相信你還依稀記得小時候我們經常會聽到地球臭氧層被破壞,首先在南極出現(xiàn)了巨大的臭氧層空洞,接下來北極也出現(xiàn)了同樣的狀況。
保護臭氧層刻不容緩,這是人類面臨的一次生態(tài)危機!所以有關臭氧層的一些知識、作用被破壞后的危害都被寫進了教科書,人人皆知,當時給我們的感覺就跟現(xiàn)在的溫室效應一樣嚴重。
可是隨著時間的推移,臭氧層這三個字像是消失了一樣,不再被人們提及。這么多年過去了,我們已經將臭氧層分布的位置、如何產生、有啥作用忘得一干二凈。
甚至有人還說根本就沒有臭氧層被破壞這件事,當時只是誤解,搞明白了以后當然就不再被提起了。也有人說,南極臭氧層現(xiàn)在已經完全愈合,所以我們早就度過了這次生態(tài)危機。
那么真實的情況是怎樣的?我們今天就再回顧下小時候學到的知識。
首先我們說下臭氧層的位置。有些人以為臭氧層在地球大氣的頂部,其實是不對的,臭氧是三個氧原子的化合物,它要比氧氣重,也比氮氣重,所以很明顯它所處的位置不可能很高。
上圖可以看到地球的大氣可以延伸到800公里,其實比這個數(shù)字還要遠的多,地球的大氣沒有明顯的停止線,一些較輕的氣體每時每刻都在往外太空逃逸,例如氫氣和氦氣。
甚至有研究表明,地球大氣中的氧原子受到太陽風粒子的吹拂逃逸到了月球表面,使得月球上的鐵被氧化,形成了赤鐵礦。
而臭氧這樣的氣體它由于自身很重只能分布在平流層到對流層之間,大概就是20公里到25公里的位置。
聰明的你發(fā)現(xiàn)了一個問題,三個氧原子的臭氧很重按道理會落到更低的位置,為何會漂浮到數(shù)十公里的高空呢?
這個問題的答案,我們需要知道臭氧是如何產生的。臭氧的產生需要一個氧氣分子和一個氧原子發(fā)生碰撞,但在地球大氣中很難存在單獨的氧原子,因為氧原子非?;顫?,很容易和其他的元素發(fā)生反應。
不過地球的高層大氣中,短波紫外線的照射可以讓氧分子分解為氧原子,但由于在60公里以上的高空,由于紫外線很強,就會導致大量的氧氣分子被分解,無法形成臭氧。
在20公里以下又因為紫外線很弱,無法產生足夠的氧原子,而無法形成臭氧。但在20到25公里的位置,紫外線剛剛好,既能將部分氧分子打散,又能保證足夠的氧分子存在,所以就在這個位置范圍內形成了大量的臭氧。
臭氧形成以后它會一直往下落,但是由于這種分子遇見溫度上升以后就不穩(wěn)定,所以在下落的途中又會分解為氧氣。形成和分解的速度穩(wěn)定,所以地球就會在特定的位置上出現(xiàn)臭氧層。
如果這種分子穩(wěn)定的話,就麻煩了,因為臭氧很臭,到時地球表面聞起來臭烘烘的,這倒不要緊。最重要的是,這種分子對人類來說有毒。
臭氧層最大的作用就是它能完全隔絕短波紫外線(UV-C),以及一部分中波紫外線(UV-B),不能阻擋長波紫外線(UV-A)。
波長越短能量越高,穿透能力越強,所以我們在地球上平時不擔心UV-A,只防UV-B(防曬霜主要就是阻擋這部分紫外線)。
雖然只有一部分UV-B到達了地球,但是它對生物的影響非常大,至少沒人敢在太陽下暴曬。如果失去臭氧層的話,UV-C達到地球表面,就會引起生態(tài)災難,不僅是動物們受不了,就連植物也會大量死亡。
所以說臭氧層的作用可見一斑。沒有它的存在,就不會有生命。
臭氧層其他的作用就是能夠對高層大氣進行升溫,促進大氣的循環(huán)和流動,以及對地球起到了一定的保溫作用。這兩點對生態(tài)環(huán)境也非常重要。
那么接下來要說的是,臭氧層被破壞是真的嗎?
這確實是真的,1985年科學家在南極上空發(fā)現(xiàn)了臭氧層被持續(xù)大量損耗的現(xiàn)象,大為震驚。如果再這樣下去,地球肯定會重蹈3億6000萬年前的覆轍,當時就是因為臭氧層的消失導致了生物大滅絕。
所以當科學家發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象以后就開始尋找破壞臭氧層的元兇,毫無以為人類是罪魁禍首。
上世紀二十年代,那時的冰箱還算是奢侈品,但已經開始在歐美國家普及并大量生產,最初冰箱所使用的制冷劑有毒、而且容易燃燒爆炸。因為冰箱所產生的事故不在少數(shù)。
所以當時的一位赫赫有名的發(fā)明家米基利就合成了氯氟烴類的制冷劑,它無毒、無味,而且不燃燒,就成為了制冷劑的首選。
這種化學物質隨后也被用作塑料的發(fā)泡劑、氣霧劑而廣泛使用,但當時所有的人都不會知道,這種化學物質正在吞噬地球。就這樣一直使用了至少60年的時間。
米基利除了發(fā)明了氯氟烴類的制冷劑以外,還在上世紀初發(fā)明了汽油抗爆劑四乙基鉛,這種化學物質中的鉛被大量排放到大氣中,造成了人類被毒害幾十年。
所以后來米基利被評為最糟糕的發(fā)明家,他是對地球環(huán)境危害最大的單體生物。
1985年人類在發(fā)現(xiàn)了氯氟烴類破壞臭氧層以后,就開始簽訂了《蒙特利爾議定書》,全世界行動起來拯救地球。所以在當時這算是一件大事,因此被寫進了教科書 ,讓我們認識到制冷劑氟利昂的危害,以及臭氧層的重要性。
與此同時我們也在努力尋找替代品,因此就合成出了氫氯氟烴類,這類化學物質雖說依然存在氯元素,它是破壞臭氧層的罪魁禍首,但氫氯氟烴類的破壞力僅是氯氟烴類的百萬分之一。
目前還有部分制冷產品在使用氫氯氟烴類制冷劑,但我們已經找到了氫氟烴類制冷劑,它不含氯元素,對臭氧層沒有任何影響,未來將在2030年徹底取代氫氯氟烴類制冷劑。
我們?yōu)楹尾辉偬岢粞鯇涌斩戳耍?/p>
原因就在于,人類這次勝利了!這是整個人類聯(lián)合起來第一次完成的自救行動,過去的數(shù)十年間北極空洞已經全部消失,而南極空洞也在逐漸減小。
雖說目前南極依然存在空洞,大小也在不斷隨著季節(jié)的變化在波動,例如每年的7、8月份南極臭氧層空洞就會增大,達到了10月份就會達到最大,然后在11-12月份就會逐漸減小。
例如最近根據衛(wèi)星的追蹤,科學家發(fā)現(xiàn)了今年南極的臭氧空洞是過去15年來最大的!面積達到了2400萬平方公里,幾乎跟整個南極大陸一樣大。
左圖是計算機生成的圖像,右圖是衛(wèi)星圖像(藍色) 不過大家不要慌張,這依然屬于正常波動,隨著南極在11月份變暖,這個洞會慢慢變小。從整體來說在我們限制了破壞臭氧層的氯氟烴類以后,南極的洞一直都在慢慢的恢復。
而今年出現(xiàn)這個大的空洞原因是因為南極高層大氣今年在極夜期間太冷了,當溫度低于-78攝氏度就會在平流層形成含有冰晶的云層。
這些冰晶可以從含有氯的化學物質中分解出具有活性的氯自由基,這種物質就會加快臭氧層的消耗,這也是為什么南極會首先出現(xiàn)空洞,以及南極的空洞為什么愈合這么慢,原因就是南極太冷了。
這也說明了在大氣中依然存在含氯的化學物質,所以我們還需要繼續(xù)遵守《蒙特利爾議定書》,逐步降低、甚至禁止有害化學物質的排放??茖W家預計在2060年,南極的臭氧層空洞將徹底成為歷史。
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