臭氧(O3)对人类和植物都有害。当臭氧分子在靠近大气层顶部时,它可以阻挡高能辐射,但当它靠近地面时,会窒息肺部并损害植物叶片。此外,O3是一种温室气体,有助于捕获热量并使地球变暖。新的研究表明,它通过破坏植物利用额外二氧化碳的能力,在全球变暖中发挥着更大的作用。
英国埃克塞特市气象局哈德利气候预测与研究中心的气候学家斯蒂芬·西奇和他的同事使用气候模型研究了臭氧水平上升的影响。“如果臭氧持续增加,植被将吸收越来越少的二氧化碳排放,这将导致大气中二氧化碳增加,从而加剧全球变暖,”西奇说。
化石燃料燃烧产生的地面臭氧会使植物窒息。植物通过叶片上的气孔吸入二氧化碳,并呼出氧气进行“呼吸”。但臭氧也会通过这些气孔进入植物,一旦进入,就会关闭气孔。事实上,地面臭氧每年在美国造成高达30亿美元的农作物损失。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。 通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
研究人员绘制了臭氧水平的图表,到2100年,全球平均水平将增加到40ppb(十亿分之几),而在欧亚大陆、北美、巴西和东亚则会达到70ppb。同时,二氧化碳排放量届时将增加五倍。由于二氧化碳可以帮助植物生长,并关闭气孔以防止臭氧入侵,因此尚不清楚全球植被将如何应对二氧化碳和臭氧排放量的增加。
研究人员在本周的《自然》杂志上报道说,虽然在这些条件下植物确实生长得更多,但它们并没有像在没有较高臭氧水平的情况下生长得那么多。实际上,臭氧通过两条途径导致全球变暖:它直接捕获的额外热量为每平方米0.35瓦特(w/m2),以及因臭氧损害而导致全球植被减少多达15%。这转化为大气中更多的二氧化碳,从而导致更多的变暖,估计范围为0.62 w/m2到1.09 w/m2。“间接影响使臭氧成为继二氧化碳之后第二重要的人为温室气体,”西奇说。
研究人员预测,在过去和未来的一个世纪里,不断增加的烟雾将阻止植物从大气中吸收多达2630亿吨的碳,尽管这取决于热带植物对臭氧污染的反应。迄今为止,仅对臭氧对温带植物的影响进行了研究。“光合作用的二氧化碳施肥作用(似乎是全球陆地碳汇的主要原因)可能会因臭氧增加而受到严重抑制,”西奇指出,特别是如果热带植物像温带植物一样对烟雾敏感。这使得控制化石燃料燃烧产生的臭氧污染对于气候变化的重要性,与它对人类和植物健康的重要性一样。