臭氧對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

關(guān)于臭氧對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響第1頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六臭氧層與地球環(huán)境生態(tài)第2頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六臭氧對(duì)人類和地球環(huán)境既有害又有益，這取決于他在大氣層中存在的位置。接近地面時(shí)，臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，損害人類的健康；在10～50km高度，臭氧起著溫室氣體的作用；而平流層中的臭氧層有過濾有害的紫外線輻射的作用，它環(huán)繞地球形成了一個(gè)防護(hù)罩。第一節(jié)引言第3頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

如今，人類活動(dòng)造成了這一“防護(hù)罩”的削弱，已導(dǎo)致了許多嚴(yán)重的后果，危及著植物和動(dòng)物的生存。最近南極臭氧洞的變化，引起了多方的關(guān)注；保護(hù)臭氧層——保護(hù)我們的地球已經(jīng)成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。第4頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第5頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第6頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第7頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第二節(jié)臭氧層的變化與臭氧洞的形成

大氣中對(duì)流層和平流層以及中層低部都有臭氧存在。在距地面10公里到30公里這一區(qū)域內(nèi)有一臭氧濃度峰值出現(xiàn)，這一區(qū)域稱為臭氧層。第8頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

臭氧在大氣中的分布，平流層中的臭氧吸收掉太陽(yáng)放射出的大量對(duì)人類、動(dòng)物及植物有害波長(zhǎng)的紫外線輻射（240—329納米，稱為UV—B波長(zhǎng)），為地球提供了一個(gè)防止紫外輻射有害效應(yīng)的屏障。但另一方面，臭氧遍布整個(gè)對(duì)流層，也起著溫室氣體的不利作用。第9頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第10頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第11頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

此外，1983年，瑞士、西德、加拿大和美國(guó)的科學(xué)家都觀察到在北半球上空臭氧層濃度降低約5—7%，并且在北極附近也觀測(cè)到臭氧層濃度降低的現(xiàn)象。

“臭氧洞”的形成和臭氧層濃度降低有許多種說法，其中主要有下述幾種：第12頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六（1）氣相中的氧原子引起臭氧分子消失

大氣中的氧分子經(jīng)波長(zhǎng)小于242nm的太陽(yáng)短波紫外輻射，可光解產(chǎn)生O，O（￠O），并進(jìn)一步反應(yīng)生成O3，溫暖和熱帶區(qū)上空的平流層主要為O與O3反應(yīng)而使臭氧消失。另外，尚有三組HOX、NOX、CIOX循環(huán)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可導(dǎo)致臭氧消失。第13頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六（2）CIO自由基引起臭氧分子的消失

氯原子與O3作用可生成CIO。隨即CIO與HO2、BrO、CIO等形成循環(huán)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而消除臭氧。第14頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六（3）異相化學(xué)反應(yīng)

在平流層模式中曾引入許多氣相化學(xué)反應(yīng)，但是都不能預(yù)測(cè)南極低溫下大氣臭氧層濃度大幅度下降的事實(shí)。因?yàn)镽owland等在模式中引入異相化學(xué)反應(yīng)，在冬季南極旋渦中有極地平流層云（PSC），溫度約為-80°C，實(shí)際為許多冰粒。在冰粒表面可進(jìn)行許多反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)這些化合物在冰表面，形成酸性物，在冰表面進(jìn)行催化反應(yīng)Molina等研究了下列反應(yīng)。第15頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第16頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

第三節(jié)大氣臭氧層破壞對(duì)環(huán)境生態(tài)的影響

伴隨著大氣臭氧層的破壞，到達(dá)地球表面的太陽(yáng)紫外輻射線特別是UV—B會(huì)迅速增加，由于UV—B會(huì)直接作用于細(xì)胞中的脫氧糖核酸（DNA）使之形成腺嘧啶二聚物而阻止DNA雙螺旋體分離，引起細(xì)胞死亡。因此，紫外輻射的增加會(huì)給地球上的生命系統(tǒng)帶來極其嚴(yán)重的傷害，并破壞地球生命系統(tǒng)和人類生態(tài)環(huán)境間的平衡，從而造成一系列災(zāi)難性的影響。第17頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六臭氧層破壞的危害對(duì)人體健康的影響對(duì)陸生植物的影響對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響對(duì)生物化學(xué)循環(huán)的影響對(duì)材料的影響對(duì)對(duì)流層大氣組成和空氣質(zhì)量的影響第18頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

紫外輻射的增強(qiáng)會(huì)改變植物的葉面結(jié)構(gòu)、生理功能、芽苞發(fā)育過程等，對(duì)小麥、稻米、大豆、大麥、土豆等主要農(nóng)作物產(chǎn)生有害影響，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量，并對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)也有相當(dāng)大的破壞；第19頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

對(duì)魚類、蝦、蟹、浮游動(dòng)植物和構(gòu)成水生食物鏈的植物有害。紫外輻射對(duì)人類健康最直接的危害是破壞脫氧核糖核酸（即DNA），而DNA損傷則會(huì)導(dǎo)致癌癥。在和紫外輻射有關(guān)的諸多病癥中，尤為引人注意的是曬斑，它被認(rèn)為是引起皮膚癌的主要原因。第20頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

根據(jù)美國(guó)國(guó)家環(huán)保局的統(tǒng)計(jì)，高層大氣中臭氧量每減少1%，非黑瘤皮膚癌的發(fā)病率就增加2%～5%，也就是說僅美國(guó)每年就增加兩萬名皮膚癌患者。然而在接近地面的地方，臭氧卻是一種危險(xiǎn)的污染物。第21頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

然而在接近地面的地方，臭氧卻是一種危險(xiǎn)的污染物。汽車和工廠排放的廢氣在陽(yáng)光下進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，所形成的二次污染物稱為光化學(xué)煙霧，臭氧就是光化學(xué)煙霧中危害最大的成分之一，會(huì)影響植物生長(zhǎng)。由于空氣污染物的傳輸和積聚，鄉(xiāng)村地區(qū)的臭氧污染可能比城市更嚴(yán)重。第22頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

農(nóng)作物受臭氧損害的程度不同，例如葡萄園基本不受影響，小麥、土豆、豆類則受到明顯損害。歐洲農(nóng)業(yè)因臭氧污染造成的損失中，大約有三分之一來自小麥，五分之一來自土豆。此外，臭氧對(duì)畜牧草場(chǎng)的損害也很嚴(yán)重，如果考慮到這導(dǎo)致的肉類和牛奶產(chǎn)量下降等間接損失，臭氧污染給歐洲農(nóng)業(yè)造成的損失可能還要增加40億歐元。第23頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六（1）對(duì)人類健康的影響

UV—B對(duì)人類健康的影響主要表現(xiàn)在對(duì)人體裸露部分如皮膚、眼睛的損傷上，經(jīng)UV—B輻射后，人類皮膚的急性反應(yīng)包括太陽(yáng)爍傷、表皮增厚、色素沉著等。皮膚若長(zhǎng)期反復(fù)接受這種輻射，其彈性組織就會(huì)發(fā)生變化，嚴(yán)重者則導(dǎo)致皮膚質(zhì)層發(fā)生病變，進(jìn)而導(dǎo)致黑色素瘤、鱗狀細(xì)胞癌等癌癥。此外，紫外輻射還能誘發(fā)并惡化一些遺傳性皮膚病如干皮病、白化病等。第24頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

另外，紫外輻射還會(huì)直接傷害人體免疫系統(tǒng)，從而導(dǎo)致紅斑狼瘡、天皰疹等惡性疾病的患者人數(shù)增多。紫外輻射對(duì)眼睛的傷害則主要表現(xiàn)在對(duì)結(jié)膜、角膜的損傷。紫外輻射不僅能引起結(jié)膜及角膜發(fā)炎靡爛，它還會(huì)傷害晶狀體而導(dǎo)致白內(nèi)障使人失明，同時(shí)還會(huì)損傷視網(wǎng)膜。第25頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

據(jù)美國(guó)科學(xué)院估計(jì)，臭氧濃度下降1%，到達(dá)地表的紫外線將增加2%，而皮膚癌患者的數(shù)目將增加4%。美國(guó)環(huán)保局（USEPA）則估計(jì)，若以現(xiàn)在的人口增長(zhǎng)率及氯氟碳排放率為基數(shù)計(jì)算。到2075年，皮膚癌的發(fā)病人數(shù)將增至一億五千四百萬，因此而死亡的人數(shù)將達(dá)三百二十萬；而白內(nèi)障的發(fā)病人數(shù)將達(dá)到一千八百萬。第26頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六（2）對(duì)植物的影響

在植物葉綠體上發(fā)生的光合作用是植物制造養(yǎng)料的唯一途徑，經(jīng)過高能紫外線輻射的植物，其光合作用會(huì)被阻斷，加上紫外輻射能使植物葉面氣孔關(guān)閉，阻斷植物與外界的呼吸作用與物質(zhì)交換，因而對(duì)植物的生長(zhǎng)將產(chǎn)生巨大的影響。第27頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

盡管世界已知的35萬種植物中，可供食用的有8萬種，但人類作為農(nóng)作物種植的僅有80種，而供應(yīng)世界人口絕大部分糧食和四分之三的蛋白質(zhì)需求的，只有15種植物。因此，此類植物在紫外輻射增強(qiáng)后的變化，對(duì)人類今后如何生存的意義是不言而喻的。第28頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第29頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六（3）對(duì)水生生物的影響

增強(qiáng)的紫外線會(huì)大量殺死生活在海洋中的微生物，同時(shí)使某些抗紫外線的生物如蘭—綠藻惡性增殖而沖斥水體。導(dǎo)致作為魚類食物的浮游生物無法生存。其結(jié)果是海洋食物鏈被中斷。另一方面，紫外輻射還會(huì)殺死許多生活在海水表層的經(jīng)濟(jì)魚類（包括蝦和蟹）的幼體。第30頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

最近的研究表明，在高于正常紫外輻射20%的情況下，即使是生活在水深為10米處的鰣魚幼體，15天后也會(huì)因紫外線的輻射而全部死亡。由此可見，由于食物鏈的中斷和幼體的死亡，海洋生態(tài)系統(tǒng)在這種情況下將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。由于人類對(duì)動(dòng)物蛋白的需求18%是取自魚類。因此，這一變化對(duì)人類的生活將造成難以估量的影響。第31頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六（4）對(duì)人類生存環(huán)境的影響

由于到達(dá)地表的紫外輻射增強(qiáng)，將誘發(fā)大氣對(duì)流層中的光化學(xué)反應(yīng)而增大對(duì)流層臭氧濃度。據(jù)計(jì)算，平流層臭氧每減少1%，地面臭氧煙霧就會(huì)增加2%。這種富臭氧的光化學(xué)煙霧將對(duì)人類的生存環(huán)境發(fā)生一系列的嚴(yán)重影響。第32頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

首先：過量的臭氧會(huì)嚴(yán)重地傷害人的呼吸器官。研究結(jié)果表明，當(dāng)空氣中臭氧濃度為0.1ppm時(shí)，人的呼吸器官就會(huì)出現(xiàn)炎癥，若濃度增至5ppm，將危及人的生命。

其次：由于臭氧能加速大氣中H2O2的形成，它將加劇酸雨的形成及危害。第33頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

第三：臭氧煙霧能直接傷害植物，使植物植株矮小、衰弱，并使抵抗病蟲害的能力明顯下降，從而對(duì)農(nóng)作物就森林生態(tài)系統(tǒng)造成極大的危害。第34頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

第四：對(duì)流層中增加的臭氧及過氧化物，將使聚合物材料如橡膠、塑料等制品迅速老化，造成許多不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失。還應(yīng)該指出的是，伴隨大氣中臭氧濃度的變化和臭氧在大氣層中的重新分布，太陽(yáng)輻射到地表的能量流將發(fā)生改變。第35頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第36頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六第37頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

第四節(jié)臭氧層的保護(hù)與思考

臭氧層遭到破壞的主要原因就是人大量的使用CFCs，每年的產(chǎn)量高達(dá)200萬噸。在過去的20年里，人們?yōu)楸Ｗo(hù)臭氧層作了很多努力，其中主要是大力減少對(duì)臭氧層有破壞作用的氣體的排放，其主要成分就是CFCs。第38頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

1987年9月，46個(gè)國(guó)家的代表在蒙特利爾通過了關(guān)于保護(hù)臭氧層的《蒙特利爾議定書》，該議定書規(guī)定成員組織將凍結(jié)并依照所見時(shí)間表來減少五種氟氯烴的生產(chǎn)和消耗，凍結(jié)并減少三種溴代物的生產(chǎn)和消耗。第39頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

1990年、1992年、1995年，又分別在倫敦、哥本哈根、維也納召開的《議定書》締約國(guó)第二次、第三次與第七次會(huì)議上三次修正了議定書。到1996年，受控制的物質(zhì)已經(jīng)擴(kuò)展為：氟氯化碳、哈龍、四氯化碳、甲基氯仿、氟氯烴和甲基溴等，禁止使用的時(shí)間限制也不斷提前。第40頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

到1993年底，根據(jù)上報(bào)數(shù)據(jù)的締約國(guó)統(tǒng)計(jì)，使用哈龍、氟氯化碳的總量比1986年下降了58%，在此期間受控物質(zhì)的替代產(chǎn)品與替代技術(shù)也有了較快發(fā)展。在此期間，我國(guó)為保護(hù)臭氧層也作了許多工作，并于1989年和1991年我國(guó)先后加入了《維也納公約》和《蒙特利爾議定書》。我國(guó)已成立了國(guó)家保護(hù)臭氧層領(lǐng)導(dǎo)小組，制定了國(guó)家方案和各行業(yè)淘汰戰(zhàn)略，到1995年，以淘汰消耗臭氧層物質(zhì)6000噸。第41頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期六

不管臭氧層的破壞是不是主要由人類活動(dòng)造成的，我們都應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，如果我們失去了這層“保護(hù)傘”將意味著什么，畢竟我們只有一個(gè)地球。

當(dāng)然，保護(hù)臭氧