皮膚癌，紫外線，臭氧洞

一，北美居民的皮膚癌問題

加拿大皮膚醫學會（Canadian Dermatology Association）專家表示，常見皮膚癌（skin cancer，cutaneum carcinoma）基底細胞癌過去隻出現在50歲以上居民身上，加拿大平均每天有2人死於皮膚癌。但現在青少年和20多歲青年患病的案例也越來越多。學會專家指出，北美患基底細胞癌的人數比例正以每年5％的速度迅速增長中。雖然亞裔人口患上皮膚癌的機會較少，隻有白人的10％，近年卻呈現上升趨勢。估計是與亞裔年輕一代參與更多戶外活動有關。

學會專家說，每次曬太陽不要超過15分鍾，而每周隻要曬數次便足夠。部分人誤以為15分鍾是最少時間，曬3個小時效果更好，其實那是大錯特錯。每天上午11時至下午4時間是日照最強烈時段，居民若須在這段時間待在戶外，最好能塗擦防日曬指數（SPF）15以上的防曬乳，並戴著寬邊帽。32不要光顧一些提供“太陽床”（solar bed）助顧客曬黑皮膚的專門店，因為傷害與在室外曬太陽無異。雖然人體需要曬太陽來製造維生素D，我們不可以完全與陽光隔絕，但要避免曝曬。

太陽光中的紫外線則是最常見的元凶，估計有八成的皮膚癌都與此有關。學會專家指出，經常嚴重曬傷，或孩童時代經常密集在陽光下曝曬，都有可能致使當事人患基底細胞癌的機率大增。學會以1994年出生的兒童為例，其中估計有三分之一的人很有可能患這種皮膚癌。居民患癌症風險驟增，主要是因為生活型態改變，許多人自幼就常在烈陽下曝曬，患癌機率自然升高。

雖然基底細胞癌在各類皮膚癌中危險性最低，但如果未及時獲得治療或放任擴散，仍有可能造成顏麵變形。統計也發現，男性較女性更易染患這種癌症，而金發或紅發白膚人士罹患機率高居首位。

當你曬傷時，皮膚會發出如下求救信號：

輕度曬傷→皮膚發熱、燙、發紅

中度曬傷→皮膚發熱、燙、發紅、發痛

重度曬傷→皮膚發熱、燙、發紅、發痛、起水泡

二，紫外線如何損傷皮膚

加拿大是第二個最容易發生龍卷風的國家，加拿大每年會發生3百萬次閃電，而且有暴雨和大風。不過，加拿大也是全球紫外線（ultraviolet rays）輻射強度最嚴重的國家之一。 

根據最新的研究，近紫外線UVA更有可能會引起皮膚癌。要避免皮膚癌，最好的途徑是避免陽光，不要過分曬太陽。由於紫外線的凶猛，它不僅破壞白淨的肌膚，而且還會讓肌膚加速老化10多倍，甚至嚴重的話會導致皮膚癌。紫外線還會造成光老化（photoaging）的現象（光老化是由於皮膚長期受到日光照射所引起的損害，表現為皮膚粗糙、增厚、鬆弛、深而粗的皺紋，局部有過度的色素沉著或毛細血管擴張，甚至可能出現各種良性或惡性腫瘤，如日光角化病、鱗狀細胞癌、惡性黑素瘤等），這讓越來越多人開始重視UVA傷害的預防。

目前加拿大的防曬霜（sunscreen cream）標簽上隻標明對中紫外線UVB的保護程度。到目前為止，加拿大衛生部要求防曬霜生產公司在防曬保護與SPF評級中標準詳細的UVB量，但 UVB的紫外線輻射遠不如 UVA厲害，UVA是可以穿透皮膚真皮層，是造成皮膚曬黑、曬傷、皮膚老化以及導致皮癌的主要原因。美國的食品和藥物管理局已經在2012年實施新的更嚴格的防曬法規，要求公司的在防曬霜的瓶子上詳細 標準對UVA的防護。

但別忘了，UVA與UVB的預防一定要兩者並重才行！因為在皮膚被曬老、曬黑之前，曬傷所造成的損傷可是會降低皮膚修復、防禦力，嚴重者甚至會導致皮膚癌！除此之外，還要告訴大家一件非常可怕的事情－－在紫外線最強的時候，可能15分鍾就會曬傷!

那麽，紫外線裏的UVA、UVB到底是什麽？

UVA、UVB都是肌膚的大敵！波長較長的是UVA，它會直深入真皮層，把膠原蛋白和彈力蛋白、水分通通流失，肌膚的鬆弛和細紋就這樣產生了。而UVB是波長較短的，雖然說是不會像UVA那樣深入到真皮層，但也會傷害肌膚的表皮層，印發紅腫、疼痛、脫皮等現象。當然紫外線還會活化黑色素細胞，如果新陳代謝不佳的話，一旦黑色素細胞過於活躍就會給肌膚形成各式的斑點。所以說如果防曬工作沒做好，那麽其它保養功夫再完美，也隻能算是事半功倍。

三，北極臭氧洞（ozone hole）

2011年，中國風雲三號衛星臭氧總量探測儀在北極上空監測到一個明顯的臭氧低值區，在該低值區內臭氧總量是正常情況下平均值的一半左右，部分地區的臭氧總量達到了臭氧洞的標準（220DU）。專家表示，導致北極臭氧洞形成的主要原因是春季極寒冷的極渦內生成了極地平流層雲，在太陽紫外線的作用下釋放出破壞臭氧的鹵素原子。臭氧濃度較低的地區可能向南最遠已經延伸到紐約上空。他們發出警告說，皮膚癌風險或將提升。

2011年3月26日北極臭氧總量分布（AURA-OMI）

2011年3月26日北極臭氧總量分布（FY3A-TOU）

 

是什麽原因導致了北極臭氧洞？原因很多，但最主要的可能是極端氣候和火山的原因。1991年，菲律賓的大火山噴發導致當年北極的臭氧濃度變低；1995年－1997年北極臭氧濃度很低，也與火山有關。美國宇航局曾經對過去30年火山和臭氧濃度的關係進行過研究，專家們發現，火山灰是“臭氧殺手”。火山噴發後會散發出大量的火山灰，還有大量的氣溶膠。這些火山顆粒物會在大氣平流層滯留一兩年時間才沉降到陸地上。當這些顆粒物停留在平流層，它們就會和空氣中的臭氧發生化學反應，形成冰晶雲。它們加速了臭氧的消失。

極度的冷空氣渦是“二號殺手”。冬春季節，北半球的氣溫極低，這股極寒冷的極渦生成了極地平流層雲，它們在太陽紫外線的作用下釋放出破壞臭氧的鹵素原子。

與人類活動有沒有關係？專家說：“人類活動釋放的氟利昂、氣溶膠導致臭氧濃度降低是一個逐漸遞減的過程，但2011年北極臭氧洞的形成比較快，與人類活動關係不是很大。”

2011年北極臭氧減少的背景是：太陽活動由2009年的穀值向2013年的峰值過渡，太陽高能粒子活動逐漸增強；2011年1－3月北半球受到低溫暴雪的襲擊，低溫和北極濤動強烈；2010年3月爆發的冰島火山噴發，巨量的火山灰不僅降低了氣溫，而且破壞了臭氧。北極臭氧洞在氟利昂停滯消耗臭氧的條件下產生，自然規律再次出人意料地證實了自身的存在，人類的努力如猴子撈月亮，勞而無功，甚至幫了個倒忙。

 

北極臭氧洞的發展趨勢：2014－2016年最大

 

“臭氧濃度低的氣團向美國飄移，那是因為全球大氣環流的原因造成的。其實也不用太緊張，北極上空的臭氧濃度，過了4月就會逐漸恢複正常。”專家說，不過，北極臭氧稀薄也就是出現在春天，1月和2月，北極都是極夜，照射不到太陽；3月－4月，臭氧濃度會變得相對稀薄，之後，就會逐漸恢複正常。臭氧濃度年年都不太一樣，時高時低的。”專家說，北極的臭氧洞會不會像南極一樣，年年都有？這很難說，或許次年這個臭氧洞就已經消失了，北極的臭氧濃度就恢複正常了。

 

歐洲科學家新近證實，連續50多年來，北冰洋上空平流層的氣溫每年冬天持續下降，2011年已經達到曆史最低點。專家認為，如果這種極度低溫現象持續下去，北極上空臭氧層在未來數十年中還會繼續變薄，空洞將會繼續增大。

歐盟委員會公布了歐洲科學家的上述觀測結論。歐盟委員會負責科學和研究的委員亞內茲•波托奇尼克對此指出，2011年北冰洋遭受酷寒，科學家已經發現這種天氣對臭氧層造成的破壞。

據歐洲科學家介紹，北冰洋地區的臭氧層從上世紀80年代開始變薄。臭氧層變薄和空洞加大造成的直接後果是紫外線對人類損害加大，這將導致皮膚癌和白內障患者人數增加，並將導致一些物種滅絕。目前，科學家正在密切跟蹤觀測，加緊研究，以期弄清臭氧層空洞將以何種速度擴大，為什麽北冰洋上空平流層氣溫連年冬天持續下降，以及哪些國家將會受到影響等問題。他們認為，北極上空臭氧層變化不但將影響北極無人居住地區，而且將危及斯堪的納維亞和中歐地區。

2011年3月北極臭氧洞的形成是以下條件的疊加：太陽活動由2009年的穀值向2013年的峰值過渡，太陽高能粒子活動逐漸增強；2011年1－3月北半球受到低溫暴雪的襲擊，低溫和北極濤動強烈；2010年3月爆發的冰島火山噴發，巨量的火山灰不僅降低了氣溫，而且破壞了臭氧。

2013年太陽活動達到最大值，2014年月亮赤緯角達到最大值，2013－2014年可能發生強拉尼娜事件，2014年可能有特大地震發生，類似今年的北半球低溫暴雪將再次發生，2013－2014年北極臭氧洞可能進入最大值時期。

 

四，南極臭氧洞（ozone hole）

美國國家航空航天局（NASA）和美國商業部國家海洋與大氣管理局（NOAA）的科學家證實，2002年9月位於南極地區上空的臭氧洞不僅比2000年和2001年同期的小很多，而且分裂成了兩個獨立的“洞”。 研究者強調，變小了的臭氧洞歸因於今年特殊的平流層天氣模式，單單一年不同尋常的天氣模式不代表長期的趨勢。此外，他們還說，由目前的數據不能推論說臭氧層正在恢複。 

（1979年（左）和2009年（右）的南極臭氧洞）

在馬裏蘭州綠帶市的NASA戈達德空間飛行中心，首席臭氧研究員保羅·紐曼說，南極上空的平流層每年都要形成極地渦旋，而今年渦旋邊緣的溫度高於以往，這就是臭氧損失較少的原因。 

據NASA地球探測衛星總臭氧測繪光譜儀（EPTOMS）和NOAA-16太陽後向散射紫外探測儀（SBUV／2）的測算，2002年南極臭氧洞的麵積約為600萬平方英裏（1平方英裏=2.59平方公裏）。這些數值大大低於過去6年來均大於900萬平方英裏的同期水平。 

平流層是大氣層的一部分，位於離地球表麵6－30英裏（1英裏=1.6093公裏）的高處，那裏也是臭氧層存在的地方。臭氧層阻止了有害的太陽紫外線到達地球表麵。紫外線是皮膚癌形成的主要原因。如果沒有上層臭氧的保護作用，地球上就不會有生命。 

在南極站，NOAA氣候監測診斷實驗室放飛的載有臭氧測量儀器的氣球揭示了演變中的臭氧洞的垂直結構。實驗室的一位科學家布賴恩·約翰遜說．地球上方7～14英裏處是主要的臭氧損耗區，那裏的臭氧大量減少，情形與前幾年類似。在地球上方15英裏的地方，測量數據顯示，2002年的臭氧濃度和溫度都高於往常。 把這些氣層綜合起來研究發現，大氣氣柱中的臭氧總量比過去幾年中的觀測值都高。然而，到10月初，即臭氧損耗最嚴重的時候，某些氣層仍然會呈現出臭氧被完全破壞的狀態。 

2001年，南極臭氧洞要比美國、加拿大、墨西哥國土麵積的總和還大。最近一次像2002年這樣小的臭氧洞出現在1988年，那一次的原因也是氣溫升高。 紐曼說：“在氯化物和溴化物導致臭氧洞出現的同時，溫度是臭氧損耗的又一個關鍵因素。”由於含氯的氟氯碳化合物和含溴的溴氟烷對臭氧層的破壞作用，《蒙特利爾公約》及其修正案已從1995年起全麵禁止使用這些物質。然而，它們非常耐久，高濃度的氟氯碳化合物和溴氟烷仍在大氣中滯留不散。 

南極最冷的天氣通常出現在8月和9月。在這種寒冷的條件下，薄雲會形成，雲層微粒上的化學反應將幫助氯氣和溴氣迅速破壞臭氧。10月初，氣溫通常開始變暖，其後臭氧層開始恢複。 

澳大利亞氣象學家E.布賴恩特指出，形成南極“臭氧洞”的理論看似完美無缺，其實也存在不確定性。例如，因為鹵化烴不是減少平流層臭氧的唯一機製。能夠清除平流層臭氧的許多基都能自然出現，如OH和NO即在太陽耀斑隨太陽黑子活動而增多的過程中明顯增多。此外，火山緩慢噴發及爆發會放出比CFCs中高5倍的氯，氯還是燃煤、叢林大火、海藻分界及鹽噴濺的副產品。大氣中每年鹽噴濺出的氯比CFCs中的大100多倍，這些氯大多在大氣低層消失。大的火山噴發製造了大量的以氯化氫的形式存在的氯，並將其注入平流層。坦博拉火山和喀拉喀托火山分別在1815年和1883年噴發，向大氣釋放了21100t和3.6×106t氯。1982年墨西哥厄爾衝火山的噴發使臭氧的總量減少了2％，而近來在1991年6月發生的皮納圖博火山大噴發在3－6個月就使臭氧減少了20％。火山噴發也會大量增加大氣上層的硫酸鹽氣溶膠，它們有助於釋放促使臭氧消耗的氯根，同時增加平流層低層的“非氧化”，這種反應的氧化氯含量不受限製，會通過化學反應消耗臭氧。

事實上，對氟裏昂的研究導致大氣氯離子層和鈉離子層的發現，大氣中的鈉離子和氯離子是氯化鈉光解的結果。氟裏昂的光解、氯化鈉和氯化氫的光解和電解都可以產生氯離子。大氣中的氯離子不僅來自氟裏昂，而且來自溫暖海水中NaCl的蒸發和光解、大氣與海洋的放電作用（電解食鹽水）、酸雨（富含CO2和SO2）對海水中CaCl2的複分解反應和火山噴發。氣溫下降，海洋表麵溫度降低，將導致NaCl蒸發和CaCl2複分解反應的減慢。

過去人們認為，破壞臭氧的含氯化合物都是人為產生的。最近發現，天然生成的溴也是臭氧的破壞者；由腐爛植物所產生的氯化碳氫化合物在土壤、沉積物和天然水中的分布比無機氯更豐富。Casey指出，這個發現“帶有驚人的社會和科學意義。”可惜，人們忽視了這個發現。

 

大氣的全球對流循環：氟利昂向南極集中

 

北半球的大陸麵積和人口占全球的大部分，人為產生的氟利昂也集中在北半球。如果是氟利昂的原因，則臭氧空洞應該出現在北極而非南極才能解釋得通。僅憑大氣的半球對流係統，北半球的氟利昂無法進入南半球，這就需要一個大氣的全球對流係統。

從春分到秋分，是北極的極晝，太陽風和光壓壓縮地球磁層和大氣層，在背光一麵形成地磁層的磁尾和大氣的氣尾，大氣由北半球向南半球流動；從秋分到春分，是南極的極晝，太陽風和光壓壓縮地球磁層和大氣層，在背光一麵形成地磁層的磁尾和大氣的氣尾，大氣由南半球向北半球流動，這樣就形成了大氣的全球對流係統。由於地球近日點在1月3日或4日，遠日點在7月2日或3日，這使大氣北流的強度大於南流的強度。大氣南北半球之間的交換在大氣高層非常強烈。潮汐南北震蕩增強了大氣的全球對流循環。

類比於彗星質量的消失，我們可以模擬出行星大氣的消失過程。當軌道偏心率較大的行星向太陽靠近時，太陽風和太陽輻射將一部分大氣物質吹走，形成背光的“氣尾”；當行星向離開太陽的方向運動時，“氣尾”收縮。行星每靠近太陽一次，就失掉相當大數量的大氣質量。這是近日行星原始大氣完全喪失殆盡的原因，也是水星和火星的大氣非常稀薄的原因。因為在近日行星中，水星與火星的軌道偏心率最大，分別為0.206和0.093；而地球的偏心率較小，為0.017，金星的偏心率更小，為0.007。顯然，近日行星的大氣密度與其軌道偏心率成反比。類比與彗星的大氣散失，就可以解釋為什麽近日行星中軌道偏心率大的行星大氣散失的比較多，大氣非常稀薄。

原蘇聯“福波斯”2號探測器發現，在火星黑夜的一側現在仍有大量氧氣向宇宙流失。這一事實證明了火星背光氣尾的存在。由以上推理可知，公轉軌道偏心率很大的火星向太陽靠近的時候，背光“氣尾”變長且質量損失變大；遠離太陽的時候，背光“氣尾”變短且質量損失減少。地球大氣的氣尾有南北擺動的特征，是大氣全對流球循環的證據。

赤道輻合帶（ITCZ）環繞著地球，南、北半球的信風在此匯合輻合。海洋的最高溫度與ITCZ的年平均位置有關。ITCZ並不確切地位於赤道上，而是偏北5－10個緯度。該地區信風的輻合及高的海表溫度造成大氣的上升運動，形成降水雲係。ITCZ的正常位置與季節循環密切相關。因此，通常人們都知道它的一般位置和季節變化。但是對於特定的季節或年份，其精確位置和類似產生降水過程的強度等若幹特征可能發生變化。厄爾尼諾和南方濤動是造成ITCZ活動異常的重要因素。

赤道輻合帶為什麽向北偏移？這與南北半球的陸海分布有關，也與南極的極渦比北極強大有關。這是北半球的氟利昂能夠向南極集中並且能破壞臭氧的原因之一。南極渦旋強度的減弱，降低了氟利昂向南極集中的動力，導致氟利昂大量聚集在北半球，這可能是南極臭氧洞封閉，北極臭氧洞打開的原因之一。

兩極臭氧洞首先是自然的產物。極夜和極晝的交替，極渦和低溫條件，火山灰向極地的集中，臭氧洞在南北兩極的輪換，都是自然規律運作的結果，遠非人力所能控製。北半球大陸集中，人口稠密，如果《蒙特利爾議定書》的努力隻是將臭氧洞從南極遷移到北極，這項成功究竟是福音還是災難？

有專家指出：造成南極上空臭氧空洞的“罪魁禍首”是太陽風，而不是通常所認為人類使用的氟利昂。有3個因素結合起來使南極臭氧層出現空洞：太陽風的壓力使地球南極上空大氣層變薄；處於開裂期的地球南半球由於火山爆發釋放出大量有害氣體破壞臭氧層；太陽高能粒子進入地球大氣層後消耗了兩極臭氧。

根據地球公轉軌道，秋分（9月22-24日）到冬至（12月21-23日），南極的極晝使太陽輻射對南極最強，產生南極的臭氧洞；春分（3月20-22日）到夏至（6月21-22日，北極的極晝使太陽對北極輻射最強，易產生北極的臭氧洞。其中，2010年冰島火山的異常噴發規模最大，火山灰集中在北極，降溫和破壞臭氧的作用值得關注。由於地球近日點在1月3日或4日，遠日點在7月2日或3日，這是南極比北極更容易出現臭氧洞的原因，也是臭氧洞季節性變化的原因。

結論：臭氧洞周期性地在南北兩極輪流出現。

五，最後的話

筆者2013年5月初，與朋友們一起在High Park公園賞櫻花。那天不算太熱，但陽光很好，也沒有意識到塗抹防曬霜。大概也就兩小時，結果皮膚被燒傷。可見，加拿大的紫外線還是很強的，可以想像加拿大上空的臭氧洞有多大了！生活在北美的居民們：地球並不安全！今年夏季，請留意紫外線強度的變化，保護好自己的肌膚！

（編輯整理）