太阳光是由不同波长的电磁波组成的混合体,约99.9%的能量集中在可见光、红外线和紫外线波段,其中紫外线辐射对人类的健康威胁最大。按照波长范围由长到短,紫外线分为紫外线A(UVA)、紫外线B(UVB)和紫外线C(UVC)。UVA可以穿透皮肤表皮到达真皮层,导致皮肤晒黑、老化;UVB会引起皮肤发红、脱皮,甚至诱发皮肤癌;在UVC的照射区域内,几乎没有生命。可见,波长越短,伤害越大。
虽然紫外线如此危险,但地球上的生物却是幸运的,因为我们的头顶有一把“保护伞”——臭氧层。大概在6亿年前,地球大气演化出了臭氧层。正是有了臭氧层的保护,致命的UVC和90%以上极具危害性的UVB被滤除(UVA基本不受臭氧层的影响,约95%的UVA可以到达地球表面)。正是因为有了臭氧层的保护,生命才得以从深海走向陆地并迅速繁盛起来,大量植物在光合作用下释放氧气,使得大气中的氧气含量越来越高,地球越来越宜居。
20世纪80年代,科学家首次发现南极臭氧层空洞。为了保护臭氧层,1987年9月,国际社会签订了《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》,该议定书对多种可以造成臭氧损害的产品(如空调制冷剂、杀虫剂、灭火器等)的生产和使用进行了严格管制,并制订了淘汰和取代这些产品的时间表。经过多年国际合作,南极臭氧层空洞问题已经得到了有效缓解。
因为比氧气多一个氧原子,所以臭氧的氧化性比氧气强很多,这给人们带来了许多实际应用。在水处理领域,臭氧被广泛用于消毒、净化,它能够迅速氧化并分解有机物和微生物,达到杀菌、除臭、净化水质(的目的。在医疗领域,臭氧被用于治疗某些疾病,如臭氧疗法可用于改善血液循环、促进伤口愈合和减轻炎症等。
平流层中的臭氧被称为地球“保护伞”,它既能保护地球生物免受紫外线的伤害,又能通过吸收太阳辐射参与调节大气温度、维持大气化学平衡。不过在对流层中,臭氧却被视为一种对人体健康有害的气体。
对流层中的臭氧约占大气臭氧总量的10%,除了来自高空臭氧层输送等自然源,最主要的来源是人为排放的氮氧化物和挥发性有机物,如燃煤、机动车尾气、石化行业排放的化合物等。这些氮氧化物和挥发性有机物在阳光的照射下会发生光化学反应,从而生成臭氧。臭氧对人体健康的损害主要体现在以下几个方面。
损害呼吸系统
高浓度臭氧会刺激、损伤上呼吸道上皮细胞,引起上呼吸道炎症病变,减弱上呼吸道防御功能,增加呼吸系统疾病的发病率与死亡率。
损害神经系统
长期过量吸入臭氧,可能会导致头痛、头晕、记忆力减退等症状,还可能会影响儿童的智力发育和行为表现。
损害皮肤
长期接触高浓度臭氧,可能会导致皮肤干燥、瘙痒、脱屑,加速皮肤老化。
增加心血管疾病发病率
高浓度臭氧能够引发炎症反应和氧化应激反应,导致血管壁损伤、血压升高、心脏负担加重,增加心血管疾病的发病率。
损害免疫系统
高浓度臭氧能够诱导免疫细胞凋亡,降低机体免疫力,使人体更容易受到病毒和细菌的感染。
除了对人体健康造成损害,高浓度臭氧还会降低植物的光合作用,导致植物叶片坏死、脱落,造成农作物减产。(知识窗)