地球臭氧层恢复速度异常慢！原因竟出自于臭氧自身？

2019年臭氧层洞，来源：NASA

最近，一篇新发表的论文量化了地球平流层中的微量碘含量，这可能有助于解释为什么地球某部分臭氧层的恢复速度没有达到预期水平。

这篇论文作了一系列假设联系，将地球表面附近的空气污染与更高层大气中的臭氧层破坏联系了起来。

该研究的主要作者、CIRES和科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的博士后研究员西奥多·科尼格(Theodore Koenig)表示：“受到影响之后，臭氧可能会减少1.5%到2%，这听起来好像很少，但却非常重要。”他指的是地球赤道和温带地区臭氧层的下部。

臭氧层变薄，意味着更多的UVB辐射可以穿透到地球表面。

Koenig的论文是首次在平流层中对碘进行“定量检测”的研究，这篇研究论文本周发表在《美国国家科学院院刊》上，论文的合著者包括CIRES、CU Boulder和其他机构。

曾经广泛用于制冷，喷雾罐和各种溶剂的化学物质会侵蚀地球的臭氧层。早在20世纪80年代，科学家们就已经发现了平流层的“臭氧空洞”，随后，世界各国签署了《保护臭氧层国际蒙特利尔议定书》，限制了侵蚀臭氧层的化学物质排放。

CIRES研究员、科罗拉多大学博尔德分校化学教授、新研究的通讯作者Rainer Volkamer说：“在平流层上部，臭氧层开始出现恢复的早期迹象，但是平流层下部的臭氧由于不明原因继续减少。”

“在此之前，臭氧在这些区域的减少一直被归因于对流层和平流层之间的空气混合方式出现了变化。但我们的测量结果表明，海洋中的碘和臭氧之间也存在一种合理的化学解释，我发现了一个非常令人兴奋的情况，碘对臭氧的改变足以合理地解释为什么平流层下部的臭氧正在持续减少。”

在这项新研究中，Volkamer 和他的同事仔细研究了最近几次大气研究活动的数据，这些活动涉及的机构包括美国国家科学基金会(NSF)和美国国家航空航天局(NASA)的研究航天器，其中包括可以在白天探测平流层下部微量碘含量和其他所谓卤素的仪器(卤素还包括氯和溴，是破坏臭氧的关键物质)。

Koenig说，从这部分大气中获取数据是很困难的。“我们知道那里有一些碘，但直到现在我们才知道确切的含量数字……这是技术进步的结果：我们的仪器变得越来越好，最终变得可以进行这些测量。”

他们在平流层底部探测到的碘含量很少，就像往大盐湖里加几瓶水一样。但是碘在破坏臭氧方面非常高效，而且一般来说，科学家测量到的量也足以解释平流层下部臭氧破坏的状况。

那这些碘是从哪里来的呢?新的评估报告称，这似乎是地球表面空气污染所产生的结果，这就很奇怪了。

在地球表面，臭氧是一种污染物，在美国和其他地方是受到管制的，因为它会对人的肺造成损害。而当臭氧污染与海洋表面发生化学反应时，它会把自然产生的碘“拉”到大气中。其他研究表明，在大气低层，碘的浓度自1950年以来增加了大约两倍。

Koenig说，很明显，一些碘正在进入平流层，损耗了平流层的臭氧。“这应该不会抹杀掉《蒙特利尔议定书》取得的努力成果，但它仍然很重要。平流层下部应该已经有所改善才对，而不是像现在这样变得更糟。”

Koenig补充说：“有些事情正在导致情况恶化。我们的假设认为地表的臭氧正在破坏平流层的臭氧。”

Koenig和他的合作者说，更详细地对这个假设进行研究非常重要。例如，如果地球表面的臭氧污染增加的话，它会不会引发更多的低平流层臭氧层破坏?

CIRES研究助理、论文合著者佩德罗·坎普扎诺-约斯特(Pedro Campuzano-Jost)表示，该研究项目的成功部分归功于美国宇航局ATom(Atmospheric Tomography)任务(这个任务让一架研究飞机飞遍了全球)，以及国家科学基金会的CONTRAST (Convective Transport of Active Species in the Tropics)任务(该任务对平流层中的碘氧化自由基进行了检测)。

Campuzano-Jost说：“我们去过的地方有一半以前从未被采样过气溶胶，”而这正是导致这些新发现的因素。

Volkamer和他的同事们希望可以成功地开展一项新的任务，更详细地研究碘的化学作用，以更好地了解臭氧层的未来。