第一节地球的自然灾害
1．为什么说臭氧层是地球“母亲”的保护伞
臭氧，是地球大气层中的一种蓝色的、有刺激性气味的微量气体，是平流层大气的最关键组成部分。大气中90％的臭氧集中在距地球表面10千米～50千米的高度范围内，分布厚度约为10千米～15千米。臭氧层在地球表面并不太厚，臭氧在大气层中只占百万分之几。
若在气温0℃时，将地表大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压时，臭氧层的总厚度才不过3毫米，总质量不过3万亿千克左右。就是这样一个臭氧层，却吸收了来自太阳99％的高强度紫外辐射，保护了人类和生物免遭紫外辐射的伤害。可以毫不夸张地说，地球上的一切生命，就像离不开水和氧气一样，也离不开大气的臭氧层。大气臭氧层是地球上一切生灵的保护伞。
1984年，英国科学家法尔曼等人在南极哈雷湾观测站发现：在过去10～15年间，每到春天，南极上空的臭氧浓度就会减少约30％，极地上空的中心地带有近95％的臭氧被破坏。从地面上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比，像是形成一个“洞”，“臭氧洞”由此而得名。这是人类历史上第一次发现“臭氧空洞”。当时观察此洞覆盖面积，只有美国的国土面积那么大。此后，“臭氧空洞”越来越大，危害越来越严重，已经逐渐引起了全世界的重视。
太阳是一个巨大的热体，表面温度高达6000℃，是地球取之不尽的能量来源。但太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高，如果到达地球表面，就可能对地球生物的生存造成无法挽回的影响。然而，自然的力量改变了这一过程。地球的大气层就像一个过滤器、一把保护伞，将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外，使地球成为人类可爱的家园。而完成这一工作的，就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。
臭氧层损耗，是“臭氧空洞”形成的真正原因。那么，臭氧层是如何被耗损的呢？人类活动排入大气中的一些物质，进入平流层，与那里的臭氧发生化学反应，就会导致臭氧耗损，使臭氧浓度减少。
人为消耗臭氧层的物质主要有：广泛用于冰箱和空调制冷、泡沫塑料发泡的电纳米的烷烃(又称：Halons哈龙)等化学物质。消耗臭氧层的物质，在大气的对流层中是非常稳定的，可以停留很长时间。
因此，这类物质可以扩散到大气的各个部位，但是到了平流层后就会在太阳的紫外辐射下发生光化反应，释放出活性很强的游离氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应。
由于臭氧层中臭氧的减少，照射到地面的太阳光紫外线增强，其中波长为240纳米～329纳米的紫外线对生物细胞具有很强的杀伤作用，对生物圈中的生态系统和各种生物，包括人类，都会产生不利的影响。
臭氧层破坏以后，人体直接暴露于紫外辐射的机会就会大大增加，这将给人体健康带来不少麻烦。首先，紫外辐射增强，使患呼吸系统传染病的人增加；受到过多的紫外线照射，还会增加皮肤癌和白内障的发病率。此外，强烈的紫外辐射促使皮肤老化。
臭氧层破坏对植物产生难以确定的影响。近几十年来，人们对200多个品种的植物进行了增加紫外照射的实验，其中三分之二的植物显示出敏感性。一般说来，紫外线辐射增加，使植物的叶片变小，因而减少俘获阳光的有效面积，对光合作用产生影响。对大豆的研究初步结果表明，紫外辐射会使大豆更容易受杂草和病虫害的损害。臭氧层厚度减少25％，可使大豆减产20％～25％。紫外线辐射的增加，对水生生态系统也有潜在的危险。紫外线的增强，还会使城市内的烟雾加剧，使橡胶、塑料等有机材料加速老化，使油漆褪色等。
氟利昂，是杜邦公司20世纪30年代开发的一个引为骄傲的产品，被广泛用于制冷剂、溶剂、塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等。
哈龙在消防行业发挥着重要作用。科学家的研究令人信服地揭示出，人类活动已经造成臭氧层严重损耗的时候，“补天”行动非常迅速。我国于1989年就加入了《保护臭氧层维也纳公约》，先后积极派团参与了历次的《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔约国会议，并于1991年加入了修正后的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。我国还成立了保护臭氧层领导小组，开始编制并完成了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。根据这一方案，我国已于1999年7月1日冻结了氟利昂的生产，并已于2010年前全部停止生产和使用所有消耗臭氧层物质。英国首相布莱尔还倡导世界各国和地区保护环境，减少污染。
2．全球变暖所导致的温室效应是怎么回事
温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线，却被大气吸收。这样，就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约330℃或更多。反之，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。
自工业革命以来，工业生产和自然过程向大气释放200万亿千克二氧化碳，大气中二氧化碳浓度已比200年前增长约20％，而最近25年中增长8％，而这种增长势头仍在继续。二氧化碳能使太阳光顺利到达地面，却不让地球表面受辐射时产生的热散发出去，使地球变成了一个气温不断增高的“大温室”。
温室效应，就是指室内温度较室外高，不散热。生活中我们可以见到的玻璃育花房和蔬菜塑料大棚，就是典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室，是让太阳光能够直接照射进温室，加热室内空气；而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内的热空气向外散发，使室内的温度保持高于外界的状态，以提供有利于植物快速生长的条件。
温室效应会带来以下列几种严重恶果：①地球上的病虫害增加；②海平面上升；③气候反常，海洋风暴增多；④土地干旱，沙漠化面积增大。
科学家预测：如果地球表面温度升高，按现在的速度继续发展，到2050年全球温度将上升2℃4℃，南北极地冰山将大面积融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括几个着名的国际大城市纽约、上海、东京和悉尼。
温室效应，主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，释放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体，具有吸热和隔热的功能。
它在大气中增多的结果，是形成一个无形的“玻璃罩”，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果就是地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。
人类活动和大自然还排放其他温室气体，它们是氯氟烃(CFC)、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体。
地球上可以吸收大量二氧化碳的，是海洋中的浮游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。为减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量节约用电(因为发电烧煤)，少开汽车；另一方面保护好森林和海洋，比如不乱砍滥伐森林，不让海洋受到污染，以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林，减少使用一次性方便木筷，节约纸张(造纸需要木材)，不践踏草坪等行动，来保护绿色植物，使它们多吸收二氧化碳，来帮助减缓温室效应。
3．海洋中出现神奇的赤潮与黑潮是怎么回事
“赤潮”是一种灾害性的水色异常现象。人类早就有相关记载，如《圣经·旧约·出埃及记》中就有关于“赤潮”的描述：“河里的水，都变作血，河也腥臭了，埃及人就不能喝这里的水了。”赤潮发生时，海水变得黏黏的，还发出一股腥臭味，颜色大多都变成红色或近红色。
1803年，法国人马克·莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光的现象，来判别贻贝是否可以食用。
1831～1836年，达尔文在《贝格尔航海记录》中，记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的赤潮事件。据记载，中国早在2000多年前就发生了赤潮现象，一些古书文献或文艺作品里已有一些有关赤潮方面的记载。如清代蒲松龄在《聊斋志异》中就形象地记载了与赤潮有关的发光现象。
赤潮又称为红潮。它是海洋中某些浮游生物在一定环境条件下暴发性增殖或聚集，引起水色变化的一种生态异常现象。“赤潮”生物，多为浮游植物(藻类)，在我国海域约分布有130种。
“赤潮”灾害，可通过产生毒素、对动物鳃组织的物理性刺激或降低水体中溶解氧，引起海洋动物的大量死亡；同时藻类毒素通过在鱼类和贝类体内富集，最终对摄食它们的其他动物，包括人类，产生毒害作用。营养盐，是“赤潮”藻赖以生存的物质基础。
光、温度、盐度、微量元素(铁等)、维生素(B1等)、海流等，是赤潮藻能否旺发的辅助条件；浮游动物的摄食压力和赤潮藻自身的死亡，则抑制赤潮藻的旺发。由此可见，海水富营养化，是“赤潮”发生的必要条件。在此基础上，在其他若干辅助因素共同作用下，导致赤潮藻的旺发，即发生赤潮。
“赤潮”会导致海洋生态环境的破坏。海洋，是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存、相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环、能量流动，都是处于相对稳定、动态平衡的。当“赤潮”发生时，这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性“赤潮”发生初期，由于植物的光合作用，水体会出现高叶绿素、高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变，致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖，导致一些生物逃避甚至死亡，破坏了原有的生态平衡。
“赤潮”还会对海洋渔业和水产资源造成破坏。“赤潮”破坏鱼、虾、贝类等资源的主要原因是：破坏渔场的饵料基础，造成渔业减产；赤潮生物的异常发育繁殖，可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞，造成这些生物窒息而死；“赤潮”后期，赤潮生物大量死亡，在细菌分解作用下，可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质，使海洋生物缺氧或中毒死亡；有些“赤潮”的体内或代谢产物中含有生物毒素，能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。
“赤潮”还会危害人类的健康。有些赤潮生物分泌赤潮毒素，当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内，摄入这些有毒生物，虽不能马上被毒死，但生物毒素可在体内积累，其含量大大超过食用时人体可接受的水平。这些鱼虾、贝类，如果不慎被人食用，就会引起人体中毒，严重的会导致死亡。
海水富营养化，是“赤潮”发生的物质基础和首要条件。由于城市工业废水和生活污水大量排入海中，使营养物质在水体中富集，造成海域富营养化。
此时，水域中氮、磷等营养盐类，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加，促进“赤潮”生物大量繁殖。“赤潮”检测的结果表明，“赤潮”发生海域的水体均已遭到严重污染，富营养化，氮磷等营养盐物质大大超标。
其次，一些有机物质也会促使“赤潮”生物急剧增殖。
“赤潮”的发生，也与水文气象和海水理化因子的变化有关。
海水的温度，是赤潮发生的重要环境因素。20℃～30℃是“赤潮”发生的适宜温度范围。科学家发现，一周内水温突然升高大于2℃，是“赤潮”发生的先兆。海水的化学因子，如盐度变化，也是促使生物因子-“赤潮”生物——大量繁殖的原因之一。
随着全国沿海养殖业的大发展，尤其是对虾养殖业的蓬勃发展，也产生了严重的自身污染问题。在对虾养殖中，人工投喂大量配合饲料导致池内残存饵料增多，严重污染了养殖水质。
“黑潮”，是沿着北太平洋西部边缘，向北流动的一支强西边界海流，因水色深蓝似黑色而得名。相对于所流经的海域来说，它具有高温、高盐的特征。“黑潮”起源于菲律宾东南，是北赤道流的一个向北分支的延伸。“黑潮”主流沿巴士海峡东侧北上，经台湾省东岸苏澳至与那国岛之间进入东海，然后沿东海大陆架边缘与陆坡毗邻区域流向东北，至奄美大岛以西约北纬29°、东经128°附近折向东，经吐噶喇和大隅海峡，离开东海返回太平洋，并沿日本南岸东流。
“黑潮”的流幅和厚度并不都是一样的，在不同的海域里有不同的变化。通常它的宽度为150千米。在日本列岛南面海域，黑潮的最大宽度可达200千米～1000千米。它的厚度达1000米以上。黑潮的流速比一般海流要强劲得多。它的流速为每小时3千米～10千米，由此可以计算出黑潮在我国东海的流量为每秒钟约3000万立方米。这个流量，相当于我国第一大河长江流量的1000倍，可见黑潮的流量极为可观。
