环境影响评价工程师：臭氧层破坏的影响

臭氧层大量损耗后，吸收紫外线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诸多危害。目前，人们普遍关注对人类健康、陆生植物、水生生态系统、生化循环、物质、对流层大气成分和空空气质量的影响。
1。对人体健康的影响。阳光紫外线UV-B的增加对人体健康有严重的危害。潜在的危险包括引起和加重眼疾、皮肤癌和传染病。一些风险，如皮肤癌，已经进行了定量评估，但其他影响，如传染病，仍有很大的不确定性。
实验表明，紫外线会损伤角膜和眼晶状体，如引起白内障和眼晶状体变形。据分析，平流层臭氧每减少1%，全球白内障发病率将增加0.6-0.8%，全球因白内障失明的人数将增加1万-1.5万人。如果对紫外线的增加不采取任何措施，从现在到2075年，UV-B辐射的增加将导致大约1800万例白内障病例。
紫外线中UV-B段的增多，可明显诱发人类三种常见皮肤病。在这三种皮肤病中，基底皮肤瘤和鳞状皮肤瘤是非恶性的。根据动物实验和人类流行病学资料得出的最新研究结果，如果臭氧浓度下降10%，非恶性黑色素瘤的发病率将增加26%。另一种恶性黑色素瘤是一种非常危险的皮肤病，科学研究也揭示了UV-B紫外线与恶性黑色素瘤发病的内在联系，对于肤色较浅的人尤其是儿童尤为严重。人体免疫系统的一部分存在于皮肤中，这样免疫系统就可以直接暴露在紫外线辐射下。动物实验发现，紫外线照射可降低人体对皮肤癌、传染病等抗原的免疫反应，进而导致对外界反复刺激的免疫反应丧失。人体研究的结果也表明，暴露于紫外线B可以抑制免疫反应，这些免疫反应对人体内传染病的重要性尚不清楚。但在世界上一些传染病对人体健康影响较大的地区和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有相当大的影响。
以往的研究表明，长期暴露在强紫外线下，会导致细胞内DNA发生变化，人体免疫系统功能下降，人体抵抗疾病的能力下降。这将使许多发展中国家已经很差的健康状况更加恶化，大量疾病的发病率和严重程度将会增加，特别是包括麻疹、水痘和疱疹等病毒性疾病，疟疾等通过皮肤传播的寄生虫病，结核病和麻风病等细菌感染，以及真菌感染。
2。对陆生植物的影响臭氧层损耗对植物的作用机制目前还不像它对人类健康的影响那么明确，但研究表明，超过50%的研究植物品种受到UV-B的负面影响，如豆类、瓜类等作物，其他作物如土豆、番茄、甜菜等的品质会下降；植物的生理和进化过程都受到UV-B辐射的影响，甚至与目前阳光中UV-B辐射的量有关。植物也有一些缓解和修复这些影响的机制，可以在一定程度上适应UV-B辐射的变化。无论如何，植物的生长直接受到UV-B辐射的影响。不同种类的植物，甚至同一物种不同品种的植物，对UV-B的反应也是不同的，在农业生产中，需要种植抗UV-B辐射的品种，同时培育新品种。对于森林和草原，可能会改变物种组成，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，如植物形态的变化、生物量在植物各部位的分布、各发育阶段和次生代谢的时间，可能与UV-B造成的伤害一样大，甚至更严重，对这些植物、食草动物、植物病原菌和生物地球化学循环的竞争平衡都有潜在的影响。这方面的研究工作仍处于初级阶段。
3。对水生生态系统的影响。世界上30%以上的动物，蛋白质，来自海洋，以满足人类的各种需求。在许多国家，尤其是发展中国家，这一比例往往更高。因此，有必要了解紫外线辐射增加对水生生态系统生产力的影响。
此外，海洋在与全球变暖相关的问题上也起着非常重要的作用。海洋浮游植物的吸收是清除大气中二氧化碳的重要途径，它们将对大气中二氧化碳浓度的未来趋势起决定性作用。海洋CO2气体吸收能力的降低将导致温室效应的加剧。
海洋浮游植物在世界海洋中的分布并不均匀。通常高纬度地区密度较高，热带和亚热带地区密度低10到100倍。除了可利用的营养物质、温度、盐度和光照之外，热带和亚热带地区阳光中UV-B含量过高的现象也对浮游植物的分布起着重要作用。
浮游植物的生长仅限于光照区，即水体表面光照充足的区域。光照区的生物分布受风浪影响。此外，许多浮游植物可以自由移动，以提高生产力并确保其生存。暴露在阳光UV-B下会影响浮游植物的定向分布和移动，从而降低这些生物的存活率。
研究人员测量了南极UV-B辐射的增加及其对水体的渗透，有足够的证据证明天然浮游植物群落与臭氧的变化有直接关系。臭氧洞和臭氧洞外区域浮游植物生产力的比较表明，浮游植物生产力的下降与臭氧减少引起的UV-B辐射增加直接相关。一项研究表明，冰川边缘地区的生产力下降了6-12%。由于浮游生物是海洋食物链的基础，浮游生物种类和数量的减少也会影响鱼类和贝类的产量。根据另一项科学研究的结果，如果平流层臭氧减少25%，浮游生物的初级生产力将减少10%，这将导致水面附近的生物减少35%。研究发现，阳光中的UV-B辐射对处于早期发育阶段的鱼、虾、蟹、两栖动物和其他动物有害。最严重的影响是繁殖力下降和幼虫发育不全。即使在目前的水平下，阳光紫外线B也是限制因素。紫外线B辐射量的小幅增加，会导致消费者的生物体大幅减少。
虽然有确凿的证据表明，UV-B辐射的增加对水生生态系统有害，但目前，只能对其潜在危害做出粗略的估计。
4。对生化循环的影响。阳光和紫外线的增加会影响陆地和水体的生物地球化学循环，从而改变地球圈层地气巨系统中一些重要物质的循环，如温室气体和其他在化学反应中起重要作用的微量气体的排放和清除过程，包括二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、硫氧化碳(COS)和O3等。这些潜在的变化将影响生物圈和大气层之间的相互作用。
对于陆地生态系统来说，紫外线的增加会改变植物的形成和分解，进而改变大气中重要气体的吸收和释放。当紫外B光降解表面的落叶层时，加速了这些生物质的降解过程；而当主要作用是生物组织的化学反应，导致埋在下面的落叶光降解过程减缓时，降解过程受阻。植物的初级生产力随着UV-B辐射的增加而降低，但对不同物种和某些作物的影响不同。
阳光紫外线在水生生态系统中也起着重要的作用。这些效应直接导致了UV-B对水生生态系统碳循环、氮循环和硫循环的影响。UV-B对水生生态系统碳循环的影响主要体现在UV-B对初级生产力的抑制，多个领域的研究结果表明，减少现有的UV-B辐射可以提高初级生产力。由于南极臭氧洞的出现，全球UV-B辐射增加后，水生生态系统的初级生产力受到破坏。除了对初级生产力的影响，阳光紫外辐射还会抑制海洋表面浮游细菌的生长，从而对海洋生物地球化学循环产生重要的潜在影响。紫外光促进水中溶解性有机物(DOM)的降解，使吸收的紫外辐射被消耗，形成水中可被微生物进一步矿化或利用的溶解性无机碳(DIC)、CO和简单有机物。UV-B的增加也会影响水中的氮循环。它们不仅抑制硝化细菌的作用，而且直接光降解简单的无机物种如硝酸盐。UV-B对海洋中硫循环的影响可能会改变COS和二甲基硫(DMS)的海气释放，在平流层和对流层可分别降解为硫酸盐气溶胶。
5。对材料的影响平流层臭氧消耗导致的太阳光紫外线辐射增加，会加速建筑、喷涂、包装、电线电缆等所用材料的降解和老化，尤其是高分子材料。特别是在炎热和阳光充足的热带地区，这种危害更为严重。据估计，这种破坏性影响每年在全世界造成的损失高达数十亿美元。
人造聚合物、天然聚合物和其他材料都会受到不利影响。当这些材料，尤其是塑料用在一些不得不暴露在阳光下的地方时，只能通过添加光稳定剂或表面处理来防晒。阳光中UV-B辐射的增加会加速这些材料的光降解，从而限制其使用寿命。研究结果证实，短波UV-B辐射对材料的变色和机械完整性的损失有直接影响。
增加聚合物组成中现有光稳定剂的用量，可能会缓解上述影响，但需要满足以下三个条件:
①光稳定剂在太阳光照射光谱发生变化，即UV-B辐射增加后，仍然有效；
②光稳定剂本身不会随着UV-B辐射的增加而分解；
③经济可行。
目前用塑料或其他光稳定性更好的材料替代现有材料是正在研究的问题。但是，这些方法无疑会增加产品的成本。对于许多正处于用塑料替代传统材料阶段的发展中国家来说，解决这个问题更为重要和紧迫。
6。平流层臭氧的变化对对流层的影响是一个非常复杂的科学问题。一般认为，平流层臭氧减少的直接结果是到达低层大气的UV-B辐射增加。由于UV-B的高能量，这种变化将导致对流层中更活跃的大气化学。【/br/】首先，在工业和人口密集的城市等污染区域，即氮氧化物浓度较高的区域，UV-B的增加会促进对流层臭氧和其他相关氧化剂如过氧化氢(H2O2)的生成，使部分城区臭氧超标率大大增加。与这些氧化剂的直接接触会对人体健康、陆生植物和室外材料产生各种不利影响。在那些偏远地区，即NOx浓度较低的地区，臭氧增加较少，甚至可能出现臭氧减少。然而，氧化剂如H2O2和OH自由基的浓度在污染区和清洁区都会增加。其中，H2O2浓度的变化可能会影响酸沉降的地理分布。于是，污染向郊区蔓延，洁净区的面积越来越小。
其次，对流层中一些控制大气化学反应活性的重要微量气体的光解速率会增加，直接结果就是大气中重要自由基的浓度增加，如OH自由基。OH浓度的增加意味着整个大气氧化能力的增强。随着OH自由基浓度的增加，甲烷和CFC替代品(如HCFCs和HFCs)的浓度将按比例下降，从而影响这些温室气体的气候效应。
此外，对流层反应性的增加还会导致颗粒物生成的变化，如云的凝结核，它是由人为和自然来源的硫(如硫氧化碳和二甲基硫)氧化凝结而成。虽然目前对这些过程的认识还不是很清楚，但平流层臭氧减少、对流层大气化学和气候变化之间的复杂关系正在逐渐被揭示。(环境影响评价工程师考试网站编辑)