來源頭條作者:老粥科普南極的天又破了個(gè)大“洞”

10月6日，世界氣象組織（WMO）發(fā)布了一則消息，說南極上空重新出現(xiàn)了一個(gè)臭氧空洞，并且這個(gè)洞比以往任何年份更大更深。看到配發(fā)的圖片，許多人既擔(dān)心又疑惑。擔(dān)心的是這個(gè)大洞會(huì)不會(huì)危害我們的健康？疑惑的是我們?cè)S多年來彌補(bǔ)臭氧空洞的措施為什么一點(diǎn)效果也沒有？

WMO發(fā)布的臭氧空洞

如果你并不只限于看看新聞，而是仔細(xì)讀一讀WMO發(fā)布的消息，就會(huì)明白，這個(gè)臭氧的空洞只是季節(jié)性大氣事件，并且這個(gè)大洞很快就會(huì)補(bǔ)上。因?yàn)閃MO同時(shí)發(fā)了下面這張圖片，證明到了12月份，這個(gè)恐怖的大洞就會(huì)消失得無影無蹤。新聞媒體選擇只發(fā)上面“大洞”圖片而不提它消失的過程，是因?yàn)榇蠖锤行侣剾_擊力。

這張圖告訴你“大洞”很快就會(huì)消失

對(duì)于洞，人類往往產(chǎn)生一種天然的恐懼，洞是黑暗的，你不知道里邊到底有什么，接近它會(huì)發(fā)生什么，于是會(huì)害怕，由此產(chǎn)生不正確的聯(lián)想。

比如宇宙中的黑洞，盡管有無數(shù)的科學(xué)家說它只是一個(gè)特殊的天體，但還是會(huì)有人把它想象成通往“另一個(gè)宇宙”的窟窿。同樣地，臭氧空洞并非窗戶玻璃上透風(fēng)的洞，它只是大氣層一處臭氧相對(duì)稀薄的區(qū)域，一處“凹陷”，就像女孩兒微笑時(shí)臉上出現(xiàn)的酒窩。

“空洞”其實(shí)就像個(gè)酒窩

臭氧有什么用處？

臭氧有一種特殊的臭味，我們主要用它來生產(chǎn)藥物和某些化學(xué)物品，殺菌消毒，也可以用來清潔和漂白織物。因?yàn)樗蟹浅?qiáng)的氧化能力。

與我們賴以生存的氧氣不同，臭氧是氧的一種同素異形體。它由三個(gè)氧原子構(gòu)成“回旋鏢”的形狀，這導(dǎo)致臭氧分子有很強(qiáng)極性，類似于水分子。

臭氧是強(qiáng)極性分子

由于臭氧的強(qiáng)極性，它變得不那么穩(wěn)定，容易失去一個(gè)氧原子而變成氧氣，同時(shí)它失去的這個(gè)氧原子會(huì)迅速與其它分子結(jié)合搶奪別人的電子，從而實(shí)現(xiàn)氧化反應(yīng)。

臭氧的生成與消失

氧氣在我們的大氣層中占比大約為21.95%，當(dāng)太陽光照射到氧氣分子時(shí)，其中波長(zhǎng)為160~240nm的紫外線會(huì)將氧氣分解成兩個(gè)獨(dú)立的氧原子。當(dāng)獨(dú)立的氧原子與其它的氧氣分子相遇時(shí)，會(huì)與之組合成三原子的臭氧。

大氣中臭氧循環(huán)與太陽紫外線的關(guān)系

大氣層中的臭氧分子在吸收240~310nm波長(zhǎng)的紫外線時(shí)會(huì)發(fā)生解離，釋放一個(gè)氧原子重新變成氧氣，而被釋放出來的氧原子又有機(jī)會(huì)與其它氧分子碰撞形成新的臭氧分子。

在我們的大氣層中，每天都會(huì)產(chǎn)生大約4億噸臭氧，同時(shí)也有同樣數(shù)量的臭氧消耗，因此大氣層始終保存著大約30億噸的臭氧。

在太陽紫外線的作用下，大氣層中的臭氧氧不斷進(jìn)行這種循環(huán)，這種光化學(xué)反應(yīng)大多位于熱帶大氣的平流層中上部，這里的紫外線最強(qiáng)烈，所產(chǎn)生的臭氧也最多。

太陽每天會(huì)曬出4億噸臭氧

臭氧空洞與蒙特利爾議定書

臭氧作為大氣層的一個(gè)組成部分，它也會(huì)因大氣的流動(dòng)參與到全球的循環(huán)之中。即便在距離地面15~35公里高度的臭氧層，臭氧的含量也不到十萬分之一，而在整個(gè)大氣層中臭氧僅占到千萬分之三。

1970年代，科學(xué)家們通過對(duì)大氣層的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)臭氧正在減少。因?yàn)槲覀儽淇照{(diào)和發(fā)泡劑里大量使用的氯氟烴被排放到大氣中，這種物質(zhì)可以長(zhǎng)期存在，并且隨著大氣流動(dòng)被輸送到平流層甚至更高的高空，在高空，氯氟烴被分解產(chǎn)生氯，這種物質(zhì)使臭氧更快地分解，從而大幅降低臭氧濃度。

氯氟烴中的氯會(huì)破壞臭氧

世界各國很快意識(shí)到氯氟烴無節(jié)制排放的危險(xiǎn)，一旦大氣層中臭氧平衡關(guān)系被打破，臭氧層消失，陽光中的紫外線會(huì)更多傾瀉到地面，從而危害所有生物的安全。因此在1985年，各國在聯(lián)合國的主持下簽署了《維也納保護(hù)臭氧層公約》及《蒙特利爾議定書》，以減少和最終消除氯氟烴的排放。

你不必過于擔(dān)心

氯在高層大氣里非常穩(wěn)定，它能存在幾十年甚至一個(gè)世紀(jì)之久。作為一種強(qiáng)催化劑，一個(gè)氯原子在100年時(shí)間里能破壞掉多達(dá)十萬個(gè)臭氧分子。因此，即便是我們現(xiàn)在完全停止氯氟烴的排放，之前幾十年所排放的破壞性物質(zhì)也需要100年才會(huì)消失。

地球的大氣很厚，當(dāng)15公里以上的臭氧層變得稀薄時(shí)，更多的紫外線會(huì)繼續(xù)向下推進(jìn)，從而將下方的氧氣變成臭氧。結(jié)果是臭氧不會(huì)消失，而是向下移動(dòng)了高度，當(dāng)然，地面受到的紫外線輻射水平也將有所上升。

南極上空臭氧“空洞”并非完全因?yàn)槿虺粞鯇颖粡V泛消耗而造成的，它是地球大氣循環(huán)和局部地區(qū)溫度變化共同造成的結(jié)果。

南極高空寒冷冰晶折射陽光

就拿南極臭氧來說，每年9到10月份，南極的春天即將到來，這時(shí)候在南極大氣10~50公里的極地平流層云中集聚了大量超低溫的冰晶，在陽光的照射下，低至-78℃的冰晶能將不活潑的化合物轉(zhuǎn)化為活潑的化合物，進(jìn)而大規(guī)模破壞本來就不怎么穩(wěn)定的臭氧分子，將南極上空臭氧濃度降低到接近零的水平。隨著南極氣溫的升高，極地渦旋減弱，大氣中的臭氧濃度會(huì)逐漸恢復(fù)到正常水平。

南極臭氧減少是季節(jié)性的大氣現(xiàn)象

所以我們不必過于擔(dān)心，南極上空的“酒窩”年年都有，過些日子它自然就會(huì)消失的。