近年来出现了极端天气,人类也越来越意识到环境问题的重要性,但我们今天谈论的不是陈腐的温室效应,而是十多年前普遍存在的臭氧层空洞问题。
自进入2010年以来,我们似乎很少听到有人谈论这个问题,这个问题是否已经解决,或者它就像“石油耗尽”一样,本身就是一个轰动一时的谎言?
什么是臭氧层? 为什么是空洞?
在臭氧层空洞的情况下,必须提到氟利昂物质的存在。 氟利昂(CFCs),顾名思义就是氟化烃,是一种无色无味无臭气体,也被称为"白色污染气体".氟元素本身就具有很强的毒性和刺激性,所以又有臭氧洞之称。 几十年前,它是世界上最受欢迎的制冷剂之一,以其稳定、无毒和无腐蚀性的添加物质超越了所有主要的冰箱和空调。
当时,人们认为它是科学的礼物,但他们很少知道这种“无害”的物质是秘密的““作妖””,没有人可以看到它。
氟利昂最大的受害者是臭氧。 在臭氧层遭到破坏后,臭氧成为全球变暖的罪魁祸首之一。臭氧主要来自太阳紫外线辐射所产生的光氧化过程,而这种光氧化过程对地球上生物的生存至关重要。那么,臭氧从何而来? 臭氧是无色、无味、特殊臭味的气体,氧气比氧多一个原子,因此稳定性较差。 它可以与大气中的其他物质发生反应或受到高能射线的照射,很容易分解成氧气和氧原子。
臭氧通常集中在大气层上方的平流层中,离地面20到25公里,在那里,臭氧分解、合成并形成平衡态,最终在大气层中的平衡状态只有百万分之一毫米,如果在大气压下,它只有2.5毫米厚,因此就形成了臭氧层。
没有臭氧层,人类将长期沐浴在强烈的短波紫外线下,皮肤癌和白内障等疾病的发病率急剧上升,甚至一些物种的灭绝,主要是海洋浮游生物简言之,有害但无益。
也正因为海拔较高的臭氧从太阳那里吸收更多的能量,所以地球的平流层变冷和变热,呈现出一种稳定的趋势,既不上升也不下降。
从这个意义上讲,臭氧层是地球生物免受宇宙环境影响的“保鲜膜”。
1976年前后,人们发现南极洲南极的臭氧层非常薄,就像臭氧臭氧层观测仪器上的一个“破洞”。 在随后20多年里,科学家们不断地对南极大气中存在着的这种异常状况进行研究,最终发现了一种叫做臭氧空洞(AOM)的现象。它是由于人类活动造成的结果。 但这一发现在当时并没有引起多大水花,因为臭氧层正以平均每年的速度被削减,当时的仪器还不成熟,误差如此之大,以至于被当作一个误差丢在了历史的角落。
但是,在1985,随着卫星观测技术的出现,这个问题再次成为人们关注的焦点——事实证明,南极上空的大洞确实存在,而且还在继续扩大!
如果不加控制,后果将是如此可怕,以至于科学家们不敢再掉以轻心,迅速展开了对异常的调查。 科学家们发现,由于氯气和二氧化碳等气体分子之间存在着巨大的能量差异,使得它们可以自由地穿梭于大气层外与地球发生碰撞。这就是导致人类遭遇灾害性天气的根源之一。 很快,研究结果出来了,在对大气物质的分析中,科学家发现罪魁祸首氯原子中存在异常。
氯原子在自然界中的存在并不奇怪,但它们的数量远远超过正常的数量,就在那时科学家将它们追溯到氟利昂。
氟利昂是“真正的杀手”吗? 怀疑依然存在
但也许是因为氟利昂太方便了,当时很多人都不接受这个想法,他们对此提出质疑,主要集中在两个方面:
氟利昂是一种重分子,比空气中的氮气和氧气都重,所以它通常会沉入空气中,而不会漂浮到平流层中。
在南极,没有人居住,更不用说使用冰箱了,为什么臭氧层空洞不在大城市的上空,而在鸟不拉屎地方呢?
然后,根据对大气层的进一步了解,可以清楚地看出,这种混合物并不像人们想象得那么明显,风力可以将大气中的气体混合在一起,而氟利昂是一种已有15年历史的物质,很容易被旋风带入高层大气层。
在南极上空,这与温度有关。 如果南极上空是一个真空环境的话,那么在这样一种条件下,就不会有什么化学变化出现。但是如果你想研究这个问题的话,就需要考虑另外两个因素:一是氟利昂;二是臭氧。 旋风将氟利昂吹向高空,使它出现在全球各地,因此大气层与氟利昂充分混合,南极的极地平流层云层极其寒冷,导致化学反应增加,南极上空的臭氧层已经变薄,使它成为最脆弱的地区。
最后,人类达成了一项保护地球的协议
意识到这一点,世界各国于1987温室气体了《蒙特里尔议定书》,包括氟利昂,以保护臭氧层免受人类活动的影响。
至于这笔交易的结果,我们只能说它是世界上最成功的气候协议之一,没有之一。
因为在协议签署后,人类大量禁用氟利昂,代之以卤代烃等制冷剂。
2003年,3颗卫星和3个地面测试站观察到臭氧层破坏速度明显减缓;
科学家们在2016宣布,自2000以来,这个臭氧层空洞已经开始自我修复,其空洞面积缩小了400万平方米,相当于整个印度的面积。
目前,全球已有98%的臭氧层有害物质被逐步淘汰。数据估计,到2030年,该协议将在全世界减少200200皮肤病病例,还将保护农业和渔业,带来2.2万亿美元的健康和经济效益。
臭氧层空洞对南极有好处吗?
现在,随着对环境认识的加深,科学家们发现了另一个令人惊讶的事实。 即在地球上存在着一种叫“臭氧空洞”的现象:那是什么东西?为什么会出现这种现象?它将如何影响我们人类和其他生物的生活呢?“臭氧层空洞! 只是……“臭氧层空洞”甚至可以在某种程度上保护南极。
有证据表明,臭氧层空洞主要存在于南极西部之外,那里的冰川基本上不受地球暖化的影响,而且那里的冰甚至在不断增加。
南极大陆西部没有臭氧层空洞,受到地球变暖的沉重打击,冰川融化和崩解。
这是反常识的,难道臭氧层不是通过抑制紫外线来保护地球不受太阳能量的影响吗? 但事实却并非如此。在南极洲上空的臭氧总量竟然比赤道附近要多10倍!难道臭氧洞真的存在着吗?是谁制造出这种“超级杀手”呢? 为什么南极的情况正好相反?
有趣的是,臭氧层上的这个洞是一场失败的“旋风”。
简而言之,南极的这个洞引起了空气流动的变化,使南极地区的旋风风力比正常情况增加了15%,这些强风隔绝了地球暖化的大部分影响,而保护了南极大陆。
巧合的是,这种“保护”只适用于极冷的地方,如北极和南北极,那里的紫外线强度最低,臭氧层保护的需要比其他地方要少。有些靠近赤道和海拔较高的地方可能会在谈论臭氧层空洞的保护作用之前杀死成群的生物。
尽管如此,我们也知道,臭氧层空洞并非耸人听闻的谎言,而是人类在其整个历史过程中以真实和可怕的方式面对的一个重大环境问题。
NASA对在不禁止氟利昂生产的情况下臭氧层消耗的预测
我们应该感到高兴的是,我们现在不能听到它,因为它意味着地球环境确实可以通过人类的努力得到改善。
今年,在《蒙特里尔议定书》签署35周年之际,人类为集体利益而共同努力的信息仍然值得思考:人类能否再次证明其有能力共同努力,在疫情、战争、全球变暖等多种挑战中打破危机?
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