今年春季,北極地區(qū)繼2011年后再次形成臭氧洞。此次臭氧低值區(qū)域面積約600萬平方公里,其中符合臭氧洞標(biāo)準(zhǔn)(臭氧濃度低于220個(gè)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(hù)的緊迫性再次引發(fā)人們的關(guān)注。
臭氧洞主要出現(xiàn)在極地地區(qū)。與南極每年春季都會(huì)出現(xiàn)臭氧洞相比,北極臭氧洞的出現(xiàn)頻次非常少,規(guī)模也不及南極臭氧洞動(dòng)輒超2000萬平方公里。然而,由于北極周圍地區(qū)人口相對(duì)稠密、人類活動(dòng)活躍,當(dāng)臭氧洞形成并維持時(shí),可能侵入中高緯度造成嚴(yán)重影響。
1984年,英國科學(xué)家首次在南極上空發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞。臭氧層位于距地面25—35公里的高空,臭氧洞并非真正的洞,而是指臭氧濃度顯著低于周圍臭氧層。低溫、太陽輻射和臭氧損耗物質(zhì)的存在,是臭氧洞出現(xiàn)的必要條件,存在于春季南北極的平流層地區(qū)。在距地面10—50公里的平流層,冬季盛行西風(fēng)。強(qiáng)大的繞極西風(fēng)將極區(qū)與中緯度地區(qū)隔離開,使得富含氧氣的空氣和熱量均無法進(jìn)入極區(qū),形成了異常寒冷的極區(qū)平流層。在極低溫條件下,極地平流層云形成,它在提供光化學(xué)反應(yīng)界面的同時(shí),吸附氯貯存物質(zhì)。到早春時(shí)節(jié),在太陽紫外線的照射下,極地平流層云表面的氯原子被分解出來,釋放活性氯,進(jìn)而引發(fā)光化學(xué)反應(yīng),侵蝕臭氧層,形成臭氧損耗和臭氧洞現(xiàn)象。
大氣中約90%的臭氧處于臭氧層,另有10%左右位于近地面。近地面的臭氧是光化學(xué)煙霧主要組成部分,會(huì)誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病,破壞植物。與之對(duì)比,臭氧層中的臭氧可以隔絕和吸收太陽輻射中危險(xiǎn)的紫外線成分,讓地球表面更安全。在地球漫長的歷史中,得益于臭氧層的保護(hù),生物從深海走向淺海和地球表面,演變出復(fù)雜多樣的物種。然而,人類活動(dòng)排放了大量含有鹵族元素的化合物,包括作為制冷劑、發(fā)泡劑、噴霧劑和清洗劑的氟利昂和哈龍等物質(zhì)。這些化合物隨大氣環(huán)流進(jìn)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(jìn)而影響地球的宜居性,對(duì)生物安全造成嚴(yán)重影響。
為應(yīng)對(duì)臭氧損耗問題,國際社會(huì)于1987年簽署了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》,該協(xié)議得到了聯(lián)合國各成員國的積極響應(yīng)。然而,人類近百年排放至大氣中的臭氧損耗物質(zhì)不僅數(shù)量巨大,且生命期長達(dá)50—100年,減少過程極其緩慢。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署發(fā)布的最新臭氧層耗損科學(xué)評(píng)估報(bào)告,經(jīng)過30年的努力,人類避免了嚴(yán)重的臭氧損耗危機(jī)。不過,要使南極臭氧洞恢復(fù)到上世紀(jì)80年代的水平,預(yù)計(jì)要到2060年之后,而恢復(fù)到上世紀(jì)60年代初的水平,則需要到2100年左右,保護(hù)臭氧層仍任重而道遠(yuǎn)。
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