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2017年高考地理必考知识点:臭氧层的破坏与保护

文/网编3

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▲高考地理必考知识点:臭氧层

臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分,其主要作用是吸收短波紫外线。大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气,把它分为两个原子,然后每个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。臭氧分子不稳定,紫外线照射之后又分为氧气分子和氧原子,形成一个继续的过程臭氧氧气循环,如此产生臭氧层。自然界中的臭氧层大多分布在离地20—50千米的高空。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造。

▲高考地理必考知识点:臭氧层的作用

大气臭氧层主要有三个作用。

其一为保护作用,臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3nm以下的紫外线,主要是一部分UV—B(波长290~300nm)和全部的UV—C(波长<290nm=,保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面,长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍。

其二为加热作用,臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气,由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰,地球上空15~50km存在着升温层。正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气,所以也就不存在平流层。大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响,这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。

其三为温室气体的作用,在对流层上部和平流层底部,即在气温很低的这一高度,臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少,则会产生使地面气温下降的动力。因此,臭氧的高度分布及变化是极其重要的。

流层中的臭氧吸收掉太阳放射出的大量对人类、动物及植物有害波长的紫外线辐射(240-329纳米,称为UV-B波长),为地球提供了一个防止紫外辐射有害效应的屏障。但另一方面,臭氧遍布整个对流层,却起着温室气体的不利作用。在平流层中臭氧耗损,主要是通过动态迁移到对流层,在那里得到大部分具有活性催化作用的基质和载体分子,从而发生化学反应而被消耗掉。臭氧主要是与HOX、NOX、ClOX和BrOX中含有的活泼自由基发生同族气相反应。

▲高考地理必考知识点:臭氧层的影响

1、健康的影响

阳光紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用。潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。对有些危险如皮肤癌已有定量的评价,但其他影响如传染病等仍存在很大的不确定性。实验证明紫外线会损伤角膜和眼晶体,如引起白内障、眼球晶体变形等。据分析,平流层臭氧减少1%,全球白内障的发病率将增加0.6-0.8%,全世界由于白内障而引起失明的人数将增加10,000到15,000人;如果不对紫外线的增加采取措施,到2075年,UV-B辐射的增加将导致大约1800万例白内障病例的发生。

紫外线UV-B段的增加能明显地诱发人类常患的三种皮肤疾病。这三种皮肤疾病中,巴塞尔皮肤瘤和鳞状皮肤瘤是非恶性的。利用动物实验和人类流行病学的数据资料得到的最新的研究结果显示,若臭氧浓度下降10%,非恶性皮肤瘤的发病率将会增加26%。另外的一种恶性黑瘤是非常危险的皮肤病,科学研究也揭示了UV-B段紫外线与恶性黑瘤发病率的内在联系,这种危害对浅肤色的人群特别是儿童期尤其严重;

人体免疫系统中的一部分存在于皮肤内,使得免疫系统可直接接触紫外线照射。动物实验发现紫外线照射会减少人体对皮肤癌、传染病及其他抗原体的免疫反应,进而导致对重复的外界刺激丧失免疫反应。人体研究结果也表明暴露于紫外线B中会抑制免疫反应,人体中这些对传染性疾病的免疫反应的重要性还不十分清楚。但在世界上一些传染病对人体健康影响较大的地区以及免疫功能不完善的人群中,增加的UV-B辐射对免疫反应的抑制影响相当大。

2、对植物的影响

臭氧层损耗对植物的危害的机制尚不如其对人体健康的影响清楚,但研究表明,在已经研究过的植物品种中,超过50%的植物有来自UV-B的负影响,比如豆类、瓜类等作物,另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的质量将会下降;植物的生理和进化过程都受到UV-B辐射的影响,甚至与当前阳光中UV-B辐射的量有关。植物也具有一些缓解和修补这些影响的机制,在一定程度上可适应UV-B辐射的变化。不管怎样,植物的生长直接受UV-B辐射的影响,不同种类的植物,甚至同一种类不同栽培品种的植物对UV-B的反应都是不一样的。在农业生产中,就需要种植耐受UV-B辐射的品种,并同时培养新品种。对森林和草地,可能会改变物种的组成,进而影响不同生态系统的生物多样性分布。

3、对生态的影响

世界上30%以上的动物蛋白质来自海洋,满足人类的各种需求。在许多国家,尤其是发展中国家,这一百分比往往还要高。因此很有必要知道紫外辐射增加后对水生生态系统生产力的影响。此外,海洋在与全球变暖有关的问题中也具有十分重要的作用。海洋浮游植物的吸收是大气中二氧化碳的一个重要去除途径,它们对未来大气中二氧化碳浓度的变化趋势起着决定性的作用。海洋对CO2气体的吸收能力降低,将导致温室效应的加剧。

4、对空气的影响

平流层臭氧的变化对对流层的影响是一个十分复杂的科学问题。一般认为平流层臭氧的减少的一个直接结果是使到达低层大气的UV-B辐射增加。由于UV-B的高能量,这一变化将导致对流层的大气化学更加活跃。首先,在污染地区如工业和人口稠密的城市,即氮氧化物浓度较高的地区,UV-B的增加会促进对流层臭氧和其它相关的氧化剂如过氧化氢(H2O2)等的生成,使得一些的城市地区臭氧超标率大大增加。而与这些氧化剂的直接接触会对人体健康、陆生植物和室外材料等产生各种不良影响。在那些较偏远的地区,即NOx的浓度较低的地区,臭氧的增加较少甚至还可能出现臭氧减少的情况。但不论是污染较严重的地区还是清洁地区,H2O2和OH自由基等氧化剂的浓度都会增加。其中H2O2浓度的变化可能会对酸沉降的地理分布带来影响,结果是污染向郊区蔓延,清洁地区的面积越来越少。

其次,对流层中一些控制着大气化学反应活性的重要微量气体的光解速率将提高,其直接的结果是导致大气中重要自由基浓度如OH基的增加。OH自由基浓度的增加意味着整个大气氧化能力的增强。由于OH自由基浓度的增加会使甲烷和CFC替代物如HCFCs和HFCs的浓度成比例的下降,从而对这些温室气体的气候效应产生影响。

▲高考地理必考知识点:臭氧层破坏的威胁

臭氧层耗竭,会使太阳光中的紫外线大量辐射到地面。紫外线辐射增强,对人类及其生存的环境会造成极为不利的后果。有人估计,如果臭氧层中臭氧含量减少10%,地面不同地区的紫外线辐射将增加19%~22%,由此皮肤癌发病率将增加15%~25%.另据美国环境局估计,大气层中臭氧含量每减少1%,皮肤癌患者就会增加10万人,患白内障和呼吸道疾病的人也将增多。系外线辐射增强,对其他生物产生的影响和危害也令人不安。有人认为,臭氧层被破坏,将打乱生态系统中复杂的食物链,导致一些主要生物物种灭绝。臭氧层的破坏,将使地球上三分之二的农作物减产,导致粮食危机。紫外线辐射增强,还会导致全球气候变暖。

▲高考地理必考知识点:臭氧层保护的方法

1、消费者购买带有"无氯氟化碳"标志的产品;合理处理废旧冰箱和电器,在废弃电器之前,除去其中的氟氯化碳和氟氯烃制冷剂;

2、不用含甲基溴的杀虫剂,在有关部门的帮助下,选用适合的替代品,如果还没有使用甲基溴杀虫剂就不要开始使用它;

3、确保维护期间从空调、冰箱或冷柜中回收的冷却剂不会释放到大气中,做好常规检查和修理泄漏;

4、现有设备如空调、清洗剂、灭火剂、涂改液、海绵垫中那些使用了消耗臭氧层的物质,并制定适当的计划,淘汰它们,用替换物品换掉它们。

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