臭氧层空洞形成的原因 臭氧层形成的原因

  臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分,其主要作用是吸收短波紫外线。大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气,把它分为两个原子,然后每个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。下面由爱华网小编为你详细介绍臭氧层的相关知识。

  臭氧层形成的原因:

  自然界中的臭氧,大多分布在距地面20Km--50Km的大气中,我们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。大家知道,太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强,极易与其他物质发生反应。如与氢(H2)反应生成水(H2O),与碳(C)反应生成二氧化碳(CO2)。同样的,与氧分子(O2)反应时,就形成了臭氧(O3)。臭氧形成后,由于其比重大于氧气,会逐渐的向臭氧层的底层降落,在降落过程中随着温度的变化(上升),臭氧不稳定性愈趋明显,再受到长波紫外线的照射,再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。

  臭氧层的作用:

  大气臭氧层主要有三个作用。其一为保护作用,臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3nm以 下的紫外线,主要是一部分UV—B(波长290~300nm)和全部的UV—C(波长<290nm=,保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面,长波紫外线对生物细胞的 伤害要比中波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍 。

  其二为加热作用,臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气,由于这种作用 大气温度结构在高度50km左右有一个峰,地球上空15~50km存在着升温层。正是由于存在着 臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气,所以也就不存在平流层。 大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响,这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。其三为温室气体的作用,在对流层上部和平流层底部,即在气温很低的这一高度,臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少,则会产生使地面气温下降的动力。因此,臭氧的高度分布及变化是极其重要的。

  流层中的臭氧吸收掉太阳放射出的大量对人类、动物及植物有害波长的紫外线辐射(240-329纳米,称为UV-B波长),为地球提供了一个防止紫外辐射有害效应的屏障。但另一方面,臭氧遍布整个对流层,却起着温室气体的不利作用。在平流层中臭氧耗损,主要是通过动态迁移到对流层,在那里得到大部分具有活性催化作用的基质和载体分子,从而发生化学反应而被消耗掉。臭氧主要是与HOX、NOX、ClOX和BrOX中含有的活泼自由基发生同族气相反应。

  臭氧层被破坏的原因:

  1.当氟氯碳化物漂浮在空气中时,由于受到阳光中紫外线的影响,开始分解释出氯原子出来。

  2.这些氯原子的活性极大,常喜欢与其它物质结合。因此当它遇到臭氧的时候,便开始产生化学变化!

  3.臭氧被迫分解成一个氧原子(O)及一个氧分子(O2),而氯原子就与氧原子相结合。

  4.可是当其它的氧原子遇到这个氯氧化和的分子,就又把氧原子抢回来,组成一个氧分子(O2),而恢复成单身的氯原子就又可以去破坏其它的臭氧了。

  臭氧层被破坏的影响:

  臭氧层被大量损耗后,吸收紫外辐射的能力大大减弱,导致到达地球表面的紫外线B明显增加,给人类健康和生态环境带来多方面的的危害,已受到人们普遍关注的主要有对人体健康、陆生植物、水生生态系统、生物化学循环、材料、以及对流层大气组成和空气质量等方面的影响。

  对健康的影响

  阳光紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用。潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。对有些危险如皮肤癌已有定量的评价,但其他影响如传染病等仍存在很大的不确定性。实验证明紫外线会损伤角膜和眼晶体,如引起白内障、眼球晶体变形等。据分析,平流层臭氧减少1%,全球白内障的发病率将增加0.6-0.8%,全世界由于白内障而引起失明的人数将增加10,000到15,000人;如果不对紫外线的增加采取措施,到2075年,UV-B辐射的增加将导致大约1800万例白内障病例的发生。

  紫外线UV-B段的增加能明显地诱发人类常患的三种皮肤疾病。这三种皮肤疾病中,巴塞尔皮肤瘤和鳞状皮肤瘤是非恶性的。利用动物实验和人类流行病学的数据资料得到的最新的研究结果显示,若臭氧浓度下降10%,非恶性皮肤瘤的发病率将会增加26%。另外的一种恶性黑瘤是非常危险的皮肤病,科学研究也揭示了UV-B段紫外线与恶性黑瘤发病率的内在联系,这种危害对浅肤色的人群特别是儿童期尤其严重;

  人体免疫系统中的一部分存在于皮肤内,使得免疫系统可直接接触紫外线照射。动物实验发现紫外线照射会减少人体对皮肤癌、传染病及其他抗原体的免疫反应,进而导致对重复的外界刺激丧失免疫反应。人体研究结果也表明暴露于紫外线B中会抑制免疫反应,人体中这些对传染性疾病的免疫反应的重要性还不十分清楚。但在世界上一些传染病对人体健康影响较大的地区以及免疫功能不完善的人群中,增加的UV-B辐射对免疫反应的抑制影响相当大。

  已有研究表明,长期暴露于强紫外线的辐射下,会导致细胞内的DNA改变,人体免疫系统的机能减退,人体抵抗疾病的能力下降。这将使许多发展中国家本来就不好的健康状况更加恶化,大量疾病的发病率和严重程度都会增加,尤其是包括麻疹、水痘、疱疹等病毒性疾病,疟疾等通过皮肤传染的寄生虫病,肺结核和麻疯病等细菌感染以及真菌感染疾病等。

  对植物的影响

  臭氧层损耗对植物的危害的机制尚不如其对人体健康的影响清楚,但研究表明,在已经研究过的植物品种中,超过50%的植物有来自UV-B的负影响,比如豆类、瓜类等作物,另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的质量将会下降;植物的生理和进化过程都受到UV-B辐射的影响,甚至与当前阳光中UV-B辐射的量有关。植物也具有一些缓解和修补这些影响的机制,在一定程度上可适应UV-B辐射的变化。不管怎样,植物的生长直接受UV-B辐射的影响,不同种类的植物,甚至同一种类不同栽培品种的植物对UV-B的反应都是不一样的。在农业生产中,就需要种植耐受UV-B辐射的品种,并同时培养新品种。对森林和草地,可能会改变物种的组成,进而影响不同生态系统的生物多样性分布。

  UV-B带来的间接影响,例如植物形态的改变,植物各部位生物质的分配,各发育阶段的时间及二级新陈代谢等可能跟UV-B造成的破坏作用同样大,甚至更为严重。这些对植物的竞争平衡、食草动物、植物致病菌和生物地球化学循环等都有潜在影响。这方面的研究工作尚处起步阶段。

  对生态的影响

臭氧层空洞形成的原因 臭氧层形成的原因

  世界上30%以上的动物蛋白质来自海洋,满足人类的各种需求。在许多国家,尤其是发展中国家,这一百分比往往还要高。因此很有必要知道紫外辐射增加后对水生生态系统生产力的影响。此外,海洋在与全球变暖有关的问题中也具有十分重要的作用。海洋浮游植物的吸收是大气中二氧化碳的一个重要去除途径,它们对未来大气中二氧化碳浓度的变化趋势起着决定性的作用。海洋对CO2气体的吸收能力降低,将导致温室效应的加剧。

  海洋浮游植物并非均匀分布在世界各大洋中,通常高纬度地区的密度较大,热带和亚热带地区的密度要低10到100倍。除可获取的营养物,温度,盐度和光外,在热带和亚热带地区普遍存在的阳光UV-B的含量过高的现象也在浮游植物的分布中起着重要作用。

  浮游植物的生长局限在光照区,即水体表层有足够光照的区域,生物在光照区的分布地点受到风力和波浪等作用的影响。另外,许多浮游植物也能够自由运动以提高生产力以保证其生存。暴露于阳光UV-B下会影响浮游植物的定向分布和移动,因而减少这些生物的存活率。

  研

  

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