臭氧層破壞的危害

1、臭氧層破壞的危害臭氧層耗減對(duì)全球環(huán)境造成的影響，只能是從最近10多年的環(huán)境情況與10多年前 或更早年代的情況相比，發(fā)現(xiàn)了某些特異的變化，就目前情況而言，還不能認(rèn)為已 經(jīng)產(chǎn)生了明顯的嚴(yán)重后果。臭氧層的耗減產(chǎn)生的直接結(jié)果就是使太陽光中的紫外線UV-B達(dá)到地面的數(shù)量 增加。臭氧層耗減和UV-B輻射量之間的關(guān)系見圖1-3-1。通常認(rèn)為臭氧濃度降低1%， UV-B輻射量增加1 .52%。紫外線UV-B能破壞蛋白質(zhì)的化學(xué)鍵，殺死微生物，破壞動(dòng)植物的個(gè)體細(xì)胞， 損害其中的脫氧核糖核酸(DNA)，引起傳遞遺傳特性的因子變化，發(fā)生生物的變態(tài) 反應(yīng)。下面就其對(duì)人類健康、生物和環(huán)境等產(chǎn)生的危害予以介紹。 圖 1-3

2、-1第一節(jié) 對(duì)人類健康的影響適量的紫外線照射對(duì)人體的健康是有益的，它能增強(qiáng)交感腎上腺機(jī)能，提高免 疫能力，促進(jìn)磷鈣代謝，增強(qiáng)人體對(duì)環(huán)境污染物的抵抗力。但是長(zhǎng)期反復(fù)照射過量 紫外線將引起細(xì)胞內(nèi)的DNA改變，細(xì)胞的自身修復(fù)能力減弱，免疫機(jī)能減退，皮 膚發(fā)生彈性組織變性、角質(zhì)化以至皮膚癌變，誘發(fā)眼球晶體發(fā)生白內(nèi)障等?？谥胁ㄗ贤饩€UV-B的照射，對(duì)人體有許多影響。有的是積極的影響，適量的UV-B 是維持人類生命所必需的。但是長(zhǎng)期接受過量紫外線輻射，將引起細(xì)胞內(nèi)DNA改 變，細(xì)胞的自身修復(fù)能力減弱，免疫機(jī)制減退。對(duì)免疫系統(tǒng)的影響看來與膚色無關(guān)。 由于紫外線輻射的增加，大量疾病的發(fā)病率及嚴(yán)重程度都會(huì)大大增

3、加。這些疾病包 括麻疹、水痘、皰疹和其它引起皮疹的病毒性疾病，通過皮膚傳染的寄生蟲瓶如瘧 疾和利什曼病）、細(xì)菌感染（如肺結(jié)核和麻瘋病）和真菌感染等。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)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紫外線照射會(huì)減少人體對(duì)皮膚癌、傳染病及其它抗原體的免疫反應(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)的重要性目前還不十分清 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UV-B輻射對(duì)免疫反應(yīng)的抑制影響相當(dāng)大?？诙?、白內(nèi)障白內(nèi)障是形成在眼球晶體上的

4、一層霧斑（晶狀體渾濁）。實(shí)驗(yàn)證明紫外線能損傷 角膜和眼晶體，可引起白內(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 00015 000人；如果不對(duì)紫外線的增加采取措施，從現(xiàn)在到2075年，UV-B 輻射的增加將導(dǎo)致大約1 800萬白內(nèi)障病例的發(fā)生?？谌?、皮膚癌紫外線UV-B輻射的增加，直接導(dǎo)致人類?；嫉娜N皮膚癌。前兩種是Basal 和鱗狀皮膚癌，這種非惡性癌每年在美國大約有50萬患者，如果發(fā)現(xiàn)及時(shí)，這種 病可以治好，很少有人死于此病。美國環(huán)境保護(hù)局估計(jì)臭氧每減少10%，這兩種皮 膚癌的發(fā)病率就提高26

5、%。惡性黑瘤比較少見，它與紫外線輻射有關(guān)，其機(jī)理知之 甚少。每年大約有25 000人患此病。這種 病比較危險(xiǎn)，每年大約有5 000人死于此 病。每個(gè)細(xì)胞里的遺傳物質(zhì)（脫氧核糖核酸）都對(duì)紫外線很敏感，脫氧核糖核酸的損 傷會(huì)殺死細(xì)胞 或?qū)⑵渥兂砂┘?xì)胞。白色皮膚的人對(duì)太陽光缺乏自然保護(hù)，他們更容 易患皮膚癌。據(jù)計(jì)算，臭氧每減少1%，非黑色素瘤皮膚癌就增加3%。按美國當(dāng)今 在世人口計(jì)算，良性黑色素瘤的病例將增加45萬例，惡性黑色素瘤的病例將增加1， 000例。未來數(shù)代受害將更加嚴(yán)重。在靠近南極的澳大利亞，皮膚癌發(fā)病率增加了 3 倍，近年來在那里也一直在討論有關(guān)“臭氧警告”的問題。為了防止紫外線對(duì)人體皮

6、膚和眼睛造成損害，應(yīng)避免強(qiáng)烈地日曬，戶外活動(dòng)和 工作應(yīng)穿著長(zhǎng)衣長(zhǎng)褲，或使用防止紫外線的防曬油涂抹身體裸露部分。為避免角膜 炎和白內(nèi)障，應(yīng)佩戴能過濾紫外線的眼鏡。第二節(jié)對(duì)陸生植物的影響臭氧層耗減，對(duì)植物和動(dòng)物生長(zhǎng)的影響，人們了解還不很多，較之對(duì)人體的影 響了解更少。已作過的一些研究也尚難做出合理的解釋。臭氧耗減對(duì)農(nóng)作物的危害 做定量預(yù)測(cè)，也由于其它環(huán)境因素的參與變得十分困難。但綜合考察還是給我們啟 示了未來可能的影響。對(duì)某些農(nóng)作物的研究表明，紫外線UV-B輻射增加會(huì)引起某些植物物種和化學(xué) 組成發(fā)生變化，影響農(nóng)作物在光合作用中捕獲光能的能力，造成植物獲取的營養(yǎng)成 份減少，生長(zhǎng)速度減慢。研究過的植物

7、中，紫外線對(duì)其中的50%有不良影響，尤其 是像豆類、瓜類、卷心菜一類的植物更是如此。西紅柿、土豆、甜菜、大豆等農(nóng)作 物，由于紫外線UV-B輻射的增加，還會(huì)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳基因和再生能力，使它 們的質(zhì)量下降。一項(xiàng)研究表明，如果臭氧減少25%，則 大豆的產(chǎn)量會(huì)下降20% 25%，大豆的蛋白質(zhì)含量和含油量也會(huì)降低。紫外線輻射的增加對(duì)林業(yè)也有影響。通過對(duì)10個(gè)種類的針葉樹幼苗進(jìn)行研究， 結(jié)果表明其中3個(gè)品種受紫外線UV-B輻射的影響而產(chǎn)生不良后果，其所受影響的 程度也與預(yù)測(cè)方案相吻合。植物的生理和進(jìn)化過程都受到UV-B輻射的影響，并與UV-B輻射的量有關(guān)。 植物也具有一些緩和和修補(bǔ)這些影響的機(jī)制，在一

8、定程度上可以適應(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輻射帶來的間接影響，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。世界上30%以上的動(dòng)物蛋白質(zhì)

9、來自海洋，滿足人類的各種需求。在許多國家， 尤其是發(fā)展中國家，這比例往往還更高。因此很有必要知道紫外線輻射增加后對(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CO2的一個(gè)重要的消除途徑，它們對(duì)未來大氣中CO2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)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10100倍。除可獲取的營養(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。

10、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)力保證其生存。暴露于陽光UV-B下會(huì)影響浮游植物的定向分布和移動(dòng)， 因而降低了這些生物的存活率。研究人員測(cè)定了南極地區(qū)UV-B輻射及其穿透水體的量的增加，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)臭氧空洞范圍內(nèi)和臭氧空洞以外地區(qū)的浮 游植物進(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)

11、影響魚類和貝類生物 的產(chǎn)量。另一項(xiàng)科學(xué)研究的結(jié)果顯示，如果平流層臭氧減少了 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，浮游植物和動(dòng)物也已經(jīng)受到了紫外線的損害。紫外線B的照射量很少量的增 加就會(huì)導(dǎo)致海洋生物的顯著減少。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，但目前 還只能對(duì)其潛在危害進(jìn)行粗略的估計(jì)。第四節(jié)對(duì)城市環(huán)境和建筑材料的影響一、使城市環(huán)境惡化過量的紫外線除了直接危害人類和生物機(jī)體外

12、，還會(huì)使城市環(huán)境惡化，進(jìn)而損 害人體健康，影響植物生長(zhǎng)和造成經(jīng)濟(jì)損失。城市工業(yè)在燃燒礦物燃料時(shí)排放的氧 化氮，與某些工業(yè)和汽 車所排放的揮發(fā)性有機(jī)物，同時(shí)在紫外線照射下會(huì)更快地發(fā) 生光氧化反應(yīng)，生成臭氧、過氧化烯烷基硝酸酯等產(chǎn)物，從而造成城市內(nèi)近地面大 氣的臭氧濃度增高，引起光化學(xué)煙霧污染。近地面臭氧濃度過高，吸入人體會(huì)導(dǎo)致肺功能減弱和組織損傷，引起咳嗽、鼻 咽刺激、呼吸短促和胸悶不適等。近地面的臭氧和過氧化烯烷基硝酸酯能損害植物葉片，抑制光合作用，使農(nóng)作 物減產(chǎn)，森林 或樹木枯萎壞死，其危害甚至比酸雨還大。近地面臭氧濃度增高，還使聚合物材料加速老化。據(jù)美國環(huán)保局估計(jì)，當(dāng)臭氧耗減25%時(shí)，城市

13、光化學(xué)煙霧的發(fā)生幾率將增加 30%，聚合物材料等老化的經(jīng)濟(jì)損失將高達(dá)47億美元。二、對(duì)建筑材料的破壞因平流層臭氧損耗導(dǎo)致陽光紫外線輻射的增加會(huì)加速建筑、噴涂、包裝及電線 電纜等所用材料，尤其是聚合物材料的降解和老化變質(zhì)。特別是在高溫和陽光充足 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)定劑和抗 氧劑或進(jìn)行表面處理以保護(hù)其不受日光破壞。陽光中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)中波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)定劑和抗氧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）在陽光的照