一、由震惊世界的伦敦烟雾说起
1952年12月5日~8日，一场灾难降临了英国伦敦。地处泰晤士河河谷地带的伦敦城市上空处于高压中心，一连几日无风，风速表读数为零。大雾笼罩着伦敦城，又值城市冬季大量燃煤，排放的煤烟粉尘在无风状态下蓄积飞散，烟和湿气积聚在大气层中，致使城市上空连续四五天烟雾弥漫，能见度极低。在这种气候条件下，飞机被迫取消航班，汽车即便白天行驶也须打开车灯，行人走路都极为困难，只能沿着人行道摸索前行。
由于大气中的污染物不断积蓄，不能扩散，许多人都感到呼吸困难，眼睛刺痛，流泪不止。伦敦医院由于呼吸道疾病患者剧增而一时爆满，伦敦城内到处都可以听到咳嗽声。仅仅4天时间，死亡人数达4000多人。就连当时举办的一场盛大的得奖牛展览中的350头牛也惨遭劫难。一头牛当场死亡，52头严重中毒，其中14头奄奄待毙。2个月后，又有8000多人陆续丧生。这就是骇人听闻的“伦敦烟雾事件”。
为什么大气被污染会有这么可怕的后果呢？说到这儿，我们不得不了解一个重要的概念--地球的大气圈。
在地球引力的作用下，地球的外部聚集了厚厚的一层大气，没有颜色和气味，既看不见也摸不着。它是一种混合气体，主要成分是氮和氧。氮是大气的主要成分，按其重量计算，它占到了大气的78.09%。此外，氧占20.95%，氩占0.93%，二氧化碳占0.032%，其余的是其他气体。
大气层好比是地球的一件“外衣”，它均衡地保护着地球的“体温”，使地球的万物不致受到来自宇宙的侵害，我们人类就生活在大气层中。地球吸收了太阳光后，再将其中的一部分热量释放到空气中。这些热量又被大气层中的水蒸气和云截留住，重新返回到地球上。大气层就像罩在地球上的一个巨大篮子，使地球变得温暖、舒适。
通过人造卫星，人们得知大气层有2000千米~3000千米厚。根据大气的温度、密度等物理性质在垂直方向上的差异，大气层可以分为五层，包括：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
对流层是指从地面到10千米~12千米高空的范围。这一层大气与我们人类的关系最密切，因为绝大多数水汽都集中在对流层里。因此天气的阴晴变化、风云雨雪等各种天气现象都发生在这一层。对流层的上方被称为平流层，人们乘坐的飞机就是在这里飞行的。平流层里有一种气流叫急流，大多由西往东吹，最高时速可达483千米。飞机飞行时常借助急流的推动力。从平流层顶到80千米高度的空间称为中间层，这一层空气更为稀薄，温度随高度增加布降低。再向上，从80千米~500千米是大气层当中的热层，这一层温度随高度增加而迅速增加，层内温度很高，昼夜变化很大，热层下部尚有少量的水分存在，因此偶尔会出现银白并微带青色的夜光云。热层以上的大气层称为逃逸层，这层是地球大气的最外层，这里的空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同，所以常常称为“大气层”。逃逸层的温度随高度增加而略有增加。由于空气受地心引力极小，气体及微粒可以从这层飞出地球磁场进入太空。
地球对大气层有着巨大的吸引力所以大气层才能紧紧地环绕地球。如果宇航员想要离开地球去太空探索，就必须克服地球的引力。他们只有以大于2.736万千米的时速穿越大气层才能进入到太空。同样的情况与月球做一个比较。月球上本来也有大气，但是由于它质量小，引力小，月面的重力只有地面重力的16%，月球上只要有每秒2.4千米的速度就可以逃逸到宇宙中去。因此，质量小、运动迅速快的大气没能在月球周围保存下来。
大气层是地球的保护层，使地球避免了许多来自太空的伤害。比如，从星际高速冲向地球的陨石，因为与大气剧烈摩擦而减慢速度，摩擦产生的高热还会使绝大部分陨石在100多千米的高空化为灰尘和气体，从而使地球化险为夷。但是人类和其他生物的活动会引起大气的变化。
目前，大气中二氧化碳的含量在增加，这主要是由于大量燃烧的煤、石油、天然气造成的。大气中二氧化碳含将使地球上的气温越来越高。譬如本文中提到的伦敦烟雾事件，酿成这次事件的主要凶手有两个，冬季取暖燃煤和工业排放的烟雾是元凶，逆温层现象是帮凶。煤炭在燃烧时，会生成水、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和碳氢化合物等物质，这些物质排放到大气中后，会附着在飘尘上，凝聚在雾气上，进入人的呼吸系统后会诱发支气管炎、肺炎、心脏病。当时伦敦持续几天的“逆温”现象，加上不断排放的烟雾，使伦敦上空大气中烟尘浓度比平时高10倍，二氧化硫的浓度是以往的6倍，整个伦敦城犹如一个令人窒息的毒气室一样。
可悲的是，烟雾事件在伦敦出现并不是独此一次，相隔10年后又发生了一次类似的烟雾事件，造成1200人的非正常死亡。直到20世纪70年代后，伦敦市内改用煤气和电力，并把火电站迁出城外，使城市大气污染程度降低80%，骇人的烟雾事件才可以避免在伦敦再度发生。
二、地球的保护伞--臭氧层
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。我们都知道，人类肉眼可以看到的“赤橙黄绿青蓝紫”的七彩光是可见光范围的太阳辐射，实际上到达地面的太阳光还有红外线和紫外线等。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，就可能破坏生物分子的蛋白质和基因物质，即我们所熟知的DNA，造成细胞破坏和死亡。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”。
臭氧与我们熟知的氧气是“亲兄弟”，只是臭氧由三个氧原子构成，而氧气由两个氧原子构成。它的形成是太阳的紫外线辐射的作用，低空的来自雷电作用，松林树脂化也能形成微量的臭氧。由于臭氧和氧气之间的平衡，大气中形成了一个较为稳定的臭氧层，这个臭氧层的高度在距离地面表面15千米~25千米处。生成的臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用，有效地阻挡了对地表生物有伤害的紫外线。因此，实际上可以说，臭氧层形成之后才有了生命在地球上的生存、延续和发展，臭氧层是地表生物系统的“保护伞”。
臭氧本身就好像和它的名字一样，具有一种特殊的气味。德国化学家先贝因博士，在150多年前提出水电解及火花放电中产生的臭味，同在自然界闪电后产生的气味相同。于是，他就给这种物质起名为臭氧，取意于希腊文的OZEIN，是“难闻”的意思。
臭氧和人们通常意义上所说的氧气有所不同。臭氧分子（O3）比氧气分子（O2）多一个氧原子（O）。氧分子在分解为氧原子后，再与另外的氧分子结合，最终形成臭氧分子。自然界中的臭氧主要是紫外线制造出来的。它们存在于距地面20千米~50千米的高空，在那里形成了一个圈层，把地球包围起来。太阳光中的紫外线分为长波和短波，大气中的氧气分子（O2）受到短波紫外线的照射，就会分解成原子状态。氧原子（O）是一种极其不稳定的粒子，很容易与其他物质发生反应。如果这时候遇见氢（H2），它们就会反应生成水（H2O）；如果遇上碳（C），它们就会发生反应生成二氧化碳（CO2）。同样的道理，当氧原子（O）遇见氧分子（O2），就会形成臭氧（O3）。因为臭氧的比重比氧气大，所以在形成后就会慢慢向臭氧层的底层降落。在降落过程中，随着温度逐渐上升，臭氧分子也表现出了它的不稳定性，在长波紫外线的照射下，它会再次还原为氧（O2）。臭氧层就是这样动态地保持着氧气与臭氧之间相互转换的平衡。
雨后的森林，空气会显得格外新鲜，这就是空气中臭氧增多的缘故。少量的臭氧有杀菌、消毒、净化空气的作用，对人体也有好处。但是，过多的臭氧则会对人体造成危害，不过臭氧层在远离地表的高空中，不会对人和生物造成危害。相反，它会对地球起到一个极好的保护作用。它帮助地球隔离了90%以上的紫外线，使地球上的生物免受强烈紫外线的照射。此外，它可以把吸收的紫外线转化成热能，使大气升温。大气层在距地面15千米~50千米的时候有一个升温层，就是缘自臭氧层对大气的加热作用。最后，在对流层上部和平流层底部，这里的气体温度很低。如果要是不存在臭氧层，这一高度的气体就会导致地面温度下降。所以说，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。
但是现在，人类的活动已经开始对臭氧层造成破坏了。臭氧层问题是美国化学家罗兰和穆连于1974年首先提出来的。他们认为，在对流层中极稳定的化学物质氯氟烃（CFC）被输送到平流层后，在那里分解产生的原子氯（Cl）就将有可能破坏臭氧层。20世纪70年代末开始，科学家们开始每年春天在南极考察臭氧层。
1994年，人们在南极首次观察到了至今为止最大的臭氧空洞，它的面积相当于一个欧洲。南极是一个非常寒冷的地区，终年被冰雪覆盖，四周环绕着海洋。在过去10年~15年间，每到春天南极上空平流层的臭氧都会发生急剧的大规模耗损。极地上空臭氧层的中心地带，近95%的臭氧被破坏。从地面向上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成了一个“洞”，直径上千米，“臭氧洞”就是因此而得名的。让我们难过的是：南极上空的臭氧层是在20亿年的漫长岁月中形成的，可是仅在一个世纪里就被破坏了60%，这一切不得不让我们人类痛心和反思。
臭氧洞一经发现，立即引起科学界及整个国际社会的震动。那么，到底是什么原因破坏了我们地球的保护伞呢？
经过科学家们的反复研究和探索，谜底最终被揭开：元凶就是我们现在所熟知的氯氟烃（它是冰箱冷冻机的理想制冷剂）和含溴卤化烷烃（哈龙）等气体，它们会造成臭氧减少。
氟利昂作为氯氟烃物质中的一类，是一种化学性质非常稳定，且极难被分解、不可燃、无毒的物质，被广泛应用于现代生活的各个领域。清洁溶剂、制冷剂、保温材料、喷雾剂、发泡剂等中都使用了氟利昂。氟利昂在使用中被排放到大气后，其稳定性决定它将长时间滞留于此达数十年至百年。由于氟利昂不能在对流层中自然消除，只能缓慢地从对流层流向平流层，在那里被强烈的紫外线照射后分解，分解后产生的原子氯将会破坏臭氧层。
研究表明，臭氧层被破坏后，紫外线会通过大气层长驱直人。强烈的紫外线照射会抑制人的免疫力，会使白内障和皮肤癌患者增加。如果臭氧层的总量减少1%的话，uv-B就将增加2%，其结果是使皮肤癌发病率提高2%~4%。此外，紫外线的增强还会影响农作物的生长，并通过对海洋中的藻类产生的影响破坏整个水生生态系统。据统计，目前全世界氟利昂的年使用量超过100万吨，迄今为止向大气中排放的氟利昂总量达2000万吨，大部分仍停留在对流层中，只有10%左右到达了平流层。严重的后果是：这些进入大气层中的2000万吨以上的氯氟烃，只有一部分参与臭氧层的破坏作用，大部分还在大气中游荡。因而，虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃，但是臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况，除了氯氟烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，都是破坏臭氧层的因素。
臭氧层耗损对人类健康及其生存环境都有着巨大的危害，臭氧层破坏已经成为当前全球面临的环境问题之一。这一严峻的形势迫使全球的国家和人们对臭氧层保护的立场达到前所未有的统一。很快，就在南极臭氧洞被发现的当年，由联合国环境署发起并通过了保护臭氧层的“维也纳公约”，首次在全球建立了共同控制臭氧层破坏的一系列原则方针。随后，各种各样轰轰烈烈的“补天”行动开开始了……
我们期待着那个原本美好无瑕的天空能够重新回来。
三、被喻为“空中死神”的酸雨
在1980年，一场异常的寒流袭击了欧洲。在德国、捷克、斯洛伐克和波兰接壤处苏台德山脉的“黑三角地带”，大片早已被酸雨侵蚀得表皮剥离的枯黑林木终于没能耐受住这场寒流，像一盘骨牌般纷纷倒下，使这里成为“森林的墓地”。
这片三角地带曾是炼钢厂、煤矿、化工厂集中的地方，由于工业废弃物和硫酸化合物的高浓度排放，这里的降水PH值的酸度高出正常的十几倍，是酸雨侵害最为严重的地方之一。由于林木遭到了毁灭性的破坏，这里没有鸟鸣，没有花香，酸雨给这片曾经每年可接待600万观光客的国立公园带来的损失无以计量。
造成这一切的元凶就是有“空中死神”之称的酸雨。酸雨是一种特殊的降雨，之所以叫它“酸雨”，就是因为它的化学性质是酸性的。有人认为酸雨是一场无声无息的危机，而且是有史以来对人类冲击最大的环境威胁，是一个看不见的敌人。
酸雨的全称应该叫作“酸性沉降”，是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水。酸性的降雨最早引起人们的注意，所以人们习惯将它们统称为酸雨。PH值是化学中用来划分物质酸碱性的一种标度，依据的是溶液中氢离子活度。通常PH值是一个介于0~14之间的数，当某溶液的PH值小于7时，溶液就呈酸性；当PH值大于7时，溶液呈碱性；当PH值等于7时，溶液呈中性。酸雨分为“湿沉降”和“干沉降”两种。前者是说所有气状污染物或是粒状污染物，随着大气降水（雨、雪、雾、雹等形式）落到地面。后者就是指在没有降水的时候，空中降下的是粉尘所带有的酸性物质。
大气中含有大量的二氧化碳，这使得大自然中的降雨本身就呈现酸性，PH值大约为5.6。这是二氧化碳在常温情况下溶解到雨水中，并达到气液平衡的结果。但是随着人类工业和社会的发展、能源消费的增多，空气中的酸性物质越来越多。
