保護臭氧層任重道遠(科技大觀)

魏  科

2020年07月08日08:18  來源:人民網-人民日報
 

  今年春季,北極地區繼2011年后再次形成臭氧洞。此次臭氧低值區域面積約600萬平方公裡,其中符合臭氧洞標准(臭氧濃度低於220個多布森單位)的面積超過100萬平方公裡,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2000萬平方公裡。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公裡的高空,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公裡的平流層,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,演變出復雜多樣的物種。然而,人類活動排放了大量含有鹵族元素的化合物,包括作為制冷劑、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,國際社會於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布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年之后,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。

  (作者為中國科學院大氣物理研究所副研究員) 

  


  《 人民日報 》( 2020年07月08日 17 版)
(責編:楊虞波羅、呂騫)