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还记得在二十世纪末至二十一世纪初的那段时间 , 我们经常谈及地球即将面临的两个巨大环境问题:一个是地球的“温室效应” , 另一个就是地球的臭氧层空洞 。
其中温室效应自始至终受到了人类重点关注 , 包括在2016年世界各国签订《巴黎协定》应对全球气候变化 , 在2020年我国提出双碳目标 , 即碳达峰与碳中和 。 中国表示力争2030年前实现碳达峰 , 2060年前实现碳中和 。 应对地球温室效应 , 世界各地都在付诸行动 。
对于臭氧空洞问题 , 在上个世纪末 , 科学家就发现 , 南极臭氧层空洞最大的时候曾达到2950万平方公里 , 相当于3个中国的面积 , 状况令人担忧 。 但臭氧层空洞问题为何现在谈得越来越少了 , 难道臭氧层空洞只是一个谎言?还是它已经被修复好了?
地球臭氧层我们知道 , 太空中的辐射是非常强的 , 但好在地球具有大气层 , 能够为地面上的生物阻挡辐射 , 大气中阻挡辐射最重要的那部分就是地球的臭氧 。 臭氧层对地表生物极为重要 , 一旦它出现了问题导致地表紫外线强度变高 , 将会引起非常严重的健康和环境问题 。
臭氧和氧气都是由氧原子构成的单质气体 , 不同的是 , 氧气分子是由两个氧原子构成 , 也就是O2 , 而一个臭氧分子是由三个氧原子构成O3 。 臭氧顾名思义 , 气味确实有点臭 , 它是一种具有鱼腥气味的淡蓝色气体 。 地球臭氧浓度最大的部分位于20—25公里的高度 , 这个区域处于地球的平流层 。 那么地球上的臭氧都是怎么来的呢?
【为什么现在几乎不提臭氧空洞了,是误解还是地球臭氧已经修复了?】
地球的臭氧层是如何形成的?实际上臭氧也是由氧气转换过来的 , 只是形成臭氧需要紫外线的帮助 。 我们知道紫外线的能量是比较高的 , 当氧气受到太阳光中波长较短的紫外光照射时 , 有一部分会分解成氧原子 , 氧原子极不稳定 , 很容易与空气中的其它物质反应 , 具有很强的氧化作用 , 遇氢气生成水 , 遇碳生成二氧化碳 , 遇到氧气则会生成臭氧 。 由于臭氧的密度比空气大 , 因此形成的臭氧会遇见下落 , 但到达平流层后 , 下部上升的热气同样也会将臭氧吹起 , 这种动态平衡下 , 臭氧便保持在地球的平流层当中 。
另一方面 , 臭氧原子结构也比较不稳定 , 如果再受到长波紫外线的照射 , 则又会分解形成氧气 , 所以地球上的臭氧含量始终保持在一个平衡状态下 。
人类ODS使用泛滥导致臭氧层破坏由于臭氧被大量破坏 , 科学家们开始寻找究竟是什么物质对地球臭氧层造成了影响 。 在1974年 , 当时加利福尼亚大学的科学家Rowland和Molina发现 , 人工合成的一些氟氯烃化合物对臭氧的破坏作用极大 , 并将这项研究成果发表在了《自然》期刊上 。 为了进一步验证这个结论 , 他们还在南北两极开展了大量实验 , 结果与他们的研究成果完全吻合 , 他们也因此获得了1995年的诺贝尔化学奖 。 这类消耗臭氧层的物质也被称为ODS 。
之所以氟氯烃化合物对臭氧的破坏作用极大 , 主要是由于这些化合物在太阳的辐射下会分解出Cl原子和Br原子 , 这些原子的产生可以加速臭氧的分解 。 一般来说 , 1个氯原子可以破坏近10万个臭氧分子 。
氟氯烃化合物在工业具有非常广泛的用途 , 可以用作制冷剂、发泡剂、清洗剂等等 , 在上个世纪 , 工业上使用这类化合物非常普遍 , 这正是这些原因 , 当时地球臭氧层也因此受到了较大的破坏 。
为防止大气臭氧层被进一步破坏 , 1987年 , 联合国邀请了二十多个国家签署了《关于消耗臭氧层物质(ODS)的蒙特利尔议定书》 , 在1994年 , 联合国大会将每年的9月16日设为国际臭氧层保护日 。 我国也在1991年正式加入《蒙特利尔议定书》 。
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