天天最新：为何说臭氧层是地球的“保护伞”？假如失去它，会发生什么？

2022-09-29 16:12:17 来源：科普中国

在我们蔚蓝的地球家园之外，包裹着一层大气，这层大气主要成分是氮和氧，约占99%以上。此外，还有少量的二氧化碳、水汽和臭氧等等。虽然二氧化碳、水汽和臭氧的含量很小，但是，对气候变化的影响很大。

大气中的臭氧绝大部分集中在距离地面25-30千米的平流层内，称为臭氧层。实际上，在臭氧层内各地分布不均匀，而且大气中的臭氧总量非常少，不到大气整体的百万分之一。如果在0℃把它们放在海平面气压下，它们就会变成薄薄一层，其厚度相当于二十多页纸，大约是0.3-0.5厘米厚。正是这个薄薄的臭氧层，阻止了太阳光中99%的紫外线，为地球生物撑起了一把生命之伞。

(资料图片仅供参考)

臭氧从哪儿来？

臭氧与氧分子是亲兄弟，臭氧由三个氧原子组成。在高层大气中太阳的各种射线撞击氧分子，在紫外线撞击下氧分子分解成两个氧原子，一个氧原子和其余的氧分子化合成一个臭氧分子，这就是臭氧的光化学生成过程。臭氧吸收太阳紫外辐射加热平流层大气，形成平流层环流特征。紫外线又击碎了臭氧分子，分解成氧分子和一个氧原子，成为臭氧的光化学分解过程。

（图片来源：veer图库）

在这个光化学分解过程中，生成速率与分解速率相等就能维持臭氧总量的动态平衡，也就是说能维持地球生命保护伞的存在。如果失去了动态平衡，当生成速率大于分解速率时，臭氧总量就会增加，例如，有些科学家认为太阳活动变大时，臭氧增加了3%。而分解速率大于生成速率时，臭氧总量就会减少。如果减少到正常值50%以上，人们形象地说这是个洞。

警报！臭氧洞出现！

1985年，英国科学家法尔曼等人在南极哈雷湾观测站发现：1977-1984年，每到春天，南极上空的臭氧浓度就会减少约30%，有近95%的臭氧被破坏。从地面上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成一个“洞”，直径达上千公里，“臭氧洞”由此而得名。此后，全世界都在密切注视着臭氧层的变化。

（图片来源：veer图库）

全球臭氧层遭受破坏，臭氧含量的减少，愈是高纬度地区愈明显，两极上空则是集中反映。臭氧层低值区的出现具有季节性，与气温变化有关：南极地区上空是在7-9月份，而北极地区上空则是在1-3月份。到了夏季，这些低值区又会自行恢复常态。但如果臭氧损耗严重，恢复就会迟缓。研究人员认为，两极地区臭氧损耗特别严重，与冬季格外寒冷、平流层气温过低有关，还可能导致臭氧层恢复速度放慢。

（图片来源：veer图库）

有人估计，如果臭氧层中臭氧层含量减少10%，地球的紫外线辐射将增加19%-22%，皮肤癌发病率将增加15%-25%，仅美国死于皮肤癌的人将增加150万人，白内障患者将达到500万人，患呼吸道疾病的人也将增多。

不仅如此，紫外辐射增强，将打乱生态系统中复杂的食物链，导致一些主要生物物种灭绝。大量紫外线辐射还可能降低海洋生物的繁殖能力，扰乱昆虫的交配习惯，并能毁坏植物，特别是农作物，使地球的农作物减产2/3，导致粮食危机。

修补“生命保护伞”，我们在行动！

科学家指出，完全由人工合成的氟利昂是破坏臭氧层的“罪魁祸首”，它可以存在长达40-150年，因此会在大气中不断积累，最后将上升至平流层，在这里因受紫外线照射而分解产生氯原子，活泼的氯原子会与臭氧反应，使臭氧分解消失。而且平流层所能接纳的氯有限，即使大幅降低氟利昂的使用量，大气也需要一段相当长的时间才能减缓臭氧的分解。

（图片来源：veer图库）

为了推动氟里昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，1985年，在联合国环境规划署的推动下，制定了保护臭氧层的《维也纳公约》。1987年，联合国环境规划署组织制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对8种破坏臭氧层的物质（简称受控物质）提出了削减使用的时间要求。这项议定书得到了163个国家的批准。

从各项国际环境条约执行情况而言，这项议定书执行的是最好的。目前，向大气层排放的消耗臭氧物质已经逐年减少，从1994年起，对流层中消耗臭氧层物质浓度开始下降。但是，由于氟利昂相当稳定，即使议定书完全得到履行，臭氧层的耗损起码也需要几十年的时间才能完全复原。

结语

早在2020年，《自然》刊物中便有研究证实，在共同努力数十年后，南极臭氧层空洞已经出现了修复的迹象，我们切实地感受到，人类有能力通过沟通和协作来共同保卫我们的地球家园。但比起“亡羊补牢”，我们更应该从源头出发，坚持绿色生活，提高环保意识，减少对环境的破坏。

（编辑：孙晨宇）

出品：科普中国

作者：地球故事团队

监制：中国科普博览

关键词：分解速率紫外线辐射联合国环境规划署