未來科學
北極正形成最大臭氧空洞，它會影響人類的生存嗎？
最近，根據有關機構的監測和研究表明，地球的北極地區出現了一個巨大的臭氧層空洞，這可能是有史以來北極地區出現的最大空洞，其面積或許可以與每年在南極形成的臭氧層空洞相當。關於南極臭氧層空洞，大家應該不會太陌生，其實關於極地特別是南極臭氧層空洞的監測和研究，從上世紀60年代在很多國家就已經開展，通過全球各個國家的聯合保護，南極這個臭氧層空洞正在逐步地恢復，此時在北極又再次出現，這種情況會影響到人類嗎？
地球上的臭氧
在地球的大氣中，臭氧是一種含量非常微少的氣體，主要分佈在平流層中，其產生機理主要是氧氣在太陽輻射下分解為氧原子，其中一個氧原子又與氧氣結合形成具有3個氧原子的氣體。臭氧的化學性質非常活潑，具有很強的氧化性，因此近地空氣中如果含有標準限值以內的一些臭氧，對於淨化空氣、清除有害微生物、進一步阻止紫外線的侵害具有積極作用。但是如果含量過高，則它的強氧化性就會出現反面效果，既能嚴重刺激人體的呼吸道，引發胸悶、咳嗽、支氣管炎、肺氣腫等一系列的呼吸系統疾病，同時對於植物來說也會損傷其組織結構和生理功能，造成植株生長緩慢甚至枯萎，因此在新修訂的國家空氣質量標準中，將臭氧列為空氣汙染物。
除了近地面以外，絕大多數的臭氧存在於大氣層中的平流層，其厚度僅為3毫米。雖然這人厚度看起來非常不起眼，但對於地球上的人類來說，卻具有非常重要的積極作用，那就是能夠強烈吸收來自太陽輻射中99%的紫外線，從而有效避免了人體特別是皮膚被紫外線所灼傷，同時最大程度地降低了皮膚癌症的發生。
氟利昂對臭氧的破壞
關於地球臭氧層空洞是如何產生的，科學界目前普遍的觀點是由於人類活動排放的汙染物所致。進入工業文明之後，隨著人類大量使用化石能源，排放到空氣中的各類汙染物質也越來越多，當積累到一定程度，並且超過了環境空氣的承載能力和恢復容量範圍，就會造成各種類型的空氣汙染，比如酸雨、光化學煙霧、霧霾等。其中，工業生產排放的一種特殊物質－氟利昂，對於臭氧來說簡直是滅頂之災。
上世紀20年代，人類發明了氟利昂，因其具有的穩定化學性質、不可燃燒、沒有毒性的特點，被作為有效的製冷劑和清潔劑，應用於家電、日化、汽車和消防器材的生產，由於它的化學性質非常穩定，在空氣環境中根本不會被分解，因此隨著人類生活水平的不斷提高以及上述領域用品消耗量的增加，氟利昂被大量排放到空氣中，隨著大氣環流進入到對流層的上部以及平流層內。
在對流層的上部以及平流層內，由於太陽輻射特別是紫外線非常強烈，在持續大量的能量輸入情況下，氟利昂發生分解，釋放出氯原子，繼而與臭氧發生持續性的連鎖反應，其主要過程包括如下步驟：
第一步，部分臭氧分解產生氧氣和遊離氧原子，O3 → O2 + O。
與此同時，氟利昂中的主要成分也在紫外線作用下發生分解，這裡以二氟二氯甲烷為例說明，其反應式為CF2Cl2 → CF2Cl• + •Cl。
第二步，釋放出的 •Cl與臭氧發生自由基反應，Cl• + O3 → ClO• + O2。
第三步，形成的氯氧自由基與臭氧先前分解的遊離氧原子發生反應，ClO• + O → Cl• + O2。
通過這三個完成速率很快的化學反應，氟利昂把臭氧最終變成了氧氣，而自身分解的氯原子並未被結合，重新投入到了分解臭氧的循環之中。據測算，一個氯原子至少可以破壞數萬個臭氧分子，而且在平流層中的存在時間也非常長，平均可達到幾百年，可見氟利昂對於臭氧層的破壞力是非常巨大的。
臭氧層空洞為何在兩極出現？
在地球緯度不同的地區，太陽的入射角也不同，整體上接受到的太陽輻射能量也會不一樣，平均來看是赤道地區最高，兩極地區最少。而在太陽輻射高的低緯度地區，空氣對流運動的強度就會偏大，因此對流層的高度也越高。而兩極地區所受到的太陽輻射能量很少，空氣對流運動相對很弱，因此對流層的厚度較低。
兩極地區的對流層厚度偏低，那就意味著平流層與對流層的界限高度，也要比地球上其它地區要低。排放到空氣中的氟利昂物質，隨著對流層中的大氣環流，本來是向著地球上空大氣層中任何的方向飄散的，但是當運動到兩極上空時，由於平流層的高度較低，因此會很容易突破進入平流層中，從而破壞兩極上空平流層中的臭氧層，造成臭氧層空洞。
北極的臭氧層空洞對人體有何影響？
臭氧層空洞的大小，除了與人類生產過程中排放氯氟化合物的數量有直接關係以外，還與地球的大氣環流密不可分。之前我們經常聽到南極地區上空出現臭氧層空洞，主要原因是在南極的冬季，其上空會有一個巨大的氣體渦旋，將南極上空的大氣與周圍的空間隔絕起來，高空氣溫非常低，大量的微小冰晶物體不斷吸收氯氟化合物，致命濃度不斷升高，而隨著氣溫逐漸升高，這些冰晶中的氯氟化合物就會被釋放出來，開始按照剛才提到的循環自由基反應破壞臭氧分子。而這種巨大的氣體渦旋，一般南極上空要比北極強大得多，因此南極的臭氧層空洞產生頻次和規模要比北極大。
此次北極上空出現空洞，其原因也主要取決於今年進入冬季以後，在強烈的西風影響下環繞北極的極地漩渦非常強大，形成類似南極那樣的空間封閉區域，致使高空雲層中的冰晶體吸收了較多的氯氟化合物，因此形成了臭氧層空洞。而以往北極地區的溫度變化程度和變化速率較快，不易形成這種空洞。
由於北極地區剛剛結束極夜，太陽高度很低，從臭氧層空洞中“逃出來”的太陽紫外線強度不是很大，再加上這裡人煙稀少，對人體的傷害不會太大。但是，隨著溫度的緩慢提升，臭氧層空洞會逐漸向緯度較低的北西伯利亞、北歐等人口比較密集的區域，因此氣象專家提醒這些地區屆時出行除了要佩戴口罩之外，還要塗抹一些防曬用品。
總結一下
臭氧層空洞的產生，直接原因是人類生產活動中排放出的大量氯氟化合物破壞臭氧所致，同時也與極地漩渦的強度有關。今年北極地區受強烈西風的影響致使漩渦強度增大，高空雲層中的冰晶吸收氯氟化合物的能力顯著提升，從而形成了臭氧層空洞。隨著極地漩渦的移動和溫度的上升，會逐漸發生破解，臭氧層空洞也會在較短的時間內恢復過來，因此不會對人類社會產生明顯影響。
優美生態環境保衛者
北極正形成最大臭氧空洞，它會影響人類的生存嗎？
根據NASA的監測，北極上方的大氣層曾在產生一個巨大的臭氧空洞，這是北半球有史以來最大的臭氧空洞，甚至可以和南極每年形成臭氧空洞相提並論！
目前北極的臭氧水平達到創紀錄的新低，覆蓋的面積超過三個格陵蘭島，這個巨大臭氧空洞是否會危及人類的健康，它會維持多久？
臭氧層是怎麼產生的？它有多大影響？
臭氧是含氧大氣層的一個特有成分，太陽系中地球並不是唯一擁有臭氧的行星，金星也擁有極其稀薄的臭氧成分（只有地球的1%），地球上臭氧的形成過程是氧分子被紫外線光解，形成獨立氧原子，和其他氧分子構成了O3臭氧，但這個臭氧分子不穩定，又會分解成氧原子，一直循環，形成臭氧！
金星的臭氧卻不是這樣形成的，而是強烈的紫外線分解金星大氣層佔絕大部分二氧化碳，碳比較重，會落入金星表面或者隨著進行狂風在大氣層中循環，氧分子則會經歷和地球上相同的過程形成臭氧循環！
臭氧對地球的作用
臭氧層的高度大約在距離地面10-50千米的高空，看起來似乎很厚，其實它在大氣層中的厚度非常薄，大約只有數毫米（按大氣對流層密度計算），但它意義非凡，因為它會遮擋對生物有害的短波長紫外線，因為波長越短，能量越高，對人體眼睛與皮膚都會造成相當大的影響，危害人類健康！
臭氧層的厚度在全球各地是不一樣的，兩極最薄，赤道最厚，其實這與大氣層與海洋水體的分佈是一樣的，這個結果是地球自轉的“離心力”所致，將兩極的臭氧甩到了赤道地區，所以高緯度地區的紫外線比較強烈就是這個原因！
在高緯度地區出行時各位要做好個人防護措施，比如護目鏡等。
臭氧空洞是如何產生的？
臭氧空洞是二十世紀末的熱門話題，南極的臭氧空洞每年都產生，而且有越來越大的跡象！為避免巨大的臭氧空洞繼續擴大影響人類生存，因此科學家持續尋找破壞臭氧層的罪魁禍首，最終認為氟利昂是其中最大的原因！
1930年通用汽車與杜邦合作，共同開發高效製冷劑以便生產滿足汽車空調使用，因此開發出了二氟二氯甲烷，這種與1890年合成的氯氟烴相比具有無毒，穩定的特性，因此在製冷設備上大量使用！
1973年美國化學家馬里奧·莫利納首次提出氟里昂對臭氧層有影響，他認為臭氧層在氯原子丶氟原子和溴原子附近會被毀壞，這些氣體分子升到同溫層，在紫外線照射之後，被光解成各種單元素氣體，破壞臭氧層！
1987年19個組織和四個國家執行了一項機載南極臭氧實驗。表明1987年時的臭氧空洞大小達到了歷史最大，這引起了科學界和政界的注意！因此全世界在1987年簽署了蒙特利爾議定書，全面禁止使用氟氯碳化物！
因此全世界在類全面禁止使用氟利昂後臭氧層逐漸恢復，到2010年後南極臭氧空洞已經恢復到沒人注意的程度了！
北極臭氧空洞又是啥狀況？會威脅人類生存嗎？
研究人員通過釋放探空氣球發現，在三月底最新測得的數據，北極在18千米的高度上臭氧比例較正常水平下降90%，正常情況下，臭氧比例約為百萬分之3.5，而記錄到的臭氧水平僅僅為百萬分之0.3，這超過了以往任何一段時間的水平！
上文說臭氧空洞已經離我們很遠了，為什麼北極又突然跑出一個臭氧空洞來？而且比歷史上最大的南極臭氧空洞更大！其實臭氧空洞形成看起來很簡單，但卻是多種因素造就的結果，其中氟利昂破壞就有一個與溫度相關影響特性。
寒冷與氟利昂破壞有非常大的關係，當溫度低於-73℃時，任何形式存在的氯轉都會轉變為活性氯的化學反應。當氣溫比較高時氯化物盡受到紫外輻射分解時破壞臭氧層，而進入酷寒季節，大氣層中的氯化物在臨界溫度以下轉變成了更活潑的活性氯，這就破壞了北極上空的臭氧層！
德國波茨坦Alfred Wegener研究所的大氣科學家Markus Rex稱，北極今年的溫度是1979年以來的最低溫度，在如此寒冷的條件下，大氣層中的氯化物轉而成為了活性氯，所以北極的臭氧空洞比任何一個年份都要大得多。
太陽就這麼點高
會威脅人類生存嗎？
臭氧空洞似乎是一個壞消息，但好消息是這個臭氧空洞對人類沒有影響，因為現在北極剛從極夜中甦醒，太陽還在地平線上打轉，紫外輻射因為不會通過極地上方的臭氧空洞影響地面，所以它只是一個臭氧空洞而已，暫時對人類沒有任何影響。
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