臭氧：地球保护伞还是隐形反派
【菜科解读】
如今，臭氧的身份从地球卫士急转到隐形反派。
不但上了各地生态环境部门联名黑名单，生态环境部还专门发布《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》对付它。
臭氧不是隔绝紫外线吗？为何人类一边害怕臭氧层空洞，一边又在想方设法对付它？让我们一起来看看臭氧身份是如何逆转的。
1839年，臭氧在电解稀硫酸实验中被首次发现。
在发现地表臭氧有毒之前，人们首先注意到了它对于生活的巨大作用。
因此，直至20世纪很长一段时间，臭氧仍被自然学家看作是空气中的有益部分。
户外工作者通常认为高海拔有益身心健康——因为那里臭氧含量足够高。
随着科学发展，人们渐渐认识到，从天上到地下、从低浓度到高浓度，臭氧的身份将随之发生巨大转变。
污染与否位置为准
在地球诞生40亿年后，随着大气中氧含量增加，臭氧层慢慢建立。
它平铺在地表不过3毫米厚，却吸收了到达地球90%以上的紫外线辐射，并将之转化为热能加热大气，才形成了距离地表10千米至50千米的平流层。
在平流层中臭氧层的庇护下，地球生命的基础物质——脱氧核糖核酸与核糖核酸逃脱了紫外线辐射的魔爪，才有了人类出现和发展。
可以说，亿万年以前，臭氧层就开始充当地球生物进化的保护伞护航者。
臭氧含量90%存在于平流层，对流层中仅含有10%。
为什么高空中的平流层臭氧与低空中的对流层臭氧身份迥异呢？这要从不同海拔臭氧的形成说起。
在平流层，紫外线辐射会打断氧分子两个氧原子之间的化学键，由于氧原子不稳定性极强，剩下的一个氧原子会与另一个氧分子结合，就形成了臭氧——完完全全的天然产物。
而到了对流层，除部分从平流层到对流层漫游的臭氧，以及森林植被生物贡献的臭氧外，绝大部分臭氧是人造的二次转化产物，如氮氧化物NOx、VOCs挥发性有机物等，它们是经过复杂光化学反应产生的二次污染物。
当日臭氧浓度最大8小时均值超过每立方米160微克，即成为臭氧污染。
与此同时，臭氧一直是人们的好帮手，在消毒杀菌、抗炎抗感染、止疼镇痛、提高机体免疫力、向缺血组织供氧等为代表的临床应用中均有大作用。
甚至，它还有些清新意味——雷雨天后，那沁人心脾的青草气息，也是部分因为少许氧气在遭雷击后转变为了臭氧。
这种低浓度臭氧不仅无害，还令人精神振奋。
但一旦变成了污染，臭氧就换了一副面孔。
黑化的地球保护伞
臭氧污染究竟对人体有哪些影响？可以说，从中枢神经系统到呼吸系统，从血液到骨骼，均会被它损害。
由于臭氧具有强氧化性，当浓度过高时，万物都在劫难逃。
更可怕的是，透明的臭氧只能被仪器监测，人们难以察觉臭氧是否超标，更谈不上及时保护自己。
因而，臭氧污染是名副其实的隐形杀手。
值得注意的是，生活中经常使用的打印机、复印机等均会产生臭氧与一些有机废气，令人防不胜防。
研究显示，到2050年，仅仅气候变化一项就可能导致中国臭氧污染增加11%；如果能将相关排放减少60%，将拯救33万人的生命。
如果各国实施最严格的空气质量标准，每年能够避免6000人死亡。
臭氧污染，可能比你想得要厉害几分——它是夏季污染的头号元凶。
在臭氧浓度变化中，气象起主导作用。
它控制着臭氧浓度年季变化与日夜变化。
夏季阳光灿烂，却在城市地区暗藏杀机。
当你在室外闻到特殊的鱼腥味儿，可能就是臭氧超标的手笔。
发生光化学反应需要强紫外辐射、高温、低湿与静稳大气环境，光照条件最好的夏季就成了臭氧污染的催化剂——日照越强，光化学反应越剧烈，反应生成的臭氧越浓。
因而，夏日午后12时至15时是臭氧污染最严重的时间。
其实，臭氧污染并不是新现象，只是2012年以前，它着实被冷落——毕竟PM2.5更受瞩目。
自2013年实施《大气污染防治行动计划》以来，随着全国空气质量监测网的建立，臭氧污染这个名字才逐渐走进大众视野。
而对人类而言，臭氧污染其实很早就与另一个名字紧密相连——光化学烟雾。
当污染源排入大气的氮氧化物与碳氢化合物等一次污染物，在太阳紫外线照射下发生光化学反应，会生成臭氧等二次污染物，这种一次污染物与二次污染物的混合体就是光化学烟雾。
臭氧作为光化学烟雾主要氧化剂，其浓度变化成为光化学烟雾警报依据。
1943年，美国第二大城市洛杉矶发生了全球最早的光化学烟雾事件。
当时，该市250万辆汽车每天燃烧掉约1100吨汽油，排放的污染气体等在紫外光线照射下产生光化学反应，最终形成含剧毒、浅棕色、有刺激性的烟雾笼罩整个城市，很多市民因此患上眼红、头疼等疾病。
日本、英国、加拿大、澳大利亚、德国等也出现过光化学烟雾事件。
#p#分页标题#e#那么，随着我国夏季臭氧浓度增加，会引发光化学烟雾吗？总的来说，我国臭氧污染水平远低于发达国家光化学烟雾事件频发时期的历史水平，且我国正在加强臭氧监控、采取治理措施，对此生态环境部大气环境司司长刘炳江认为：当前，我国未出现光化学污染事件，未来发生的可能性也极低。
没有人能独善其身
杜绝光污染事件发生，要从源头抓起——可臭氧污染治理真的很难。
由于前体物NOx与VOCs在臭氧生成的链式反应中关系复杂，导致其治理机制复杂。
还有部分研究表明，PM2.5与臭氧是此消彼长。
臭氧形成过程依赖于大气自由基浓度，而PM2.5可通过吸收部分大气自由基来抑制臭氧生成，因此实现PM2.5与臭氧的双向治理要求很高。
此外，臭氧前体物来源复杂，涉及机动车尾气、化工、油漆、餐饮等多方面。
其中，移动源机动车治理一直是个难点，化工、餐饮等多且分散，想要精准控制，难度可想而知。
因此，臭氧前体物的协同控制成为更大挑战。
研究发现，新冠肺炎疫情期间，由于我国采取了严格管理措施，NOx比VOCs减少更多，城市成为VOCs控制区，再伴随PM2.5减少，反而更容易使臭氧超标。
全球范围也是如此。
由于多国实施了不同程度社交隔离措施，研究证明，大气污染在各国封锁期间明显减少，但臭氧污染在增加。
其中，巴塞罗那增加29%，欧洲平均增加17%。
究其原因，在于城市新排放的NO是近地面臭氧消耗重要途径。
在滴定效应影响下，发生了NO+O3→NO2+O2反应。
道路交通排放的NO就是消耗当地臭氧的种子选手。
然而，交通受限尾气排放减少，加之其他近地面消耗臭氧物质如PM2.5减少，疫情期间城市臭氧大幅增加也就自然而然了。
其实，一个地方出现臭氧污染，并非都是本地污染惹的祸。
例如：珠三角地区夏季臭氧污染最少，秋季最多；长三角一带为夏季最多，秋季次之，冬季最少。
这除了本地影响，还受到平流层—对流层输送与远距离输送的操控。
飞机尾气会将污染从对流层带到平流层，气象现象也可能会造成某一地点周期性短暂温度连续性破坏，使得对流层与平流层之间的间隔被打开，通过垂直下沉运动将物质从平流层传输到对流层 俗称STT。
此时，平流层的臭氧就会随着空气被带到地表来串门了。
由于STT经常在中纬度发生，它贡献了北半球中纬度对流层20%至30%的臭氧资源。
青藏高原地区就是对流层与平流层的物质输送通道之一。
但就全球而言，平流层作用很小，主要仍通过改变大气环流等方式，来影响区域对流层臭氧及其前体物的时空分布形态。
其中，跨欧洲的污染物途经地中海、中东，可以影响东亚地区的空气质量；来自北美的污染气团仅需6天至15天即可达到大西洋中部，导致欧洲臭氧增加。
因此，全球范围大气环流导致的跨区域输送，注定了各国在臭氧防控中无人能够独善其身。
万幸的是，打赢臭氧攻坚战，我们从未放弃。
今年6月，《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》发布，表明了我国对臭氧治理的决心；7月1日，《挥发性有机物无组织排放控制标准》实施，打赢蓝天保卫战，我们在行动。
希望在携手共建美好环境倡议下，大家能早日认识到，臭氧污染的减少不仅要天帮忙，更要人努力。
格陵兰鲨在加勒比海出没
但新研究显示，它们在全球深海的冰冷区域可能比先前以为的分布更广。
PHOTOGRAPH BY FRANCO BANFI, NATURE PICTURE LIBRARY研究人员德凡希．卡萨纳与同事在贝里斯格洛弗礁抓到这只睡鲨──几乎能确定是格陵兰鲨。
这是睡鲨在加勒比海西部出没的首次纪录。
PHOTOGRAPH BY DEVANSHI KASANA, FLORIDA INTERNATIONAL UNIVERSITY（神秘的地球uux.cn报道）据美国国家地理（撰文：ANNIE ROTH 编译：涂玮瑛）：神秘的深海北极鲨鱼在加勒比海出没！研究人员在贝里斯沿岸海域发现一只格陵兰鲨（Greenland shark），显示这种鲨鱼可能比我们先前以为的分布更广。
大多数鲨鱼的生活依然笼罩在谜团里，格陵兰鲨也不例外──但我们近期的发现非常特殊。
过去数十年来，科学家已经发现这些古老的北极动物能存活400年以上，而且经常因为附着在它们角膜上的寄生虫而失明。
虽然它们的主食是鱼类和鱿鱼，但我们已经知道它们会吃哺乳动物的尸体，例如马、驯鹿，甚至是北极熊。
最近一次的惊奇事件发生在2022年春季，当时科学家在加勒比海西部发现一只格陵兰鲨，那里离我们所知的格陵兰鲨栖息范围有数千公里远。
虽然科学家研究这些鲨鱼时，早已学会准备好面对意料之外的事，但这次目击事件仍然令人震惊。
佛罗里达国际大学的一名博士候选人德凡希．卡萨纳（Devanshi Kasana）说：「这让人既惊讶又兴奋。
」她和贝里斯的捕鱼团队在一次鼬鲨（tiger shark）标记考察中意外捉到这只格陵兰鲨。
他们的发现于7月发表在《海洋生物学》（Marine Biology）期刊上。
虽然卡萨纳无法采集DNA检体来确认这只鲨鱼的身分，但它的照片让鲨鱼专家相信，它最有可能是格陵兰鲨。
这次奇异的目击事件使人开始怀疑格陵兰鲨真正的分布范围，原本大家都相信它们只栖息在北大西洋的寒冷水域。
意外目击这次目击事件发生在贝里斯南部沿岸海域，靠近全世界第二长的堡礁。
当时卡萨纳把一条多钩长线放进格洛弗礁（Glover’s Reef）边缘的深海区，格洛弗礁是一处部分沉没的环礁。
她的目标是捕捉和标记鼬鲨，以便研究它们的行动及生态学。
目击当天的天气狂风大作，考察团队已经在考虑放弃行动，但接着他们开始收回渔线。
帮助卡萨纳进行研究的渔民之一赫克托．马丁尼兹（Hector Martinez）说：「我们马上就知道渔线上有很重的东西。
」连接渔线的液压式卷线器拼尽全力将钓到的东西拉到水面。
经过两小时的对抗，这只鲨鱼终于现身了。
起初卡萨纳和考察团队不确定他们见到的动物是什么。
她说：「那只个体来到水面时，即使我们所有人加起来有多年的捕鱼经验，还是认不出它是什么动物。
」她当时认为或许是六鳃鲨（six-gill shark），全世界的深海水域都可以找到这种动物。
她将这只鲨鱼的照片寄给她的博士学位指导教授：佛罗里达州莫特海洋实验室与水族馆的主任狄米恩．查普曼（Demian Chapman）。
查普曼说这不是六鳃鲨。
根据他的判断，这可能是格陵兰鲨。
远离家园？这些体型巨大的鲨鱼体长可达7公尺，体重可达1.5公吨。
虽然我们已经知道格陵兰鲨会猎捕海豹、鱼类和鱿鱼，但它们主要以腐食为生，而且会吃掉沉到海床上的大型哺乳动物遗骸。
科学家最近将格陵兰鲨称为世界最长寿的脊椎动物。
科学家估计它们可以存活400年以上，而在2016年，格陵兰沿岸海域发现一只272岁的个体。
科学家可以对格陵兰鲨眼睛中心的组织进行放射性碳定年法，借此确认它们的年龄，因为那个部位是由鲨鱼出生时形成的蛋白质所构成。
格陵兰鲨是北冰洋最大的鱼，也是当地全年唯一出没的鲨鱼。
科学家不太确定它们的族群等级，但认为它们的数量正在下降，国际自然保护联盟（IUCN）也认为它们属于「易危」物种。
虽然格陵兰鲨有时会在浅海现身，但它们可以生活在2200公尺深的水域，并忍受介于摄氏零下2度至正7度之间的温度。
格陵兰鲨属于睡鲨（sleeper shark），而睡鲨很适应寒冷海水的环境。
它们会缓慢行动来保存体力，它们的组织含有高浓度类似防冻剂的化学复合物，能防止冰晶凝结。
这些适应特征使它们即使在最冷的北极海域都能存活。
因此，尽管睡鲨曾在接近赤道的区域出现过几次，但在贝里斯发现一只睡鲨仍然令人意外。
非营利保育组织Oceans North的北极渔业专家布琳．迪瓦恩（Brynn Devine）说：「在热带地区目击一只格陵兰鲨的纪录非常珍贵。
」迪瓦恩说：「我们不怎么了解它们在极区以外的分布状况。
我们正在从这类观察活动中对这些鲨鱼有更多认识〔……〕但关于这个物种，我们依然有一些还没解决的知识缺口。
」尽管加勒比海的深海区离北极很远，却也非常寒冷──而且显然极为适合这些动物生存。
卡萨纳说，包括格陵兰鲨在内的睡鲨确实有可能栖息在世界各处的深海。
不过，这类目击事件很少发生。
「我们不太了解加勒比海的深海区。
」鲨鱼生物学家兼《世界鲨类》（Sharks of the World）的作者大卫．伊伯特（David Ebert）说：「幸好这位学生能够拍到这只鲨鱼的照片，否则我们可能不知道它在那里。
」虽然卡萨纳和她的团队当天捉到的鲨鱼不是她原本想捉的，但她很高兴自己可以记录到这只鲨鱼在那片区域出没。
贝里斯政府最近宣布三处环礁（包括格洛弗礁及其周围的深水域）是鲨鱼保护区。
卡萨纳说：「我们非常高兴能遇到这么特别的事。
」她补充说，她希望这项发现将会「协助保卫任何在格洛弗礁水域漫游且尚未被人发现的生物」。
竞争而非气候限制了热带山区鸟类物种的分布范围
研究结果表明，物种间的相互作用对热带山区生物多样性所起的塑成作用要比以前所认识的大得多，它们为热带山区物种如何应对气候变化提供了新的见解。
热带山区是地球上生物多样性最丰富的地区之一：仅在狭窄的海拔范围内就常常生活着完全不同的物种群——这一模式与温带山区的物种大不相同，因为温带山区的物种多样性往往分布于更广的海拔范围内。
人们普遍认为，这种模式是对热带气候的温度季节性变化低所产生的适应性结果。
虽然热带山区的温度包括从低地区域的炎热到高地区域的寒冷，但它们在全年中的任何给定的海拔高度上都保持相对稳定，因此沿着山坡会形成不同的气候生态位；对无数这类生态位的生理适应导致了热带山区大量物种的积累。
然而，某些研究人员认为，物种间竞争（而非气候影响）可能也会限制热带山区物种分布的海拔范围。
为了评估这两种相互矛盾的假设，Benjamin Freeman和同事利用eBird的440万个精细位置记录对全球31个山区内的森林鸟类物种分布的海拔范围进行了比较分析；eBird是一个全球鸟类分布和丰度的公众科学数据库。
与主要的假设相反，Freeman等人发现，在较小的海拔范围内，物种丰度是比温度季节性更好的预测因子，表明狭窄海拔范围内的热带鸟类多样性更多地是由物种间的相互作用和竞争（而不是气候）驱动的。
然而，据作者披露，这些模式是否可以推广到其它非鸟类分类群则是一个尚未回答的关键问题。
