过去四年杰克Fishman,圣路易斯大学的气象学教授指导五个花园的种植在中西部地区,花园有不同的目的:展示的影响一个看不见的气体是有害的,导致过早死亡森林、农作物和其他植物——还有人类。
“臭氧花园的概念是，它就像煤矿里的金丝雀，”菲什曼说。他最近在密苏里植物园(Missouri Botanical gardens)种植了一个臭氧花园。豆、马利筋、松果花和其他植物在地面接触到臭氧后会变成棕色和生病，他说，这是“表明这种污染物对任何生物——人类、松鼠或植物——有害的自然生物指标。”这是展示正在发生的事情对我们星球的实时影响的唯一方式。”
一种对臭氧敏感的菜豆植物的叶子与一种耐臭氧植物的叶子比较。杰克Fishman SLU /
与气候变化相比，臭氧危机可能不太引人注意，但它与所有问题的根源是纠缠在一起的。这对菲什曼来说并不是什么新鲜事。他从1977年开始为NASA研究地面臭氧，并从20世纪80年代开始就其影响发出警告。臭氧是剧毒的，即使浓度很低。在过去的几十年里，尽管污染控制降低了许多地方的最高浓度，但本底浓度一直在稳步上升。虽然科学家所知道的关于地面臭氧对地球上生命的影响是致命的严重，但这一主题还没有得到充分的研究——他们所不知道的是潜在的灾难。
臭氧既是一种自然产生的气体，也是一种人为产生的气体。它的化学性质与氯相似;在足够高的浓度下，它有一种气味，是浅蓝色。复印机加热时会散发出这种气味。因为臭氧不像氯那么刺鼻，所以它被用作游泳池消毒氯的一种不那么刺鼻的替代品。
当汽油不会完全燃烧汽车，卡车，飞机，货船，以及发射含有一氧化碳，氮氧化物和碳氢化合物的发动机的任何其他发动机时，臭氧是由人类创建的。这些逃亡前体通过温暖的温度和阳光驱动的大气中的化学反应，成为臭氧。臭氧也自然地从闪电，土壤和植被发出的挥发物质创造。例如，引起松树味的味道是通过化学反应成为臭氧的碳氢化合物。。
在美国，石油和天然气是臭氧的主要来源，而且这种来源还在不断增加。美国有150万口油气井，石油和天然气公司无意中或有意地从管道中释放出乙烷、丁烷、甲烷和丙烷等臭氧前体。在过去的40年里，乙烷的含量下降了60%。但今年早些时候发表在该杂志上的一项研究自然地球科学发现在过去五年中，由于石油和天然气井的排放，下降的大部分已经逆转。“如果这个速度继续下去，我们将在大约三年内回到上世纪70年代看到的最大乙烷水平，”科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado, Boulder)的大气科学家、该研究的作者之一德特勒夫·海尔米格(Detlev Helmig)说。
作为温室气体，臭氧有助于全球变暖。与CO 2或甲烷不同，它是有毒的。与那些温室气体不同，幸运的是，这是短暂的生活，持续几个月的大气层，而不是CO2的几个月。然而，这足够长，造成了很多伤害。
专家说，臭氧得到的关注远远低于它应有的程度。这很大程度上是因为感知问题。大多数人只认为它是一种好气体，是臭氧层的基本成分，在地球上空的平流层中，它保护我们免受有害紫外线的伤害。
麻省理工学院的一项研究估计，臭氧每年在美国造成4700到19000人死亡
但研究人员的说法是，“好在高处，坏在附近。”当臭氧出现在地面上时，它就会成为一个严重的问题——一种人类、植物和动物都会摄入的毒药。当臭氧水平足够高时，它会削弱甚至杀死人。一个2013年马萨诸塞术学院的研究估计，在美国加剧了心脏和肺问题的臭氧，每年在美国每年都会导致4,700至19,000人死亡。
美国臭氧含量最高的地区是城市及其附近地区。美国环境保护署(Environmental Protection Agency)已将其工作重点放在了那里，最近提议将该限值从75 ppb降至70 ppb，这是工业界一直在努力争取的。自20世纪60年代和70年代以来，臭氧水平达到200 ppb或更多，特别是在洛杉矶和休斯顿这样的阳光地带城市，取得了良好的进展。
但是，虽然城市臭氧是一个相当众所周知的问题，但众所周知的是臭氧的全球背景水平正在增加。在工业时代之前，天然存在的臭氧水平约为10 ppb。在美国城市地区以外的许多地方。这些天，臭氧的环境水平在20世纪80年代从40年代消失，他们开始对植被的可见影响，高达50 ppb和更高。部分原因是臭氧行程长距离，远离其来源的水平。人们也进一步蔓延，进一步蔓延，进入曾经农村地区的内容。
早在20世纪80年代，这些背景臭氧水平就被视为一个严重的问题。菲什曼当时为NASA研究这个问题，他甚至在1990年出版了一本书全球警报：臭氧污染危机该报告描述了由于该气体的本底水平而对森林、作物和人类健康造成的影响。另一个重大警告出现在2008年，当时一个专家小组为英国皇家学会发表了一份报告，题为21世纪地面臭氧:未来趋势、影响和政策。
加利福尼亚州和内华达州百汇几亿零件的最大每日平均数。美国航天局/喷气推进实验室
然而，没有任何事情能显著改变这一轨迹。世界各地的臭氧含量正在上升，更多的破坏正在发生。政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)估计，全球环境水平将在未来几十年大幅上升。
引起研究人员警惕的一件事是，人们对它知之甚少。对人类健康的影响以及对农业的影响都得到了充分的研究。美国大西洋沿岸中部各州的土豆种植者不得不停止种植Le Chipper土豆，因为臭氧正在杀死这些土豆。豆类，如大豆和花生，对臭氧特别敏感;研究表明大豆的产量是减少10％当暴露在高水平的臭氧中时。一种用于雪茄包装的烟草品种由于臭氧的破坏而无法再种植。据估计，全球范围内，臭氧每年给农作物造成200亿至700亿美元的损失。
关于野生植物的众所周知。大烟山国家公园有一个臭氧花园，并在Coneflowers，Milkweed和其他野生植物上记录了可见的损坏。但是，在奥本大学植物病理学教授艺术Chappelka，他们长期以来一直研究了臭氧对生态系统的森林和其他方面的影响，已经在臭氧对森林，其他野生植物和野生动物的影响下进行了珍贵的小型研究。在树林里发生了什么，专家仍然很大程度上在黑暗中，尽管他们知道影响是严重的。
查佩尔卡说:“烟雾中可见的[对工厂的]伤害减少了，臭氧水平也下降了”，这主要是因为附近发电厂的排放减少了。“那是什么意思?”还有影响吗?我们只是不知道。森林可能在恢复，也可能在长期衰退。我们只是不知道。”
然后是一系列的问题联合起来破坏臭氧层受损的森林。“我们与气候有相互作用，”查佩尔卡说。“干旱是个大问题。如果因为气候的原因昆虫更普遍怎么办?我们知道臭氧是植物的另一种应激源，会使植物易受昆虫和某些疾病的侵袭。”这可能是世界各地森林最近爆发病虫害的原因之一。
森林很难研究，因为几乎没有控制——也就是说，没有受到影响的种群。但在封闭的室内进行的研究显示了几种影响。其中一个最大的影响是，树木释放了比它们应该释放的更多的水。北卡罗来纳州阿巴拉契亚州立大学(Appalachian State University)的植物生理学家霍华德·纽菲尔德(Howard Neufeld)说:“臭氧似乎会使气孔瘫痪。”气孔是树叶上调节水蒸气释放的气孔。这意味着树木向大气中散发的水分比不这样做时更多。田纳西州的一项研究表明，如此多的额外水正在离开受臭氧影响的树木，以至于它们从地面吸收了更多的水来补偿。这使整个流域失去了通常的供应，并减少了河流流量。
臭氧还缩短了树叶留在树上的时间，这意味着树木的食物更少。这会减少茎和根的生长，使它们更容易受到干旱和昆虫的影响。在一项研究中，纽菲尔德发现，马利筋暴露在高水平的臭氧中，叶子的脱落比其他植物早一个月。
臭氧也会通过减少树木占用的二氧化碳量来间接地造成全球变暖。
由于臭氧，树木也降低了它们的光合作用。这使其成为气候变化的双重鞭打 - 作为温室气体，臭氧直接导致全球变暖;但它也通过减少树木占用的二氧化碳量来间接地进行。
地面臭氧对生物多样性的整体影响是一个大的未知，特别是当与气候变化，CO 2和人为氮气结合188金博网注册就送188时。因为它限制了对其敏感的植物物种，皇家社会报告发现，臭氧可能有“对生态系统结构和功能的长期影响”。Chappelka已经完成了一些饲养兔子植被的作品，含有高臭氧水平，但尚未对如何影响它们的结果。
Chappelka表示，关于臭氧的影响的伟大未知之一是特定物种的基因池意味着什么。他说，一些物种的一些人或物种的社区可能易于臭氧。“我们消除了这些吗？我们是否改变了遗传结构，而不是一个非常多元化的人口，人口变得越来越多？“
气候变化以另一种方式发挥作用。在较长的生长季节里，由于高温，臭氧处于最糟糕的状态，植物会吸收更多的氧气。高温天气越热或持续时间越长，大气中的臭氧水平就越高，这既有自然原因，也有人为原因。
目前的一个主要研究领域是臭氧的国际运输。在洛杉矶和其他美国城市已经走过了漫长的道路清理他们的空气在最近几十年,北京、新德里和其他城市在亚洲已经糟糕得多,因为快速增长,缺乏控制污染,燃烧生物质,如森林和作物残株臭氧——这是另一个主要原因。其中一些臭氧正在污染美国西海岸的空气。研究表明，亚洲地区的臭氧会给西部的高海拔城市增加15 ppb，这是联邦规定的75 ppb上限的很大一部分。
随着亚洲臭氧使其周围世界的方式,它被指责为破坏森林从韩国、朝鲜、日本、美国在欧洲南部,与此同时,有臭氧对森林的影响的担忧葡萄牙、西班牙、意大利和法国,因为高温。
解决行星臭氧水平是棘手的问题。在过去的20年里，美国东部的水平基本上已经下降，这主要致力于发电厂和汽车上的污染控制。
不幸的是，在一个较温暖的世界中，随着温度变热，气候变化通过从自然和人为来源的臭氧产生更多臭氧来静音。“如果气候继续温暖，”Neufeld说：“我们将更多地清理环境，因为否则我们会更快地制作更多的臭氧。”
对于40年前开始他的研究的鱼曼，它一直令人沮丧。“仍然存在关于臭氧的全球警报，”他说，“事实上，比以往任何时候都更多。”
