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臭氧层空洞  

2008-02-24 09:15:30|  分类: 教育篇 |  标签: |举报 |字号 订阅

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臭氧层空洞

    臭氧(O3)由3个氧原子结合而成。臭氧层是高层大气(离地面约12~45公里)中的一个稀薄的平流层,由法国科学家法布里于20世纪初发现。

    臭氧层能吸收太阳光中99%以上的对人类有害的B类紫外线,为地球上的生物提供天然保护屏障,因而被称为“地球保护伞”。

    自20世纪70年代以来,臭氧层发生严重耗损,NASA和NOAA在同期开始使用仪器监测南极的臭氧层密度。发现每年春季南极大气中的臭氧层一直在变薄。

  1987年英国南极测量局的大气科学家采取了国际合作方式,在南极进行了臭氧层的研究,代表19个组织和四个国家的大约150名科学家和辅助人员聚会于智利的蓬塔阿雷纳斯,进行了一项规模空前的研究,即机载南极臭氧实验。这项实验表明南极上空出现臭氧层空洞,并且逐渐扩大。这一发现震惊了科学界。

                           

                        图1 1981,1987,1993,1999年的南极臭氧层图谱

  图1是“臭氧总量绘图光谱仪”(Total Ozone Mapping Spectrometer,简称TOMS) 绘制的从1979年到1999年间的南极上空臭氧层变化图谱(一般每年的9~10月,空洞达到最大面积)。图中,臭氧密度越高的地方,颜色越红;反之,臭氧密度越低的地方,颜色越蓝,表示厚度变薄或有空洞。

    1996年9月,南极臭氧层空洞覆盖的面积达1000万平方英里(2590万平方公里);1998年9月,空洞面积达1050万平方英里(2720万平方公里)。由此可见,二十年来南极臭氧层逐渐耗尽、越来越薄。

                          

                     图2  2000年的南极臭氧层图谱

  图2是TOMS绘制的2000年的南极上空臭氧层图谱。2000年9月,南极臭氧层空洞覆盖的面积达1150万平方英里(2977万平方公里),创历史最高纪录。

    科学研究表明,导致臭氧层空洞出现是人类大量使用氯氟烃化学制品(CFCs,Chloro Fluoro Carbons)——氟里昂(用于冰箱、空调的制冷剂)引起的恶果。它们严重的破坏了臭氧层。因此,人们把氟烃化学制品取名“臭氧层杀手”。

    臭氧层遭破坏会造成紫外线辐射增强,增加人类患皮肤癌、白内障的机会,并且会对植物、藻类、食物链及全球生态系统造成致命的破坏。

  为保护臭氧层,联合国先后出台了《保护臭氧层维也纳公约》(1985年)和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》(1987年)及其修正案。目前,170多个国家和地区签署了《蒙特利尔议定书》。依据这些公约和协定,发达国家业已停止生产和销售氟氯化碳,而发展中国家则必须于2010年前停止生产氟氯化碳。

  2002年,由联合国环境规划署和世界气象组织牵头,全世界250多名科学家起草了一份关于臭氧消耗情况的评估报告。该报告证实,《蒙特利尔议定书》的执行十分有效,各种氯氟烃化合物在低层大气层的总积聚丰度正在缓慢下落。2002年的南极臭氧层空洞覆盖的面积只有810万平方英里(2096万平方公里),较2000年明显缩小,但我们还不可以掉以轻心。

                                 

                                  图3  2003年的南极臭氧层图谱

  2003年的南极臭氧层空洞覆盖的面积达1090万平方英里(2822万平方公里),仅低于2000年的纪录,为历史第二高(见图3)。

                             

                                    图4  2004年的南极臭氧层图           

  2004年7月15日,第三颗地球观测系统卫星(EOS)Aura发射成功。图4是Aura绘制的2004年9月的南极上空臭氧层图谱,该年的臭氧层空洞与2002年同期结果相当,但低于2003年。

    综上所述,由于国际社会采取了切实措施,近年来释放到空气中的氯氟烃开始减少,南极上空的臭氧层空洞开始缩小。然而,即便《蒙特利尔议定书》得以有效执行,从而减少了消耗臭氧层物质的使用和排放,那些已被排放到大气层中的化学品的寿命却很长,这就意味着在未来许多年中臭氧消耗现象仍将持续下去。根据澳大利亚科学家乐观的预测,如果《蒙特利尔议定书》继续得以有效实施,用以保护地球的臭氧屏障将于不久的将来开始复原,并将于2050年前完全复原。这是一个可喜的估计,也是一个及时的鼓励。

    让我们共同努力,保护好地球的天然屏障——臭氧层。别忘了,人类共同的未来,只有一个地球!

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