臭氧层上还有空洞吗?

Question

在90年代，臭氧层上有一个像南极洲一样大的洞。《蒙特利尔议定书》制定后，有害的氯氟烃不再排放，臭氧层问题也得到缓解。

我只是在看NASA关于臭氧层的数据2021年9月，臭氧层上似乎出现了一个像南极洲一样大的空洞。为什么现在还是这样?为什么臭氧层仍有空洞?

Answer 1

一些国家仍在非法使用违禁的氟氯化碳。

“2018年，在大气中检测到大量禁用氟氯化碳，最终追踪到中国。”

其他原因包括气候变化．

自议定书生效以来，大气中有害物质的浓度已经趋于平稳，并正在缓慢下降，为臭氧层的逐渐愈合提供了基础。但日益恶化的气候变化正在减缓复苏。

虽然地球表面的温度在上升，但保护臭氧层的平流层却在降温。平流层是地球大气层的一层，高度约为6.5至30英里(10至50公里)，冬季所谓的极地平流层云就是在这里形成的。今天，科学家们知道，这些云为氯和溴基物质提供了完美的化学环境，以进行破坏性的工作。他们还知道，平流层的温度越低，就越容易形成极地平流层云。

“有时臭氧空洞很小，因为没有极地平流层云;有时，当有很多时，臭氧空洞往往更大。”“随着极地平流层云的增多，氯和其他有害物质可以更有效地发挥作用，即使它们的浓度在下降，也会造成更大的破坏。”

作为一个进一步的解释，

卤化臭氧消耗物质在低层大气中是惰性的。与低层大气中气团的增温和冷却有关的翻转运动使一些臭氧消耗物质被输送到平流层。然后，这些物质被紫外线分解，形成稳定的卤化“储层”化合物，这些化合物本身不会强烈影响臭氧。

当储层化合物被进一步改变以产生卤化“活性”自由基时，主要问题就出现了。这一过程主要发生在平流层微小气溶胶颗粒的表面。这些反应使得ODS的副产物对臭氧的破坏更强。

在南极洲，参与这一过程的粒子数量在冬季显著增加。这是因为平流层下部存在极地平流层云(PSCs)。

PSCs由主要由硝酸和水蒸气组成的微小颗粒组成，需要大约-80°C或更低的温度才能形成。冬天，南极上空的平流层会形成一个空气漩涡。在旋涡内，空气以最小的混合程度与其余大气进行循环。这推动了平流层下部的强烈冷却，并为PSC的形成创造了有利条件。

当春天来临时，PSCs释放的卤素被阳光分解。由此产生的游离氯和溴原子在循环回到卤素自由基之前破坏臭氧。阳光的出现又开始了这个循环。

总的来说，反应周期破坏了许多臭氧分子的每一个氯和溴原子存在。PSC的形成加强了循环，因为它从大气中去除某些氮化合物。否则，这些化合物会减少卤化自由基的总量。

的最新的意见，就是，

虽然臭氧层开始恢复，但用于制冷剂和喷雾罐的臭氧消耗物质可能要到20世纪60年代才能从大气中完全消失。

Answer 2

为什么臭氧层仍有空洞?

在某种程度上，极有可能在南半球冬季后期，南极洲上空总有一个平流层臭氧含量减少的区域。(我写的是“总是”。这可以理解为未来几百万年的意思。)问题是臭氧空洞每年存在多长时间，臭氧空洞会变成多大，臭氧空洞被消耗到什么程度，以及(最重要的是)这对整个世界意味着什么。它将在某种程度上继续存在的原因是，火山可以将破坏臭氧的化学物质直接注入平流层。

然而，目前，平流层中破坏臭氧最严重的化学物质是人类制造的化学物质。其中许多化学物质在停止生产后仍将在大气中存在数十年。例如，下图描述了大气中三氯氟甲烷(又名氟利昂-11和其他名称)的含量:

从图表中可以明显看出，浓度在1993年左右达到峰值，此后一直在缓慢下降。自禁止生产三氯氟甲烷以来已近30年，但其水平仍远高于1970年代末的水平。三氯氟甲烷等消耗臭氧的化学物质，即使在其生产已经完全消除的情况下，也需要几十年到几百年才能离开大气。例如，三氯氟甲烷在大气中的半衰期为40至100年，这取决于你读的是哪篇文章。《蒙特利尔议定书》没有解决这些消耗臭氧物质的长寿命问题。一旦这些物质进入大气层，它们将在大气层中停留很长一段时间。

《蒙特利尔议定书》没有要求各国立即停止生产消耗臭氧物质，并收集和销毁所有已知的消耗臭氧物质库存。它所做的只是发布了分阶段停止生产这些消耗臭氧的物质。一些如哈龙的淘汰速度比氟利昂慢。其他如四氯化碳还没有被完全淘汰。

从上图中可以看出，从2013年左右开始，这种下降趋势出现了轻微的停滞。这显然是在亚洲的非法生产，后来被追查到中国。但这是一个轻微的停顿。从图表中可以看出，人类制造的破坏臭氧层的化学物质需要很长时间才能消失。

更糟糕的是，氟利昂和哈龙等物质的替代品也往往是消耗臭氧的物质。就臭氧消耗潜力而言，它们不像氟利昂和哈龙那么糟糕，但它们仍然是臭氧消耗物质。