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，其中符合臭氧洞標準(臭氧濃度低于220個多布森單位)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輒超2000萬平方公里。然而，由于北極周圍地區(qū)人口相對稠密、人類活動活躍，當臭氧洞形成并維持時，可能侵入中高緯度造成嚴重影響。
1984年，英國科學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。強大的繞極西風將極區(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，它在提供光化學反應界面的同時，吸附氯貯存物質(zhì)。到早春時節(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，進而引發(fā)光化學反應，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煙霧主要組成部分，會誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，破壞植物。與之對比，臭氧層中的臭氧可以隔絕和吸收太陽輻射中危險的紫外線成分，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，生物從深海走向淺海和地球表面，演變出復雜多樣的物種。然而，人類活動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，進而影響地球的宜居性，對生物安全造成嚴重影響。
為應對臭氧損耗問題，國際社會于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。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評估報告，經(jīng)過30年的努力，人類避免了嚴重的臭氧損耗危機。不過，要使南極臭氧洞恢復到上世紀80年代的水平，預計要到2060年之后，而恢復到上世紀60年代初的水平，則需要到2100年左右，保護臭氧層仍任重而道遠。(魏 科)
(作者為中國科學院大氣物理研究所副研究員)
關(guān)鍵詞： 臭氧層
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