登陆注册
46896300000007

第7章 新女娲“补天”(3)

由于紫外辐射的增强,在对流层中首先发生变化的化学组分应是那些包括臭氧和其他氧化剂在内的光化学活性气体,这些气体直接参与紫外辐射作用下的光化学反应,其结果不仅导致大气中已有的某些组分浓度的变化,而且还会生成一些新的化合物或分子基团。不仅如此,一些测量结果显示,人类活动不断向大气中排放种类繁多的挥发性有机物质,在 UV-B辐射水平升高的情况下,会使对流层中的光化学过程变得更为复杂和难以预测。

大气中氧化剂浓度的增加会直接影响低层大气的空气质量,尤其在空气污染相对比较严重的城市地区,一些氧化物和自由基等有更多的机会和条件参与多种化学反应而生成多种二次污染物而使空气质量恶化。

3.严重的空气污染事件

在太阳紫外辐射增强的情况下,近地层化学组分发生变化会导致一些重大空气污染事件发生。在一般情况下,近地面大气中化学组分的变化,尤其是一些烃类、醇类等有机化合物浓度的增加会使空气受到污染,影响空气质量。而在某些极端情况下,这种空气污染会变得非常严重,并形成直接危及人们生命的严重空气污染事件。

人类排放到大气中的氮氧化物,不仅直接造成空气污染,而且在太阳紫外辐射作用下会发生复杂的光化学反应,其结果是形成严重影响空气质量的光化学烟雾。光化学烟雾是多种二次污染(如臭氧、各种醛类如甲醛、乙醛、丙烯醛等)以及硝酸雾、硫酸学烟雾的发生创造更有利的条件,进雾和悬浮颗粒物的混合物。太阳紫外而使空气质量恶化,危害大气环境的辐射是大气中形成光化学烟雾的必要安全。条件,紫外辐射的增强必然会对光化水生生态系统与陆地生态系统构成地球上的两大生态系统,二者的相互作用均衡使全球生态系统保持在正常的水平上,全球水生生态系统每年将 1000亿吨左右的碳转换成有机物质,并以鱼类、甲壳类和海藻等形式为人类提供大量的食物。人类消耗的所有蛋白质中,大约有 1/4是水生生物提供的。增强的太阳紫外辐射会对水生生物群落起到破坏作用,其主要表现为对初级生物量的影响。

1.对浮游生物的影响

浮游生物(包括微生植物和藻类等)是水体中的主要生产者,是水体生物量的初级生产者,是水体中复杂的食物链的基础。由于要进行光合作用,所以水体中的浮游生物主要生活在水体的表层,所以极容易受到太阳浮游生物在全世界各大洋中的分布是不均匀的,其浓度决定于养分、净光合速率、海面状况以及太阳 UV-B辐射等要素,其高浓度值区通常在较高的纬度地区,在温带海洋中,浮游生物的浓度在春秋季较高,夏季减少。浮游生物在全球海洋的这种分布格局,在某种程度上显示了太阳紫外辐射对其繁殖率的不利影响。在讨论紫外辐射对海洋浮游生物影响时,那些尺度极小的细菌类浮游有机体(如蓝菌、硅藻等)尤为令人关注。这些微小的有机体在海洋有机物分解和循环中起着重要作用,但这些浮游有机体由于其生存时间短或由于其活动性差,对太阳紫外辐射的抵御能力更脆弱,更容易受到伤害,而它们在水体总生物量方面的贡献却占到 40%左右。

估计紫外辐射对海洋浮游生物的定量影响是一件很困难的事,高纬地区上空大气臭氧含量的明显减少为这种估计提供了机会。一些研究人员在南极臭氧空洞期间,对洞内外到达水域的太阳紫外辐射量变化和浮游生物量变化进行了比对研究,他们的报告显示,南极臭氧洞期间,在南大洋的冰区范围内,与臭氧减少相关的浮游生物的初级生产力减少达 6%~12%。不仅如此,研究人员还发现了在臭氧洞期间,增强的太阳紫外辐射对光合作用的抑制作用(约 5%),这与某些屏蔽掉紫外辐射会使光合作用增加的实验结果是一致的。这些研究结果表明,由于大气中臭氧量减少而导致的太阳紫外辐射增加不仅会直接引起海洋浮游生物数量的减少,而且紫外辐射对浮游生物活性的抑制也会使光合作用减弱,最后导致海洋对大气中二氧化碳吸收量的减少。联合国环境规划署估计,每损失 10%的海洋浮游生物就会使海洋每年减少吸收二氧化碳 50亿吨左右,这大约相当于人类燃油每年向大气中排放的二氧化碳量。如果这一估计可靠的话,全球碳平衡状态会因此需要重新评价,结果会导致温室效应的增强和全球气候变化的加剧。可见,科学家们需要在海洋浮游生物对紫外辐射增强的响应及其生态学后果等方面做进一步的研究。

2.对海洋食物链的影响

浮游生物是水体中其他所有生物赖以生存的基础,是海洋中复杂食物链的基础。因此,浮游生物的损害、浮游生物量的减少必然会使海洋食物链更高营养级上的所有生物量减少,会使包括鱼类、贝壳类和软体类动物在内的大量次级消费者的生存受到影响,最终导致水产品总量的减少。据粗略估算,大气中的臭氧若耗损16%,会使海洋中的浮游生物损失5%,进而使水产业和水产养殖业的水产品总量减少约 7%,这相当于每年鱼的产量损失 700万吨。不仅如此,考虑到海洋中较高层次的较大消费者个体总是以较低层次的较小个体为食。因此,UV辐射对浮游生物的影响也会改变海洋食物链中较高层次的链接,导致食物链的变异。

3.对海洋生物的直接影响

紫外辐射量的增加除了通过海洋食物链变化间接影响食物链中不同层次的消费者之外,还对海洋中的鱼类、虾类、蟹类、两栖类以及其他动物的早期发育阶段产生直接的影响,其中最严重的影响是降低它们的繁殖能力和伤害它们幼体的发育。一些研究报告指出,即便是在目前紫外辐射的水平上,UV-B已经构成海洋中某些生物数量发展的限制因子。尤其是在一些中高纬地区的晚春季节,UV-B辐射的增强正好与某些物种的生长发育相吻合,紫外辐射的增加和短期波动都会使一些敏感物种的幼体发育受到威胁。

实验表明,海洋中各类无脊椎动物对 UV-B辐射的敏感性有很大的差别,UV-B辐射会杀死培植中的大部分普通桡脚类甲壳动物的个体并降低残存者的繁殖能力。在现有的 UV-B水平上,已发现有一种甲壳类的死亡达到了 50%左右。有学者估计,如果大气中的臭氧耗损达到 16%,那么会有一半左右的海洋物种在 5天之内遭受到比正常情况高出 50%的积累辐射剂量。

增强的太阳紫外辐射也会对鱼类等某些脊椎动物的幼体的生长和存活能力产生直接影响。根据 6月份北美洲太平洋沿岸大陆架地区的资料显示,大气中臭氧减少 16%,会使在海水 0.5米处,年龄为 2天、4天和 12天的鳗鱼类幼体的死亡率分别达到100%、82%和50%,这不仅是由于鳗鱼幼体的出现正处在紫外辐射的峰值期,而且由于在这一地区所有鳗鱼幼体均出现在水域上层 0.5米范围内。一些两栖类动物也会受到太阳紫外辐射的影响。一些两栖类动物直接在水域的表层产卵,卵完全暴露在太阳紫外线照射之下而使其数量减少,一般两栖类动物的蛋或卵细胞在紫外线的作用下都会有不同程度的损伤。

4.对水生环境的影响

太阳紫外辐射对水生生物的影响涉及很多的生物生理过程。水生环境的变化无疑对这些过程有着重要影响和反馈作用。海洋和大气都是开放系统,发生在大气中的一些重要物理、化学过程会直接影响到进入海洋表面的太阳紫外辐射和可见光辐射,可以影响海气之间的物质和能量交换等,进而使海洋的温度、盐分以及二氧化碳浓度等水生环境发生变化。前面已提到紫外辐射的增加除了直接对海洋生物产生影响之外,还会影响到达水面的光合有效辐射(PAR),改变水域表层的 UV-B/PAR之间的比例关系,从而影响海洋的初级生产力。

大型藻类和浮游生物都会释放出有机的气态硫化物,如硫酸二甲酯(DMS),其释放速率取决于这些生物受太阳辐射控制的代谢活动。这些DMS进入大气之后,很容易形成硫化气溶胶而成为大气中云的凝结核,进而增加大气中的云量,其结果又会减弱到达海洋表面的太阳辐射。另一方面,大气中臭氧减少导致紫外辐射增加。可见,这些正向、反馈过程的发生会造成海洋水生环境的变化和海洋生态系统的混乱。

20世纪中叶以来,随着工农业生产和社会的发展,人类向大气和河海中排放的废气、废水和废渣也大幅度增加,这些排放使大气和河海受到了严重的污染。据不完全统计,全世界每年向大气中排放的二氧化硫约1.5亿吨,氮氧化物约 0.68亿吨,一氧化碳约 1.8亿吨,颗粒物约 1亿吨。与此同时,全球每年约有 4200多亿立方米的污水排入江、河、湖、海之中,这大约相当于全球径流量的 14%左右,从而使水体遭到污染。这些污染(主要包括石油污染、热污染、放射性污染、盐污染、有毒化学物质污染等)恶化了水体生态环境,对鱼类、藻类、浮游生物造成直接危害。更值得注意的是,进入到大气和水体的这些污染物中有很多是化学性质很稳定的化合物,它们在大气和水体中的滞留时间很长,因此会产生长时间的慢性危害。其中有些污染物在太阳紫外辐射的作用下发生分解而产生其他污染物滞留在大气和水体中,这些不易分解的污染物长期积累会使水体的环境恶化,对某些水生生物的生存构成威胁。

§§§第二节“补”住天上的漏洞

氟利昂可用于空调制冷

一般认为,在人为因素中,工业上大量使用氟利昂气体是破坏臭氧层的主要原因之一。氟利昂作为氯氟烃物质中的一类,是一种化学性质非常稳定,且极难被分解、不可燃、无毒的物质。氟利昂是一种科技进步的典型产品,最初是用来做冰箱的冷冻剂,之后扩展应用于现代生活的各个领域。清洁溶剂、空调冷冻、保温材料、无毒喷雾器推动剂、发泡剂和集成电路生产中的溶剂等都使用了氟利昂。

氟利昂在使用中被排放到大气后,其稳定性决定它将长时间滞留于此达数十年至上百年。由于氟利昂不能在对流层中自然消除,只能缓慢地从对流层流向平流层,在那里被强烈的紫外线照射后分解释放出氯原子,氯原子会把臭氧还原成氧分子。一个氯原子可能会破坏掉成百上千个臭氧分子,其破坏力非常大。

同类推荐
  • 科学文库——游览神奇海岛

    科学文库——游览神奇海岛

    本书主要讲述的海岛包括:格陵兰岛、新几内亚岛、加里曼丹岛、马达加斯加岛、巴芬岛、苏门答腊岛、大不列颠岛、纽芬兰岛、复活节岛、圣诞岛、冰岛、考爱岛、海南岛、崇明岛、舟山岛、平潭岛、东海岛、长兴岛。
  • 智慧百科(奥运卷)

    智慧百科(奥运卷)

    本系列丛书一共为分9卷,分别主动物卷、奥运卷、航天卷、军事卷、植物卷、体育卷、历史卷、科学卷、人体卷。
  • 科学除草

    科学除草

    本书提醒您,除草剂的使用,犹如一把双刃剑,合理使用,可以提高了除草效率,大幅度降低除草成本,如果不合理使用,则容易产生药害。为避免危害现象发生,《科学除草》一书将教您如何科学除草?如何正确使用化学除草剂?总之,将让您以最小的投入,获得最大的效益。
  • 认识我们永久的家园(科普知识大博览)

    认识我们永久的家园(科普知识大博览)

    要想成为一个有科学头脑的现代人,就要对你在这个世界上所见到的事物都问个“为什么”!科学的发展往往就始于那么一点点小小的好奇心。本丛书带你进行一次穿越时空的旅行,通过这次旅行,你将了解这些伟大的发明、发现的诞生过程,以及这些辉煌成果背后科学家刻苦钻研的惊心时刻。
  • 天机

    天机

    从人类诞生起,我们就处于无穷无尽的谜题之中。抛弃一般的科学和历史常识,想不到竟然会找到如此可怕的蛛丝马迹。本书通过八大章节分别介绍了最新的考古发现、西方宗教演化史、近现代科学发展史、濒死研究、20世纪物理学和纯粹数学成就、古典哲学、以及中国、古印度和古埃及宗教玄学等内容。
热门推荐
  • 超级升级王

    超级升级王

    一次意外让张扬穿到了异世来到了神魔故址大陆。在神智被屏蔽十七年之后,经过不懈的努力,终于找到了气感,开启了灵智。从此以后,一路飙升,开始了无限升级!顶级的神魔触及天道又如何?汗,居然当起了张扬的系统管理员!夜魔大帝仰天长叹:“奶奶个熊!玩家小子,你升级却要老子给你发奖品!用的居然还是老子的积蓄!”苍梧大帝心惊胆颤:“张扬,偶的偶像!您能不能别再升了?我最后的一点感悟已经当成大礼包发给你了!你要是再升级,我还有什么给你?”
  • 罗刹魔妃

    罗刹魔妃

    人前是救死扶伤的医生,人后是嗜血残忍的杀手,被自己的搭档背叛,穿越到另一个世界,是个废材?有神兽,上古炼丹书,是炼药师,驭兽师,还敢小瞧她?身上背负着复族的重担……默默地说一句,之前那句话我换掉了,简介胡扯,内容胡扯,总之我啥都不会,只会胡扯。
  • 如何让我在学校人气最旺

    如何让我在学校人气最旺

    《如何让我在学校人气最旺》借着生动有趣的解说,加上众多的名人故事或者是生活中学生身边的例子以及名言警句等,向您揭示受朋友欢迎的秘诀和不受朋友欢迎的原因,让您逐渐融入到学生的状态中,有效地去指导学生去明白受朋友欢迎的秘诀。
  • 生死修仙篇

    生死修仙篇

    如果有再来一次的机会,白泽誓死也不可能来的这个恐怖的世界,在这里世间万物对他都带有敌意!一个恐怖的存在时时刻刻在扼制着他的脖子,一把时时刻刻要他命的利剑悬在头顶,白泽只有不断的变强,不断的斩灭那位恐怖存在的手段,到达世界的顶峰。当白泽和恐怖存在最终面临时,是他死,还是我亡,敬请阅读生死修仙!!!
  • 霸婿崛起

    霸婿崛起

    谁说人无出头日?隐忍数年的林知命霸道崛起,纵横都市,将所有曾经看不起他的人踩在脚下!势利丈母娘?给我闭嘴!豪门公子哥?给我跪下!强大武术家?给我爬开!女神级老婆?来,亲一个!霸道是他的处事风格,不服就干是他的行为准则。且看一代霸婿,如何上演逆袭后的彪悍人生!(请关注老施抖音号:1299243741,或者抖音搜17K老施)
  • 阴暗公子

    阴暗公子

    他说:“韩大哥,不知这几日你有没有听到这穹都城大街小巷里、传着的一些流言蜚语……令妹被一狂徒拖去荒山野外欺凌,最后还是被秦弟我将她从狂徒手中救下,虽然令妹除了受了点惊吓别的地方毫发无损不过……在那些百姓的嘴里,令妹已然不是完璧之身试问,这普天之下除了秦弟我,谁还敢娶她?”韩如枫说:“秦宇玖,你这个卑鄙小人,你最好现在,立刻马上出去帮我妹妹澄清!不然,不然我就杀了你!!——”他说:“澄清是不可能的……毕竟这么好的机会……不加以利用岂不可惜。————韩如枫说:“秦宇玖!你到底给她灌了什么药?!”他说:“什么药,都是她喜欢的……”——他对她说——:“韩如雪……韩如雪……你好生厉害啊……”——她就像化身成的一把锋利的赤剑,狠狠地刺穿着他的心。受到惩罚的人明明应该是她才对啊……她,到底是怎么做到能让他为之一瞥一笑无不牵绊着心绪的?他可是秦宇玖啊……——她说。秦宇玖。你根本从没有爱过我,对不对?你千方百计娶我回来,就是想让我重蹈她的覆辙,对不对?你恨我,恨我大哥,因为她的死亡,与我们有直接关系。其实,你真正爱的人,是——
  • 女王陛下,我们一起生个宝宝吧!

    女王陛下,我们一起生个宝宝吧!

    遭遇背叛而重生的杨烈,重生在地球上,又获得神秘系统帮助,看曾经的一代仙帝如何在都市中遨游!
  • 乱世出云

    乱世出云

    一场乱世浮沉,二世情缘相牵,三生因缘流转。守柔曰强。她曾天真懦弱,拒绝接受无情的世事,试图逃避注定的使命。她最后是选择了历火重生还是飞蛾扑火?相看俨然。他和她相遇、相识、相知,在爱恨、欲望、阴谋和战火中,他们选择了命运也被命运选择。那些形形色色的人物,那些纷乱复杂的纠葛,那些似真似假的幻梦,命运的绳索究竟掌握在谁的手中?一次次离合,一场场悲欢,是天数难改,还是自业自得?以“成长”和“取舍”为主题,讲述了以少女陆守柔为中心,几个主要人物在时代浪潮中命运交缠的故事。
  • 黑色世界岛

    黑色世界岛

    60年前,一场大地震席卷了全球,地震过后,人们惊奇的发现居住的星球在变大,世界岛出现,异能力者诞生,天地灵气也在复苏。灵气复苏让已经没落的修真家族重新回到了人们视线,探索世界岛所带出的矿石改变了科技走向。一个科技、异能与修仙的世界就此到来。可是,是什么导致这一切的出现呢。。。这一切的背后又是什么呢。。。
  • 我在联盟玩自走棋

    我在联盟玩自走棋

    一觉起来,突然拥有了云顶之弈系统。瞬间让李毅拥有了超乎常人的游戏理解!锤石,雷欧娜增加协防能力。剑魔,希维尔增加进攻能力。安妮,约里克增加召唤能力。当,李毅看着棋盘中的三星劫,李毅笑了笑。李哥你的王座我也想坐一坐!