臭氧層危機震撼全球
也許你不會想到，人類在地球上的生存竟有賴於大氣圈上層臭氧（O3）的存在吧？人類與環境關係的複雜性常常會出乎人們的預料，大氣圈上層臭氧量的減少目前已成了一個舉世矚目的嚴重問題。原來，在距地球表麵15~20公裏的平流層中，臭氧的含量非常豐富，這些臭氧是分子氧（O2）在高空太陽輻射的作用下，分解出的原子氧（O）再同分子氧結合而形成的。臭氧有選擇地吸收紫外線和其他短波太陽輻射能，使能穿透大氣層到達地球表麵的太陽輻射能僅限於300納米（nm）以上的長波輻射，而對人體和生物有致癌和殺傷作用的紫外線、X射線和γ射線，大部分都不能到達地球表麵，從而保護著人類和生態係統免受短波輻射的傷害。
1974年美國加州大學的羅蘭德提出了一份科學報告，認為地球大氣圈上層的臭氧正減少，從而對人類的生存造成了潛在的威脅。這份報告立刻震動了整個世界，引起了科學界對這一問題的極大關注。僅在30多年前，平流層中臭氧的含量還保持著一種穩定的平衡狀態，即臭氧的生成和分解速率大體相等，使臭氧的總含量保持穩定。然而最近30多年來有證據表明，人類的活動正在幹擾和破壞著大氣圈上層臭氧的自然平衡，使臭氧的分解過程大於生成過程，從而正在造成一種潛在的全球性的生態危機。
目前人類正越來越廣泛地使用一種危險的化合物氟利昂，其中最常用的兩種是CFCl3和CF2Cl2（簡稱F11和F12）。這些化合物已被廣泛用於各種噴霧器（工業用、農業用和家用）的霧化劑、除臭劑和冷凍係統的製冷劑。這些化合物很穩定、不活潑，也不易分解，因此不會和噴霧器的內容物發生任何化學反應，但大量氟利昂逸散之後最終將會到達大氣圈上層，並在強紫外經的照射下分解出自由氯原子（Cl），接著，氯原子就會與臭氧發生反應，從而使臭氧量減少。
羅蘭德的報告最初受到科學界的普遍懷疑，而且遇到來自工業界的極大敵視和反對，但權威的美國環境質量委員會在詳盡地研究了這一報告後，證實這一觀點是正確的並得出了如下結論："各方麵的證據都已表明，如果人類以目前的速率長期使用氟利昂的話，那麼大氣高層中臭氧的含量肯定會明顯減少。"據研究，平流層中的臭氧每減少1%，到達地球表麵的紫外線車射強度就會增加2%，而紫外線輻射強度增加就必然會導致人類皮膚癌患者數量的增加。據美國腫瘤研究所報告，紫外線輻射增強除可誘發皮膚癌外，還會誘發更多的黑瘤（癌）、基細胞癌和扁平細胞癌。現在僅美國一國每年人皮膚癌患者就多達20萬~60萬，如果失去了臭氧層屏障的保護，那對地球上生物界和人類來說都是災難性的。
1985年，人類首次發現南極上空出現"空洞"，這一發現被雨雲7號衛星的觀測所證實。1978~1987年，國際臭氧趨勢觀察小組曾堅持了長達10年的高空飛行觀察，觀察表明在此期間，南緯39~60度臭氧減少了5%~10%；南緯19度至北緯19度的近赤道區域臭氧減少了1.6%~2.1%；北緯40~64度減少了1.2%~1.4%；我國華南地區減少了3.1%，華東華北地區減少了1.7%，東北地區減少了3.0%。如果按這一減少趨勢計算，到2075年時，臭氧將比1985年減少40%，那時全球皮膚癌患者將達1.5億，農作物產量將減少7.5%，水產品將損失25%，人體免疫功能能將明顯減退。至於紫外線輻射的增強對自然生態係統會帶來什麼影響，目前人類還知道得很少。近10多年來剛剛開始注意這方麵的研究，現在已經有人分別在森林生態係統、草原生態係統、濕地生態係統和構成海洋生產力基礎的表層浮遊生物方麵從事紫外線生態效應的研究。
1973年全世界使用的氟利昂已多達75噸，此後氟利昂的使用量有增無減，雖然美國已於1978年率先宣布禁止使用氟利昂，但少數國家削減氟利昂的使用量並不能完全消除紫外線對人體健康、農作物、野生生物和海洋生物的潛在威脅。
特別是近來發現，核彈爆炸和大型噴氣飛機的高空飛行都能使平流層中的臭氧含量減少，因為核彈爆炸和噴氣式飛機所釋放出的氮的氧化物也能與臭氧發生反應，使臭氧分解。據記載，1963年的一次核彈爆炸一度使大氣高層的臭氧濃度下降，後來又漸漸恢複到了正常水平。有人曾計算過，由17架大型噴氣式飛機組成的機群，隻要每天在17公裏高空飛行7小時，一年之內臭氧的濃度就會減少1%。而據泰勒（M. G. Tyller）計算，隻要有500架大型超音速噴氣式運輸機每天定期飛越美國上空，那隻需一年時間，大氣中臭氧的含量就會減少一半。因此，維護大氣圈臭氧保護層的穩定，使其不受人類活動的幹擾，已經成為又一個需要整個人類共同合作才能解決的全球性環境問題，這個問題理所當然地成了1982年在倫敦召開的"人類環境國際會議"所討論的主要問題之一。
針對臭氧層中臭氧濃度日趨下降的嚴酷現實，國際上開展了一係列的活動並采取了許多對應措施。1977年通過了《保護臭氧層行動世界計劃》並成立了國際臭氧層協調委員會；1985年通過的《保護臭氧層維也納公約》明確了保護臭氧的原則；1987年9月，23個國家又協議通過了要求各國積極參加的《消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》，該議定書對5種CFC和3種哈龍的生產和消費作了限製性規定。我國已參加了維也納公約並準備在適當的時候參加簽署蒙特利爾議定書。我們相信，在國際組織的協調和各國的共同努力下，是能夠有效地保護好臭氧層和逐漸改善全球生態環境的，也隻有通過全人類的共同努力才能解決好像臭氧層破壞這樣關係到全球生物命運和整個人類生存與發展的大問題。
地球生物的無形殺手--酸雨
酸雨是1982年人類環境國際會議所討論的一個全球性環境問題。同年6月在瑞典斯德哥爾摩還專門召開了有33國代表參加的酸雨問題國際會議，可見這個問題已經引起了人們多麼大的重視，目前酸雨的解已經成了最嚴重的環境問題之一。幾十年來，人類一直把大氣圈作為排汙場所加以利用，認為浩瀚無垠的大氣圈和水圈具有無限的淨化、吸收和解毒能力，但事實證明人們的想法是錯誤的。現在人類已開始嚐到這一做法所導致的嚴重後果，被排放到大氣中的廢氣正在變為酸雨降落在很多國家，使全球的水域和土壤不斷酸化。
酸雨問題雖然早在19世紀70年代就被一個英國研究人員發現了，但直到20世紀60年代人類才認識到酸雨是對環境的一種嚴重威脅。酸雨最初發生在北歐斯堪的那維亞各國，後來在從歐洲到日本、從亞洲到北美洲的北半球廣大地區內都經常下酸雨。在美國和另拿大東部曾是下酸雨最多的地區，有些地區的雨，從天而降的不是水，而簡直就是稀硫酸和硝酸溶液，這種酸雨甚至可使大理石、岩石和鐵受到腐蝕。
酸雨是燃燒石油、煤炭和天然氣所產生的二氧化硫和一氧化氮與大氣中的水結事而形成的產物，酸雨中所含的酸主要是硫酸和硝酸。煤和石油中大約含有1%的硫，燃燒時生成二氧化硫，其中約有一半形成硫酸。這些懸浮在大氣中直徑隻有1微米（μm）的硫酸和硝酸微粒，隨著雨雪回降到地麵就是酸雨。所以，煤、石油和天然氣燒得越多，酸雨也就下得越多，雨水中酸的濃度也就越大。
具有諷刺意味的是，造成酸雨的原因之一，恰恰是人類為了減少環境汙染所作的努力。起初，人們為了把工業區的煙霧減少到最低限度而開始修築高煙囪，有的竟高達360米。這些煙囪雖然減少了煙霧對當地空氣的汙染，但煙霧卻被強風送到了數千公裏以外的地方，這些高煙囪就像化學武器一樣作用於整個北半球。來自中國的酸雨降落在日本，而來自日本的酸雨又降落在美國，從美國飄往加拿大的含酸空氣估計每年有1900萬噸，雲集在瑞典和挪威上空的二氧化硫氣體，有2/3是來自英國和德國的工業區，我國每年排放的1500萬噸二氧化硫雖然有些也飄出了國界但同時也受到了別國排放的有毒氣體之害。為此還引起了不少國際紛爭。
正常雨水的酸堿度（即pH值）一般都在6左右，不會低於5.6。到了50年代，雨水的pH值已經下降到了3~5，最低有到2.1的，這意味著雨水的酸度比正常值增加了10~1000倍，甚至10000倍！據估計1981年一年沉降在前西德的二氧化硫多達350萬噸，比1950年增加了一倍。而每年沉降在挪威國土上的硫大約為56000噸，相當於該國硫年產量的6倍。日本東京在1971年9月23日下了一場罕見的酸雨，雨水酸得使人的眼睛感到刺痛並像蟲螫似地刺激人的皮膚。酸雨有時竟比番茄汁和檸檬汁還要酸，甚至和醋一樣酸。
60多年前，美國紐約州的阿迪龍達克山脈隻有4%的湖泊沒有魚，到1975年，沒有魚的湖泊已占了一半，這些湖泊簡直成了水的沙漠。30多年前，布魯克特勞特湖還盛產鮭、鱸和狗魚，垂釣者來到這裏都會滿載而歸，但是現在所有的魚都死光了，原因是湖水中含有大量的酸。不僅酸雨會使湖水變酸，而且大量的酸雪在春天融化時也會把酸度很高的雪水送進湖泊裏，幾天之內就會使湖水的酸度增加10倍以上。酸性不僅會直接殺死魚類（特別是魚苗），而且還會破壞湖中的食物鏈，使生長在湖底和湖邊的植物死亡，而代這以苔蘚和新類型的藻類（圖64）。美國有些湖泊的酸度已相當於胃液的酸度。
酸雨正在給瑞典、挪威和其他一些國家的生態環境造成有史以來最嚴重的損害。僅瑞典和挪威兩國就有20000個晶瑩清澈的湖泊已經死亡（從生物學的觀點看），有10000多個湖泊麵臨著嚴重的威脅，這些湖泊的pH值已下降到5以下，鮭魚和鱒魚的數量大減。據加拿大科學家統計，目前加拿大約有50000個湖泊正麵臨著變成"死湖"的危險。
酸雨不僅能殺死水生生物、破壞水體生態平衡，而且還能傷害陸地植物、農作物（如黃瓜、茄子、大豆等）和各種樹木；破壞土壤肥力；延緩森林中有機物質的分解，使樹木生長緩慢並易感病害；同時還能腐蝕金屬、建築物和曆史古跡。德國巴登符騰堡已有64000公頃森林因酸雨死亡，巴伐利亞有54000公頃森林危旦夕。美國東部5個州，由於酸雨而引起的玉米及飼料作物減產，每年約損失6400萬美元，減產率為8.2%。
最近發現，酸雨對人體也會帶來不利影響。據分析，酸雨中含有少量汞和鎘等重金屬，這些有毒的金屬會通過水體和土壤進入動物和植物體內並逐漸累積起來，然後再借助於食物鏈進入人體，對人的健康構成嚴重威脅。
酸雨對我國環境所造成的危害也非常嚴重，我國下酸雨的頻率和雨水的酸度自北向南逐漸加重，長江以北酸雨較少，長江以南酸雨較多並有連成片的趨勢，華南、西南地區已普遍發生酸雨。據1979年和1980年連續兩年對重慶地區酸雨的監測表明，雨水的酸度為5.33~4.04，非常接近1966年歐洲酸雨的水平。1982年我國還進行過一次大規模的酸雨普查工作，在2400多個普查臨測樣品中，酸雨檢出率為44.5%。1983年在武漢市8個地點測得2939個數據，pH值平均為5.16，最低為4.1，酸雨檢出率為51.7%，占總降水的70%。根據1982年監測的結果，雨水酸度低於4的城市有蘇州、廣州、南昌、貴陽和重慶等，1985年又增加了廈門、福州和青島。我國有的地區酸雨出現的頻率高達90%以上。