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保護臭氧層任重道遠(科技大觀)

來源﹕人民日報2020-07-08 10:09

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  今年春季﹐北極地區繼2011年後再次形成臭氧洞。此次臭氧低值區域面積約600萬平方公里﹐其中符合臭氧洞標準(臭氧濃度低於220個多布森單位)的面積超過100萬平方公里﹐成為史上最大的北極臭氧洞。臭氧層保護的緊迫性再次引發人們的關注。

  臭氧洞主要出現在極地地區。與南極每年春季都會出現臭氧洞相比﹐北極臭氧洞的出現頻次非常少﹐規模也不及南極臭氧洞動輒超2000萬平方公里。然而﹐由於北極周圍地區人口相對稠密﹑人類活動活躍﹐當臭氧洞形成並維持時﹐可能侵入中高緯度造成嚴重影響。

  1984年﹐英國科學家首次在南極上空發現臭氧層空洞。臭氧層位於距地面25─35公里的高空﹐臭氧洞並非真正的洞﹐而是指臭氧濃度顯著低於周圍臭氧層。低溫﹑太陽輻射和臭氧損耗物質的存在﹐是臭氧洞出現的必要條件﹐存在於春季南北極的平流層地區。在距地面10─50公里的平流層﹐冬季盛行西風。強大的繞極西風將極區與中緯度地區隔離開﹐使得富含氧氣的空氣和熱量均無法進入極區﹐形成了異常寒冷的極區平流層。在極低溫條件下﹐極地平流層雲形成﹐它在提供光化學反應界面的同時﹐吸附氯貯存物質。到早春時節﹐在太陽紫外線的照射下﹐極地平流層雲表面的氯原子被分解出來﹐釋放活性氯﹐進而引發光化學反應﹐侵蝕臭氧層﹐形成臭氧損耗和臭氧洞現象。

  大氣中約90%的臭氧處於臭氧層﹐另有10%左右位於近地面。近地面的臭氧是光化學煙霧主要組成部分﹐會誘發呼吸系統疾病﹐破壞植物。與之對比﹐臭氧層中的臭氧可以隔絕和吸收太陽輻射中危險的紫外線成分﹐讓地球表面更安全。在地球漫長的歷史中﹐得益於臭氧層的保護﹐生物從深海走向淺海和地球表面﹐演變出複雜多樣的物種。然而﹐人類活動排放了大量含有鹵族元素的化合物﹐包括作為製冷劑﹑發泡劑﹑噴霧劑和清洗劑的氟利昂和哈龍等物質。這些化合物隨大氣環流進入平流層﹐在紫外線的作用下形成臭氧損耗﹐破壞臭氧層的完整﹐進而影響地球的宜居性﹐對生物安全造成嚴重影響。

  為應對臭氧損耗問題﹐國際社會于1987年簽署了《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》﹐該協議得到了聯合國各成員國的積極響應。然而﹐人類近百年排放至大氣中的臭氧損耗物質不僅數量巨大﹐且生命期長達50─100年﹐減少過程極其緩慢。根據聯合國環境署發佈的最新臭氧層耗損科學評估報告﹐經過30年的努力﹐人類避免了嚴重的臭氧損耗危機。不過﹐要使南極臭氧洞恢復到上世紀80年代的水平﹐預計要到2060年之後﹐而恢復到上世紀60年代初的水平﹐則需要到2100年左右﹐保護臭氧層仍任重而道遠。(作者魏科 中國科學院大氣物理研究所副研究員)

[ 責編﹕張佳興 ]
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