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你知道嗎?地球的臭氧層正在耗盡?


2022年10月17日 - 宇宙小編  
   

也許你的氣霧發膠應該為它負責呢!臭氧耗盡會導致曬傷和更強調的紫外線嗎?開門見山吧,我們談論的是臭氧空洞。但是,最終,這一切意味著什麼?

臭氧空洞的正式稱呼是南極臭氧空洞,因為它是在南極洲上空形成的。什麼是臭氧?它是一種三氧原子氣體,地球臭氧的約90%存在於平流層中(平流層位於大氣層地面距離8英裏到30 英裏的分段),它也常被稱為臭氧層。對地球而言,臭氧發揮了“防曬霜”的功能,通過吸收的方式,過濾掉了大部分有害的紫外線或其輻射。如果沒有臭氧層,紫外線輻射會對地球進行“消毒”。即便仍有一個被破壞了的臭氧層,更多的曬傷和皮膚癌病例還是會產生。我們的眼睛會受傷,植被會枯萎死亡,農作物會減少產量。總而言之,臭氧對地球的生存至關重要。

那是什麼導致了臭氧空洞?主要有四個因素:南極周圍的強風或極地渦旋,太陽光,來自消耗臭氧層物質的氯和溴化合物,平流層低於華氏負109度的低溫(它能形成一種特殊極地平流層雲)。

讓我們來看看它們是如何破壞臭氧的:在冬季,隨著氣溫的下降,極地渦旋在南半球的平流層中形成;當陽光在冬末和早春返回南極洲時,當地的溫度仍然低到足以形成極地平流層雲。更糟的是,有了陽光催化,雲粒子表面會發生一些化學反應,將本不活躍的氯和溴進入活躍狀態;接著,渦流充當一種容器,將南極平流層的物質困在其中,使得活性氯和溴化合物破壞臭氧分子;由此,平流層的臭氧大規模枯竭。當有陽光時,在陽光照射下,冬季產生的活性氯和溴化合物“偷走”臭氧分子中的一個氧原子,留下氧氣分子。只要極地平流層雲存在一日,這些化學反應就會周而複始,直到臭氧幾乎消失。



  

這形成了我們所說的臭氧空洞。
但那的確是一個錯誤說法。它實際上更像一個薄層。在晚春中期,渦旋開始分散,消耗臭氧的極地的空氣混合以後回到南半球的剩餘部分,臭氧空洞就消失了。臭氧的消耗仍在發生,只是不再集中於這一小塊區域,而在大氣層擴散。所以為什麼臭氧空洞更大更遠,並持續這麼多年呢?唔,其實完全歸結於氣候,如同有些冬天較之地表的其他冬天,會更冷更漫長。平流層的天氣也是如此。如果南極洲的平流層保持低溫,極地的渦旋和其中的臭氧空洞也會持續。而在多年的春寒溫度下極地渦旋和臭氧空洞一直很大。毫無疑問的是,臭氧消耗並非自然發生,而是源於人類關於被稱之為氟氯化碳或氟氯烴的化學物質排放。

二十世紀初冰箱使用的有毒氣體,如作為制冷劑的氨和氯甲烷。不幸的是,有毒氣體從電器中泄漏導致了人員傷亡。因此研發了無毒不易燃的化學物質作為制冷劑。氟利昂由此誕生。存在很多種類的氟氯化碳,但最為著名的是氟氯化碳11和氟氯化碳12。20世紀30年代氟氯化碳的產生和消耗堪比托斯基火箭。20世紀80年代每年排放進大氣的只是氟氯化碳11就超過三億磅。在1985年英國學者Joe Farman和他的同事發表了關於南極洲臭氧大量季節性損失的研究。

得益於行動迅速的科學界、行業和決策者的共同努力,1987年《蒙特利爾議定書》簽署,它限制了氟氯化碳的生產和消費。現在地球上每個國家都簽署了《蒙特利爾議定書》。所以鄭重聲明,自這些法律在八十年代生效以來,你的發膠和噴霧體香劑已經沒有對臭氧造成傷害了。但是為什麼我們今天仍然能看到一個臭氧空洞呢?

首先,氟氯化碳的壽命為50到100多年,大氣中氟氯化碳的濃度的大幅下降是需要時間的。其次,今天仍有氯氟烴被釋放到大氣中。例如,當一台舊冰箱或空調設備在垃圾填埋場中變質時,所蘊含的氯氟烴會慢慢釋放出來。從氟利昂被釋放到空氣中起,大約需要5年的時間,它的影響才會在南極洲上空產生,在那裏臭氧的消耗將會開始。

地球表面排放的氟氯化碳氣體最終要上升到地球熱帶區的臭氧層。在平流層的臭氧可以阻擋大部分來自太陽的紫外線輻射,所以,氟氯化碳氣體不得不太陽光可以分解掉他們之前升到臭氧層更高的地方。一旦他們獲得足夠多的太陽輻射,他們就會釋放出許多最終要到達臭氧層的氯化物,形成一些像氫氯酸,硝酸氯類似的物質。
當這些化合物踏上了前往南極洲的道路時,這些化學反應就開始發生了。
如果你想要知道為什麼南極洲的這些化學反應對於極地區來說是獨一無二的,那麼答案是,因為他們極低的溫度,同時,因為極地氣流雲層的存在,一個氯原子可以毀滅1000s個臭氧分子,從二十世紀二十年代開始到二十世紀九十年代初期已經有百萬個英噸個氟氯化碳物就會被泵進大氣層了。

因為大氣層中氟氯化碳的濃度已經持續降低,所以臭氧洞被期盼著逐漸變得不那麼嚴重,同時,科學家也希望南極洲的臭氧可以在大概2070年的時候恢複到原來的健康的水平。

相關知識

大氣層(詞源:來自古希臘語中的“蒸汽”和“球體”)是包裹著行星的一層氣體或多層氣體的結合體,它能夠依靠行星的重力保持在一個固定的位置。當行星的重力大且大氣溫度低的時候,這個行星就會保留它外部的大氣層。



  

恒星大氣是指恒星的外部區域,包括不透明光球層上的各層,低溫行星的外層可能還有化合物分子。

我們地球的大氣層是由78%的氮氣、21%的氧氣、0.9%的氬氣、0.04%的二氧化碳以及其他微量氣體組成的,地球上大多數的生物都利用氧氣進行呼吸,特別地,細菌在閃電的作用下和氮發生特別的化學反應進行養分的提供,這一過程稱為“固氮”,這一過程是為制造核苷酸和氨基酸中的氨做准備;除此之外,自然界中還有各種植物、藻類、藍藻細菌可以通過利用吸收進來的二氧化碳進行光合作用來產生生物呼吸所需要的氧氣。

大氣的分層結構最大限度地減少了陽光、紫外線輻射、太陽風和宇宙射線對地球的有害影響,保護了生物免受遺傳危害的影響(紫外線輻射會引起生物的基因變異)損害。目前地球大氣的組成是數十億年來生物對古大氣進行生化改造的產物。

人們普遍認為,在大約50億年前,地球與火星大小的行星相撞,大約46億年前,地球上因為被熔岩岩石所覆蓋,所有幾乎沒有大氣。然而,當地球的熔岩岩石的時代過去——地球冷卻後,大氣開始由火山噴出的氣體形成,其中就包含大量的二氧化碳,所以在5億年前,地球表面開始冷卻,大氣凝固,並開始分層富氧,便於水在表面聚集,以供生命逐漸完成進化。

時至今日,地球以外的許多行星表面都有一層外層的壓力很大的大氣層,在沒有氣候變化影響的情況下,地球大氣在春分12小時以上的時間裏折射太陽光。

by:當年明月,戲╮,(◦˙▽˙◦)