臭氧層形成的原因_臭氧層的主要作用(2)
臭氧層形成的原因_臭氧層的主要作用
臭氧層被破壞的影響
臭氧層被大量損耗后，吸收紫外輻射的能力大大減弱，導(dǎo)致到達(dá)地球表面的紫外線B明顯增加，給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)多方面的的危害，已受到人們普遍關(guān)注的主要有對(duì)人體健康、陸生植物、水生生態(tài)系統(tǒng)、生物化學(xué)循環(huán)、材料、以及對(duì)流層大氣組成和空氣質(zhì)量等方面的影響。
對(duì)健康的影響
陽(yáng)光紫外線UV-B的增加對(duì)人類健康有嚴(yán)重的危害作用。潛在的危險(xiǎn)包括引發(fā)和加劇眼部疾病、皮膚癌和傳染性疾病。對(duì)有些危險(xiǎn)如皮膚癌已有定量的評(píng)價(jià)，但其他影響如傳染病等仍存在很大的不確定性。實(shí)驗(yàn)證明紫外線會(huì)損傷角膜和眼晶體，如引起白內(nèi)障、眼球晶體變形等。據(jù)分析，平流層臭氧減少1%，全球白內(nèi)障的發(fā)病率將增加0.6-0.8%，全世界由于白內(nèi)障而引起失明的人數(shù)將增加10,000到15,000人;如果不對(duì)紫外線的增加采取措施，到2075年，UV-B輻射的增加將導(dǎo)致大約1800萬(wàn)例白內(nèi)障病例的發(fā)生。
紫外線UV-B段的增加能明顯地誘發(fā)人類?；嫉娜N皮膚疾病。這三種皮膚疾病中，巴塞爾皮膚瘤和鱗狀皮膚瘤是非惡性的。利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人類流行病學(xué)的數(shù)據(jù)資料得到的最新的研究結(jié)果顯示，若臭氧濃度下降10%，非惡性皮膚瘤的發(fā)病率將會(huì)增加26%。另外的一種惡性黑瘤是非常危險(xiǎn)的皮膚病，科學(xué)研究也揭示了UV-B段紫外線與惡性黑瘤發(fā)病率的內(nèi)在聯(lián)系，這種危害對(duì)淺膚色的人群特別是兒童期尤其嚴(yán)重;
人體免疫系統(tǒng)中的一部分存在于皮膚內(nèi)，使得免疫系統(tǒng)可直接接觸紫外線照射。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紫外線照射會(huì)減少人體對(duì)皮膚癌、傳染病及其他抗原體的免疫反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)重復(fù)的外界刺激喪失免疫反應(yīng)。人體研究結(jié)果也表明暴露于紫外線B中會(huì)抑制免疫反應(yīng)，人體中這些對(duì)傳染性疾病的免疫反應(yīng)的重要性還不十分清楚。但在世界上一些傳染病對(duì)人體健康影響較大的地區(qū)以及免疫功能不完善的人群中，增加的UV-B輻射對(duì)免疫反應(yīng)的抑制影響相當(dāng)大。
已有研究表明，長(zhǎng)期暴露于強(qiáng)紫外線的輻射下，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的DNA改變，人體免疫系統(tǒng)的機(jī)能減退，人體抵抗疾病的能力下降。這將使許多發(fā)展中國(guó)家本來(lái)就不好的健康狀況更加惡化，大量疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度都會(huì)增加，尤其是包括麻疹、水痘、皰疹等病毒性疾病，瘧疾等通過皮膚傳染的寄生蟲病，肺結(jié)核和麻瘋病等細(xì)菌感染以及真菌感染疾病等。
對(duì)植物的影響
臭氧層損耗對(duì)植物的危害的機(jī)制尚不如其對(duì)人體健康的影響清楚，但研究表明，在已經(jīng)研究過的植物品種中，超過50%的植物有來(lái)自UV-B的負(fù)影響，比如豆類、瓜類等作物，另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的質(zhì)量將會(huì)下降;植物的生理和進(jìn)化過程都受到UV-B輻射的影響，甚至與當(dāng)前陽(yáng)光中UV-B輻射的量有關(guān)。植物也具有一些緩解和修補(bǔ)這些影響的機(jī)制，在一定程度上可適應(yīng)UV-B輻射的變化。不管怎樣，植物的生長(zhǎng)直接受UV-B輻射的影響，不同種類的植物，甚至同一種類不同栽培品種的植物對(duì)UV-B的反應(yīng)都是不一樣的。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，就需要種植耐受UV-B輻射的品種，并同時(shí)培養(yǎng)新品種。對(duì)森林和草地，可能會(huì)改變物種的組成，進(jìn)而影響不同生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性分布。
UV-B帶來(lái)的間接影響，例如植物形態(tài)的改變，植物各部位生物質(zhì)的分配，各發(fā)育階段的時(shí)間及二級(jí)新陳代謝等可能跟UV-B造成的破壞作用同樣大，甚至更為嚴(yán)重。這些對(duì)植物的競(jìng)爭(zhēng)平衡、食草動(dòng)物、植物致病菌和生物地球化學(xué)循環(huán)等都有潛在影響。這方面的研究工作尚處起步階段。
對(duì)生態(tài)的影響
世界上30%以上的動(dòng)物蛋白質(zhì)來(lái)自海洋，滿足人類的各種需求。在許多國(guó)家，尤其是發(fā)展中國(guó)家，這一百分比往往還要高。因此很有必要知道紫外輻射增加后對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響。此外，海洋在與全球變暖有關(guān)的問題中也具有十分重要的作用。海洋浮游植物的吸收是大氣中二氧化碳的一個(gè)重要去除途徑，它們對(duì)未來(lái)大氣中二氧化碳濃度的變化趨勢(shì)起著決定性的作用。海洋對(duì)CO2氣體的吸收能力降低，將導(dǎo)致溫室效應(yīng)的加劇。
海洋浮游植物并非均勻分布在世界各大洋中，通常高緯度地區(qū)的密度較大，熱帶和亞熱帶地區(qū)的密度要低10到100倍。除可獲取的營(yíng)養(yǎng)物，溫度，鹽度和光外，在熱帶和亞熱帶地區(qū)普遍存在的陽(yáng)光UV-B的含量過高的現(xiàn)象也在浮游植物的分布中起著重要作用。
浮游植物的生長(zhǎng)局限在光照區(qū)，即水體表層有足夠光照的區(qū)域，生物在光照區(qū)的分布地點(diǎn)受到風(fēng)力和波浪等作用的影響。另外，許多浮游植物也能夠自由運(yùn)動(dòng)以提高生產(chǎn)力以保證其生存。暴露于陽(yáng)光UV-B下會(huì)影響浮游植物的定向分布和移動(dòng)，因而減少這些生物的存活率。
研究人員已經(jīng)測(cè)定了南極地區(qū)UV-B輻射及其穿透水體的量的增加，有足夠證據(jù)證實(shí)天然浮游植物群落與臭氧的變化直接相關(guān)。對(duì)臭氧洞范圍內(nèi)和臭氧洞以外地區(qū)的浮游植物生產(chǎn)力進(jìn)行比較的結(jié)果表明，浮游植物生產(chǎn)力下降與臭氧減少造成的UV-B輻射增加直接有關(guān)。一項(xiàng)研究表明在冰川邊緣地區(qū)的生產(chǎn)力下降了6-12%。由于浮游生物是海洋食物鏈的基礎(chǔ)，浮游生物種類和數(shù)量的減少還會(huì)影響魚類和貝類生物的產(chǎn)量。據(jù)另一項(xiàng)科學(xué)研究的結(jié)果，如果平流層臭氧減少25%，浮游生物的初級(jí)生產(chǎn)力將下降10%，這將導(dǎo)致水面附近的生物減少35%。
研究發(fā)現(xiàn)陽(yáng)光中的UV-B輻射對(duì)魚、蝦、蟹、兩棲動(dòng)物和其它動(dòng)物的早期發(fā)育階段都有危害作用。最嚴(yán)重的影響是繁殖力下降和幼體發(fā)育不全。即使在現(xiàn)有的水平下，陽(yáng)光紫外線B已是限制因子。紫外線B的照射量很少量的增加就會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者生物的顯著減少。
盡管已有確鑿的證據(jù)證明UV-B輻射的增加對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)是有害的，還只能對(duì)其潛在危害進(jìn)行粗略的估計(jì)。
對(duì)循環(huán)的影響
陽(yáng)光紫外線的增加會(huì)影響陸地和水體的生物地球化學(xué)循環(huán)，從而改變地球--大氣這一巨系統(tǒng)中一些重要物質(zhì)在地球各圈層中的循環(huán)，如溫室氣體和對(duì)化學(xué)反應(yīng)具有重要作用的其他微量氣體的排放和去除過程，包括二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氧硫化碳(COS)及O3等。這些潛在的變化將對(duì)生物圈和大氣圈之間的相互作用產(chǎn)生影響。對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)，增加的紫外線會(huì)改變植物的生成和分解，進(jìn)而改變大氣中重要?dú)怏w的吸收和釋放。當(dāng)紫外線B光降解地表的落葉層時(shí)，這些生物質(zhì)的降解過程被加速;而當(dāng)主要作用是對(duì)生物組織的化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致埋在下面的落葉層光降解過程減慢時(shí)，降解過程被阻滯。植物的初級(jí)生產(chǎn)力隨著UV-B輻射的增加而減少，但對(duì)不同物種和某些作物的不同栽培品種來(lái)說影響程度是不一樣的。
在水生生態(tài)系統(tǒng)中陽(yáng)光紫外線也有顯著的作用。這些作用直接造成UV-B對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)、氮循環(huán)和硫循環(huán)的影響。UV-B對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的影響主要體現(xiàn)于UV-B對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力的抑制。在幾個(gè)地區(qū)的研究結(jié)果表明，現(xiàn)有UV-B輻射的減少可使初級(jí)生產(chǎn)力增加，由南極臭氧洞的發(fā)生導(dǎo)致全球UV-B輻射增加后，水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力受到損害。除對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力的影響外，陽(yáng)光紫外輻射還會(huì)抑制海洋表層浮游細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而對(duì)海洋生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生重要的潛在影響。陽(yáng)光紫外線促進(jìn)水中的溶解有機(jī)質(zhì)(DOM)的降解，使得所吸收的紫外輻射被消耗，同時(shí)形成溶解無(wú)機(jī)碳(DIC)、CO以及可進(jìn)一步礦化或被水中微生物利用的簡(jiǎn)單有機(jī)質(zhì)等。UV-B增加對(duì)水中的氮循環(huán)也有影響，它們不僅抑制硝化細(xì)菌的作用，而且可直接光降解象硝酸鹽這樣的簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物種。UV-B對(duì)海洋中硫循環(huán)的影響可能會(huì)改變COS和二甲基硫(DMS)的海-氣釋放，這兩種氣體可分別在平流層和對(duì)流層中被降解為硫酸鹽氣溶膠。
對(duì)材料的影響
因平流層臭氧損耗導(dǎo)致陽(yáng)光紫外輻射的增加會(huì)加速建筑、噴涂、包裝及電線電纜等所用材料，尤其是高分子材料的降解和老化變質(zhì)。特別是在高溫和陽(yáng)光充足的熱帶地區(qū)，這種破壞作用更為嚴(yán)重。由于這一破壞作用造成的損失估計(jì)全球每年達(dá)到數(shù)十億美元。無(wú)論是人工聚合物，還是天然聚合物以及其它材料都會(huì)受到不良影響。當(dāng)這些材料尤其是塑料用于一些不得不承受日光照射的場(chǎng)所時(shí)，只能靠加入光穩(wěn)定劑或進(jìn)行表面處理以保護(hù)其不受日光破壞。陽(yáng)光中UV-B輻射的增加會(huì)加速這些材料的光降解，從而限制了它們的使用壽命。研究結(jié)果已證實(shí)短波UV-B輻射對(duì)材料的變色和機(jī)械完整性的損失有直接的影響。
在聚合物的組成中增加現(xiàn)有光穩(wěn)定劑的用量可能緩解上述影響，但需要滿足下面三個(gè)條件：①在陽(yáng)光的照射光譜發(fā)生了變化即UV-B輻射增加后，該光穩(wěn)定劑仍然有效;②該光穩(wěn)定劑自身不會(huì)隨著UV-B輻射的增加被分解掉;③經(jīng)濟(jì)可行。利用光穩(wěn)定性更好的塑料或其他材料替代現(xiàn)有材料是一個(gè)正在研究中的問題。然而，這些方法無(wú)疑將增加產(chǎn)品的成本。而對(duì)于許多正處在用塑料替代傳統(tǒng)材料階段的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說，解決這一問題更為重要和迫切。
對(duì)空氣的影響
平流層臭氧的變化對(duì)對(duì)流層的影響是一個(gè)十分復(fù)雜的科學(xué)問題。一般認(rèn)為平流層臭氧的減少的一個(gè)直接結(jié)果是使到達(dá)低層大氣的UV-B輻射增加。由于UV-B的高能量，這一變化將導(dǎo)致對(duì)流層的大氣化學(xué)更加活躍。首先，在污染地區(qū)如工業(yè)和人口稠密的城市，即氮氧化物濃度較高的地區(qū)，UV-B的增加會(huì)促進(jìn)對(duì)流層臭氧和其它相關(guān)的氧化劑如過氧化氫(H2O2)等的生成，使得一些的城市地區(qū)臭氧超標(biāo)率大大增加。而與這些氧化劑的直接接觸會(huì)對(duì)人體健康、陸生植物和室外材料等產(chǎn)生各種不良影響。在那些較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，即NOx的濃度較低的地區(qū)，臭氧的增加較少甚至還可能出現(xiàn)臭氧減少的情況。但不論是污染較嚴(yán)重的地區(qū)還是清潔地區(qū)，H2O2和OH自由基等氧化劑的濃度都會(huì)增加。其中H2O2濃度的變化可能會(huì)對(duì)酸沉降的地理分布帶來(lái)影響，結(jié)果是污染向郊區(qū)蔓延，清潔地區(qū)的面積越來(lái)越少。
其次，對(duì)流層中一些控制著大氣化學(xué)反應(yīng)活性的重要微量氣體的光解速率將提高，其直接的結(jié)果是導(dǎo)致大氣中重要自由基濃度如OH基的增加。OH自由基濃度的增加意味著整個(gè)大氣氧化能力的增強(qiáng)。由于OH自由基濃度的增加會(huì)使甲烷和CFC替代物如HCFCs和HFCs的濃度成比例的下降，從而對(duì)這些溫室氣體的氣候效應(yīng)產(chǎn)生影響。
而且，對(duì)流層反應(yīng)活性的增加還會(huì)導(dǎo)致顆粒物生成的變化，例如云的凝結(jié)核，由來(lái)自人為源和天然源的硫(如氧硫化碳和二甲基硫)的氧化和凝聚形成。盡管對(duì)這些過程了解的還不十分清楚，但平流層臭氧的減少與對(duì)流層大氣化學(xué)及氣候變化之間復(fù)雜的相互關(guān)系正逐步被揭示。
對(duì)臭氧層的保護(hù)
愛護(hù)臭氧層的消費(fèi)者購(gòu)買帶有"無(wú)氯氟化碳"標(biāo)志的產(chǎn)品;
愛護(hù)臭氧層的一家之主合理處理廢舊冰箱和電器，在廢棄電器之前，除去其中的氟氯化碳和氟氯烴制冷劑;
愛護(hù)臭氧層的農(nóng)民不用含甲基溴的殺蟲劑，在有關(guān)部門的幫助下，選用適合的替代品，如果還沒有使用甲基溴殺蟲劑就不要開始使用它;
愛護(hù)臭氧層的制冷維修師確保維護(hù)期間從空調(diào)、冰箱或冷柜中回收的冷卻劑不會(huì)釋放到大氣中，做好常規(guī)檢查和修理泄漏;
愛護(hù)臭氧層的辦公室員工鑒定公司現(xiàn)有設(shè)備如空調(diào)、清洗劑、滅火劑、涂改液、海綿墊中那些使用了消耗臭氧層的物質(zhì)，并制定適當(dāng)?shù)挠?jì)劃，淘汰它們，用替換物品換掉它們;
愛護(hù)臭氧層的公司替換在辦公室和生產(chǎn)過程中所用的消耗臭氧層物質(zhì)，如果生產(chǎn)的產(chǎn)品含有消耗臭氧層物質(zhì)，那么應(yīng)該用替代物來(lái)改變產(chǎn)品的成分;
愛護(hù)臭氧層的教師，告訴你的學(xué)生，告訴你的家人、朋友、同事、鄰居、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)臭氧層的重要性，讓大家了解哪些是消耗臭氧層物質(zhì)。
有了科學(xué)的方法，再加上我們的實(shí)際行動(dòng)，我相信，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們將擁有一片美麗而完整的藍(lán)天。
臭氧層的研究成果
研究臭氧層的300多位科學(xué)家，在布伊諾斯艾利斯舉行的國(guó)際會(huì)議上預(yù)測(cè)，臭氧層大洞大概會(huì)在50年內(nèi)閉合。研究人員說，臭氧層大洞的縮小主要是由于1987年各國(guó)開始采取措施限制向大氣中排放氟利昂等到化學(xué)物質(zhì)收到了預(yù)期效果。
研究人員同時(shí)指出，歐洲科學(xué)家在北極釋放高空探測(cè)氣球?qū)Σ煌叨鹊娜舆M(jìn)行取樣分析，并發(fā)表報(bào)告指出，云層會(huì)加速臭氧層中臭氧的消耗，加劇臭氧層的破壞，這是因?yàn)樵茖又械奈⒘?huì)激活大氣中的含氟化合物。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，云層中的微粒對(duì)氯化物的激活作用要比太陽(yáng)更為厲害，這些微粒冬天被云層中的冰晶包裹，但到了春天，冰晶中的水分會(huì)被陽(yáng)光蒸發(fā)，從而導(dǎo)致大量微粒出現(xiàn)在云層中，這是為什么春天大氣臭氧層的破壞程度最為嚴(yán)重的一個(gè)原因。
看了臭氧層形成的原因還看：
1.環(huán)境保護(hù)知識(shí)競(jìng)賽題及答案
3.環(huán)境保護(hù)知識(shí)測(cè)試題及答案
5.臭氧是怎么形成的