六、污水治理的生力軍
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水逐年增多,廢水的直接排放將造成環(huán)境污染,這已對(duì)我國(guó)很多地區(qū)構(gòu)成了嚴(yán)重的生態(tài)與生命威脅。
目前簡(jiǎn)便易行的廢水處理方法主要是物理法(沉淀、過(guò)濾、吸附等)和生物法(利用細(xì)菌分解污染物)。但是經(jīng)過(guò)這兩種方法處理的廢水一般不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。特別是物理法,只是將污染物從水中轉(zhuǎn)移出來(lái),并未能將有害物質(zhì)分解,隱患并未消除;只有將有害物質(zhì)徹底分解才是治本之道。
臭氧在天然物質(zhì)中是很強(qiáng)的氧化劑之一,氧化能力僅次于強(qiáng)腐蝕性的氟。它可將農(nóng)藥、染料等多種有機(jī)物氧化降解為無(wú)毒的二氧化碳與水,徹底消除廢水中的有害物質(zhì),且不產(chǎn)生新的二次污染物。臭氧在分解污染物的同時(shí),還具有脫色、除臭、殺菌的功能,真是一舉數(shù)得。目前,臭氧氧化法已在造紙廢水、印染廢水、煉油廢水、焦化廢水處理中得到應(yīng)用。
臭氧氧化處理廢水存在的問(wèn)題是制備臭氧需消耗大量的能源,這也使處理成本增加,如何提高臭氧的氧化效率是需要進(jìn)一步研究解決的重要問(wèn)題。近年來(lái)科學(xué)家已提出了臭氧-紫外線聯(lián)合氧化法及臭氧-過(guò)氧化氫(H2O2)聯(lián)合氧化法,這都可明顯提高臭氧的氧化效率。
臭氧-紫外線-過(guò)氧化氫聯(lián)合氧化法的實(shí)驗(yàn)也取得了良好的結(jié)果,可以將氯苯、氯代苯酚、多氯聯(lián)苯、四氯化碳等難降解的物質(zhì)氧化分解。在聯(lián)合氧化降解中加入錳、鐵、二氧化鈦等催化劑還可進(jìn)一步提高氧化效率。當(dāng)然,很佳氧化條件的選擇,也還需進(jìn)一步研究與改進(jìn)。
總之,臭氧在各種工業(yè)廢水的治理應(yīng)用中前景是光明的,但也還需要科學(xué)家繼續(xù)為此做出不懈的努力。
同林編者按:臭氧發(fā)生器在污水處理工藝中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛,在中國(guó)可持續(xù)性發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系中占據(jù)了非常重要的位置。
七、人類(lèi)健康的保護(hù)神
臭氧除可用于環(huán)境的消毒殺菌外,還可直接用于醫(yī)治人類(lèi)的多種疾病。在國(guó)際上,臭氧的臨床應(yīng)用已有上百年的歷史,1902年法國(guó)人胡日昂在巴黎醫(yī)學(xué)院通過(guò)了吸入臭氧治療百日咳的論文答辯,成為第一個(gè)研究應(yīng)用臭氧治病獲得博士學(xué)位的人。1936年,法國(guó)醫(yī)生奧博格很早提出向直腸內(nèi)吹入臭氧治療慢性結(jié)腸炎。此后,臭氧用于醫(yī)療的領(lǐng)域在發(fā)達(dá)國(guó)家不斷擴(kuò)展,已在多種疾病的治療上取得了良好的效果。
臭氧的臨床應(yīng)用始于歐洲,如今在歐洲,臭氧的臨床應(yīng)用已非常普遍,主要應(yīng)用于創(chuàng)傷及難治性潰瘍(如糖尿?。┑闹委?、癌癥的輔助治療、腰椎間盤(pán)及骨關(guān)節(jié)疾病的治療、抗自由基防衰老及中風(fēng)等疾病的治療。
臭氧也被廣泛用于各種疼痛疾病的治療,如風(fēng)濕、類(lèi)風(fēng)濕、滑膜炎、肩周炎、強(qiáng)直性脊柱炎、股骨頭壞死、頸椎病、急性腰扭傷、腰肌勞損等。臭氧臨床應(yīng)用的療效已得到充分肯定。
我國(guó)將臭氧用于醫(yī)療主要開(kāi)始于本世紀(jì)。2008年我國(guó)成立了臭氧治療專(zhuān)業(yè)委員會(huì)。自2009年起,我國(guó)每年都舉行一次全國(guó)臭氧臨床應(yīng)用研討會(huì),這表明臭氧治療在我國(guó)也已成為醫(yī)療研究與應(yīng)用的新熱點(diǎn),已發(fā)展成為一種有效的新型治療技術(shù)?,F(xiàn)在全國(guó)已有一大批臭氧治療規(guī)范化醫(yī)療單位,正式掛牌從事臭氧規(guī)范化治療,并取得了良好的療效。
椎間盤(pán)突出癥是一種常見(jiàn)病與多發(fā)病。傳統(tǒng)的治療方法為保守治療,雖然有一定的療效,但不容易鞏固,癥狀容易反復(fù)發(fā)作。外科開(kāi)刀雖然是一種根治手段,但手術(shù)要破壞人體組織,且術(shù)后恢復(fù)慢,患者還要承擔(dān)手術(shù)的巨大痛苦與風(fēng)險(xiǎn)。
20世紀(jì)90年代以來(lái),首先在意大利開(kāi)展了臭氧椎間盤(pán)及椎旁間隙注射術(shù),有效率可達(dá)70~80%,目前已在歐洲各國(guó)得到普遍應(yīng)用?,F(xiàn)在我國(guó)也已有很多醫(yī)院開(kāi)展了臭氧微創(chuàng)注射術(shù),這些醫(yī)院使用進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)設(shè)備,都做了幾千例臭氧注射溶解術(shù),取得了很好的療效。該治療方法較傳統(tǒng)方法具有安全、操作方便、創(chuàng)傷輕微或無(wú)創(chuàng)傷,有效率高、恢復(fù)快、并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn),深受患者歡迎。
臭氧的這種無(wú)創(chuàng)治療技術(shù)在治療多種婦科炎癥方面也已取得良好療效,具有無(wú)創(chuàng)傷、療效好、不傷肌體等諸多優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外還都有了臭氧婦科治療儀,主要適用于多種滴蟲(chóng)性、霉菌性、非特異性陰道嗜血桿菌、阿米巴型、老年性引起的陰道炎和由病菌感染所致的外陰炎、宮頸炎等。臭氧治療儀治療陰道炎有效率高,治療時(shí)間短;標(biāo)本兼治,療效鞏固;無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)痛苦、無(wú)毒副作用。
臭氧自血療法也是臭氧治療近年來(lái)的重要發(fā)展領(lǐng)域。這一方法是由醫(yī)護(hù)人員,將病人自己的靜脈血液,抽出一定數(shù)量,經(jīng)臭氧氣體處理后,回輸病人體內(nèi),達(dá)到治療某些疾病的目的。病人被抽出的少量血液(幾毫升至上百毫升)經(jīng)臭氧處理后進(jìn)行肌肉注射,一般注射到臀大肌里面。通過(guò)自血療法,可以激活病人體內(nèi)的多種酶系統(tǒng),改善機(jī)體代謝,調(diào)整免疫機(jī)能,還具有殺滅病原微生物的作用。臨床上可用于腦中風(fēng)、高血脂、糖尿病、肝炎等疾病的治療。醫(yī)用臭氧在病毒性肝炎治療方面也取得了可喜的突破。在急性肝炎的治療研究中顯示醫(yī)用臭氧有很好的退黃疸、降低轉(zhuǎn)氨酶作用。初步臨床應(yīng)用顯示,臭氧具有免疫激活、抑制細(xì)胞和病毒復(fù)制作用,同時(shí)可改善微循環(huán),這些都有利于肝炎治療。臨床應(yīng)用研究表明,臭氧療法是安全、經(jīng)濟(jì)和較高效的全新的肝炎治療方法。
2003年廣泛傳播的SARS病毒曾經(jīng)引起了全國(guó)的恐慌,至今尚無(wú)有效的治療方法。我國(guó)科學(xué)家的初步試驗(yàn)表明,使用臭氧進(jìn)行滅活SARS病毒的多次實(shí)驗(yàn),對(duì)綠猴腎細(xì)胞接種的SARS病毒綜合滅活率達(dá)大部分以上,這使我們看到了臭氧用于這一新型傳染疾病的美好前景。
臭氧正在越來(lái)越廣泛地用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域,應(yīng)用范圍還正在拓寬。
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,體內(nèi)自由基的產(chǎn)生是導(dǎo)致人類(lèi)衰老的重要原因之一。我們完全可以相信,臭氧的抗自由基與防衰老的功能將可望在不久的將來(lái)為人類(lèi)的健康長(zhǎng)壽做出新的貢獻(xiàn)。
八、別忘記臭氧的可恨
當(dāng)然在我們贊揚(yáng)臭氧的同時(shí),也不能忘記它危害人類(lèi)與生物的可恨的另一面。
在大氣低空對(duì)流層中,也含有臭氧,但其濃度要比平流層的臭氧層低得多。在未被污染的空氣中,低層大氣中臭氧的濃度一般為(0.005~0.05)x10-6。在這種濃度下,臭氧是無(wú)害的。與高空平流層有益的臭氧相反,低空臭氧是一種有刺激性氣味并對(duì)生物有殺傷作用的有害氣體。
臭氧對(duì)人體的傷害主要有以下幾個(gè)方面:
1.當(dāng)?shù)涂沾髿庵谐粞鯘舛冗_(dá)到(0.1~0.5)x 10-6時(shí)就會(huì)刺激呼吸道,引起咽喉腫痛、胸悶咳嗽、哮喘發(fā)作,并可刺激氣管、引起支氣管炎。臭氧濃度更高時(shí),可能導(dǎo)致胸骨疼痛、肺的通透性降低和肺氣腫、肺水腫,使呼吸系統(tǒng)疾病惡化。
2.引起神經(jīng)中毒,導(dǎo)致頭暈、頭痛、視力下降和記憶力衰退等疾病。接觸高濃臭氧時(shí)間過(guò)長(zhǎng),還會(huì)損害中樞神經(jīng),導(dǎo)致思維紊亂。
3.破壞人體免疫功能,降低人的抗病能力。臭氧還可能誘發(fā)淋巴細(xì)胞染色體畸變,損害酶的活性,影響甲狀腺功能和使骨骼早期鈣化等。長(zhǎng)期過(guò)量吸入臭氧則會(huì)影響體內(nèi)細(xì)胞的新陳代謝,降低肺對(duì)細(xì)菌的抵抗力,加速人的衰老。
4.臭氧還能夠破壞人體皮膚中的維生素E,從而引起皮膚起皺,出現(xiàn)黑斑等皮膚疾病。
更令人意想不到的是,近年美國(guó)科學(xué)家的研究還指出,臭氧會(huì)影響男子的精液數(shù)量與質(zhì)量,從而影響生育能力。還有研究指出,孕婦長(zhǎng)期過(guò)度吸入臭氧,則有可能導(dǎo)致嬰兒畸形。
更應(yīng)值得注意的是不僅僅工業(yè)廢氣帶來(lái)了地面高濃度的臭氧,生活中的一些設(shè)備,特別是辦公室的一些設(shè)備也給我們的生活空間增添了不應(yīng)出現(xiàn)的臭氧。我們經(jīng)常使用的打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等大都是利用靜電原理工作的,也可能產(chǎn)生臭氧和一些有機(jī)廢氣,長(zhǎng)期接觸則可能引起心血管疾病,甚至癌癥。
臭氧具有很強(qiáng)的氧化性,除了金和鉑外,臭氧化空氣幾乎對(duì)所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸都會(huì)被強(qiáng)烈氧化。臭氧對(duì)非金屬材料也有強(qiáng)烈的腐蝕破壞作用。
當(dāng)空氣中臭氧濃度達(dá)到(0.05~0.15)x 10-6時(shí),對(duì)許多植物會(huì)有不同的傷害作用。煙草、菠菜、燕麥等都是對(duì)臭氧敏感的植物,在這樣的空氣中0.5~8小時(shí)就會(huì)出現(xiàn)損傷。馬鈴薯、大麥、菜豆、洋蔥、小麥、番茄等對(duì)臭氧也十分敏感。在不出現(xiàn)癥狀的情況下,也會(huì)使植物的生長(zhǎng)明顯受阻。臭氧還能破壞植物吸收二氧化碳的能力,加劇溫室效應(yīng)。高濃度臭氧還會(huì)降低植物的生長(zhǎng)力,導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降。
九、光化學(xué)煙霧的元兇
1943年,美國(guó)第二大城市洛杉磯發(fā)生了世界上很早的光化學(xué)煙霧事件。當(dāng)時(shí)該市上百萬(wàn)輛汽車(chē)每天燃燒掉上千噸汽油,汽油燃燒后產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锏仍谔?yáng)紫外光線照射下引起光化學(xué)反應(yīng),形成污染煙霧,使該市大多市民患了眼紅、頭疼等疾病。1955年洛杉磯再次產(chǎn)生光化學(xué)煙霧,致使400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死。1970年的光化學(xué)煙霧使洛杉磯全市近四分之三的人不同程度的患病。
在日本、英國(guó)、加拿大、澳大利亞、德國(guó)、荷蘭、智利和我國(guó)也都曾先后出現(xiàn)過(guò)光化學(xué)煙霧。
那么,什么是光化學(xué)煙霧呢?光化學(xué)煙霧的宏觀表現(xiàn)就是大氣中煙霧彌漫,能見(jiàn)度顯著降低。光化學(xué)煙霧的實(shí)質(zhì)是由汽車(chē)、工廠等污染源排入大氣的氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚?,在太?yáng)紫外線的照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),生成臭氧、過(guò)氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物,參與光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的一次污染物和新形成的二次污染物的混合物共同導(dǎo)致大氣出現(xiàn)一種具有刺激性的藍(lán)色或棕色煙霧。二次污染物的起始反應(yīng)是氮氧化物經(jīng)光照產(chǎn)生原子氧,原子氧又與空氣中的氧氣生成臭氧,進(jìn)而引發(fā)一系列復(fù)雜的氧化反應(yīng)與自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),從而導(dǎo)致生成臭氧、甲醛、丙烯醛、過(guò)氧乙酰硝酸酯等多種二次污染物。因?yàn)檫@是光化學(xué)反應(yīng)引起的煙霧狀污染,所以被稱(chēng)為光化學(xué)煙霧。
近年來(lái)不僅是大城市及其周?chē)貐^(qū),一些鄉(xiāng)村地區(qū)也出現(xiàn)了光化學(xué)煙霧現(xiàn)象。
光化學(xué)煙霧中的二次污染物主要是臭氧、甲醛、丙烯醛、過(guò)氧乙酰硝酸酯等,這些都是對(duì)健康十分有害的物質(zhì)。這些污染物可從城市污染區(qū)擴(kuò)散到百千米以外,甚至可以擴(kuò)散到幾百千米以外,對(duì)人類(lèi)和生物造成大范圍的污染和危害。
光化學(xué)煙霧使人和動(dòng)物受到的主要傷害是眼睛和黏膜受刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等。長(zhǎng)期吸入污染物會(huì)引起咳嗽和氣喘,污染物濃度達(dá)50 x 10-6時(shí),人甚至有死亡危險(xiǎn)。
光化學(xué)煙霧也將影響植物生長(zhǎng),這與臭氧對(duì)植物的傷害類(lèi)似,只是更為嚴(yán)重。
光化學(xué)煙霧還會(huì)促成酸雨(pH<5.6的雨雪被稱(chēng)為酸雨雪,正常雨雪的pH一般為6~7.6)的形成。酸雨會(huì)污染土壤、損傷農(nóng)作物、造成橡膠制品老化、脆裂,使染料褪色,建筑物和機(jī)械受腐蝕,并損害油漆涂料、紡織纖維和塑料制品等。
光化學(xué)煙霧還會(huì)降低大氣的能見(jiàn)度,這主要是由于污染物質(zhì)在大氣中形成的光化學(xué)煙霧氣溶膠所引起的。這種氣溶膠顆粒大小一般多在0.3~1.0μm范圍內(nèi)。這樣大小的顆粒不易因重力作用而沉降,能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中,長(zhǎng)距離遷移。它們又能散射太陽(yáng)光,從而明顯地降低了大氣的能見(jiàn)度。這將妨害汽車(chē)與飛機(jī)等交通工具的安全運(yùn)行,導(dǎo)致交通事故增多。
現(xiàn)已確知,汽車(chē)尾氣以及石油和煤燃燒的廢氣是形成光化學(xué)煙霧的主要污染源。工廠、汽車(chē)等污染源不斷地向大氣中排放氮氧化物和碳?xì)浠锏纫淮挝廴疚铩R淮挝廴疚锏趸锖吞細(xì)浠锏呐欧藕蛷?qiáng)陽(yáng)光照射是形成光化學(xué)煙霧的前提條件。因此,在污染源存在的前提條件下,光化學(xué)煙霧一般發(fā)生在大氣相對(duì)濕度較低、少風(fēng)、氣溫24~320C的晴朗天氣的污染地區(qū)。污染高峰出現(xiàn)在下午2時(shí)前后,且會(huì)經(jīng)歷白天生成、傍晚消失的循環(huán)往復(fù)過(guò)程,直至污染源消失。
十、地球上空的藍(lán)天“漏”了
1958年科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)大氣平流層臭氧濃度有降低的趨勢(shì)。1985年英國(guó)科學(xué)家法曼等人又發(fā)現(xiàn)南極上空平流層的臭氧濃度在10月以后出現(xiàn)明顯的降低,這就是所謂的南極臭氧層空洞。
法曼等人在南極哈雷灣觀測(cè)站發(fā)現(xiàn),在過(guò)去 10 ~ 15 年間每到10月以后,南極上空的臭氧濃度就會(huì)減少約30%。從地面上觀測(cè),高空的臭氧層已極其稀薄,與周?chē)啾认袷切纬梢粋€(gè)“洞”,直徑達(dá)上千公里,“臭氧層空洞”由此而得名。我們可愛(ài)的藍(lán)天真的“漏’了!
衛(wèi)星觀測(cè)表明,南極臭氧層空洞覆蓋面積有時(shí)比美國(guó)的國(guó)土面積還要大。 1998 年臭氧空洞面積又比1997 年增大約 15%,幾乎相當(dāng)于三個(gè)澳大利亞的面積。1998 年南極上空臭氧空洞面積已達(dá)到歷史很高記錄,為 2720 萬(wàn)平方千米,比南極大陸還大約1倍。美、日、英、俄等國(guó)家聯(lián)合觀測(cè)發(fā)現(xiàn),近年來(lái),北極上空臭氧層也減少了 20%。
簡(jiǎn)而言之,臭氧層空洞的出現(xiàn)有二個(gè)條件:一是大氣中存在人類(lèi)活動(dòng)排放的氟里昂(人為因素)等消耗臭氧的物質(zhì);二是南極平流層極地渦旋中的低溫( 自然因素)。只有在平流層冰晶云表面吸附了大氣污染物質(zhì),才能通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)大量消耗臭氧,在南極春季(每年10月前后)形成臭氧洞。
隨著人類(lèi)步入工業(yè)化社會(huì),特別是自1920年代作為制冷劑的氟里昂被越來(lái)越廣泛地使用以來(lái),高空臭氧層正在遭到人為的破壞。平流層的臭氧濃度已出現(xiàn)明顯降低,地球的藍(lán)天真的“漏”了,我們?cè)撛觞N辦呢?
十一、保護(hù)家園,共同“補(bǔ)天”
完好地存在了億萬(wàn)年的藍(lán)天為什么在現(xiàn)代會(huì)“漏”呢?1958年科學(xué)家羅蘭德與莫利納首次對(duì)此進(jìn)行了解釋。他們認(rèn)為,進(jìn)入高空的鹵素對(duì)臭氧及臭氧層有破壞作用。
人類(lèi)自20世紀(jì)以來(lái)廣泛使用的制冷劑氟里昂是含有多個(gè)鹵原子的化合物,是破壞臭氧層的主要元兇。氟里昂是全鹵化的氯氟烴,溴化了的氯氟烴常被稱(chēng)作哈龍。氯氟烴與哈龍都被廣泛用作制冷劑、泡沫發(fā)生劑、滅火劑及氣溶膠噴霧劑等。它們都是十分穩(wěn)定的物質(zhì),可在大氣中長(zhǎng)期存在。它們進(jìn)入大氣平流層,造成臭氧分解,破壞臭氧層,由此導(dǎo)致天“漏”了。
臭氧層是地球人類(lèi)與萬(wàn)物的保護(hù)傘,臭氧層空洞的出現(xiàn)理所當(dāng)然地引起了國(guó)際社會(huì)的極大關(guān)注。自1974年起,美國(guó)、加拿大等國(guó)率先開(kāi)始限制氟里昂的生產(chǎn)與使用,并開(kāi)始了氟里昂代用品的研究。
聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署自1976年起陸續(xù)召開(kāi)了各種國(guó)際會(huì)議,通過(guò)了一系列保護(hù)臭氧層的決議,在全球范圍內(nèi)限制并逐步淘汰消耗臭氧、破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)。國(guó)際社會(huì)于1985年制定了《保護(hù)臭氧層維也納公約》,確定了國(guó)際合作保護(hù)臭氧層的原則。1987年又在加拿大制定了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》,確定了全球保護(hù)臭氧層國(guó)際合作的框架。
根據(jù)《蒙特利爾議定書(shū)》的規(guī)定,各簽約國(guó)分階段停止生產(chǎn)和使用氟里昂與哈龍制冷劑。發(fā)達(dá)國(guó)家要在1996年1月1日前停止生產(chǎn)和使用,其他所有國(guó)家都要在2010年1月1日前停止生產(chǎn)和使用這類(lèi)制冷劑,現(xiàn)有設(shè)備和新設(shè)備都要改用HFC類(lèi)制冷劑。這種含有碳?xì)浠瘜W(xué)鍵的HFC類(lèi)化合物在大氣中壽命很短,能很快分解,不會(huì)破壞臭氧層。
國(guó)際社會(huì)于1989年5月2日通過(guò)了《保護(hù)臭氧層赫爾辛基宣言》,推動(dòng)所有國(guó)家盡快簽署上述公約與議定書(shū)。1990年6月聯(lián)合國(guó)環(huán)境保護(hù)署又在倫敦召開(kāi)《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》締約國(guó)第二次會(huì)議,將影響臭氧層的受控物質(zhì)從2類(lèi)8種增加到7類(lèi)上百種。此后,這一政府間的國(guó)際會(huì)議每年召開(kāi)一次。1995年1月23日聯(lián)合國(guó)大會(huì)又通過(guò)決議,規(guī)定每年9月16日為《國(guó)際保護(hù)臭氧層日》。
我們完全可以相信,經(jīng)過(guò)我國(guó)、國(guó)際社會(huì)和我們每個(gè)人的共同努力,人類(lèi)將逐步修復(fù)正在被破壞的地球保護(hù)傘——臭氧層,使我們的地球家園更加并永遠(yuǎn)美好。
同林小編小結(jié):臭氧存在于生活的空氣中是污染物,但是在工業(yè)、醫(yī)療、消毒領(lǐng)域卻是靈丹妙藥。前者是人類(lèi)生產(chǎn)制造的副產(chǎn)物,而后者,也是人類(lèi)制造的,不過(guò)是造福人類(lèi)的正產(chǎn)物。北京同林從事臭氧事業(yè)20余年,見(jiàn)證了臭氧工業(yè)的從無(wú)到有、從糙到精的歷程,也會(huì)更加努力,讓臭氧更好的為人類(lèi)服務(wù)。
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