人民網 >> 環保 >> 污染防治 2001年9月13日11:16


臭氧層破壞的影響
    



    臭氧層被大量損耗后,吸收紫外輻射的能力大大減弱,導致到達地球表面的紫外線B明顯增加,給人類健康和生態環境帶來多方面的的危害,目前已受到人們普遍關注的主要有對人體健康、陸生植物、水生生態系統、生物化學循環、材料、以及對流層大氣組成和空氣質量等方面的影響。1.對人體健康的影響

    陽光紫外線UV-B的增加對人類健康有嚴重的危害作用。潛在的危險包括引發和加劇眼部疾病、皮膚癌和傳染性疾病。對有些危險如皮膚癌已有定量的評價,但其他影響如傳染病等目前仍存在很大的不確定性。

    實驗証明紫外線會損傷角膜和眼晶體,如引起白內障、眼球晶體變形等。據分析,平流層臭氧減少1%,全球白內障的發病率將增加0.6-0.8%,全世界由于白內障而引起失明的人數將增加10,000 到15,000 人﹔如果不對紫外線的增加采取措施,從現在到2075年,UV-B輻射的增加將導致大約1800萬例白內障病例的發生。

    紫外線UV-B段的增加能明顯地誘發人類常患的三種皮膚疾病。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。利用動物實驗和人類流行病學的數據資料得到的最新的研究結果顯示,若臭氧濃度下降10%,非惡性皮膚瘤的發病率將會增加26%。另外的一種惡性黑瘤是非常危險的皮膚病,科學研究也揭示了UV-B段紫外線與惡性黑瘤發病率的內在聯系,這種危害對淺膚色的人群特別是兒童期尤其嚴重﹔

    人體免疫系統中的一部分存在于皮膚內,使得免疫系統可直接接觸紫外線照射。動物實驗發現紫外線照射會減少人體對皮膚癌、傳染病及其他抗原體的免疫反應,進而導致對重復的外界刺激喪失免疫反應。人體研究結果也表明暴露于紫外線B中會抑制免疫反應,人體中這些對傳染性疾病的免疫反應的重要性目前還不十分清楚。但在世界上一些傳染病對人體健康影響較大的地區以及免疫功能不完善的人群中,增加的UV-B輻射對免疫反應的抑制影響相當大。

    已有研究表明,長期暴露于強紫外線的輻射下,會導致細胞內的DNA 改變,人體免疫系統的機能減退,人體抵抗疾病的能力下降。這將使許多發展中國家本來就不好的健康狀況更加惡化,大量疾病的發病率和嚴重程度都會增加,尤其是包括麻疹、水痘、包疹等病毒性疾病,瘧疾等通過皮膚傳染的寄生虫病,肺結核和麻瘋病等細菌感染以及真菌感染疾病等﹔2.對陸生植物的影響

    臭氧層損耗對植物的危害的機制目前尚不如其對人體健康的影響清楚,但研究表明,在已經研究過的植物品種中,超過50%的植物有來自UV-B的負影響,比如豆類、瓜類等作物,另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的質量將會下降﹔

    植物的生理和進化過程都受到UV-B輻射的影響,甚至與當前陽光中UV-B輻射的量有關。植物也具有一些緩解和修補這些影響的機制,在一定程度上可適應UV-B輻射的變化。不管怎樣,植物的生長直接受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UV-B的反應都是不一樣的。在農業生產中,就需要種植耐受UV-B輻射的品種,并同時培養新品種。對森林和草地,可能會改變物種的組成,進而影響不同生態系統的生物多樣性分布。

    UV-B帶來的間接影響,例如植物形態的改變,植物各部位生物質的分配,各發育階段的時間及二級新陳代謝等可能跟UV-B造成的破壞作用同樣大,甚至更為嚴重。這些對植物的競爭平衡、食草動物、植物致病菌和生物地球化學循環等都有潛在影響。這方面的研究工作尚處起步階段。3.對水生生態系統的影響

    世界上30%以上的動物蛋白質來自海洋,滿足人類的各種需求。在許多國家,尤其是發展中國家,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水生生態系統生產力的影響。

    此外,海洋在與全球變暖有關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重要去除途徑,它們對未來大氣中二氧化碳濃度的變化趨勢起著決定性的作用。海洋對CO2氣體的吸收能力降低,將導致溫室效應的加劇。

    海洋浮游植物并非均勻分布在世界各大洋中,通常高緯度地區的密度較大,熱帶和亞熱帶地區的密度要低10到100倍。除可獲取的營養物,溫度,鹽度和光外,在熱帶和亞熱帶地區普遍存在的陽光UV-B的含量過高的現象也在浮游植物的分布中起著重要作用。

    浮游植物的生長局限在光照區,即水體表層有足夠光照的區域,生物在光照區的分布地點受到風力和波浪等作用的影響。另外,許多浮游植物也能夠自由運動以提高生產力以保証其生存。暴露于陽光UV-B下會影響浮游植物的定向分布和移動,因而減少這些生物的存活率。

    研究人員已經測定了南極地區UV-B輻射及其穿透水體的量的增加,有足夠証據証實天然浮游植物群落與臭氧的變化直接相關。對臭氧洞范圍內和臭氧洞以外地區的浮游植物生產力進行比較的結果表明,浮游植物生產力下降與臭氧減少造成的UV-B輻射增加直接有關。一項研究表明在冰川邊緣地區的生產力下降了6-12%。由于浮游生物是海洋食物鏈的基礎,浮游生物種類和數量的減少還會影響魚類和貝類生物的產量。據另一項科學研究的結果,如果平流層臭氧減少25%,浮游生物的初級生產力將下降10%,這將導致水面附近的生物減少35%。

    研究發現陽光中的UV-B輻射對魚、蝦、蟹、兩棲動物和其它動物的早期發育階段都有危害作用。最嚴重的影響是繁殖力下降和幼體發育不全。即使在現有的水平下,陽光紫外線B已是限制因子。紫外線B的照射量很少量的增加就會導致消費者生物的顯著減少。

    盡管已有確鑿的証據証明UV-B輻射的增加對水生生態系統是有害的,但目前還只能對其潛在危害進行粗略的估計。4.對生物化學循環的影響

    陽光紫外線的增加會影響陸地和水體的生物地球化學循環,從而改變地球--大氣這一巨系統中一些重要物質在地球各圈層中的循環,如溫室氣體和對化學反應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生物圈和大氣圈之間的相互作用產生影響。

    對陸生生態系統,增加的紫外線會改變植物的生成和分解,進而改變大氣中重要氣體的吸收和釋放。當紫外線B光降解地表的落葉層時,這些生物質的降解過程被加速﹔而當主要作用是對生物組織的化學反應而導致埋在下面的落葉層光降解過程減慢時,降解過程被阻滯。植物的初級生產力隨著UV-B輻射的增加而減少,但對不同物種和某些作物的不同栽培品種來說影響程度是不一樣的。

    在水生生態系統中陽光紫外線也有顯著的作用。這些作用直接造成UV-B對水生生態系統中碳循環、氮循環和硫循環的影響。UV-B對水生生態系統中碳循環的影響主要體現于UV-B對初級生產力的抑制。在几個地區的研究結果表明,現有UV-B輻射的減少可使初級生產力增加,由南極臭氧洞的發生導致全球UV-B輻射增加后,水生生態系統的初級生產力受到損害。除對初級生產力的影響外,陽光紫外輻射還會抑制海洋表層浮游細菌的生長,從而對海洋生物地球化學循環產生重要的潛在影響。陽光紫外線促進水中的溶解有機質(DOM)的降解,使得所吸收的紫外輻射被消耗,同時形成溶解無機碳(DIC)、CO以及可進一步礦化或被水中微生物利用的簡單有機質等。UV-B增加對水中的氮循環也有影響,它們不僅抑制硝化細菌的作用,而且可直接光降解象硝酸鹽這樣的簡單無機物種。UV-B對海洋中硫循環的影響可能會改變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流層中被降解為硫酸鹽氣溶膠。5.對材料的影響

    因平流層臭氧損耗導致陽光紫外輻射的增加會加速建筑、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。特別是在高溫和陽光充足的熱帶地區,這種破壞作用更為嚴重。由于這一破壞作用造成的損失估計全球每年達到數十億美元。

    無論是人工聚合物,還是天然聚合物以及其它材料都會受到不良影響。當這些材料尤其是塑料用于一些不得不承受日光照射的場所時,只能靠加入光穩定劑或進行表面處理以保護其不受日光破壞。陽光中UV-B輻射的增加會加速這些材料的光降解,從而限制了它們的使用壽命。研究結果已証實短波UV-B輻射對材料的變色和機械完整性的損失有直接的影響。

    在聚合物的組成中增加現有光穩定劑的用量可能緩解上述影響,但需要滿足下面三個條件:ヾ在陽光的照射光譜發生了變化即UV-B輻射增加后,該光穩定劑仍然有效﹔ゝ該光穩定劑自身不會隨著UV-B輻射的增加被分解掉﹔ゞ經濟可行。目前,利用光穩定性更好的塑料或其他材料替代現有材料是一個正在研究中的問題。然而,這些方法無疑將增加產品的成本。而對于許多正處在用塑料替代傳統材料階段的發展中國家來說,解決這一問題更為重要和迫切。6. 對對流層大氣組成及空氣質量的影響

    平流層臭氧的變化對對流層的影響是一個十分復雜的科學問題。一般認為平流層臭氧的減少的一個直接結果是使到達低層大氣的UV-B輻射增加。由于UV-B的高能量,這一變化將導致對流層的大氣化學更加活躍。

    首先,在污染地區如工業和人口稠密的城市,即氮氧化物濃度較高的地區,UV-B的增加會促進對流層臭氧和其它相關的氧化劑如過氧化氫(H2O2)等的生成,使得一些的城市地區臭氧超標率大大增加。而與這些氧化劑的直接接觸會對人體健康、陸生植物和室外材料等產生各種不良影響。在那些較偏遠的地區,即NOx的濃度較低的地區,臭氧的增加較少甚至還可能出現臭氧減少的情況。但不論是污染較嚴重的地區還是清潔地區,H2O2和OH自由基等氧化劑的濃度都會增加。其中H2O2濃度的變化可能會對酸沉降的地理分布帶來影響,結果是污染向郊區蔓延,清潔地區的面積越來越少。

    其次,對流層中一些控制著大氣化學反應活性的重要微量氣體的光解速率將提高,其直接的結果是導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大氣氧化能力的增強。由于OH自由基濃度的增加會使甲烷和CFC替代物如HCFCs和HFCs的濃度成比例的下降,從而對這些溫室氣體的氣候效應產生影響。

    而且,對流層反應活性的增加還會導致顆粒物生成的變化,例如云的凝結核,由來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。盡管目前對這些過程了解的還不十分清楚,但平流層臭氧的減少與對流層大氣化學及氣候變化之間復雜的相互關系正逐步被揭示。


人民網 2001年9月13日


 
相關專題
 國際臭氧層保護日
 
 
推荐給朋友:
 
鏡像:美國 日本 教育網 科技網
關于我們 幫助信息 本站導航 廣告服務 聯系我們 招聘信息 京ICP証000006號
人 民 日 報 社 版 權 所 有 ,未 經 書 面 授 權 禁 止 復 制 或 建 立 鏡 像