2025年04月13日 10:48:06 来源:华纳创新(北京)科技有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量:34
注:本文转载自“含氟气体与环境问题”公众号。
平流层中的臭氧吸收太阳中大部分对生物有害的紫外辐射,因此由于其有益的角色而被认为是“好的”臭氧。相反,由于在地球表面形成的臭氧超过自然数量会对人类、植物和动物有害而被认为是“坏的”。近地面和底层大气中的自然形成的臭氧在化学去除污染物中扮演重要的有益角色。
臭氧是一种强氧化剂。通过氧化有机物的细胞分子,它可以破坏与其接触的任何有机物。这一特性常被用于对饮用水和游泳池用水的杀菌消毒。对哺乳动物来说,少量吸入臭氧是有害的,而大量吸入则是有毒的。在低空大气中臭氧是污染导致的光化学烟雾的有害组分之一(有害的臭氧)。而在在平流层中,臭氧吸收紫外辐射从而使环境避免遭受UV-B射线的有害影响(有益的臭氧)。
“好的”臭氧 平流层臭氧由于吸收来自于太阳的紫外辐射-B(UV-B)被认为对人类和其他生命形式有利(如图Q3-1所示)。如果不被吸收,UV-B辐射将以有害于多种生命体的数量到达地球表面。对于人类而言,增加UV-B辐射的暴露将增加皮肤癌、白内障和免疫系统抑制的风险。在成年期之前的UV-B辐射暴露和累积暴露均为重要的健康风险因子。过量的UV-B暴露也可以破坏陆生植物,单细胞生物以及水生生态系统。其他UV辐射,UV-A不能显著被臭氧吸收可以引起皮肤的过早老化。
保护“好的”臭氧 在20世纪70年代中叶,人们发现人类活动排放的含有氯和溴原子的气体可能引起平流层臭氧层损耗(见Q6和Q7)。这些被称为卤素源气体和臭氧损耗物质(ODS)在到达平流层后可以在化学反应中释放氯原子和溴原子。臭氧损耗增加了地表UV-B辐射并使其高于自然产生量。国际行动已经通过控制ODS生产和消费成功地保护了臭氧层(见Q15和Q16)。
“坏的”臭氧 近地表的臭氧超过自然产生量被认为是“坏的”臭氧。其通过涉及人类产生的污染气体的化学反应产生。地表臭氧增加高于自然水平不利于人类、植物和其他生命系统,因为臭氧可以发生强烈的反应以破坏或改变许多生物大分子。由空气污染引起的高臭氧暴露减少了作物产量和森林增长。对于人类而言,暴露在高浓度的臭氧下可以减少肺活量,引起胸痛、咽喉刺激、咳嗽以及加重心脏和肺部相关的健康状况。除此之外,由于臭氧自身为温室气体,因此对流层臭氧的增加导致地球表面的暖化(见Q18)。过量的对流层臭氧的负面效应与大量的平流层臭氧可以阻挡UV-B辐射的保护效应形成鲜明的对比。
减少“坏的”臭氧 限制特定的常规污染物的排放可以削减人类、植物和动物周围的空气中过量臭氧的产生。来自于生物圈的自然排放,主要为树木,也可以参与产生臭氧的反应中。主要的污染源包括化石燃料消费和工业活动巨大的大型城市。遍布于的许多计划已经成功削减或限制了引起地球表面的过量臭氧产生的污染物的排放。
自然臭氧 当不存在人类活动时,臭氧仍然存在于地球近地表和整个对流层和平流层,这是因为臭氧是清洁大气中的自然组分。在偏远地区的大气中的臭氧在吸收UV辐射过程中扮演重要角色,例如臭氧启动许多污染物的化学清除,如一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx),以及一些温室气体,如甲烷(CH4)。除此之外,臭氧吸收UV-B也是平流层的热源,使得温度随高度增加而增加。平流层温度影响着臭氧产生和消除过程的平衡(见Q2)以及重新分配平流层中臭氧的空气运动。

图Q 3‑1臭氧层的UV保护
臭氧层存在于平流层中并包裹在整个地球上。来自于太阳的UV-B(波长范围为280-315纳米(nm))被该层强烈吸收,使得到达地球表面的UV-B数量被大大削减。UV-A(波长为315-400nm)、可见光和其他太阳辐射不能被臭氧层强烈吸收。人类暴露在UV-B辐射中将增加皮肤癌、白内障以及抑制免疫系统的风险。UV-B辐射暴露也可以破坏陆生植物、单细胞生物和水生生态系统。