“无形杀手”从天降——漫谈臭氧层被破坏及其危害

1地球“三级”出现臭氧洞人类赖以生存的地球周围环绕着一层厚厚的大气,它是由水汽、氮、氧、二氧化碳、甲烷、臭氧等多种物质所组成。在离地面10～50km的平流层中有一臭氧层。大气中氧分子被太阳辐射光化分解后,所产生的氧原子与周围氧分子结合,形成臭氧。从10km高度处臭氧含量逐渐增加,至20～50km高度处,臭氧含量达到最大值,再往上其含量逐渐减少,到了50km高度其含量就很微少了。臭氧在整个大气中只占极小的一部分,如果将大气中所有的臭氧集中到地表,仅有2～3mm厚的一层。科学家指出,臭氧层能吸收99％以上的紫外线,使地球上的…     

"无形杀手"从天降--臭氧层被破坏及其危害

地球"三极"出现臭氧洞 从静止气象卫星发回的大气观测资料告诉人们,人类赖以生存的地球周围环绕着一层厚厚的大气,它是由水汽、氮、氧、二氧化碳、甲烷、臭氧等多种物质组成.在离地面10～50km的平流层中有一臭氧层.大气中氧分子被太阳辐射光化分解后,所产生的氧原子与周围氧分子结合,生成臭氧.从10km高度起臭氧含量逐渐增加,至20～50km高度处臭氧含量达到最大值,再往上其含量逐渐减少,到50km高度其含量就很微少了.臭氧在整个大气中只占极小的一部分,如果将大气中所有的臭氧集中到地表,它只是2～3 mm厚的薄薄一层.你别小看这薄薄的一层气体,却承担着保护人类生存安全的重任.科学家指出,臭氧层能吸收99%以上的紫外线,使地球上的人类和其他生物,不致被强烈的太阳紫外线辐射所伤害,透过来的少量紫外线具有杀菌治病作用,故人们把臭氧层称之为地球的"保护伞".     

爱护臭氧 保护人类

大气中的臭氧大部分集中在 1 0～ 5 0 km的大气层中 ,其中 2 0～ 3 0 km臭氧含量最高 ,也称为臭氧层。臭氧能强烈吸收太阳紫外线辐射。由于臭氧能把大部分太阳紫外线辐射吸收掉 ,使地球上的生物免受过多紫外线的伤害 ,所以人们把臭氧看作是地球的“保护伞”。自 2 0世纪 70年代中期以来 ,在南极的大气观测中发现 ,其上空 1 0～ 1 0 km处的平流层中下层 ,春季的臭氧含量在逐年减少。 1 985年英国科学家在南极考察时发现 ,臭氧含量降低了 5 0 %左右 ,面积足有美国领土大的“臭氧洞”。伴随着全球臭氧层厚度的下降 ,南极臭氧洞的面积有逐年扩大…     

话说臭氧污染

谈起“臭氧”，人们不由得与“臭氧空洞”、“臭氧层破坏”等话题联系在一起。大家都知道，在大气层上部(10～50km高度)，集中了近乎80～90％的臭氧，尽管它在大气中的含量很少，但它能有效地吸收大气中过量的紫外辐射，对人类和地表生物的生存起着非常重要的作用。然而，在接近地面的地方，臭氧却是一种危险的污染物，其浓度增加将直接危害生态环境。     

臭氧层的破坏及其危害

从静止气象卫星发回的大气观测资料告诉人们,人类赖以生存的地球周围环绕着一层厚厚的大气,它是由水汽、氨、氧、二氧化碳、甲烷、臭氧等多种物质所组成。在离地面10～50公里的平流层中有一臭氧层。大气中氧分子被太阳辐射光化分解后,所产生的氧原子与周围氧分子结合,生成臭氧。从10公里高度起臭氧含量逐渐增加,至20～50公里高度处臭氧含量达到最大伍,再往上其含量逐渐减少,到50公里高度其含量就很微小了。臭氧在整个大气中只占极小的一部分,如果将大气中所有的臭氧集中到地表,它只有2～3毫米厚的薄薄一层。别小看这薄薄的一层气体…     

北京地区对流层顶变化及其对上对流层/下平流层区域臭氧变化的影响

根据2001～2003年期间获得的大气臭氧探空资料,揭示了北京地区上空对流层顶高度的某些变化特征及其对上对流层(UT)和下平流层(LS)区域内大气臭氧含量变化的影响.结果显示:北京地区上空对流层顶高度的平均值约11.1 km,其变化范围为7.7～14.4 km,臭氧层顶始终处在对流层顶下方约0.9 km高度处.对流层顶高度变化与臭氧总量变化之间的关系相对较弱.通常情况下,LS中的臭氧积分量明显高于UT中的相应值,并且二者呈相反的季节变化特征.北京地区上空仲夏和初秋季节第一对流层顶出现的频数明显减少,在第一对流层顶消失的情况下,LS中的臭氧积分量明显减少,而UT中的臭氧积分量明显增加,臭氧量减少最多发生在200～100 hPa层次中,而臭氧量增幅最大的层次是400～250 hPa.     

基于探空资料的北京地区大气臭氧垂直分布特征

利用2002年9月至2012年12月北京地区臭氧探空资料分析了大气臭氧的垂直分布特征,重点分析了对流层顶附近区域臭氧的季节变化与变率。结果表明:北京地区对流层臭氧的垂直分布主要表现为随高度递增的特征;臭氧的平均浓度夏季最高,冬季最低,春季和秋季相当,各季节的臭氧浓度在不同高度范围内略有差别。在对流层上层至平流层下层(8—15 km),臭氧浓度的垂直分布与平均浓度受对流层顶高度的影响显著。基于对流层顶相对高度坐标的分析表明,对流层顶下方1—3 km高度的臭氧仍保持了对流层臭氧的垂直分布特征;而在对流层顶高度附近,各季节臭氧浓度均随高度显著增加;由于垂直增速有显著的季节差异,导致臭氧平均浓度在对流层顶上方1—3 km出现明显变化。臭氧浓度归一化标准差表明:在对流层低层,大气臭氧浓度的变率在冬季最强,秋季、春季和夏季臭氧浓度的变率依次减弱;在对流层顶附近,大气臭氧浓度的变率在春季最强,冬季、秋季和夏季臭氧浓度的变率依次减弱,其中冬季和春季的强臭氧变率可能与对流层顶附近活跃的大气波动及对流层顶高度的频繁扰动密切联系。     

美国尝试预报紫外线辐射

美国国家气象局在每日天气预报节目中对其58个城市的紫外线辐射量同时作出预报。报出第二天它的最大辐射量，帮助人们免受太阳光的伤害。据研究，290～320毫微米的中波紫外线主要使皮肤发生日晒伤（日光性皮炎）；320～400毫微米的长波紫外线主要使皮肤晒黑（色素增加）和引发雀斑。紫外线辐射还会抑制人体免疫系统，使潜在的病毒性感染复发。特别是近年来，大气污染日趋严重，干流层中阻止紫外线辐射的大气臭氧层被破坏，人类的健康受到了严重威胁。据测算．每减少10％的臭氧，紫外线辐射量增加20％，由此皮肤癌的发生率将增加20％，白内瘴…     

防御紫外线对人体皮肤的伤害

臭氧层的被损坏，增加了太阳对地面的紫外线辐射，紫外线固然能杀死一些细菌，但同时也对人的皮肤造成伤害。据研究，每减少10％臭氧，将增加20％的紫外线辐射量，由此而引发的皮肤癌发生率将增加20％。紫外线对皮肤的伤害随紫外线的波长不同而程度不同，长波紫外线会使皮肤变黑，出现崔斑，中波紫外线会引发日光性皮炎。由于海拔高度、空气温度、湿度、天空云量的不同，以及人在太阳光下暴露时间的长短，紫外线对皮肤的伤害程度不同。烈日之下，中午时分最好不要晒太阳。为避免阳光直射时伤害皮肤，最好带上帽子和撑遮阳伞。不管什么条件下…     

国外臭氧层研究进展

臭氧层位于平流层中,在标准大气状况下仅３厚,对生态环境起着绝对保护作用。从６０年代以来,全球臭氧平均总量大约每１０年以１％的速率减少,引起全世界地球和环境科学工作者的关注,并对臭氧减少的状况、原因、对生态环境的影响等进行了广泛深入的研究,取得了很大进...     

臭氧洞的形成及防治

大气中臭氧非常稀薄，每１０００万空气分子中平均大约有３个臭氧分子。尽管臭氧量很小但在大气中却超着极其重要的作用。大部分臭氧（大约９０％）存在于地球表面以上大约１０～５０ｋｍ气层中，大气的这一区域称为平流层。平流层臭氧通常称为“臭氧层”，其他臭氧存在于对流层（自地表向上约１０ｋｍ处）。     

辽沈地区不同高度大气冰核数浓度的飞机观测

为进一步认识不同高度大气冰核数浓度分布及变化特征,对2011年和2012年4—9月在沈阳及周边地区开展的大气冰核飞机观测进行分析。结果表明:在-15℃和-20℃温度条件下,沈阳近地面大气冰核数浓度范围为101—102L-1;云中不同高度层(1.5—4.5 km)云中的背景浓度分别小于2.0 L-1和10.0 L-1;辽沈地区地面和云中的大气冰核分布均具有较大的时空变异性,其最大与最小数浓度之差可达1—2个量级;在4.5 km以下,不同高度大气冰核数浓度自地面向上随高度的增加逐渐减少;其中未受人工催化影响的自然冰核数浓度的垂直分布与幂函数有较好的对应关系;在海拔高度3.1 km的云中观测到人工催化剂对冰核浓度的影响,人工播撒碘化银后冰核数浓度至少增加了一个数量级。以上冰核数浓度检测对应水面过饱和度为-1.0%～5.0%,成冰过程包括了凝华与凝结—冻结核化机制。     

臭氧耗损的生态效应

臭氧是地球大气中一种痕量气体,它在大气中的体积百分比为０．０００１,近地面的浓度为０．０４×１０－６;同时也是一种重要的温室气体。大气中的臭氧主要存在于１０～１５ｋｍ厚度范围的大气层中,其最大浓度出现在２０～２５ｋｍ的平流层中,呈连续分布,形成臭氧层...     

青藏高原平流层臭氧和气溶胶的变化趋势研究

通过分析SAGEⅡ资料,发现青藏高原平流层臭氧存在递减趋势,15—50 km臭氧的变化对臭氧总量变化贡献最大,其中25—50 km和15—25 km两层的贡献大致相当。通过青藏高原和中国东部地区平流层臭氧变化的对比,清楚地看出:两地臭氧总量变化的差异主要是由于在15—25 km臭氧变化不同所致。5—7月臭氧变化趋势的情况与年平均的变化类似,两地臭氧变化的差异主要在平流层低层,即15—25 km。青藏高原平流层气溶胶面密度的时间变化序列显示:大的火山喷发对青藏高原平流层气溶胶具有重要影响,其影响可持续6年左右。从1997年至今,青藏高原18—25 km气溶胶面密度增加,最大的增长出现在23 km,每年大约增长4%—5%。而在16—17 km气溶胶的面密度出现减少趋势。与此同时,在37 km以下,青藏高原的温度出现递减的趋势,而且其递减速度比中国东部地区快;在37—50 km,温度出现增加的趋势,青藏高原的增温也比中国东部地区快。青藏高原平流层低层气溶胶的增加和温度的降低都将增强该区域非均相反应的作用。     

平流层大气中臭氧的奥秘

众所周知,要是在我们这个生机勃勃的地球上没有氧气,那么地球就会象月球一样死寂。然而,在离地面约10—50公里之间的平流层大气中,存在着一种叫臭氧的微量气体,虽然它有个“臭”名,但是它却默默地守护着地球上的芸芸众生。 与氧气(O_2)不同,臭氧是带有刺激性气味的气体,其分子由三个氧原子组成(O_3),它在大气中的含量控体积算不足二百万分之一。若把所有的臭氧集中起来,均匀地覆盖在地球表面,其厚度也只有2.8毫米。臭氧含量尽管很少,但正是大气中如此稀薄的臭氧,保护着人类及其它生物免遭太阳光辐射中有害的紫外线杀伤。当太阳光透过平流层时,臭氧全部吸收了对生物极有害的强烈的远紫外线(波长小于0.29微米),它还吸收了大部分有害的中紫外线(波长为0.29—0.32微米)。近紫外线(波长为0.32—0.40微米)则能穿过平流层而到达地面,但它对人体并无损害。     

中国地区近地面太阳紫外辐射的分布及其对大气臭氧层破坏的响应

本文在充分考虑太阳紫外辐射在大气中传输的物理过程的基础上,引入局地地面气压、臭氧和地表反照率的时空变化,利用Delta-Eddington近似法计算了中国地区冬季(1月)和夏季(7月)晴天时地面太阳紫外辐射(0.290—0.400μm)和紫外B辐射(0.290—0.325μm)的分布,并进一步计算出臭氧总量减少5％、15％时紫外B的变化.结果指出,由于臭氧总量的减少,中国北部地区紫外B的增加比南部地区显著.平均而言,臭氧总量减少1％时,冬季紫外B将增加1％左右,夏季紫外B将增加0.6％—0.7％.     

非均相化学过程在青藏高原臭氧低谷形成中的作用

分析SAGE II资料发现:青藏高原对流层顶最高不超过17.6 km,夏季平均在17 km以下:来自对流层中低层的物质很少能被输送到17.5 km以上,来自对流层中低层的输送不会长时间持续地影响17.5 km以上的区域。青藏高原以及同纬度地区在15 20 km高度温度低于210 K,非均相化学反应可能在此起着重要作用。夏季青藏高原臭氧低谷的形成高度主要是15—20km,而且是长时间持续性的。分析结果显示:15—20km非均相化学过程在夏季青藏高原臭氧低谷的形成中可能起重要作用,特别在17.5—20km高度其所起的作用可能是主要的;而在17.5 km以下,从以往的研究可以知道青藏高原的动力和热力作用对夏季青藏高原臭氧低谷的形成起着主要作用。在春季和秋季,青藏高原上15—20km的臭氧"亏损"也可能是由于非均相化学过程造成的,使得青藏高原臭氧低谷每年从4月持续到10月。并且,影响非均相化学过程的主导因素可能是温度。     

气溶胶影响混合相对流云降水的数值模拟研究

利用一种新的异质冰相核化参数化方案,研究了当气溶胶同时作为云凝结核和冰核时,在不同高度输送对混合相对流云和降水的影响。结果发现,对于本文研究的理想混合相对流云,气溶胶在边界层的输送导致液滴数浓度明显增加,有效半径减小,霰粒的生长受到抑制,引起霰粒质量浓度降低;而气溶胶在对流层中层4～6km输送时,导致冰晶和霰粒数浓度明显增加。由于较多的冰晶引起更加快速的贝吉隆过程,使霰粒的质量浓度增加;气溶胶在对流层中层2～4km高度输送时冰相形成作用相对较弱,并引起霰粒的数浓度略微增加,由于霰粒的有效半径减小导致其质量浓度下降。气溶胶在不同高度的输送都导致液态和固态降水率降低,随着背景气溶胶数浓度的增加,气溶胶在0～2km、2～4km以及4～6km的输送分别导致累积降水量减少28％～64％、4％～44％和3％～46％,并且对降水的抑制效应及所在高度不同引起的降水差异随着背景气溶胶数浓度的增加而减小。     

2017年陕西气象条件对大气环境质量影响分析

利用2017年1月1日—7月31日陕西省十地市空气质量资料和气象站地面观测资料,分析了2017年1—7月陕西省空气质量时间变化特征及影响大气环境质量的气象条件。结果表明：全省城市空气质量与2016年同期相比较差,1—3月全省首要污染物为颗粒物（PM25和PM10）,5—7月为臭氧。1—3月各市平均风速均在30 m/s以下且小风频率较高;全省冷空气活动较上年同期减少3次且强度偏弱;全省平均混合层高度与上年同期相比降低22 m。与上年同期相比,平均风速小,小风日数增多,冷空气活动次数减少且强度偏弱,混合层高度偏低,是颗粒物污染过程增多的主要因素。5—7月臭氧质量浓度与高温显著正相关,当日平均气温≥30 ℃或日最高气温≥35 ℃时,臭氧显著超标;臭氧质量浓度随日照时数增加而升高,日照时数≥6 h时,各市臭氧平均质量浓度均较高,日照时数≥10 h时臭氧超标率最高;臭氧质量浓度随日平均相对湿度的升高而降低,当相对湿度<600%时,臭氧平均质量浓度超过140 μg/m3,当相对湿度≥700%时,臭氧超标率明显降低。与上年同期相比,气温偏高,日照充足,湿度减小是造成臭氧超标日增多的主要因素。     

大气臭氧与气候变化

人们为什么对大气中大量的臭氧感兴趣呢?其原因在于臭氧对大气的结构、特性,以致于地球上有生命物体有着巨大影响。大气中臭氧的存在使得波长小于290nm的太阳强紫外辐射不能透过大气。另外,臭氧还大量吸收了波长在290-320nm之间的中紫外辐射,波长在320-240nm的近紫外辐射才能通过臭氧层到达地面,但它对生物没有危害。今天无疑可以认为:由于大气中“臭氧盖”的存在,才能使人类免遭紫外辐射的有害影响,人类才能得以生存和发展。大气中臭氧总量的变化(臭氧含量平衡的破坏)影响了平流层中不同高度太阳紫外辐散流入量的分布,这就导致了平流层温度和高层大气