臭氧层耗竭对人类生态环境的影响

二、臭氧层耗竭对人类生态环境的影响

(一)大气臭氧层耗竭对天气、气候变化的影响

大气臭氧层的变化直接制约着平流层的温度结构和环流形势。在平流层中，大气臭氧层可发挥热源和冷源的双重作用：O₃强烈吸收太阳紫外辐射能后，既可成为平流层增温的主要热源，又可因向太空发射红外辐射而使平流层冷却。由于O₃的加热率通常远高于冷却率，因而其净效应是导致平流层增温，进而影响平流层的环流形势以及全球气候变化。

CO₂等温室气体浓度的增加，会把O₃所吸收的太阳紫外辐射能的相当部分以红外辐射的形式向太空释放，因而导致平流层温度下降。观测结果证实，大气臭氧层耗损已削弱了其对平流层加热的贡献，并影响平流层的热力和动力学过程以及平流层气候和全球气候变化。但是，这些过程间存在着复杂的反馈作用。同时，对流层中O₃浓度的增加又会增强直接辐射的强迫效应(可能高达20％)，从而使得大气中O₃变化与气候变化成为一个极其复杂而具有许多不确定性的科学问题(王庚辰，2003)。

(二)臭氧层耗竭对人类生态环境的潜在威胁

人类与其周围的生态环境经过漫长的进化历程后，已适应了今天近地层内的太阳紫外辐射强度。适量的紫外辐射可增强交感肾上腺机能，提高人体免疫能力，促进P、Ca等元素的代谢，增强对环境污染物的抵抗力。但过量的紫外辐射将扰乱原有的人-地复合系统，严重破坏人类的生态环境，给地球生命系统带来难以估量的损害。

1.臭氧层耗竭对生物的影响

O₃能强烈吸收太阳辐射中UV-C(200～280mm)波段的辐射，对于在人群健康和生理学意义上最重要的UV-B(280～320mm)波段也很敏感。UV-B波段的致癌作用最强，同时，O₃还能使人体的免疫系统功能发生变化并引起多种病变，例如晒斑、眼病、光变反应和皮肤病(包括皮肤癌)等。裸露部分(如皮肤、眼睛)经UV-B辐射后，可出现灼伤、表皮增厚、色素沉着等急性反应。长期接受辐射可使皮肤角质层发生病变，继而导致黑色素瘤、鳞状细胞癌等。人体免疫系统受损还可引发红斑狼疮等恶性疾病，使单纯性疱疹、淋巴肉芽肿等传染病易于流行。UV-B辐射不仅可损伤结膜、角膜，还能伤及视网膜和晶状体，导致白内障等疾病。研究表明，若O₃总量减少1％，UV-B可增强2％，基础细胞癌变率可能增加4％，扁平细胞癌变率可能增加6％，恶性黑瘤发病率将提高2％，白内障患者增加0.2％～0.6％。

紫外线可破坏绝大多数生命物质——蛋白质的化学键，杀死微生物并破坏动植物蛋白质，损害细胞中的基因物质脱氧核糖核酸(DNA)。紫外辐射不断增强将打乱生态系统中复杂的食物链和食物网结构，导致许多生物物种的灭绝。实验表明，有些植物如甜菜、玉米、烟叶、菜豆(White Bean)、棉花等对UV-B是很敏感的，过量的辐射将使其叶片受损，从而抑制其光合作用，最终导致减产。此外，还可改变某些植物的再生能力及产品的质量，引起遗传基因等方面的变化。

UV-B辐射可穿透10多米深的水面，杀死其中的微生物并显著削弱作为海洋生态系统食物链基础的浮游生物及藻类的光合作用，以致引起水生生态系统发生变化并降低水体对污染物的自然净化能力。由于人类对动物蛋白的需求有18％取自鱼类，因而海洋食物链一旦被切断，将对人类的生活造成巨大的不利影响。

2.臭氧层耗竭对人类生存环境的影响

高空臭氧层不但吸收了部分来自太阳的短波紫外辐射，保护地球上的生命，还由于它对紫外辐射的吸收是平流层的重要热源，从而决定了平流层的温度场结构并对全球气候的形成及变化具有重要的制约作用。高空O₃含量减少将导致平流层的冷却，因而使地面所获得的长波辐射量也随之减少。但问题的复杂性在于存在着相反的效应：一方面，O₃含量减少有可能使得O₃的极大值高度降低；另一方面，下垫面所接受的太阳可见光辐射量将增加。这二者的综合作用有可能使平流层冷却对地表的影响得以补偿。

平流层O₃耗竭对大尺度气候变化的重要意义还在于UV-B辐射增强将改变大气的温室效应，遏制森林、灌丛、草原及农作物的正常生长，破坏植被，以致扰乱原有的地-气系统的交互作用关系。