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臭氧位于大气哪一层?臭氧空洞是个骗局吗?十几年前非常盛传,为什么现在很少提到了?

2024-07-23 12:45:02

这几年极端天气频发,人类也越发意识到了环境问题的重要,但今天要说的不是老生常谈的温室效应,是一个十几年前很流行的问题——臭氧层空洞。

自从进入2010年以后,我们似乎就很少听到别人谈论这个词了,它究竟是被解决了,还是就像“石油枯竭”一样,本身只是一个耸人听闻的谎言?

何为臭氧层?为什么说它出现空洞?

说到臭氧层空洞,则不得不提到氟利昂这种物质的存在。它在几十年前是最受人类宠爱的制冷剂,由于稳定、无毒、无腐蚀性,一跃成了各大冰箱、空调中的主要添加物质。

当时的人们都以为它是科学为人类带来的恩赐,殊不知这种“无害”物质,正在人们看不到的地方偷偷“作妖”。

氟利昂的最大受害者,就是臭氧。臭氧是一种无色无味、具有特殊臭味的气体,比氧气多了一个氧原子,因此不太稳定。它能够和大气中的其他物质发生反应,或是被高能射线照射,从而轻易地被分解成氧气和氧原子。

臭氧一般集中存在于大气上空的平流层当中,距离地面有20~25公里的高度,它在那里不断地分解、合成,形成了一个平衡态,最终在大气中仅仅占据百万分之一,如果位于大气压之下,那么它将仅仅只有2.5毫米的厚度,故称为臭氧层。

臭氧层主要的作用是吸收紫外线,从而保护地球不被紫外线过量辐射。紫外线分为三种,分别是长波、中波和短波,短波紫外线在太阳的总发射量中虽然只占了5%,但它却有着最强的杀伤力。

如果没有臭氧层,人类将长时间沐浴在强烈的短波紫外线之下,患上皮肤癌和白内障等疾病的概率直线上升,甚至会导致一些生物品种(主要是海洋浮游生物)被灭绝——简单来说,有百害而无一利。

也正是因为高位置的臭氧吸收太阳能量更多,所以地球的平流层才会上冷下热,呈现出稳定的趋势,不会上下对流。

从这一点上来说,臭氧层可谓是一层“保鲜膜”,全方位从凶险的宇宙环境中保护着地球和地球上的生物。

1976年左右,人们从臭氧总量卫星观测仪器上发现南极上空的臭氧层格外稀薄,简直如同一个“破洞”。但当时这个发现没有掀起什么水花,因为臭氧层每年都会以很平均的速度进行削减,而当时的仪器并不发达,误差很大,所以这一发现也被当作是误差,而被丢到了历史的角落当中。

但是,1985年,随着卫星观测的出现,这一议题又被重新放在了人们的眼前——原来南极上空的大洞真的存在,而且……它现在还在不断扩大!

万一放任下去,后果将不堪设想,科学家们不再敢轻视它,很快对这种异常情况展开了调查。很快,结果出来了,在一份对大气物质的解析中,科学家们发现了罪魁祸首——氯原子的异常。

自然界中本来也存在氯原子,这本没什么好奇怪的,但这些氯原子的浓度远远超过了自然中正常的浓度,这就值得深究了,这时候,科学家们才溯源到了氟利昂。

平流层中氯原子的来源,15%+3%为自然产生,其他为人为造成

氟利昂是“真凶”吗?依然存在疑点

但或许是因为氟利昂过于便利,当时这个观点并不被很多人接受,他们提出了疑点,主要集中在两点上:

  1. 氟利昂这种物质的分子很重,比空气中的氮气和氧气都重,所以按照常理来说,氟利昂只会沉在空气下面,而不会飘到平流层去。
  2. 在南极是没有人居住的,更不会有人在那里使用冰箱,为什么臭氧层空洞不是出现在大城市的上方,反而是出现在那种鸟不拉屎的地方?

后来,根据人们对大气层的了解加深,发现大气的混合并不像想象中那样泾渭分明,风力可以将大气中的气体混合,恰巧,氟利昂是一种寿命长达15年的物质,非常容易被旋风带到上层大气层中。

而关于南极上空这件事,就要涉及到温度的问题了。因为旋风把氟利昂带到高空以后,大气会和它发生充分的混合,导致全球各地的上空都存在这种物质,而南极的极地平流层云层温度很低,会导致化学反应加剧,加上南极上空的臭氧层本来就较为稀薄,所以也最容易被破坏。

终于,人类齐心协力签订协议,保护地球

意识到这点以后,世界各国在1987年共同签署了《蒙特利尔议定书》,规定要减少包括氟利昂在内的温室气体排放,以从人类活动之下保护臭氧层。

至于这份协议后来如何,只能说,它是全球最成功的气候协议,没有之一。

因为在协议之后,人类大量取缔了氟利昂这种物质,改而用卤代烃等等制冷剂来代替它。

2003年,三颗卫星和三个地面测试站皆观测到臭氧层的破坏速度极大减慢;

2016年,科学家宣布,自2000年以来,臭氧层空洞已经开始自我修复,空洞面积减少了400万平方公里,相当于一整个印度。

目前,全球98%会危害到臭氧层的物质都已经淘汰,有数据预估,截至2030年,全世界因为这个协定减少的皮肤病病例将达到200万例,同时,它也保护了农业和渔业的发展,健康和经济的效益总共能够达到2.2万亿元。

臭氧层空洞甚至对南极有益处?

而现在,随着人们对环境的认知加深,科学家们还发现了另一个惊人的事实。就是……“臭氧层空洞”甚至能一定程度成为南极的保护。

证据就是臭氧层空洞主要存在于南极西部以外的地方,而这些地方的冰川几乎没有受到地球暖化的伤害,有的地方的冰甚至还在增加。

而没有臭氧层空洞的南极大陆西部,反而深受地球变暖的冲击,冰川发生了严重的融化和崩落。

这可有点反常识了,不是说臭氧层能抵挡紫外线,让地球免受太阳能量的伤害吗?为什么在南极情况反而反过来了?

说来也有意思,臭氧层空洞这种东西,成也“旋风”,败也“旋风”。

简单概括起来,就是南极上空的破洞引发了空气流动的变化,使得南极地区的旋风风力较往常增加了15%左右,这些强风隔离了很大一部分地球暖化的影响,反而保护了南极大陆。

巧的是,这种“保护”仅仅对于南北极这种极端寒冷的地方有效,因为它们那里的紫外线强度最低,相对其他地方需要的臭氧层保护就少,一些如果换成一个离赤道又近、海拔又高的地方,在谈臭氧层空洞的保护作用之前,恐怕紫外线已经杀死一批又一批的生物了。


说到这里我们也知道了,臭氧层空洞并不是一个耸人听闻的谎言,而是一个人类历史上曾真实面对的、令人感到恐慌的重大环境问题。

在如果不禁止生产氟利昂的情况下,NASA对臭氧层被消耗的预测

现在听不到了,我们反而应该感到庆幸,因为这意味着地球的环境的确是可以被人类的努力改善的。

今年是《蒙特利尔议定书》的35年纪念日,它所传达的——人类为了集体利益共同努力的精神,到现在依然值得我们思考:在疫情、战争、全球变暖的多重考验之下,人类是否能再次展现出这样的合作能力,勇敢突破危机呢?

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