皮肤癌，紫外线，臭氧洞

一，北美居民的皮肤癌问题

加拿大皮肤医学会（Canadian Dermatology Association）专家表示，常见皮肤癌（skin cancer，cutaneum carcinoma）基底细胞癌过去只出现在50岁以上居民身上，加拿大平均每天有2人死于皮肤癌。但现在青少年和20多岁青年患病的案例也越来越多。学会专家指出，北美患基底细胞癌的人数比例正以每年5％的速度迅速增长中。虽然亚裔人口患上皮肤癌的机会较少，只有白人的10％，近年却呈现上升趋势。估计是与亚裔年轻一代参与更多户外活动有关。

学会专家说，每次晒太阳不要超过15分钟，而每周只要晒数次便足够。部分人误以为15分钟是最少时间，晒3个小时效果更好，其实那是大错特错。每天上午11时至下午4时间是日照最强烈时段，居民若须在这段时间待在户外，最好能涂擦防日晒指数（SPF）15以上的防晒乳，并戴着宽边帽。32不要光顾一些提供“太阳床”（solar bed）助顾客晒黑皮肤的专门店，因为伤害与在室外晒太阳无异。虽然人体需要晒太阳来制造维生素D，我们不可以完全与阳光隔绝，但要避免曝晒。

太阳光中的紫外线则是最常见的元凶，估计有八成的皮肤癌都与此有关。学会专家指出，经常严重晒伤，或孩童时代经常密集在阳光下曝晒，都有可能致使当事人患基底细胞癌的机率大增。学会以1994年出生的儿童为例，其中估计有三分之一的人很有可能患这种皮肤癌。居民患癌症风险骤增，主要是因为生活型态改变，许多人自幼就常在烈阳下曝晒，患癌机率自然升高。

虽然基底细胞癌在各类皮肤癌中危险性最低，但如果未及时获得治疗或放任扩散，仍有可能造成颜面变形。统计也发现，男性较女性更易染患这种癌症，而金发或红发白肤人士罹患机率高居首位。

当你晒伤时，皮肤会发出如下求救信号：

轻度晒伤→皮肤发热、烫、发红

中度晒伤→皮肤发热、烫、发红、发痛

重度晒伤→皮肤发热、烫、发红、发痛、起水泡

二，紫外线如何损伤皮肤

加拿大是第二个最容易发生龙卷风的国家，加拿大每年会发生3百万次闪电，而且有暴雨和大风。不过，加拿大也是全球紫外线（ultraviolet rays）辐射强度最严重的国家之一。 

根据最新的研究，近紫外线UVA更有可能会引起皮肤癌。要避免皮肤癌，最好的途径是避免阳光，不要过分晒太阳。由于紫外线的凶猛，它不仅破坏白净的肌肤，而且还会让肌肤加速老化10多倍，甚至严重的话会导致皮肤癌。紫外线还会造成光老化（photoaging）的现象（光老化是由于皮肤长期受到日光照射所引起的损害，表现为皮肤粗糙、增厚、松弛、深而粗的皱纹，局部有过度的色素沉着或毛细血管扩张，甚至可能出现各种良性或恶性肿瘤，如日光角化病、鳞状细胞癌、恶性黑素瘤等），这让越来越多人开始重视UVA伤害的预防。

目前加拿大的防晒霜（sunscreen cream）标签上只标明对中紫外线UVB的保护程度。到目前为止，加拿大卫生部要求防晒霜生产公司在防晒保护与SPF评级中标准详细的UVB量，但 UVB的紫外线辐射远不如 UVA厉害，UVA是可以穿透皮肤真皮层，是造成皮肤晒黑、晒伤、皮肤老化以及导致皮癌的主要原因。美国的食品和药物管理局已经在2012年实施新的更严格的防晒法规，要求公司的在防晒霜的瓶子上详细 标准对UVA的防护。

但别忘了，UVA与UVB的预防一定要两者并重才行！因为在皮肤被晒老、晒黑之前，晒伤所造成的损伤可是会降低皮肤修復、防御力，严重者甚至会导致皮肤癌！除此之外，还要告诉大家一件非常可怕的事情－－在紫外线最强的时候，可能15分钟就会晒伤!

那么，紫外线里的UVA、UVB到底是什么？

UVA、UVB都是肌肤的大敌！波长较长的是UVA，它会直深入真皮层，把胶原蛋白和弹力蛋白、水分通通流失，肌肤的松弛和细纹就这样产生了。而UVB是波长较短的，虽然说是不会像UVA那样深入到真皮层，但也会伤害肌肤的表皮层，印发红肿、疼痛、脱皮等现象。当然紫外线还会活化黑色素细胞，如果新陈代谢不佳的话，一旦黑色素细胞过于活跃就会给肌肤形成各式的斑点。所以说如果防晒工作没做好，那么其它保养功夫再完美，也只能算是事半功倍。

三，北极臭氧洞（ozone hole）

2011年，中国风云三号卫星臭氧总量探测仪在北极上空监测到一个明显的臭氧低值区，在该低值区内臭氧总量是正常情况下平均值的一半左右，部分地区的臭氧总量达到了臭氧洞的标准（220DU）。专家表示，导致北极臭氧洞形成的主要原因是春季极寒冷的极涡内生成了极地平流层云，在太阳紫外线的作用下释放出破坏臭氧的卤素原子。臭氧浓度较低的地区可能向南最远已经延伸到纽约上空。他们发出警告说，皮肤癌风险或将提升。

2011年3月26日北极臭氧总量分布（AURA-OMI）

2011年3月26日北极臭氧总量分布（FY3A-TOU）

 

是什么原因导致了北极臭氧洞？原因很多，但最主要的可能是极端气候和火山的原因。1991年，菲律宾的大火山喷发导致当年北极的臭氧浓度变低；1995年－1997年北极臭氧浓度很低，也与火山有关。美国宇航局曾经对过去30年火山和臭氧浓度的关系进行过研究，专家们发现，火山灰是“臭氧杀手”。火山喷发后会散发出大量的火山灰，还有大量的气溶胶。这些火山颗粒物会在大气平流层滞留一两年时间才沉降到陆地上。当这些颗粒物停留在平流层，它们就会和空气中的臭氧发生化学反应，形成冰晶云。它们加速了臭氧的消失。

极度的冷空气涡是“二号杀手”。冬春季节，北半球的气温极低，这股极寒冷的极涡生成了极地平流层云，它们在太阳紫外线的作用下释放出破坏臭氧的卤素原子。

与人类活动有没有关系？专家说：“人类活动释放的氟利昂、气溶胶导致臭氧浓度降低是一个逐渐递减的过程，但2011年北极臭氧洞的形成比较快，与人类活动关系不是很大。”

2011年北极臭氧减少的背景是：太阳活动由2009年的谷值向2013年的峰值过渡，太阳高能粒子活动逐渐增强；2011年1－3月北半球受到低温暴雪的袭击，低温和北极涛动强烈；2010年3月爆发的冰岛火山喷发，巨量的火山灰不仅降低了气温，而且破坏了臭氧。北极臭氧洞在氟利昂停滞消耗臭氧的条件下产生，自然规律再次出人意料地证实了自身的存在，人类的努力如猴子捞月亮，劳而无功，甚至帮了个倒忙。

 

北极臭氧洞的发展趋势：2014－2016年最大

 

“臭氧浓度低的气团向美国飘移，那是因为全球大气环流的原因造成的。其实也不用太紧张，北极上空的臭氧浓度，过了4月就会逐渐恢复正常。”专家说，不过，北极臭氧稀薄也就是出现在春天，1月和2月，北极都是极夜，照射不到太阳；3月－4月，臭氧浓度会变得相对稀薄，之后，就会逐渐恢复正常。臭氧浓度年年都不太一样，时高时低的。”专家说，北极的臭氧洞会不会像南极一样，年年都有？这很难说，或许次年这个臭氧洞就已经消失了，北极的臭氧浓度就恢复正常了。

 

欧洲科学家新近证实，连续50多年来，北冰洋上空平流层的气温每年冬天持续下降，2011年已经达到历史最低点。专家认为，如果这种极度低温现象持续下去，北极上空臭氧层在未来数十年中还会继续变薄，空洞将会继续增大。

欧盟委员会公布了欧洲科学家的上述观测结论。欧盟委员会负责科学和研究的委员亚内兹•波托奇尼克对此指出，2011年北冰洋遭受酷寒，科学家已经发现这种天气对臭氧层造成的破坏。

据欧洲科学家介绍，北冰洋地区的臭氧层从上世纪80年代开始变薄。臭氧层变薄和空洞加大造成的直接后果是紫外线对人类损害加大，这将导致皮肤癌和白内障患者人数增加，并将导致一些物种灭绝。目前，科学家正在密切跟踪观测，加紧研究，以期弄清臭氧层空洞将以何种速度扩大，为什么北冰洋上空平流层气温连年冬天持续下降，以及哪些国家将会受到影响等问题。他们认为，北极上空臭氧层变化不但将影响北极无人居住地区，而且将危及斯堪的纳维亚和中欧地区。

2011年3月北极臭氧洞的形成是以下条件的叠加：太阳活动由2009年的谷值向2013年的峰值过渡，太阳高能粒子活动逐渐增强；2011年1－3月北半球受到低温暴雪的袭击，低温和北极涛动强烈；2010年3月爆发的冰岛火山喷发，巨量的火山灰不仅降低了气温，而且破坏了臭氧。

2013年太阳活动达到最大值，2014年月亮赤纬角达到最大值，2013－2014年可能发生强拉尼娜事件，2014年可能有特大地震发生，类似今年的北半球低温暴雪将再次发生，2013－2014年北极臭氧洞可能进入最大值时期。

 

四，南极臭氧洞（ozone hole）

美国国家航空航天局（NASA）和美国商业部国家海洋与大气管理局（NOAA）的科学家证实，2002年9月位于南极地区上空的臭氧洞不仅比2000年和2001年同期的小很多，而且分裂成了两个独立的“洞”。 研究者强调，变小了的臭氧洞归因于今年特殊的平流层天气模式，单单一年不同寻常的天气模式不代表长期的趋势。此外，他们还说，由目前的数据不能推论说臭氧层正在恢复。 

（1979年（左）和2009年（右）的南极臭氧洞）

在马里兰州绿带市的NASA戈达德空间飞行中心，首席臭氧研究员保罗·纽曼说，南极上空的平流层每年都要形成极地涡旋，而今年涡旋边缘的温度高于以往，这就是臭氧损失较少的原因。 

据NASA地球探测卫星总臭氧测绘光谱仪（EPTOMS）和NOAA-16太阳后向散射紫外探测仪（SBUV／2）的测算，2002年南极臭氧洞的面积约为600万平方英里（1平方英里=2.59平方公里）。这些数值大大低于过去6年来均大于900万平方英里的同期水平。 

平流层是大气层的一部分，位于离地球表面6－30英里（1英里=1.6093公里）的高处，那里也是臭氧层存在的地方。臭氧层阻止了有害的太阳紫外线到达地球表面。紫外线是皮肤癌形成的主要原因。如果没有上层臭氧的保护作用，地球上就不会有生命。 

在南极站，NOAA气候监测诊断实验室放飞的载有臭氧测量仪器的气球揭示了演变中的臭氧洞的垂直结构。实验室的一位科学家布赖恩·约翰逊说．地球上方7～14英里处是主要的臭氧损耗区，那里的臭氧大量减少，情形与前几年类似。在地球上方15英里的地方，测量数据显示，2002年的臭氧浓度和温度都高于往常。 把这些气层综合起来研究发现，大气气柱中的臭氧总量比过去几年中的观测值都高。然而，到10月初，即臭氧损耗最严重的时候，某些气层仍然会呈现出臭氧被完全破坏的状态。 

2001年，南极臭氧洞要比美国、加拿大、墨西哥国土面积的总和还大。最近一次像2002年这样小的臭氧洞出现在1988年，那一次的原因也是气温升高。 纽曼说：“在氯化物和溴化物导致臭氧洞出现的同时，温度是臭氧损耗的又一个关键因素。”由于含氯的氟氯碳化合物和含溴的溴氟烷对臭氧层的破坏作用，《蒙特利尔公约》及其修正案已从1995年起全面禁止使用这些物质。然而，它们非常耐久，高浓度的氟氯碳化合物和溴氟烷仍在大气中滞留不散。 

南极最冷的天气通常出现在8月和9月。在这种寒冷的条件下，薄云会形成，云层微粒上的化学反应将帮助氯气和溴气迅速破坏臭氧。10月初，气温通常开始变暖，其后臭氧层开始恢复。 

澳大利亚气象学家E.布赖恩特指出，形成南极“臭氧洞”的理论看似完美无缺，其实也存在不确定性。例如，因为卤化烃不是减少平流层臭氧的唯一机制。能够清除平流层臭氧的许多基都能自然出现，如OH和NO即在太阳耀斑随太阳黑子活动而增多的过程中明显增多。此外，火山缓慢喷发及爆发会放出比CFCs中高5倍的氯，氯还是燃煤、丛林大火、海藻分界及盐喷溅的副产品。大气中每年盐喷溅出的氯比CFCs中的大100多倍，这些氯大多在大气低层消失。大的火山喷发制造了大量的以氯化氢的形式存在的氯，并将其注入平流层。坦博拉火山和喀拉喀托火山分别在1815年和1883年喷发，向大气释放了21100t和3.6×106t氯。1982年墨西哥厄尔冲火山的喷发使臭氧的总量减少了2％，而近来在1991年6月发生的皮纳图博火山大喷发在3－6个月就使臭氧减少了20％。火山喷发也会大量增加大气上层的硫酸盐气溶胶，它们有助于释放促使臭氧消耗的氯根，同时增加平流层低层的“非氧化”，这种反应的氧化氯含量不受限制，会通过化学反应消耗臭氧。

事实上，对氟里昂的研究导致大气氯离子层和钠离子层的发现，大气中的钠离子和氯离子是氯化钠光解的结果。氟里昂的光解、氯化钠和氯化氢的光解和电解都可以产生氯离子。大气中的氯离子不仅来自氟里昂，而且来自温暖海水中NaCl的蒸发和光解、大气与海洋的放电作用（电解食盐水）、酸雨（富含CO2和SO2）对海水中CaCl2的复分解反应和火山喷发。气温下降，海洋表面温度降低，将导致NaCl蒸发和CaCl2复分解反应的减慢。

过去人们认为，破坏臭氧的含氯化合物都是人为产生的。最近发现，天然生成的溴也是臭氧的破坏者；由腐烂植物所产生的氯化碳氢化合物在土壤、沉积物和天然水中的分布比无机氯更丰富。Casey指出，这个发现“带有惊人的社会和科学意义。”可惜，人们忽视了这个发现。

 

大气的全球对流循环：氟利昂向南极集中

 

北半球的大陆面积和人口占全球的大部分，人为产生的氟利昂也集中在北半球。如果是氟利昂的原因，则臭氧空洞应该出现在北极而非南极才能解释得通。仅凭大气的半球对流系统，北半球的氟利昂无法进入南半球，这就需要一个大气的全球对流系统。

从春分到秋分，是北极的极昼，太阳风和光压压缩地球磁层和大气层，在背光一面形成地磁层的磁尾和大气的气尾，大气由北半球向南半球流动；从秋分到春分，是南极的极昼，太阳风和光压压缩地球磁层和大气层，在背光一面形成地磁层的磁尾和大气的气尾，大气由南半球向北半球流动，这样就形成了大气的全球对流系统。由于地球近日点在1月3日或4日，远日点在7月2日或3日，这使大气北流的强度大于南流的强度。大气南北半球之间的交换在大气高层非常强烈。潮汐南北震荡增强了大气的全球对流循环。

类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄。

原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知，公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候，背光“气尾”变长且质量损失变大；远离太阳的时候，背光“气尾”变短且质量损失减少。地球大气的气尾有南北摆动的特征，是大气全对流球循环的证据。

赤道辐合带（ITCZ）环绕着地球，南、北半球的信风在此汇合辐合。海洋的最高温度与ITCZ的年平均位置有关。ITCZ并不确切地位于赤道上，而是偏北5－10个纬度。该地区信风的辐合及高的海表温度造成大气的上升运动，形成降水云系。ITCZ的正常位置与季节循环密切相关。因此，通常人们都知道它的一般位置和季节变化。但是对于特定的季节或年份，其精确位置和类似产生降水过程的强度等若干特征可能发生变化。厄尔尼诺和南方涛动是造成ITCZ活动异常的重要因素。

赤道辐合带为什么向北偏移？这与南北半球的陆海分布有关，也与南极的极涡比北极强大有关。这是北半球的氟利昂能够向南极集中并且能破坏臭氧的原因之一。南极涡旋强度的减弱，降低了氟利昂向南极集中的动力，导致氟利昂大量聚集在北半球，这可能是南极臭氧洞封闭，北极臭氧洞打开的原因之一。

两极臭氧洞首先是自然的产物。极夜和极昼的交替，极涡和低温条件，火山灰向极地的集中，臭氧洞在南北两极的轮换，都是自然规律运作的结果，远非人力所能控制。北半球大陆集中，人口稠密，如果《蒙特利尔议定书》的努力只是将臭氧洞从南极迁移到北极，这项成功究竟是福音还是灾难？

有专家指出：造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。

根据地球公转轨道，秋分（9月22-24日）到冬至（12月21-23日），南极的极昼使太阳辐射对南极最强，产生南极的臭氧洞；春分（3月20-22日）到夏至（6月21-22日，北极的极昼使太阳对北极辐射最强，易产生北极的臭氧洞。其中，2010年冰岛火山的异常喷发规模最大，火山灰集中在北极，降温和破坏臭氧的作用值得关注。由于地球近日点在1月3日或4日，远日点在7月2日或3日，这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因，也是臭氧洞季节性变化的原因。

结论：臭氧洞周期性地在南北两极轮流出现。

五，最后的话

笔者2013年5月初，与朋友们一起在High Park公园赏樱花。那天不算太热，但阳光很好，也没有意识到涂抹防晒霜。大概也就两小时，结果皮肤被烧伤。可见，加拿大的紫外线还是很强的，可以想像加拿大上空的臭氧洞有多大了！生活在北美的居民们：地球并不安全！今年夏季，请留意紫外线强度的变化，保护好自己的肌肤！

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