阳光、空气和水：明天是否依然(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：本书编写组

出版社：世界图书出版公司

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阳光、空气和水：明天是否依然试读：

序：蓝色星球 绿色未来

从距离地球45000公里的太空上回望，我们会发现，地球不过是一个蓝色小球，就像小孩玩耍的玻璃弹珠。但就是这么一个“蓝色弹珠”，却养育了无数美丽的生命，承载着各种各样神奇的事物。人类从这个小小的星球中诞生，并慢慢成长，从茹毛饮血、刀耕火种的时代一步步走来，到今天社会文明、人丁旺盛、科技发达，都有赖于这个小小星球的呵护与仁慈的奉献。

当人类逐渐强大，有能力启动宇宙飞船进入太空，他却没有别的地方可去，因为到目前为止，人类只有一个地球，只有一个家园。

地球上有两种重要的色彩，一个是蓝色，一个是绿色，蓝色是海洋，绿色覆盖大地，在太空看地球是蓝色，生活中却是绿色环绕，这两种色彩覆盖着地球的大部分表面；原始生命从海洋中孕育，在森林中成长，经过漫长的进化造就人类，有了水和植物，再通过光合作用，提供生命活动所不可缺少的能源，万物因此获得生机，地球因此成为人类的家园。但是，人类在和以绿色植物为主体的自然界和谐相处数百万年后，危机出现了，由于人类活动的加剧，地球上的绿色正在快速地消失。

在欲望和利益的驱使下，在看似精明、实则愚蠢的行为下，令人忧心的事情一再发生。森林被砍伐；河流变黑变臭；城市总是灰蒙蒙、空气中弥漫着悬浮颗粒物和二氧化硫；耕地一年比一年减少、钢筋混凝土建筑一年比一年增多；山头或寸草不生、农田或颗粒无收；臭氧层空洞、冰川融化、酸雨浸蚀；野生动物灭绝的消息不断传来、食品安全事件层出不穷……绿色的消失既是事实，也是象征，病变、震撼、全球污染、地球生病了，地球在哭泣。

近年来，无数的数据和现象都在逼近一个问题，人类贪婪无度，地球不堪重负，人类已经走到一个紧要关头，生存还是毁灭？

如果我们再次来到太空回望地球，你能想象它失去蓝色的样子吗？一个没有水的星球，可能是火星、木星、土星，但绝不是地球。同样，人类能失去绿色吗？失去绿色的星球，将不再是人类的家园。

从现在开始，我们可以改变以往的观念，而接纳新的绿色思维——人不能主宰地球，而是属于地球；我们应更多地学习环保先锋、追随环保组织，参与绿色行动；我们不仅关注国家社会，还关注身边的阳光、空气和水，关注明天是否依然；在日常生活中，从我做起，知道与做到节约型社会的良好生活习惯。也许你认为自己所做的一切微不足道，但每个人的努力都是宝贵的，留住一片绿色，地球就多一片生机；增添一份绿色，人类就增添一份希望。

如果有机会来到太空，眺望这个美丽的蓝色星球，你会有怎样的愿望？

许它一个绿色的未来！中华人民共和国环保部副部长

引言

在支撑地球生命存在的诸多条件中，阳光、空气和水是最为基本的，也是最主要的三大要素。正因为有了阳光、空气和水，人类才有机会获得累累果实。正是因为有了这些果实的滋养，人类才得以不断地繁衍生息，不断地生长和创造。

但工业革命以来，尤其是20世纪50年代以后，人类改造自然的力量、广度和深度，都似乎预示着人类历史上新纪元的来临。这可能是人们所能设想到的最重大的革命。人类似乎正以全球范围的规模，对未受控制的事物加以控制，并用人造的代替天然的，用计划性代替盲目性。人们正以史无前例的速度和深度，对大自然进行改造。随着人类改造自然能力的提高，生产力规模的扩大，科学技术、工程技术手段的发展，创造了大量自然界自身不能自我分解、自我消化的物品，使人类与其生存的环境发生了矛盾，造成了严重的环境失衡问题。

人类向大气中排放消耗臭氧层物质，造成了南极上空的臭氧从20世纪70年代以来已经减少了10％。2000年，臭氧层空洞的最大面积已达到2.8万平方千米。太空射线通过空洞直接照射到地球上造成了南极冰川的融化，造成了患皮肤癌的人数大量增加。当今世界中，人类每年向空气中排放的二氧化碳有62亿吨之多，其中最严重的是亚太地区，有21亿吨，欧洲和北美也各有16亿吨。大量温室气体的排放，加上大气中的灰尘和微粒，到了足以改变地球上的温度达到难以预料的地步。化石燃料的燃烧在增加，二氧化硫等酸性物质的排放，导致全球范围内严重的酸雨污染。

在世界范围内，全球有一半的河流被严重污染，有11亿人得不到安全卫生的饮用水。有80个国家，其人口占全球的40％，严重缺水。湖泊及内海，受到了未经处理废物的威胁，其中许多废物可使细菌和藻类繁殖，这些微生物又消耗水中的氧气，使其他水生物受到缺氧的威胁。海洋污染同样不可忽视，全球有1/3的人口居住在离海岸不到60千米的地区。广阔海洋所遭人类污染的危害，远比设想的大得多。流入海洋过多的有毒物质、杀虫剂和化肥，还有油污，淤塞了许多鱼类繁殖的河流出口。甚至旅游发展也对海洋造成严重污染，有1/3的鱼类因为海洋污染和过度捕捞已经灭绝。长此以往，甚至海洋也要停止其像目前那样为人类提供无偿而又可靠的服务了。

现在，人类生活的两个世界——所继承的生物圈和所创造的技术圈——业已失去了平衡，正处于潜在的深刻矛盾中。而人类正好生活在这种矛盾中间，这就是我们所面临的危机，这场危机，较之人类任何时期所遇到的都更具有全球性、突然性、不可避免性和困惑不可知性。人类不禁会问，明天是否依然能够享受给人类带来累累果实的阳光、空气和水？明天是否依然能够在地球的臂弯里生存、生活？

第一章 大气污染与臭氧层破坏

第一节 严重的大气污染

大气污染会产生多方面的影响。空气中灰尘、颗粒物的增加，会使得到达地面的阳光减少，尤其是对于人群集中的城市而言，见不到阳光的阴天变多，甚至会出现光化学烟雾这样的极端气候现象。大气污染，是很多呼吸道疾病和心脑血管疾病多发的一个原因。排放到空气中人造的一些氟化物，会导致臭氧层的破坏。空气中二氧化碳等温室气体的增加，则会使全球气候变暖，进一步产生其他恶劣影响；二氧化硫等气体的排放，则造成世界范围内的酸雨污染。一、大气污染致阳光变少

受大气污染的影响，地球上的蓝天和阳光越来越少。尤其是城市里的人们，渴望蓝天，更渴望阳光；没有阳光普照的日子，人们的精神像是被从躯体里剥离了出去，显得无精打采。根据美国气象学家发表的一份报告显示，与20世纪50年代相比，现在到达地球表面的太阳光减少了10％。造成这个变化的原因之一是空气中污染物的增多，这些污染物在阳光到达地表之前，就将阳光反射回太空去；另一个原因是气候变化导致空气中云雾量增加，从而阻挡阳光到达地表。大气污染让阳光变得珍稀

美国气象学家是通过设在全球各地的数百个传感装置所做的记录而得出阳光变少的结论的，但是，这种变化趋势是否会继续下去，是否会加速发生或是发生突变，尚且不得而知。并且，就阳光到达地表减少的情况，全球各个地方的情况也不太相同，一些地方比较严重，而一些地方则没有什么变化。二、大气污染导致光化学烟雾

汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。

光化学烟雾的成分非常复杂，光化学烟雾会损害人类的健康，尤其是人的眼睛和黏膜受到强烈刺激，会发生头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。光化学烟雾对动物的影响与对人的影响类似，对植物的影响主要是影响其正常生长，对粮食产量影响也较大。另外，光化学烟雾还会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

20世纪40年代之后，随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现。1943年，美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件。经过反复的调查研究，直到1958年才发现这事件是由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成的，这些汽车每天消耗约1600吨汽油，向大气排放1000多吨碳氢化合物和400多吨氮氧化物。这些气体受阳光作用，酿成了危害人类的光化学烟雾事件。此后，在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。

1970年，美国加利福尼亚州发生光化学烟雾事件，农作物损失达2500多万美元。

1971年，日本东京发生了较严重的光化学烟雾事件，使一些学生中毒昏倒。与此同时，日本的其他城市也有类似的事件发生。此后，日本一些大城市连续不断出现光化学烟雾。

1997年夏季，拥有80万辆汽车的智利首都圣地亚哥也发生光化学烟雾事件。由于光化学烟雾的作用，迫使政府对该市实行紧急状态：学校停课、工厂停工、影院歇业，孩子、孕妇和老人被劝告不要外出，使智利首都圣地亚哥处于“半瘫痪状态”。

20世纪90年代以后，随着工业的迅猛发展，我国汽车油耗增高，污染控制水平较低，以致造成汽车污染日益严重。部分大城市交通干道氮氧化物和一氧化碳严重超过国家标准，汽车污染已成为主要的空气污染物，一些城市汽车排放浓度严重超标，已具有发生光化学烟雾的潜在危险。三、大气污染使呼吸道疾病增多

被污染的空气中含有多种有害成分，包括细菌、病毒、有机物、无机物和各种有害气体等。人们在呼吸的过程中，这些有害成分就会侵入人体呼吸系统，引起各种呼吸道疾病，比如慢性支气管炎、过敏性疾患、急性呼吸道感染、哮喘、肺癌。

有调查显示，呼吸系统疾病已占我国人口疾病死亡率的第3位，成为危害健康的主要疾病之一。空气污染已被普遍认为是导致呼吸系统疾病的重要因素。目前在我国监测的300余个城市中，54.4％的城市颗粒物浓度超过二级标准。全国主要城市的总悬浮颗粒物有下降趋势，但可吸入颗粒物的排放量却仍然呈上升趋势。颗粒物和二氧化硫是我国最主要的大气污染物，其对健康造成的主要危害是引起慢性呼吸系统疾病，包括慢性支气管炎、哮喘、肺气肿等，特别是会导致老年人心脑血管疾病、肺心病、慢性阻塞性肺部疾病的发病率和死亡率会显著增加。还有研究表明，重金属、多环芳烃等大气污染物吸附在颗粒物上，吸入人体后可引起癌症。

工厂排放的有毒气体可损伤肺部，引起肺水肿、化学性肺炎、闭塞性支气管炎等，严重的还可导致肺组织坏死。患者往往出现咳嗽、胸闷、气短、呼吸困难等临床症状，X射线检查显示局限性肺炎、肺气肿、肺组织纤维化、肺水肿等病症。

特别需要指出的是，空气污染对呼吸道疾病增多的影响，尤其以儿童这一人群最为明显。儿童有其特殊的生理特点，即呼吸道比成人狭窄、呼吸频率较快；而且儿童普遍喜好户外活动，因此更容易受到外界大气状况的影响。大气污染对儿童的影响主要包括，可能影响儿童肺功能和肺的发育、促进和诱发咳嗽、过敏性鼻炎、哮喘等疾病。特别是儿童年龄越小，对大气污染的敏感性越高，患病的危险性越大。

我国一项有关儿童哮喘的调查显示，我国城市儿童哮喘发病率正在上升，并与大气污染有关。研究人员调查发现，学龄儿童哮喘和哮喘性支气管炎的发病率都比较高，也就是说，在致敏源的作用下，大气污染有加重哮喘的可能。另外，希腊第九届儿童呼吸系统疾病研讨会发表的研究报告指出，科学家在人口密集的巴西圣保罗与墨西哥首都墨西哥城进行研究，发现当地空气污染程度逐年恶化，儿童的死亡率也随之增加。报告指出，空气中所含污染分子每增加10个单位，儿童死亡率也随之增加3％～4％。四、大气污染导致心脑血管疾病

空气污染与呼吸道疾病的发生密切相关，是人们可以很容易想到的，但空气污染为什么会导致心脑血管疾病呢？越来越多的研究结果表明，空气污染的程度与心脑血管疾病的发病率密切相关。

美国哈佛大学公共卫生学院在对空气中的各种污染物检测后，发现直径小于10微米的细微颗粒物与心脑血管疾病的发生及死亡的增加关系密切。也就是说，这些细微颗粒物与冠心病、心肌梗死、高血压和中风的发生及死亡的增加密切相关。

德国的研究人员调查了德国两个城市的3399位居民。结果发现：居住在交通要道150米之内的居民与远离交通要道的居民相比，冠心病的发生率增加了1.85倍。美国曾对卡车运输、纺织从业人员进行调查。结果发现：空气中直径小于10微米的细微颗粒物浓度每增加10微克/立方米，发生心肌梗死和心力衰竭的风险增加1.4倍，死亡率增加1倍以上。

英国爱丁堡大学的一项针对暴露于废气环境中的男性工人的实验发现：空气污染可明显加重心肌缺血，如原有心脏病，则会引起更为严重的后果。

链接：全球最脏十大城市美国《大众科学》杂志每年评选一次“全球最脏十大城市”，2009年，被评为全球最脏的十大城市是乌克兰的切尔诺贝利、俄罗斯的捷尔任斯克、多米尼加共和国的海纳、赞比亚的卡布韦、中国的山西临汾、秘鲁的拉奥罗亚、吉尔吉斯斯坦的梅鲁苏、俄罗斯的诺里尔斯克、印度的拉尼贝特和俄罗斯的鲁德纳亚。

1．乌克兰切尔诺贝利切尔诺贝利是世界上臭名昭著的污染大城市。铀、钚、放射性碘、铯137、锶和其他重金属或放射性金属都有在这里排放。要知道这个城市在其放射性污染达到顶峰时期竟然是长崎广岛原子弹爆炸所引起的污染的100倍之多。

2．俄罗斯捷尔任斯克捷尔任斯克有30万常住人口，同时这里也是俄罗斯冷战时期的化学武器生产基地。这里储备了大量的未处理完的有毒物质。这些成吨计算的有毒物质全排放到生活用水里，导致捷尔任斯克这个城市的死亡率一直高于出生率2.6倍。

3．多米尼加共和国海纳海纳可称得上是一个名副其实的“毒城”。这是一个仅有8.5万人口的小城市，但是他却以“电池回收”地而出名。每年许多国家消费过的废旧电池都拿到这个没人管理的地方做简单处理，导致这里受到严重的铅污染。

4．赞比亚卡布韦卡布韦是赞比亚第二大城市，拥有25万人口。那里是一个铅铜丰富的矿区。由于胡乱开采和疏于管理，致使那里的铅锌污染非常的严重。由于1992年以来这座城市都在进行铅矿的开采，这里的土壤和水资源都受到了重金属铅的污染，大量居民因此也出现铅中毒的现象。由于当地的儿童经常在遭受铅污染的泥土中戏耍及在受污染的水中洗澡，使得这些儿童身体血液铅含量严重超标，几乎达到了致命的程度。

5．中国山西临汾众所周知，山西是一个产煤大省，临汾也是煤矿资源非常富足的地方。以煤、焦铁为主要产业链的重型产业结构，在创造巨大经济价值的同时，也产生了严重的环境污染。临汾当地大量的地方卫生医疗场所都面临着支气管炎、肺炎和肺癌患者日益剧增的问题。临汾的400多万居民面临着严重的空气污染问题和砷污染的饮用水问题。

6．秘鲁拉奥罗亚拉奥罗亚小镇位于安第斯山脉，人口3.5万。由于总部位于美国密苏里州的Doe Run公司在该地兴建了金属矿物冶炼厂，从而导致当地居民暴露于重金属如铅、铜和锌的威胁之下。据位于纽约的相关机构调查显示，拉奥罗亚小镇所有儿童的血液中铅含量数据高得惊人，达到了一个十分危险的程度。同时，由于金属冶炼所产生的二氧化硫以酸雨的形式降落地面，致使这一地区的植被几乎被毁灭殆尽。

7．吉尔吉斯斯坦梅鲁苏梅鲁苏简直就是一个放射性物质垃圾场，这里有近200万立方米的放射性铀矿等废弃物，它甚至威胁到整个费尔干纳盆地。尽管这里曾发生过巨大的爆炸，这可能消去一些放射性物质。但是，如今这里仍旧存在着196万立方米的放射性废物。

8．俄罗斯诺利尔斯克诺利尔斯克有世界上最大的重金属熔炼厂，年排放镍和钴等污染物超过200万吨，导致儿童出现严重的呼吸和咽喉疾病。这一城市的矿业开采和冶炼兴起于20世纪30年代，目前这座有着13.4万人口的城市也是世界上最大的重金属冶炼基地。据观察，这一地区的积雪并不是人们印象中的雪白，而基本上都是被污染物覆盖的黑色。人们也可以经常在空气嗅到硫黄的味道，而这里的人们的平均寿命都要比俄罗斯居民的平均寿命至少短10年。

9．印度拉尼贝特拉尼贝特有300万人口，这里是印度五个制革中心之一。皮革废弃物中的铬和其他化学物质污染了地下水源，据悉每年都有150万吨有毒物质排放到水里，如今这里的水已经严禁沐浴和饮用。

10．俄罗斯鲁德纳亚鲁德纳亚也是俄罗斯的一个巨型熔炼基地。几乎这个地球上有的东西都曾在这个仅有9万人的城市里熔炼处理过。据说，已经没有植物能在这里生长了，其污染程度可想而知。

第二节 臭氧层与臭氧层空洞

臭氧对调节地球气温有很大的作用。臭氧吸收紫外线辐射的效率极高，所以在臭氧浓度较高的地方，几乎所有的紫外线都已被吸收而转化成热能了，只有少数的紫外线抵达离地面较低的地方。

由臭氧形成的臭氧层，是地球的“保护伞”，这是由于臭氧层对于保护地球上的生物有着巨大的作用。臭氧是太阳紫外线辐射的一种过滤器，能强烈地吸收波长在220～330纳米的紫外线辐射，防止这种紫外线到达地球的表面，以免对地面上的生物造成伤害。

臭氧层是地球的“天然屏障”，一旦空气污染导致臭氧层的破坏，产生臭氧层空洞，就相当于在阳光中加入了“毒素”。没有了臭氧层的“隔离术”，阳光对地球、生物、人类来说可能就成了灾难的代名词。一、大气的分层

自地球表面向上，随高度的增加空气愈来愈稀薄。大气的上界可延伸到2000～3000千米的高度。在垂直方向上，大气的物理性质有明显的差异。根据气温的垂直分布、大气扰动程度、电离现象等特征，大气从上至下依次分为散逸层、电离层、中间层、平流层、对流层。其中，臭氧层就处于平流层内。

散逸层是大气的最外一层，也是大气层和星际空间的过渡层，但无明显的边界线。这一层，空气极其稀薄，大气质点碰撞机会很小。气温也随高度增加而升高。由于气温很高，空气粒子运动速度很快，又因距地球表面远，受地球引力作用小，故一些高速运动的空气质点不断散逸到星际空间，散逸层由此而得名。

在电离层里，空气的密度很小，在270千米高度处，空气密度约为地面空气密度的百亿分之一。由于空气密度小，在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，氧分子和部分氮分子被分解，并处于高度电离状态。电离层具有反射无线电波的能力，对无线电通讯有重要意义。

中间层的气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－113℃～－83℃。因为该层臭氧含量极少，不能大量吸收太阳紫外线，而氮、氧能吸收的短波辐射又大部分被上层大气所吸收，故气温随高度增加而递减。

在平流层中，臭氧浓度急剧上升，平流层比对流层要干燥得多。由于空气特别的稀薄，平流层往往成为某些污染物的躲藏所。如核爆炸产生的污染物，在平流层中就比对流层中多得多。飞机也往往在这一层中行驶，把大量废气、垃圾等排放在平流层中。

对流层包含了地球上80％以上的大气。几乎所有的云、雾、降雨等天气现象都发生在对流层。对流层是各种生物活动的空间。紧贴地面的空气是比较温暖的，这是因为地面土壤和海洋吸收了太阳光送来的短波光线的能量，然后辐射出长波段的红外线。空气本身是不能够吸收阳光使其温度上升的，正是红外线才使空气变热。二、臭氧与阳光中的紫外线

臭氧是氧气的一种异构体，是大气中的微量气体之一，在大气中的含量仅占亿分之一，如果把所有这些臭氧集中在地球表面上，也只能形成3毫米厚的一层气体，总重量约为30亿吨，臭氧在地表空气中是微乎其微的，但在海拔10～60千米中聚集了一个臭氧层，且主要聚集在平流层中距地面20～25千米的高空。臭氧层对保护地球上的生命以及调节地球的气候都具有极为重要的作用。

在平流层中，在太阳光照射下，氧气分离成氧原子。氧原子与氧气结合生成臭氧。臭氧又吸收紫外线，变成氧气和氧原子，这样循环往复，不断地生产大量的臭氧。

在大气层的上层，氧分子不断受到太阳光紫外线的辐射。当氧分子吸收了波长短于242纳米的光子时就会分解成两个氧原子，因而在海拔400千米或更高的地方，99％的氧处于原子状态；在高度低于400千米的地方，氧气的数量远多于氧原子；而在130千米左右的地方，氧气和氧原子的浓度相当。当氧原子跟氧分子碰撞，并有一个双原子物质如氮气或氧气吸收过剩的能量时，就产生臭氧。形成臭氧的这个过程在大约海拔30千米的平流层处达到了最高点。大气中所有臭氧几乎都集中在对流层与同温层底部这两层中。臭氧的绝大部分都集中在地面上空20～25千米的空中，其最高浓度约10克/吨，即使在这里，10万个气体分子中也只有1个分子的臭氧。同温层中的臭氧有时可以下降到对流层中来，但对流层中的臭氧却不能上升到同温层中去。

同时，强烈的太阳光不断地加热平流层，使其温度保持在－80℃～－40℃，使平流层始终像一层臭氧薄膜，盖在我们头顶，使空气在对流中生成云彩和雪雨等沉降物，保护着我们的身体免遭紫外线的伤害。

大量科学实验证明，动植物需要一定量的紫外线照射，如果照射不够，可能引起某些疾病，如缺乏维生素D。紫外线的适当照射，能够杀死某些病菌，起到防病的作用。然而，过量紫外线的照射，则会对人类健康产生坏的影响。

臭氧层可以吸收太阳紫外线中对生物有害的部分。同时，由于紫外线是平流层的热能来源，臭氧分子是平流层大气的重要组成部分，所以臭氧层在平流层的垂直分布对平流层的温度结构和大气运动起着决定性的作用，发挥着调节气候的重要功能。

臭氧层对于地球的重要性，有两种使用较广的比喻足以说明：一是臭氧层是地球的“保护伞”；二是臭氧层是地球的“天然屏障”。现在，我们的“保护伞”和“天然屏障”已遭受到了人类自己的大肆破坏，产生了臭氧层空洞。三、臭氧层空洞

1849年，人类首次发现臭氧。20世纪50年代末到70年代初发现了臭氧浓度有减少的趋势。1974年，美国化学家罗兰和穆连于首先提出来臭氧层的问题。他们认为，在对流层大气中极稳定的化学物质氯氟烃（氟利昂）被输送到平流层后，在那里分解产生的原子氯就有可能破坏臭氧层。20世纪70年代末开始，科学家们开始每年在南极考察臭氧层。

1982年冬季，英国南极科学考察队来到南极基地。他们这次的任务主要是观察大气平流层有什么变化。

队员伐曼把往年使用的老仪器放在了一块空旷雪地上。他环顾四周没有发现什么新情况，于是，扭动仪器开关进行观测。刚刚开始工作，仪器就像发疯似的“嘀、嘀”地叫个不停。这种声音不曾有过。伐曼马上意识到：可能有以往没有观测到的光线穿过了大气层。从波段看，它属于臭氧所吸收的部分。

关机后再开机进行观测，仪器仍然发出那种响声。伐曼坚信，这是新的发现。他提着仪器，疾步跑回驻地，和同事们一起分享了这个新发现。通过对观测数据的仔细分析、计算，他们推断：与上次观测时相比，南极上空臭氧减少了20％。

对于这个结论，伐曼和他的同事们感觉多少有些拿不准，还需要等一等，最好是再进行一次重复性观测，以期验证。

1984年10月，英国南极科学考察队带上新仪器，再次登临南极大陆。其主要目的就是确认1982年的观测结果。利用新的仪器，他们依然检测到了本来应该由臭氧吸收的光线。利用观测数据，他们又进行了反复的计算。根据计算结果，他们推断：臭氧层中的臭氧减少了不止20％，而在30％以上。

1984年底，伐曼把他们的论文寄给了《自然》杂志。1985年5月16日，这家杂志刊登了他们的论文。于是，他们的这个最新的、重大的发现传播到了全世界。

1986年，美国的一支南极科学探险队对臭氧层空洞进行了考察。他们的结论是：臭氧层空洞还在不断扩大。

1987年10月，南极上空的臭氧浓度下降到了1957～1978年间的一半，臭氧洞面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。从那以后，臭氧浓度下降的速度还在加快，有时甚至减少到只剩30％，臭氧洞的面积也在不断扩大。1994年10月观测到臭氧洞曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空。

1995年观测到的臭氧洞的天数是77天，到1996年几乎南极平流层的臭氧全部被破坏，臭氧洞发生天数增加到80天。1997年以来，科学家进一步观测到臭氧洞发生的时间也在提前，1998年臭氧洞的持续时间超过100天，是南极臭氧洞发现以来的最长纪录，而且臭氧洞的面积比1997年增大约15％，几乎可以相当3个澳大利亚的面积。

2000年，南极臭氧层空洞的面积达到了2800万平方千米。美国国家宇航局发布了当时的臭氧层空洞图片，从图片上可以看到，臭氧洞像一个大的蓝水滴，完全罩在南极的上空，并延伸到南美的南端。

2000年以后，南极臭氧层空洞出现减小与扩大交替的情况。其中，2003年的南极臭氧层空洞又一次达到了2800万平方千米的面积。2007年的2500万平方千米和2008年的2700万平方千米的臭氧层空洞面积，也都表明臭氧层空洞面积处于一个较高的水平。南极上空的臭氧层是在20亿年的漫长岁月中形成的，可是仅在1个世纪里就被破坏了60％。

目前，不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少的现象，美、日、英、俄等国家联合观测发现，北极上空臭氧层也减少了20％，已形成了面积约为南极臭氧空洞1/3的北极臭氧空洞。

在被称为是世界上“第三极”的青藏高原，我国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧正在以每10年2.7％的速度减少，已经成为大气层中的第三个臭氧空洞。

链接：臭氧层恢复速度过快？过去，全球臭氧层损耗变薄以及南极地区出现的臭氧层空洞一直让人揪心不已。然而美国国家航空航天局科学家的研究却持有相反的观点，他们担心，中纬度地区臭氧层的恢复有可能“过了头”，浓度可能会比破坏之前还要高，臭氧保护伞也有可能成为破坏人体健康的“毒药”。美国国家航空航天局科学家指出，温室气体在大气中的积累会导致距离地球表面10千米以内的对流层的温度上升，但距离地球30~50千米的平流层的温度却会下降。温度下降会减缓化学反应速度，因此平流层的臭氧受破坏程度也将随之减小，最终臭氧层的自然恢复速度会超过化学物质对它的破坏速度。而温室气体的积累同时也改变了平流层气团在热带和南北极之间的大气环流模式。这意味着在地球的中纬度地区，臭氧层的恢复可能“过了头”，浓度反而比被破坏之前还要高。而我国的很多地方都属于中纬度地区，未来，这些地区会面临臭氧层过度恢复的威胁吗？针对这个疑问，有专家指出，从2000年开始，臭氧层破坏的速度有所减缓，开始了逐渐恢复的过程，根据氟利昂80年的半衰周期，专家们推算，臭氧层完全恢复要等到2060~2070年。在最近几年内，我国包括中纬度地区的臭氧层仍然在变薄，有关监测数据显示，截至2007年，华东地区上空的臭氧层在过去的20年中出现了变薄的现象，总共变薄了0.1毫米，并没有朝着变厚的方向发展。然而，现实的情况却不容乐观。以华东地区的南京为例，当地8～16千米的对流层，臭氧的数量已在不断增加，而它无法上升到平流层，危害巨大，专家表示，如果人短暂暴露于臭氧中，可引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、黏膜分泌增加、疲乏、恶心等；严重暴露于臭氧，将影响人的呼吸道结构，明显损伤肺功能，引起炎症。

第三节 臭氧层空洞成因

关于臭氧层空洞的形成，在世界上占主导地位的是人类活动化学假说：人类大量使用的氯氟烷烃化学物质（如制冷剂、发泡剂、清洗剂等）在大气对流层中不易分解，当其进入平流层后受到强烈紫外线照射，分解产生氯游离基，氯游离基同臭氧发生化学反应，使臭氧浓度减少，从而造成臭氧层的严重破坏。为此，于1987年在世界范围内签订了限量生产和使用氯氟烷烃等物质的蒙特利尔协定。

太阳活动影响说则认为当太阳活动峰年（即太阳活动强烈的时期）前后，宇宙射线明显增强，促使双电子氮化物（如二氧化氮）与臭氧发生化学反应，使得奇电子氮化物增加，臭氧转换为氧气。

另外，还有大气动力学认为，每到初春，由于极夜结束，太阳辐射加热空气，产生上升运动，将对流层臭氧浓度低的空气输入平流层，使得平流层臭氧含量减小，容易出现臭氧洞。

后两种学说都认为臭氧层空洞是一种自然现象。关于臭氧层空洞的成因，尚有待进一步研究。

臭氧层空洞成因的人类活动化学假说，在科学界占主导地位，对其进行的研究也较为深入。大量的研究证实，冰箱和空调等设备中制冷剂氟利昂等的使用、人类的飞行活动、氮肥的施用和化石燃料的燃烧、核试验和核爆炸的进行，会向空气中排放大量的废物，如氮氧化物、碳氢化合物、氯化物、溴化物。这些化合物要么对臭氧有分解作用，要么会降低臭氧的生成速度，从而对臭氧层构成破坏，造成臭氧层空洞。一、罪魁祸首——氟利昂

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，最初是用来作冰箱的冷冻剂，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中都使用了氟利昂。

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为氧分子。一个氯原子可以会破坏掉成百上千个臭氧分子，破坏力巨大。

据统计，目前全世界氟利昂的年使用量超过100万吨，迄今为止向大气中排放的氟利昂总量达2000万吨，大部分仍停留在对流层中，只有10％左右到达了平流层。由于氟利昂在世界范围的广泛使用，今后几十年中，大气层的臭氧会因此而持续减少，其后果是十分严重的。

1978年，美国科学家认识到，氟化物进入平流层后会降低臭氧的生产率。于是，美国政府从1979年开始禁止生产、使用氟化物。当时的美国是全世界最大的氟化物生产国，1976年全世界出售的氟化物中有40％是美国生产的。加拿大、丹麦、芬兰、挪威等国相继加入美国行列，纷纷禁止使用氟化物。于是，一个禁止使用氟化物的国际组织——联合国环境保护署臭氧层保护委员会于1979年成立。经过北美地区和欧洲共同体的努力，1982年全世界氟化物的产量比其高峰年1972年的产量减少了21％。

目前，最早使用氟利昂的24个发达国家已于1985年和1987年分别签署了限制使用氟利昂的《维也纳公约》和《蒙特利尔议定书》。1993年2月，我国政府批准了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰方案》，确定逐渐淘汰消耗臭氧层物质。

除了氟利昂外，臭氧还会与人工合成的含溴的物质发生化学作用，从而造成臭氧自己的消耗。含溴化合物哈龙就是一种很典型的物质。

实际上，含有消耗臭氧层物质的产品在我们生活周围四处可见，涉及的行业包括化工生产、消防防火、汽车空调、溶剂清洗、烟草、塑料发泡、家电制冷等。我们熟悉的灭火剂中就含有哈龙。二、人类飞行活动破坏臭氧

导致大气中臭氧减少和耗竭的物质中，很重要的一种就是平流层内超音速飞机排放的大量一氧化氮。

从20世纪60年代起，英国、法国、苏联和美国竞争研制超音速飞机。这场国际比赛开始时，英国、法国一时居于领先地位。他们研制出了“协和”飞机。当英法联合准备大量生产“协和500”号飞机，苏联大量生产“图144”飞机时，美国研制成功了“波音707”。

当它们开始在世界上空穿梭时，国际社会第一次发出了保护臭氧层的呼吁。这场运动是由美国科学家迈克唐纳发起的。他应美国科学院的邀请，就“协和”飞机对于环境的影响进行了系统的调查和科学研究。

那时，许多人担心，“协和”飞机在平流层里飞行，排放了大量水蒸气。这些水蒸气在平流层中会变成冰晶。如果那些冰晶降落到地面，会砸伤很多人。如果那些冰晶滞留在天空，大量反射太阳光，会使进入对流层的太阳能减少，这样气候会变化。可是，迈克唐纳1966年发表的报告声称：“协和”飞机不会对气候产生严重的影响。

其实，他低估了问题的严重性。这些飞机在万里高空中飞，排放了大量的废气——氮氧化物、硫化物颗粒和水蒸气。这些废物直接进入平流层，参加平流层内复杂的光化学反应，导致臭氧产量的下降。特别是一氧化氮，对于臭氧的生成有着严重的影响。它使得大量紫外线无法用于臭氧的生成，久而久之，臭氧层就要变薄。其破坏性是显而易见的。但是，这种破坏性很难精确地测量，关于它们各自对臭氧层影响的大小也很难给出准确的数据。

可是，到了20世纪70年代，当“协和”成为北大西洋航线的主要交通工具时，迈克唐纳根据试验研究结果，估计“协和500”和“图144”在飞行中排放的废气使平流层中臭氧的产量下降4％，“波音707”排放的废气使平流层的臭氧产量减少15％。同时，他还指出，臭氧层中的臭氧量每减少1％，美国每年就要增加皮肤癌患者5000～10000人。

人们正是从他的报告里看到了“皮肤癌”与“协和”飞机之间的联系。他还指出，“波音”与“协和”、“图144”之间对于臭氧层的破坏性差异如此之大是由于它们的飞行高度、耗油量不同所造成的。“协和500”和“图144”飞行高度为17千米左右，而“波音707”比前两者要飞得高，多达20千米以上。前二者的耗油量只有后者的1/3左右。在距地面20千米的高空，氮氧化物对于臭氧生成的影响是在距地面17千米高空的两倍。

在美国国会的听证会上，迈克唐纳的报告简直是一场环境保护运动的动员令，使得人们对于超音速飞机有了新的认识。从此，飞机对于臭氧层以及更大范围的环境污染成为一个重要的科学课题，争论延续至今。

突破性的工作是由加州大学的江斯登做的。他调查了低空光化学烟雾，分析了臭氧层中的氮氧化物，得出的结论是：500架“协和”飞机两年的飞行使平流层中的臭氧至少减少10％。他把这个结果附函寄给美国商业部，指出：“大量超音速飞机是否导致环境向不利于人类健康方向发展，有待进一步研究。”1971年，他发表在《科学》杂志上的研究报告确认：破坏臭氧层的化学成分是氮化物。

1974年以后的3年间，美国交通部组织实施了“超音速飞机环境影响评估项目”，全世界10多个国家的1000名科学家参加，耗资2100万美元。这个项目最后得出的结论是：500架“波音707”每天在平流层中飞行7～8小时，每使用1千克的燃料排放14克的氮氧化物，使北半球平流层中的臭氧减少15％；尽管它很少飞到南半球，那里的臭氧也会受到影响，平流层中的臭氧也会减少8％。

超音速飞机是否破坏了臭氧层的争吵正在进行时，航天飞机升空了，这又引发了一场争论，氯化物是否与臭氧洞的形成密切相关。

当时，美国宇航局认为，航天飞机排放的废气与臭氧层空洞没有直接的联系。航天飞机排泄的废气之一氯化氢广泛扩散到平流层中。如果飞行一周，它每年排放在平流层中的氯化物大约有5000吨。

芝加哥大学的科学家认为，美国航宇局的认识有问题，航天飞机对臭氧层的影响报告有缺陷。1977年，美国科学院发表看法，认为每年航天飞机飞行60次会导致北半球平流层中的臭氧减少0.2％。三、氮肥和化石燃料对臭氧层的影响

与飞机排放一氧化氮一样，农业上氮肥的施用和工业上化石燃料的燃烧，也会排放大量的氮氧化物进入空气，且与飞机产生的氮氧化物数量相比，显然占有更大的比例。有所不同的是，飞机的飞行高度决定了其排放的氮氧化物会更直接地对臭氧层构成破坏，而地面上氮氧化物的排放，到达臭氧层所在的高度需要一个过程，且其对空气造成的污染和影响主要体现在其他方面。

土壤中的氮素大多不能满足作物对氮素养分的需求，这就要靠施肥来予以补充和调节。除化学氮肥外，有机肥、豆科绿肥、藻类、绿萍以及降雨和灌溉水都能增加土壤的氮素。氮肥施入土壤后有三个去向，一部分氮素被当季作物吸收利用，一部分残留于土壤中，另一部分则离开土壤—作物系统而损失。氮肥损失主要通过淋溶、径流和气态氮逸出三种途径。气态氮损失包括氨挥发和反硝化作用。反硝化作用的主要产物是氮气和一氧化氮气体。

氮肥施用后，如果被作物利用比例不高，就会有大量氮素发生流失，且大多数会以气态的形式排放到空气中。这在一方面增加了农业的成本，另一方面造成了对环境的污染，流失产生的一氧化氮就会对臭氧层造成破坏作用。

直到1970年前后，科学家才认识到，农业生产中大量施用氮肥，以及固氮植物的大面积种植，向大气排放了大量的氮氧化物。这些氮氧化物进入平流层，进而影响臭氧的生成量。有科学家预测，21世纪的前25年间，平流层中臭氧还将减少，其中20％是由于农业施用氮肥造成的。

化石燃料是指煤炭、石油、天然气等这些埋藏在地下不能再生的燃料资源。化石燃料按埋藏的数量顺序可分为煤炭、油页岩、石油、天然气和油砂等。人类开发利用化石燃料能源对大气圈、水圈、生物圈产生了各种影响，已危及自身生存环境，造成了严重的环境污染，成为环境污染的主要根源。

化石燃料燃烧会产生一氧化氮等氮氧化物，这是造成臭氧层破坏的原因之一。研究结果表明，目前大气中的氮氧化物的浓度每年正以0.2％～0.3％的速度增长，造成增长的原因是多方面的，但化石燃料的燃烧是其最主要的构成部分。化石燃料的使用量变多，必然会导致臭氧层破坏问题更加严重。四、核爆炸对臭氧层的影响

目前，科学家已经认识到，核爆炸也是破坏臭氧层的主要因素之一。在任何情况下，空气只要被加热达到2000多摄氏度时，就会产生大量的一氧化氮。核爆炸产生的强大冲击波将把这些一氧化氮等氮氧化物送入平流层。核爆炸形成的橘色蘑菇云就是由氮氧化物变成二氧化氮的结果。核爆炸会破坏臭氧层

大的核爆炸相当于50万吨的TNT炸药、高空核爆炸会把大量氮氧化物推入平流层。在1961年～1962年的核试验高峰时期，34000万吨当量的核爆炸把大约130万～170万吨氮氧化物注入平流层，这相当于600～1000架“协和”飞机的满载飞行所排放的氮氧化物量。研究发现，1961～1962年间的核爆炸使平流层中的臭氧减少了大约2％～4.5％。

有人估计，如果进行100亿吨当量的核爆炸，北半球上空平流层中的臭氧量将减少30％～70％，南半球的将减少40％。

链接：臭氧层是怎样被破坏的？美国科学家莫里纳和罗兰德提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是含氯化合物和含溴化合物哈龙。越来越多的科学证据证实，氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。那么，氟利昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？就重量而言，人为释放的氟利昂和哈龙的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分——自由基对氟利昂和哈龙的氧化作用也微乎其微。因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内均匀混合。在平流层内，强烈的紫外线照射使氟利昂和哈龙分子发生解离，释放出高活性的原子态的氯和溴，氯和溴原子也是自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的。据估算，一个氯原子自由基可以破坏104～105个臭氧分子，而由哈龙释放的溴原子自由基对臭氧的破坏能力是氯原子的30～60倍。而且，氯原子自由基和溴原子自由基之间还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏臭氧的能力要大于二者简单的加和。但是，上述的均相化学反应并不能解释南极臭氧洞形成的全部过程。深入的科学研究发现，臭氧洞的形成是有空气动力学过程参与的非均相催化反应过程。所谓非均相，是指大气中除气态组分外，还有固相和液相的组分。人们对大气中存在云、雾和降雨等早已司空见惯，但这种现象一般发生在对流层。平流层干燥寒冷，空气稀薄，较少出现对流层这些天气现象。但在冬天，南极地区的温度极低，可以达到－80℃，这样极端的低温造成两种非常重要的过程，一是极地的空气受冷下沉，形成一个强烈的西向环流，称为“极地涡旋”。该涡旋的重要作用是使南极空气与大气的其余部分隔离，从而使涡旋内部的大气成为一个巨大的反应器。另外，尽管南极空气十分干燥，极低的温度使该地区仍有成云过程，云滴的主要成分是三水合硝酸和冰晶，称为极地平流层云。实际上，当氟利昂和哈龙进入平流层后，通常是以化学惰性的形态而存在，并无原子态的活性氯和溴的释放。南极的科学考察和实验室的研究都证明，化学惰性的气体在平流层云表面会发生化学反应，结果造成氯气和次氯酸组分的不断积累。氯气和次氯酸是在紫外线照射下极易光解的分子，但在冬天南极的紫外光极少，氯气和次氯酸的光解机会很小。当春天来临时，阳光返回南极地区，太阳辐射中的紫外线使氯气和次氯酸开始发生大量的光解，产生前述的均相催化过程所需的大量的原子氯，从而造成严重的臭氧损耗。氯原子的催化过程可以解释所观测到的南极臭氧破坏的约70％，另外，氯原子和溴原子的协同机制可以解释大约20％。随后更多的太阳光到达南极，南极地区的温度上升，气象条件发生变化，结果是南极涡旋逐渐消失，南极地区臭氧浓度极低的空气传输到地球的其他高纬度和中纬度地区，造成全球范围的臭氧浓度下降。北极也发生与南极同样的空气动力学和化学过程。研究发现，北极地区在每年的1~2月生成北极涡旋，并发现有北极平流层云的存在。在涡旋内氯基占氯总量的85％以上，同时测到与南极涡旋内浓度相当的溴基的浓度。但由于北极不存在类似南极的冰川，加上气象条件的差异，北极涡旋的温度远较南极高，而且北极平流层云的量也比南极少得多，因此目前北极的臭氧层破坏还没有达到出现又一个臭氧洞的程度。因此，南极臭氧洞的形成是包含大气化学、气象学变化的非均相的复杂过程，但其产生根源是地球表面人为活动产生的氟利昂和哈龙。令人忧虑的是，氟利昂和哈龙具有很长的大气寿命，一旦进入大气就很难去除，这意味着它们对臭氧层的破坏会持续一个漫长的过程，人类活动对臭氧层的影响也是一个长期的过程。

第四节 臭氧层破坏的危害

臭氧层中的臭氧能吸收阳光中的紫外线辐射，因此臭氧层空洞可使阳光中紫外辐射到地球表面的量大大增加，从而产生一系列严重的危害。臭氧层破坏的后果是很严重的。

研究表明，臭氧层被破坏后，紫外线会通过大气层长驱直入。强烈的紫外线照射会抑制人的免疫力，会降低人类对一些疾病包括癌症、过敏症和一些传染病的抵抗力，会使白内障和皮肤癌患者增加。如果臭氧层的总量减少1％的话，有害紫外线就将增加2％，其结果是使皮肤癌发病率提高2％～4％，白内障的患者将增加0.3％～0.6％。

对农作物的研究表明，过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，使农作物减产。紫外线辐射也使处于食物链底层的浮游生物的生产力下降，从而损害整个水生生态系统。有报告指出，由于臭氧层空洞的出现，南极海域的藻类生长已受到了很大影响。紫外线辐射也可能导致某些生物物种的突变。有人甚至认为，当臭氧层中的臭氧量减少到正常量的1/5时，将是地球生物死亡的临界点。

另外，有害紫外线还会引起建筑物、绘画等的老化，缩短其使用寿命；过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解；紫外线辐射的增强，反而会使近地面对流层中的臭氧浓度增加，尤其是在人口和机动车量最密集的城市中心，发生光化学烟雾污染的几率大大增加。

全球每天有约150万人因暴露于过量紫外线辐射而患各种疾病，占全球患病总人数的0.1％，2000年全球共有6万人因此而过早死亡。这些疾病与紫外线辐射过强或照射不足有关。一、紫外线对人体皮肤的伤害

紫外线对人体皮肤的影响最为明显。皮肤对紫外线的吸收与其波长有关。波长越短，透入皮肤的深度越小，照射后黑色素沉着较弱；波长越长，透入皮肤的深度越大，照射后黑色素沉着较强。由于受光化学反应的作用，能级较高的光子流能引起细胞内的核蛋白和一些酶的变性。

经科学研究发现，大气中的臭氧每减少1％，照射到地面的紫外线就增加2％，人类的皮肤癌发病率提高2％～4％。现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民，已尝到苦头，只要走出家门，就要在衣服遮不住的肤面涂上防晒油，戴上太阳眼镜，否则半小时后，皮肤就晒成鲜艳的粉红色，并伴有痒痛。

皮肤被紫外线照射后，会发生一系列的生物效应反应，这些反应如同一把双刃剑。一方面，日光对人体是有益的。例如促进维生素D的合成、杀菌消毒、治疗某些皮肤病等；另一方面，它可以对人体造成伤害，如引起急性皮肤病晒斑，这在医学上又称为日光性水肿或日光性皮炎，多发生在暴晒后6～24小时。皮肤因过度暴露在阳光下而出现边界清楚的红斑，有灼热或刺痛感，一般约2～3天内痊愈。若大面积受晒也可出现红肿、水疱，甚至大疱，可有明显的疼痛，一般6～7天可以消退，严重时甚至出现全身不适，如畏寒、发热、头痛、乏力、恶心、呕吐等。此外，暴晒后可导致皮肤晒黑、皮肤增生、增厚等现象。

对于长期暴露在日光下工作的人群，如农民、建筑工人、渔民等，可发生慢性皮肤反应，最主要的是皮肤老化。由于长期反复日光照射或紫外线照射，可致皮肤结构及功能逐渐衰退。长期受到紫外线的照射，可使皮肤的色泽变黄、干燥、弹性下降，毛细血管扩张，色素沉着或角化过度，粉刺甚至皱纹，有时被轻微碰撞即可出现淤斑。

流行病学调查及动物实验均提示：长期接受中波及长波紫外线照射的人较易发生皮肤癌，特别是中波紫外线致癌性比长波紫外线致癌性约高出1000倍。此外，紫外线能够加速人体皮肤的老化。在欧美等国，人们习惯于日光浴，每逢节假日都喜欢到海滩晒太阳，要把白色的皮肤晒得变红或呈红褐色才感到满足，因此这些地区皮肤癌的患病率比较高。

美国一个科学小组指出，北美洲上空平流层臭氧含量在最近5年内减少了约百万分之一，皮肤癌发病率则有明显的增加。据不完全统计，目前美国每年皮肤癌症患者就达50万人，其中恶性肿瘤病例25000人，死亡约5000人。有人估计，如果臭氧层中臭氧含量减少10％，地球上的紫外线辐射将增加19％～22％。皮肤癌发病率将增加15％～25％，仅美国死于皮肤癌的人将增加150万人。

近年来，全世界皮肤癌患者呈上升趋势，这也许是由于人们更热衷于阳光浴、衣服越来越薄和越来越短，使越来越多的皮肤暴露在阳光下，受到过量紫外线照射的缘故。

我国皮肤癌发病情况与亚洲、非洲一些国家（如泰国、菲律宾、越南、几内亚、乌干达等）相似。有学者指出，近年来我国皮肤癌患者有增多趋势，这可能与紫外线增强有关。二、紫外线可致白内障等眼疾

科学家对动物的研究发现，紫外线会引发眼部病变。美国环境保护署的科学家估计：如果平流层中臭氧减少5％，直接射到地面的紫外线量就增加7.5％～15％，这样仅仅美国就会增加白内障患者500万人。

白内障是全球最常见的眼部疾病手术，每年全球有1600万人因白内障致盲，其中约有300万人是由于紫外线照射而导致白内障盲的。老年白内障和老年黄斑变性是造成视力下降和失明的主要原因。

晶状体混浊称为白内障。老化、遗传、代谢异常、外伤、辐射、中毒和局部营养不良等可引起晶状体囊膜损伤，使其渗透性增加，丧失屏障作用，或导致晶状体代谢紊乱，使晶状体蛋白发生变性，形成混浊。

白内障分先天性和后天性。先天性白内障多在出生前后即已存在，小部分在出生后逐渐形成，多为遗传性疾病，有内生性与外生性两类，内生性者与胎儿发育障碍有关，外生性者是母体或胎儿的全身病变对晶状体造成损害所致。先天性白内障分为前极白内障、后极白内障、绕核性白内障及全白内障。前两者无需治疗，后两者需行手术治疗。白内障是眼睛失明的罪魁祸首。眼睛晶体的蛋白质破裂、缠连并堆积色素，从而晶体混浊最终导致失明。尽管由于年龄不同，白内障程度因人而异，但阳光照射，尤其是有害紫外线的辐射，却是造成白内障的主要危险因素。

世界卫生组织针对紫外线与眼部疾病关系的一份调查显示，眼睛急剧暴露于紫外线下会导致光角膜炎以及光结膜炎，还会造成翼状胬肉及在结膜生成鳞状细胞癌。

眼睛是对紫外线最为敏感的部位。研究表明，波长为230纳米的紫外线可全部为角膜上皮吸收，波长为280纳米的紫外线对角膜损伤力最大。波长为290～400纳米的近紫外线能对晶状体造成损伤，是老年性白内障的致病因素之一。

紫外线一年四季都存在，所以，紫外线对眼睛健康带来的危险全年都存在。据调查，我国冬天紫外线最强的地方是西藏，紫外线系数为8。其次是昆明、海口和广州，紫外线系数都为4～7；去过这几个城市的人们都知道那里的冬天阳光明媚，需要戴太阳镜来抵挡紫外线。北京及上海的紫外线系数为2～4，属于中低等紫外线强度。即便是这样，也需要做好眼睛的防紫外线的工作。大多数人会认为这些地方，特别是北方城市的冬日阳光很温和并且常有多雾的天气，所以只需要在夏季或者阳光明媚的日子防护紫外线就可以了。但事实上，在冬季，清冽的风常带来晴空万里的景象，这时的紫外线辐射更加强烈。冬天雪地和冰面上的紫外线和夏季的海滨相同，即便是多云的天气，紫外线系数仍旧很高。所以，在冬天也应该抵挡紫外线，保护眼睛。三、紫外线对生物的影响

臭氧层的破坏，会导致到达地球表面的紫外线变强。过量紫外线对生物最严重的影响在于，紫外线能够破坏生命的遗传物质DNA、RNA和蛋白质分子结构，进而诱发大量的生物变异，导致生物圈的退化或重大变迁。其后果是难以预料的。大量紫外线照射进来，会严重损害动植物的基本结构，降低生物产量，使气候和生态环境发生变异，特别对人类健康造成重大损害。如果整个臭氧层遭到完全破坏，那么紫外线就会不受任何阻挡地到达地面，届时太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也遭到“灭顶之灾”，地球将会成为无任何生命的不毛之地。

紫外线辐射增强，将打乱生态系统中复杂的食物链，导致一些主要的生物物种灭绝。大量紫外线辐射还可能降低海洋生物的繁殖能力，扰乱昆虫的交配习惯并能毁坏植物，特别是农作物，使地球上的农作物减产2/3，导致粮食危机。

紫外线对于植物的危害也是已被证实的科学事实。对于植物，它的破坏作用是影响其生长速度、影响其正常结构的发育、影响其功能的发挥——光合作用，对于作物来说就是降低了产量。

近十几年来，人们对200多个品种的植物进行了增加紫外照射的实验，其中2/3的植物显示出敏感性。一般说来，紫外辐射增加使植物的叶片变小，因而减少俘获阳光的有效面积，对光合作用产生影响。

对某些农作物的研究表明，有害紫外线辐射增加会引起某些植物物种和化学组成发生变化，影响农作物在光合作用中捕获光能的能力，造成植物获取的营养成分减少，生长速度减慢。研究过的植物中，紫外线对其中的50％有不良影响，尤其是像豆类、瓜类、卷心菜一类的植物更是如此。西红柿、土豆、甜菜、大豆等农作物，由于有害紫外线辐射的增加，还会改变细胞内的遗传基因和再生能力，使它们的质量下降。

科学试验证实：如果给黄豆增加25％的紫外线辐射量，其产量就要减少25％。对大豆的研究初步结果表明，紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害。臭氧层厚度减少25％，可使大豆减产20％～25％，且大豆的蛋白质含量和含油量也会降低。如果拿大量被紫外线照射过的草喂牛，牛患皮肤癌和眼睛癌的几率就会上升。

紫外线辐射的增加对林业也有影响。通过对10个种类的针叶树幼苗进行研究，结果表明其中3个品种受有害紫外线辐射的影响而产生不良后果，其所受影响的程度也与预测方案相吻合。

植物的生理和进化过程都受到有害紫外线辐射的影响，并与有害紫外线辐射的量有关。植物也具有一些缓和和修补这些影响的机制，在一定程度上可以适应有害紫外线辐射的变化。不管怎样，植物的生长直接受有害紫外线辐射的影响，不同种类的植物，甚至同一种不同栽培品种的植物对有害紫外线的反应都是不一样的。在农业生产中，就需要种植耐受有害紫外线辐射的品种，并同时培养新品种，进而影响不同生态系统的生物多样性分布。

有害紫外线辐射带来的间接影响，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有害紫外线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。

此外，紫外线的增强还会影响海洋中的藻类的生长速度，从而间接地影响整个水生生态系统，对水生生态系统潜在的威胁。

例如有害紫外线的过量辐射对20米深度以内的海洋生物造成危害，会使浮游生物、幼鱼、幼蟹、虾和贝类大量死亡，会造成某些生物减少或灭绝，由于海洋中的任何生物都是海洋食物链中重要的组成部分，因此某些种类的减少或灭绝，会引起海洋生态系统的破坏。有害紫外线辐射的增加也会损害浮游植物，由于浮游植物可吸收大量二氧化碳，其产量减少，使得大气中存留更多的二氧化碳，使温室效应加剧。

链接：多云时紫外线强更易患皮肤癌夏季在太阳下暴晒，受到紫外线辐射，很容易罹患皮肤癌。但德国研究人员的测量结果表明，在有云彩时，地面的紫外线强度可能更强。位于北海的叙尔特岛是德国夏季最受欢迎的海滨度假胜地之一，阳光、海水、沙滩，风景如画。德国基尔大学的尼尔斯·沙德连续两个夏天在岛上进行了定期测量，并记录日光的辐射强度。与他共同研究地面上日光照射强度与云彩关系这一课题的气象学教授安德烈亚斯·马克说：“有些云彩出现时，地面上的光照强度反倒比没有云彩时更高，这出乎人们的意料。”马克还说，他们在叙尔特岛海滨浴场测量出迄今为止在多云条件下最大的光照强度值，结果是令人惊讶的——每平方米1400瓦相当于14只100瓦的灯泡照在1平方米的面积上。而在万里无云的大晴天的正午，叙尔特岛的地面光照强度最多只有每平方米900瓦。科学家认为，光照强度增高与高空中一团团雪白的积云有关。马克指出：“这种云彩叫高积云，在距离地面约5000到6000米的高空，尽管云层布满天空，却是一团一团分离的，中间有很多漏洞，阳光可直接穿过它们照到地面。另外，一团团的云彩还可像反光镜一样，把更多的光线反射到地面。”这种现象会出现在地球上任何地方。专家认为，由于亚热带地区的夏天经常出现高积云，人们夏天过度享受日光浴，罹患皮肤癌的危险就会很大。但在热带地区，问题倒不严重。因为在热带地区的夏天，天空中主要是雷雨云，乌云密布，遮住了阳光，没有反射一说。

第五节 补注天上的空洞

破坏臭氧层的“杀手”在我们日常生活中几乎无处不在。冰箱、空调、电子产品、灭火器材、烟草、泡沫塑料、发胶、杀虫剂等产品，以及人们大量使用的氟利昂、哈龙、四氯化碳、甲基氯仿、氟氯烃和甲基溴等化学物质，都具有破坏臭氧层的作用。

根据臭氧空洞形成的原因，而采取的相应对策是减少或停止使用能与臭氧层中的臭氧反应的有关化学物质，这是目前解决臭氧层问题的最有效的方法，也是目前的唯一方法。如何具体实施这一保护措施？这是一个全球性的问题。在整体上要进行国际合作，针对消耗臭氧层的产品制定淘汰计划，并开发替代产品。一、国际合作

1985年，由联合国环境署发起21个国家的政府代表签署了《保护臭氧层维也纳公约》，其宗旨是：要保护人类健康和环境免受由臭氧层的变化所引起的不利影响。首次在全球建立了国际合作保护臭氧层的一系列原则方针。

1987年9月，36个国家和10个国际组织的140名代表和观察员在加拿大蒙特利尔集会，通过了大气臭氧层保护的重要历史性文件《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。其宗旨是：采取控制消耗臭氧层物质全球排放总量的预防措施，以保护臭氧层不被破坏，并根据科学技术的发展，顾及经济和技术的可行性，最终彻底消除消耗臭氧层物质的排放。《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》确定了全球保护臭氧层国际合作的框架，在该议定书中，规定了保护臭氧层的受控物质种类和淘汰时间表，要求各签约国分阶段停止生产和使用氯氟烃制冷剂，发达国家要在1996年1月1日前停止生产和使用氯氟烃制冷剂，而其他所有国家都要在2010年1月1日前停止生产和使用氯氟烃制冷剂，现有设备和新设备都要改用无氟制冷剂。并制定了针对氟利昂类物质生产、消耗、进口及出口等的控制措施。

由于进一步的科学研究显示大气臭氧层损耗的状况更加严峻，1990年通过《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》伦敦修正案，1992年通过了哥本哈根修正案，其中受控物质的种类再次扩充，完全淘汰的日程也一次次提前，缔约国家和地区也在增加。到目前为止，缔约方已达165个之多，反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视的程度任。

在全球合作应对臭氧层破坏问题中，为了使发展中国家的缔约国能够实施控制措施，缔约国应尽力向发展中国家提供情报及培训机会，并寻求发展适当资金机制，促进以最低价格向发展中国家转让技术和替换设备。

从这里我们不仅可以看到人类日益紧迫的步伐，而且也发现，即使如此努力地弥补我们上空的“臭氧洞”，但由于臭氧层损耗物质从大气中除去十分困难，预计采用哥本哈根修正案，也要在2050年左右平流层氯原子浓度才能下降到临界水平以下，到那时，我们上空的“臭氧洞”可望开始恢复。臭氧层保护是近代史上一个全球合作十分典型的范例，这种合作机制将成为人类的财富，并为解决其他重大问题提供借鉴和经验。二、淘汰消耗臭氧层物质

许多科学研究证明，工业上大量生产和使用的全氯氟烃、全溴氟烃等物质，当它们被释放并上升到平流层时，受到强烈的太阳紫外线的照射，分解出氯自由基和溴自由基，这些自由基很快地与臭氧进行连锁反应，每一个氯自由基可以摧毁10万个臭氧分子。人们把这些破坏大气臭氧层的物质称为“消耗臭氧层物质”，英文缩写为ODS。

根据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的规定，ODS包括氯氟烃、哈龙、四氯化碳等物质。其中，氯氟烃主要用于气溶胶喷雾剂，如制冷剂、发泡剂和溶剂等，以氟利昂为代表。当今世界上，从冷冻机、冰箱、汽车到硬质薄膜、软垫家具，以及从计算机芯片到灭火器，都有氯氟烃的影子。氯氟烃的产量在世界各地极不相同，主要使用量集中在美国及西方工业化国家。氟利昂是杜邦公司20世纪30年代开发的一个引以为骄傲的产品，被广泛用于制冷剂、溶剂、塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等。哈龙在消防行业发挥着重要作用，灭火剂中普遍使用哈龙。

既然消耗臭氧层的物质均为人造化学品，那么完全禁止生产和应用这些物质是可能的，但是，由于消耗臭氧层物质在工农业生产上的重要地位，立即禁止生产和使用是有难度的，因此，国际上采用的办法是逐步禁止生产和使用这些破坏臭氧层的物质。淘汰消耗臭氧层物质，是当前世界各国在防治臭氧层破坏上的共同行动，主要采取以下三方面的措施：

第一，通过环境管制措施，逐步禁用、限用消耗臭氧层物质，对违反规定的企业实施严厉处罚；通过经济政策手段，一方面对生产和销售使用消耗臭氧层物质的产品征收较高的税费，另一方面资助替代物质和技术开发等。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了前者；美国则主要采用后者。

第二，建立多边基金，帮助发展中国家对消耗臭氧层物质的淘汰。考虑到发展中国家的特殊要求，在《蒙特利尔议定书》伦敦修正案中加入了建立多边基金这一条款。多边基金每三年进行增资，由多边基金执委会决定各国项目资助额。

第三，开发和使用消耗臭氧层物质的替代品。由于破坏臭氧层的物质在工农业生产中占有相当重要的地位，限用和禁用上述物质就必须研究开发相应的替代物。因为破坏臭氧层的物质主要为氟利昂，所以，寻找氟利昂的替代物是研究的重点。现在比较常用的有氢氟烃、氢氯氟烃、氟碘烃等其他替代物。

氢氟烃中不含氯，不破坏臭氧层，在大气中的降解产物毒性较低，是较理想的替代物；氢氯氟烃的臭氧层破坏系数低，亦可作为氟利昂的过渡替代物，可用作聚氨酯和绝缘材料的发泡剂；氟碘烃被紫外线照射后的分裂产物不会滞留在大气层，是很有发展前途的氟利昂替代物。另外，氟代乙醇、氟代醚、二甲醚、氨、饱和烃作为氟利昂的替代物均有研究和应用。氦、空气、水、二氧化碳及氮等许多天然物质在低温和制冷行业早有应用，应该也是比较理想的替代物。三、我国的措施

我国非常关心保护大气臭氧层这一全球性的重大环境问题，自1989年9月正式加入《保护臭氧层维也纳公约》后，我国在保护臭氧层这一方面也下了不少工夫。首先是积极履行公约的有关协定，控制ODS的产量；其次是在1992年加入《蒙特利尔议定书》，并为该议定书中的多边资金的建立作出不可磨灭的贡献。

为加强对保护臭氧层工作的领导，我国成立了由环境保护部（原国家环保总局）等部委组成的国家保护臭氧层领导小组。在领导小组的组织协调下，编制了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，并于1993年得到国务院的批准，成为我国开展保护臭氧层工作的指导性文件。在此基础上又制定了化工、家用制冷等8个行业的淘汰战略，进一步明确了各行业淘汰消耗臭氧层物质的原则、政策、计划和优先项目，具有较强的可操作性。

为配合履行保护臭氧层的国际公约，我国出台了一些法规和措施，对消耗臭氧层物质的生产和使用予以控制，对替代品和替代技术的生产和应用予以引导和鼓励，如生产配额、环境标志、税收价格调节、进出口控制、投资控制等政策。

此外，我国还开展了保护臭氧层的宣传、国际合作和科研等方面的活动，提高了广大人民群众保护臭氧层的意识，并积极参与到这项保护地球环境的行动中。经过这些努力，我国保护臭氧层工作取得了明显的进展。许多企业或利用多边基金，或利用自有资金进行了生产线的转换。

我国已于1999年7月1日冻结了氟利昂的生产。2007年7月1日前，除原料和必要用途之外，我国已淘汰其他所有氟利昂和哈龙的生产和使用，并在2007年9月1日以后禁止销售含这些物质的家用电器产品。因此目前市场上的冰箱、冰柜等都已不含“氟”。发胶、摩丝、杀虫剂等原本含有氟利昂的产品现也大多采用它的替代品。

我国已经确定了严格的臭氧层消耗产品的生产和销售时间表，以上海为例，根据《上海市加速淘汰消耗臭氧层物质工作实施方案（2008～2010年）》，2010年1月1日前，上海市将淘汰四氯化碳和甲基氯仿的生产和使用，在2015年1月前，淘汰甲基溴的生产和使用，在2030年前淘汰含氢氯氟烃的生产和使用。

链接：保护臭氧层的国际合作历程臭氧层破坏是当前面临的全球性环境问题之一，自20世纪70年代以来就开始受到世界各国的关注。联合国环境规划署自1976年起陆续召开了各种国际会议，通过了一系列保护臭氧层的决议。尤其在1985年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所谓的“南极臭氧洞”问题之后，国际上保护臭氧层的呼声更加高涨。1976年4月，联合国环境署理事会决定召开一次“评价整个臭氧层”的国际会议，之后于1977年3月在美国华盛顿召开了有32个国家参加的“专家会议”。会议通过了第一个“关于臭氧层行动的世界计划”。这个计划包括监测臭氧和太阳辐射、评价臭氧耗损对人类健康的影响、对生态系统和气候的影响，以及发展用于评价控制措施的费用及益处的方法等，并要求联合国环境署建立一个臭氧层问题协调委员会。这个计划提出了对受控物质生产和使用的控制。1980年，协调委员会提出了臭氧耗损严重威胁着人类和地球生态系统这一评价结论。1981年，联合国环境署理事会建立了一个工作小组，其任务是筹备保护臭氧层的全球性公约。经过4年的艰苦工作，1985年3月在奥地利首都维也纳通过了有关保护臭氧层的国际公约——《保护臭氧层维也纳公约》，该公约从1988年9月起生效。这个公约只规定了交换有关臭氧层信息和数据的条款，但对控制消耗臭氧层物质的条款却没有约束力。这一公约的宗旨和原则是正确的，促进了各国就保护臭氧层这一问题的合作研究和情报交流。在《保护臭氧层维也纳公约》的基础上，为了进一步对氯氟烃类物质进行控制，在审查世界各国氯氟烃类物质生产、使用、贸易的统计情况的基础上，通过多次国际会议协商和讨论，于1987年9月16日在加拿大的蒙特利尔会议上，通过了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，并于1989年1月1日起生效。“蒙特利尔议定书”规定，参与条约的每个成员组织（国家或国家集团）将冻结并依照缩减时间表来减少5种氟利昂的生产和消耗；冻结并减少3种溴代物的生产的消耗；5组氟利昂的大部分消耗量，将从1989年7月1日起，冻结在1986年使用量的水平上；从1993年7月1日起，其消耗量不得超过1986年使用量的80％；从1998年7月1日起，减少到1986年使用量的50％。“蒙特利尔议定书”实施后的调查表明，根据议定书规定的控制进程并不理想。1989年3～5月，联合国环境署连续召开了保护臭氧层伦敦会议与“公约”和“议定书”缔约国第一次会议——赫尔辛基会议，进一步强调保护臭氧层的紧迫性，并于1989年5月2日通过了《保护臭氧层赫尔辛基宣言》，鼓励所有尚未参加《保护臭氧层维也纳公约》及《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的国家尽早参加；同意在适当考虑发展中国家的特殊情况下，尽可能地但不迟于2000年取消受控氯氟烃类物质的生产和使用；尽可能早地控制和削减其他消耗臭氧的物质；加速替代产品和技术的研究与开发；促进发展中国家获得有关科学情报、研究成果和培训，并寻求发展适当资金机制促进以最低价格向发展中国家转让技术和替换设备。1990年6月20～29日，联合国环境规划署在伦敦召开了关于控制消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书缔约国第二次会议。57个缔约国中的53个国家的环境部长或高级官员及欧共体代表参加了会议。此外，还有40个非缔约国的代表参加了会议。这次大会又通过了若干补充条款，修正和扩大了对有害臭氧层物质的控制范围，受控物质由原来的2类8种扩大到7类上百种。规定缔约国在2000年或更早的时间里淘汰氟利昂和哈龙。到1995年，四氯化碳应减少85％；到2000年应全部淘汰。到2000年，三氯乙烷应减少70％；2005年以前全部淘汰。1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。联合国大会确立“国际保护臭氧层日”的目的是纪念1987年9月16日签署的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，要求所有缔约的国家根据“议定书”及其修正案的目标，采取具体行动纪念这一特殊日子。

第二章 全球气候变暖

第一节 温室效应与全球变暖

温室效应又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称，是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。温室效应是由温室气体的过多排放引起的。一、温室气体

温室气体包括水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等，水汽所产生的温室效应占整体温室效应的60％～70％，其次是二氧化碳大约占26％，其他还有臭氧、甲烷、一氧化氮、氟氯碳化物、全氟碳化物、氢氟碳化物，含氯氟烃及六氟化硫等。近年来引人关注的全球气温快速上升，主要是由于人为作用，使得大气中温室气体的浓度急剧上升导致的。

在人类的活动中，二氧化碳的过多排放是产生温室效应的重要原因。空气中含有二氧化碳，而且在过去很长一段时期中，含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗”的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80％来自人和动、植物的呼吸，20％来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75％被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5％的二氧化碳通过植物光合作用，转化为有机物质储藏起来。这就是多年来二氧化碳占空气成分0.03％始终保持不变的原因。

大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高。如果大气没有这种功能，那么地表平均温度就会下降到－23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高了38℃。然而，进入现代社会以后，尤其是近几十年来，由于人口急剧增加，工业迅猛发展，呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平。而另一方面，由于对森林乱砍滥伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。二氧化碳在空气中的浓度日增，温室效应不断得到加强，全球温度也逐年持续升高。

自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题。据分析，在过去两百年间，二氧化碳浓度增加了25％，地球平均气温上升了0.5℃。估计到21世纪中叶，地球表面平均温度将上升1.5℃～4.5℃，而在中高纬度地区温度将上升更多。

二氧化碳是数量最多的温室气体。除二氧化碳以外，对产生温室效应有重要作用的气体还有甲烷、臭氧、氯氟烃以及水汽等。

另外，由于现代工业中不断地排放出更多的灰尘、煤烟和各种气体，这些排放物彼此结合并与蒸汽凝滴结合，使空气变浑，也增加了地球的云层覆盖。凝集起来的这些颗粒停留在越高的空中，就越能持久。它们在低空中几周内就消失，在高空中则能存在1～3年。事实表明，在北半球繁忙的航空线沿途，卷云已愈来愈多；地球上的云层覆盖，总的来说也有一些加厚的迹象。这种加厚的云层覆盖，如果它们有效地减少太阳辐射的穿过，则会降低地球的温度；但是，它们也可能将地球本身放射的热反射回来，这样就加强了温室效应。

比如，1963年阿贡火山的爆发，就使得同温层下层充满了反射日光的微粒，日落时的天空因而染上了彩色。这种现象延续了好几年，并在爆发后的6个月内产生世界性的影响。赤道上空的同温层区在火山爆发以后，温度立刻增高6℃～7℃，并在若干年中仍然高出2℃～3℃。可见微粒和气体悬浮在同温层里，会发生世界范围的影响，会使气温增高。二、共同享有的空气和气候

人类只有一个地球，人类共同享有地球上的一切，包括空气和气候。亿万年来，由于精密的平衡，使地球上的热量的总水平保持得相当稳定。太阳射至地球的热量，加上地球本身放出的又被吸收回来的热量，恰好约等于太阳辐射至云层而又被反射的热量加上地球表面放射到空间的热量。人类进入工业化时代以来的各种活动，正在使大气层受到破坏。人们的这种行为，显然破坏了地球对太阳光的吸收和反射的平衡。

地球上不同地区的冷暖程度显然各不相同，经过风吹、气流以及海洋的调节作用，冷暖之间互相影响，形成全球性的相互依赖的世界气候。在热带吸收的热量，多于发生高度反射的两极地区。赤道发出的热量向两极流动，其结果就使两极的冷空气流回到赤道地带。总的效果是调节温度，不至极冷，也不至极热。但是，这个相当简单的运动，由于有下列诸因素而变得非常复杂：地球的自转作用，有些地区大片陆地连在一起，有些地区却是汪洋大海，还有高耸的山脉、多雨的丛林和干旱的沙漠等。由于有这么多的变异因素，因此不同地区所显示出来的各式各样的气候，是不足为奇的。整个地球的气候经常发生很大的变化，同样也是不足为奇的。

在地球稳定存在的90％的时期内，地球的两极好像并没有结冰。地质研究表明，地球经过5～6次的冰河期，现在大概处于最近一次冰河期的后期——更新世冰河期。这次冰河期延续了100万年以上，并且曾把冰河延伸至地中海。现在冰河已退去，但尚未完全回复正常，也就是说还留有冰帽。然而冰帽对地球气候的直接影响还很大。如果真正回复“正常”，可能要形成灾难性的不同于现在的地貌，大片土地将被水淹没，有些地区则将热得无法住人。

人类过去对于这些巨大的气候变化是无能为力的。即使到将来，由于所牵涉的能量规模是如此的巨大，估计也无法影响气候的大变动。但是我们在这里要想到地球发展的另一侧面，这就是我们赖以生存的自然界平衡的脆弱性。就气候来说，太阳的辐射，地球的放热，海洋的普遍影响以及冰层的冲击，都是毫无疑问的极其巨大的，而且是超越于任何人为的直接影响之上的。但是，射进来的和反射出去的辐射平衡，保持地球平均温度的各种力量的相互作用，显得如此稳定，如此精细，以致能量平衡仅有微小的变动，就能扰乱整个体系。只要在支点上有最小一点点的移动，就能使跷跷板失去平衡。人类的多种活动同地球能量系统的总规模比起来，虽然微乎其微，然而却可以像稍稍移动跷跷板的支点那样而使之失去平衡，造成致命的危害。

当温室气体排放过多，从而导致温室效应和全球变暖，人类也只能是“共享”这一成果。三、全球变暖的后果

温室效应导致全球变暖是人类面临的一个重要而又棘手的热点问题，是在21世纪人类面临的巨大挑战。它直接关系到人类的生存和发展。

2007年4月，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了一份关于全球变暖的详细报告，针对全球变暖的破坏性做出了有史以来最严重的结论：将有超过60个国家因为缺乏土地、食物和水资源而面临战争危机；本世纪中期将有2亿多人口成为环境难民；1/3的陆地将面临极度干旱的情况；全球1/3的野生物种濒临灭绝。

该报告是由全球2500名顶级科学家耗时6年撰写而成的，报告所提供的结论会被很多人认为耸人听闻，但它却不是杜撰和臆测。

全球变暖，会使得北半球冬季缩短，并且更冷更湿，而夏季则变长且更干更热，亚热带地区将更干燥，而热带地区则更湿；由于气温增高，水汽蒸发加速，全球雨量每年将减少，全球各地区降水形态将会改变；改变植物、农作物的分布及生长力，可能加快农作生长速度，造成土壤贫瘠，作物生长终将受限制，还会间接破坏生态环境，改变生态平衡；海洋变暖、海平面将在2100年上升约15～95厘米，导致低洼地区海水倒灌，全世界1/3居住于海岸边缘的人口将遭受威胁；改变地区资源分布，导致粮食、水源、渔获量等的供应不平衡，最终引发国际的经济、社会问题；如果无法有效控制温室效应，人类将面临由气候变暖引起的其他一系列问题。

当海平面上升后，澳大利亚的大堡礁将不复存在，全球很多滨海的低海拔城市将慢慢沉没水底，飓风、海啸、地震、干旱和死亡将会更多光顾我们生活的世界。冰川会融解，不幸的是它并不能解决干旱，反而会给非干旱地区带来洪水。

很多人将会死于营养失调和高温，庄稼会歉收，饥荒会和传染病一同肆虐，很多人会为争夺水源而拿起枪向自己的同类和同胞开火。死去的人会带着绝望，活着的人将在更深的恐惧和绝望中走向死亡。其中，首当其冲的就是亚洲。

尽管如此，很多人依旧没有意识到全球变暖所带来的后果。当人们因为冬天变得短暂和春天来得快捷而沾沾自喜的时候，他们并不知道，等待他们的不是温暖，是灾难。人类和世界的共同命运所面临的考验，并不是空谈，也并不遥远。看看身边，就在眼前。

全球气候变暖，已经或将会给人类及生态环境造成巨大的影响。生物多样性减少、某些物种的生物泛滥成灾，冰川融化、海平面上升，气候反常、海洋风暴增多，人类健康和生存受到威胁，这些情况的发生都与全球变暖有着千丝万缕的联系，我们将在后面的部分进行进一步的介绍。

链接：对温室效应的研究自1975年以来，地球表面的平均温度已经上升了0.5℃，由温室效应导致的全球变暖已成了引起世人关注的焦点问题。学术界一直被公认的学说认为由于燃烧煤、石油、天然气等产生的二氧化碳是导致全球变暖的罪魁祸首。然而经过几十年的观察研究，来自美国的詹姆斯·汉森博士提出新观点，认为温室气体主要不是二氧化碳，而是碳粒粉尘等物质。碳粒粉尘是一种固体颗粒状物质，主要是由于燃烧煤和柴油等高碳量的燃料时碳利用率太低而造成的，它不仅浪费资源，更引起了环境的污染。众多的碳粒聚集在对流层中导致了云的堆积，而云的堆积便是温室效应的开始，因为40％～90％的地面热量来自由云层所产生的大气逆辐射，云层越厚，热量越是不能向外扩散，地球也就越来越热了。汉森博士对于各种温室气体的含量变化都做了整理记录，发现在1950～1970年间，二氧化碳的含量增长了近两倍，而从20世纪70年代到20世纪90年代后期，二氧化碳含量则有所减少。用目前流行的理论很难解释仍在恶化的全球变暖的现象。汉森博士认为，除了碳粒粉尘以外，还有一些气体物质能导致温室效应，如对流层中的臭氧（正常的臭氧应集中在平流层中）、甲烷，还有剧毒无比的氯氟烃。但这些污染源的治理就相对困难些了。可喜的是，近几十年来非二氧化碳的温室气体含量已经有了一定的下降，如若甲烷和对流层中的臭氧含量也能逐年下降趋势，那么再过50年，地球表面平均温度的变化将近乎零。碳粒粉尘并不是不可避免的东西，随着内燃机品质的不断提高，甚或不使用内燃机的交通工具的问世，不能烧尽而剩余的碳粒是可以减少的。汉森博士的学说如果成立，则给地球降温就有了希望。工业革命前大气中二氧化碳含量是2.8/10000，如按目前增长的速度，到2100年二氧化碳含量将增加到5.5/10000，即几乎增加一倍。全世界的许多气象学家都在努力研究，二氧化碳含量增加一倍以后，到2100年全球的平均气温会增高多少？目前采用的具体办法是，根据大气运动规律和物理状态变化规律，设计成数值模式进行计算。不过，由于人们对大气运动变化规律认识得还不够完善，采取的简化计算办法不同，各个模式的计算结果常相差很大。为此，20世纪80年代美国科学院组织了评估委员会，对这些模式的结果进行研究和综合评估，最终得出二氧化碳倍增后全球平均气温将上升3℃±1.5℃，即1.5℃～4.5℃。这就是对本问题最有权威的组织——IPCC第一次《报告》中采用的数字。近年来，气候模式的模拟能力有了重大改进，这主要是考虑了大气中气溶胶（空气中悬浮的微小颗粒）的作用。因为在燃烧化石燃料放出二氧化碳的同时也释放出了巨量的硫化物等气溶胶。这种气溶胶会遮挡部分阳光到达地面，因此使地面气温降低，起到冷却作用。其数值据IPCC估计可达－0.5瓦/平方米。即相当于二氧化碳增温效应（1.56瓦/平方米）的1/3，比甲烷的增温效应（＋0.47瓦/平方米）还略大。主要根据这个改进，IPCC在1996年公布的第二个《报告》中，把2100年二氧化碳倍增后全球平均气温的升温值从1.5℃～4.5℃，修改为1.0℃～3.5℃。评估报告中还指出，由于海洋的巨大热惯性，到2100年这个增温值中大约只有50％～90％得以实现。然而，模式计算结果还说明，全球平均增温1.0℃～3.5℃不均匀分布于世界各地，而是赤道和热带地区不升温或几乎不升温，升温主要集中在高纬度地区，数量可达6℃～8℃甚至更大。这样一来便引起另一严重后果，即两极和格陵兰的冰盖会发生融化，引起海平面上升。北半球高纬度大陆的冻土带也会融化或变薄，引起大范围地区沼泽化。还有，海洋变暖后海水体积膨胀也会引起海平面升高。IPCC的第一次评估报告中预计海平面上升70～140厘米（相应升温1.5℃～4.5℃），第二次评估报告中比第一次评估结果降低了约25％（相应升温1.0℃～3.5℃），最可能值为50厘米。IPCC的第二次评估报告还指出，从19世纪末以来的百年间，由于全球平均气温上升了0.3℃～0.6℃，因而全球海平面相应也上升了10～25厘米。

第二节 全球变暖对生物的影响

全球气候变暖，最直接和明显的影响是对生物多样性的冲击。全球性气候变暖并不是一个新现象，过去的200万年中，地球就经历了10个暖冷交替的循环。在暖期，两极的冰帽融化，海平面比现今要高，物种分布向极地延伸，并迁移到高海拔地区。相反，在变冷过程中，冰帽扩大，海平面下降，物种向着赤道的方向和低海拔地区移动。无疑，许多物种会在这个反复变化的过程中走向灭绝，现存物种即是这些变化过程后生存下来的产物。物种能够适应过去的变化，但它们能否适应由于人类活动而改变的未来气候呢？这是一个悬而未决的问题。但可以肯定的是，由于人为因素造成的全球变暖要比过去的自然波动要迅速得多，那么这种变化对于生物多样性的影响将是巨大的。

同时，温室气体会直接影响生物种群的变化。二氧化碳是重要的温室气体，同时又是植物进行光合作用的原料。随着大气中二氧化碳浓度升高，植物的光合作用强度将上升。但不同植物具不同二氧化碳饱和点。当二氧化碳浓度超过饱和点时，即使再增高二氧化碳浓度，光合强度也不会再增强。一般二氧化碳饱和点较高的植物能够适应大气中二氧化碳浓度的升高而快速生长，二氧化碳饱和点低的植物则不能快速生长，甚至会发生二氧化碳中毒现象，从而导致种群衰退。植物种群的变化必然导致植物食性昆虫种群的变化。而植物种群和昆虫种群中不可能预测的波动可能导致许多稀有物种的灭绝。

生物多样性减少、稀有生物物种面临灭绝，这是全球变暖对生物影响的一个方面。另一方面，全球变暖导致地球气候发生重大变化，一些生物物种不断扩大生存地盘，甚至达到了泛滥成灾的地步。甚至有科学家担心，全球变暖会导致老鼠等外来物种侵入南极。一、温带生物多样性受到影响

由于气温持续升高，北温带和南温带气候区将向两极扩展。气候的变化必然导致物种迁移。然而依据自然扩散的速度计，许多物种似乎不能以高的迁移速度跟上现今气候的迅速变化。以北美东部落叶阔叶林的物种迁移率来比较即可了然。当最近的更新世的冰期过后，气温回升，树木以每世纪10～40千米的速度迁移回北美。

依照21世纪气温将升高1.5℃～4.5℃的估计，树木将向北迁移5000～10000千米。显然要以自然状态下数10倍的速度进行扩散是不可能的。况且，由于人类活动造成的生态环境破坏只能使物种迁移率降低。所以，许多分布局限或扩散能力差的物种在迁移过程中无疑会走向灭绝。只有分布范围广泛，容易扩散的种类才能在新的生态环境中建立自己的群落。二、热带雨林生物受到影响

热带雨林具有最大的物种多样性。虽然全球温度变化对热带的影响比对温带的影响要小得多。但是，气候变暖将导致热带降雨量及降雨时间的变化，此外森林大火、飓风也将会变得频繁。这些因素对物种组成、植物繁殖时间都将产生巨大影响，从而将改变热带雨林的结构组成。

长年在波多黎各雨林从事生物学研究的科学家乔格尔，一直在对蛙鸣声进行录音，然而，2002年的一个夜晚，他发现了一些异常，平日如潮水般的蛙鸣声变得稀稀拉拉。其实，早在1981年，乔格尔夫妇就发现，雨林地区的青蛙和科奎鹧鸪等动物开始销声匿迹。对于这一问题，全球研究热带雨林青蛙等动物的专家也有同感，而南美和美洲中部地区热带雨林动物消亡的问题尤为突出。研究人员确认，这是全球气候变化惹的“祸”。

从1970年到2000年，波多黎各热带雨林最低温度的平均值上升了1.1℃，这对那些对气候敏感的两栖动物影响巨大。高温导致更多干旱气候，热带雨林高地的异常连锁反应也使破坏性很强的菌类植物加快繁殖，进而影响到青蛙等动物的生存。在波多黎各附近的岛屿上，17种细趾蟾科动物中的3种已经灭绝，另有7～8种的数量已经开始下降。

此前，全球科学家一直警告说，青蛙种类的消亡和数量的下降对热带雨林的影响后果严重，这不仅剥夺了那些以青蛙为食物的部分鸟类等动物的“口粮”，而且导致原本是青蛙美食的昆虫数量大增，扰乱了生态食物链秩序，也扰乱了热带雨林世界。三、沿海湿地和珊瑚礁生物受影响

湿地和珊瑚礁是生物多样性丰富的生态系统，然而它们也会受到气候变暖的威胁。温度升高会使高山冰川融化和南极冰层收缩。在未来的50～100年中，海平面将升高0.2～0.9米，甚至更高。海平面的升高会淹没沿海地区的湿地群落。海平面的变化是如此之快以至于许多生物种类来不及随着海水上升迁移到适当的地域。特别是建筑在湿地地区的居住房、道路、防洪大坝等将成为物种迁移的直接障碍。海平面升高对珊瑚礁种类有极大危害。因为珊瑚对海水的光照及水流组

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