臭氧洞为什么只在南极有?

科普中国 2016-04-19

  在接近地面的对流层中,臭氧含量并不多,尤其是在近地面,臭氧是一种对生态系统有害的污染物。这就是说,在高空的平流层中,臭氧是“好”的;而在近地面的对流层中,臭氧是“坏”的。

  臭氧是一种由 3 个氧原子组成、有特殊 “臭”味的气体,主要分布在平流层,特别是在离地面 20 ~ 30 千米的臭氧层里浓度最大。臭氧是一种化学性质很不稳定和氧化性很强的物质,它在平流层中的生成和分解与太阳辐射有密切关系。臭氧是一种痕量气体,在大气中含量很少。在标准情况下,如果把大气柱中的臭氧全部收集起来,其全球平均累积厚度仅为 3 毫米左右,即只相当于两枚 5 分硬币的厚度。臭氧总量通常用多布森单位(DU)来度量,1 个多布森单位指的是,标准状况下臭氧累积厚度为 0.01 毫米,3 毫米就是 300 DU。

   

  可别小看这区区的 3 毫米,就是这平均 3 毫米的臭氧层,大量吸收了来自太阳的紫外辐射,其中对生物特别有害的 UV-B 辐射大部分(95%)被吸收,对地球生态系统和大气环境有重要影响。可以形象地说,臭氧层就是保护地球生命的盾牌。若没有臭氧层,我们赖以生存的地球就会在对生物有致命杀伤的太阳紫外线面前毫无遮拦,其结果将是地球生灵的灭绝。

  20世纪70年代末以来,全球臭氧总量是下降的,尤其是在南极地区下降最明显。80 年代中期,日本和英国科学家先后发现,春季南极站观测到的大气臭氧总量值与 10 年前相比减少了 30% ~ 40%;随后美国科学家用卫星资料也证实了这一结果。在春季,南极地区臭氧总量急剧减少,会出现低于全球平均值30~40%的闭合低值区,与周围地区相比,就显得南极洲上空出现一个臭氧低值的“空洞”,这就是南极臭氧洞。

   

  南极臭氧洞的出现与人类活动关系密切。为制造冰箱和空调器等,人类发明和使用了氟利昂和溴化烃等含氯和溴的化合物,正是这类污染物质最终导致了臭氧层的破坏,在南极地区的实地考察研究也找到了氯氟烃等物质消耗臭氧层的确凿证据。

责任编辑:果仁

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