全球变化下有关卤代甲烷源汇的研究进展-生态环境学报.DOC

全球变化下有关卤代甲烷源汇的研究进展 郭英燕，孙书存，钦 佩 南京大学生命科学学院生物系，江苏 南京 210093 摘要：大气中存在的卤代甲烷对臭氧层具有极强的破坏作用并参与其它气候现象，其动态变化对臭氧的恢复和地球生态系统有重要影响。文章概述了全球变化下卤代甲烷源汇的研究情况并简单探索其进一步的研究方向。几种卤代甲烷中，溴代甲烷源汇最复杂且对臭氧具有最强的破坏力，因此研究较多。已证明CH3Br的来源有：海洋、土壤、生物燃烧、陆地植物和沼泽地的释放等；CH3Br的汇包括：光化学分解、被土壤和植物吸收、在海洋中的化学和生物降解等。但事实上是已知汇远远大于已知源，且各个源汇的通量在不同研究中结果差异较大，归其原因是卤代甲烷释放与吸收机制的不确定性。虽然近几年的研究也应用了稳定同位素示踪技术，但卤代甲烷各源汇的具体贡献并不清楚。今后卤代甲烷源汇的研究重点应放在与气体产生机制最密切的地下部分即“地下生态学”对其通量的影响，而同位素技术的改进及其在痕量气体研究中的应用也将是未来的重点方向。 关键词：全球变化；卤代甲烷；痕量气体；臭氧层损耗；源汇平衡 中图分类号：X142 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）05-0768-09近代工业革命使人与自然环境的关系又一次发生巨大变化。特别从20世纪中叶开始，科学技术的飞跃发展和世界经济的迅速增长，使人类“征服”自然的足迹踏遍全球，人成为主宰全球生态系统中至关重要的一支力量，人类活动正在改变全球的生态环境。随之而来就是近几十年来出现的国际社会关注的热点，诸如气候变化无常、臭氧层破坏、森林破坏与生物多样性减少、大气及酸雨污染、北极冰层下降等等一系列反馈影响自然环境、人类生存和社会生活的问题。 在这种情况下，被誉为“生命之伞”，能阻挡危害生物的紫外辐射的臭氧层也遭到严重破坏，这种变化引起了人们的高度重视。因为紫外线的增强不仅直接增加人类皮肤癌（skin cancer）和白内障（cataracts）的发病率，严重影响人类的健康，并且也对地球整个生态系统的平衡都会产生重大影响，而且臭氧体积分数降低1%，将会导致紫外线强度增加1%~2.5%。因此自20世纪70年代发现极地上空的臭氧洞以来，国际社会一直在关注臭氧层的变化趋势。 臭氧层的耗减，追其原因，人类大量使用的制冷剂、发泡剂、清洁剂、喷雾推进剂等氯氟甲烷（CFCs）类物质，是导致其浓度降低的最大元凶。在联合国有关公约的制定下，许多破坏臭氧的物质被减少直到最后停止使用，目前人为控制执行较好。大量的研究表明，大气中的卤代甲烷对臭氧层的破坏有重要影响，除去可以人为控制的产生源，在自然界中还存在着许多释放卤代甲烷的源及吸收卤代甲烷的汇，加之目前全球变化趋势多元化，大气中的臭氧仍处于极其脆弱的状态，卤代甲烷在这一过程中起了不可忽视的作用。本文即对近些年来国际社会对生态系统中卤代甲烷源汇的有关研究进展做了一下总结和展望，以期能更好预测臭氧层恢复的时间尺度，为全球生态系统的平衡稳定做出积极性的探索工作。 1 卤代甲烷等痕量气体对气候的影响 气候变化是一个最典型的全球尺度的环境问题。人类活动使大气中CO，CH和NO等气体的大幅度上升，自工业革命以来多年它们大气分别增加了约30%，145%和15%，其中φCO2）约从280×106上升到现今的约360×106，这种增加主要是由人类活动引起的，其结果是对气候产生正的辐射强迫，导致地表增暖和其他气候变化N2O起到了明显作用，尤其是破坏力很强的溴代甲烷和体积分数较高的氯代甲烷，其在臭氧破坏中的作用不可忽视。也有人研究发现碘离子在大气中参与的某些反应也可导致臭氧的破坏[1, 2]。而在某些地区，气溶胶趋向于使大气变冷CCl4，CH3CCl3，HCFCs，HBFCs和卤原子，以上物质都完全由人类制造产生。它们被用于制冷剂、航天推进剂、清洁剂、灭火器及用于泡沫塑料等绝缘材料的生产。另外，主要来自海洋的CH3Cl和同时来自自然和人为制造源的CH3Br对臭氧层有明显的破坏作用。其它的一些物质如N2O和水蒸气等通过原子团的形式可与卤素原子发生耦合反应而间接参与臭氧破坏的反应过程。 尤其值得我们注意的是，CFCs和卤化物的应用直接导致了平流层中氯原子和溴原子浓度的增加。这两种物质化学性质稳定，在对流层中很难降解。但进入平流层后，它们被来自太阳的短波辐射解离然后释放出可参与臭氧破坏链式反应的氯原子和溴原子。存在于平流层中的一个氯原子或溴原子能破坏成千上万个臭氧分子。因此臭氧产生和损失的自然平衡在向损失的方向进行，导致臭氧层的继续破坏。所幸的是，自1987年以来制定了蒙特利尔条约后，这些人为释放源被逐渐禁止使用直至完全淘汰或者使用替代物。这样以来，大气中具有多种自然来源的卤代甲烷对臭氧的破坏