臭氧空洞已經縮小，但科學家發現怪相，這並不是好事！

筆者 東邪

地球能夠孕育生命的原因與地球的外部環境和內部環境密不可分，在內部環境中，大氣層的存在就像一層保護罩，過濾掉了許多宇宙輻射，從而讓地球生物免受宇宙輻射的侵害。而在大氣層中，臭氧含量最高的那一層被稱為臭氧層，它大概位於距離地面20~25公里高的區域。臭氧層裏的臭氧能夠與許多宇宙射線發生反應，從而達到削弱宇宙輻射的效果。

上個世紀末起，人類逐漸意識到臭氧層出現了巨大的空洞，於是各國採取措施應對臭氧空洞。經過幾十年的努力，臭氧空洞的面積有所縮小，但是去年八月有一篇科學論文指出，美國國家海洋和大氣管理局的科學家通過長期跟蹤研究，發現北半球大氣層的臭氧含量明顯增多，然而科學家對此表示擔憂，這是為何呢？

研究人員發現了什麼？

在過去很長一段時間裏，科學界缺乏對臭氧水平的有效監測方法，後來人造衞星探測器承擔了部分責任，但科學家通過對探測數據的分析，發現數據與臭氧的真實水平還是存在一定的誤差。那麼是否有更好的方法能夠監測大氣的臭氧水平呢？後來有科學家想到了利用飛機對大氣層進行探測，這次美國國家海洋和大氣管理局的科學家也採取了相同的方法。

他們與歐洲一家民航客機公司達成合作協議，讓客機攜帶專業的探測設備飛到萬米高空之上，然後展開臭氧水平的檢測。後來科學家瞭解到該航空公司從1994年就開始與一些科學機構展開合作，其中不少研究都是與臭氧水平相關的，因此科學家從該航空公司獲得了過去22年探測數據。

通過對這些數據的分析，科學家發現曾經一些臭氧水平比較低的地區，進入21世紀後臭氧水平明顯增加，其中就包括印度地區和東南亞地區。不僅如此，他們還發現這些地區的大氣層臭氧含量超出了正常水平，並對此表示擔憂。

臭氧含量增多為什麼會引發擔憂？

硬幣有正反兩面，任何事物都有好的一面和壞的一面，在我們的認知中，臭氧似乎只有保護地球生物的作用，而不會傷害生物，因為臭氧能與宇宙輻射結合，起到削弱輻射保護地球生物的作用，但當它的含量超出了正常水平，而且是臭氧層之外的區域發生了這種情況，那麼臭氧含量增多反而會產生負面作用。

這次研究中發現的臭氧含量增多區域是對流層，距離地面大約10~15公里，該層次中的臭氧一般與低層大氣中的臭氧進行互補流動，因此臭氧水平長期處於動態平衡狀態。而臭氧層的距地高度是20~25公里，是大氣層的最外層，所以能起到良好的保護作用。那麼對流層的臭氧含量超出正常水平，會造成什麼影響呢？

有研究表明，當對流層的臭氧含量增多後，該區域對應的陸地動物會出現明顯損傷的情況，尤其是肺部損失。此外，打破動態平衡的臭氧含量會導致植物萎縮，進而影響生態系統的穩定性。總而言之，臭氧也並非只有好處而沒有壞處，將它放在臭氧層中，它就能發揮積極作用。但將它放在對流層中，有可能發揮消極作用。

什麼原因導致了臭氧含量的變化？

大氣層中的臭氧含量變化分為兩種情況，一種情況是含量減少，另一種情況是含量增加。先來説説臭氧含量減少的原因，也就是臭氧層被破壞的原因。一般情況下，臭氧含量受到太陽活動的影響。太陽輻射的變化情況會影響到大氣的温度場和壓力場，這兩個因素的變化會影響生成臭氧的化學成分的移動和輸送，進而影響臭氧的生成。

但從上世紀六七十年代開始，科學家們逐漸發現化學物會直接與大氣中的臭氧發生反應，使得臭氧的含量降低、臭氧的生成受到抑制。根據研究發現，能與臭氧進行活躍反應的化學物質有氧化亞氮、水蒸氣、甲烷、氟氯烴等。這些物質在大氣層中原本是穩定物質，但在紫外線輻射的作用下活化成了臭氧的反應物。

臭氧的增多分為相對增多和絕對增多，相對增多的參考標準是變化後的水平，絕對增多的參考標準是正常水平。舉個例子，上世紀後期大氣臭氧水平跌破正常水平，這是變化後的水平，之後臭氧水平的升高就是相對這一水平而言。對流層的臭氧存在正常水平，因此這種情況的臭氧水平增加屬於絕對增加，目前科學家們還未找到相應的原因。

誰是第一個發現臭氧的人？

許多人第一次聽到“臭氧”這個詞，都會好奇這種氣體是不是有臭味的氧氣。臭氧這個名字確實是這麼來的，背後的故事要從150多年前説起。當時德國有一位名為先貝因的科學家，在一次水電解實驗中聞到了一股臭味，這股臭味引起了先貝因的注意。他先後多次將該氣味與自然閃電過後產生的氣味相比，發現兩者的氣味十分相似，於是先貝因為其取名為臭氧。

雖然先貝因是第一個發現臭氧的人，但法國科學家法布里才是第一個發現臭氧層的人，他在20世紀初達成了這一成就。之後英國地球物理學家卡普滿提出觀點，認為臭氧層主要由氧分子和氧原子組成。低層次的氧分子跨越到更高的區域，在紫外線的作用下產生分解，進而產生臭氧。

臭氧是大氣層必不可少的組成部分，它的存在讓地球環境變得宜居，因此很難想象如果臭氧層消失了，地球自然環境將會變成什麼樣。同時這次研究也引起了科學家對大氣臭氧的再次關注，上一次臭氧引起了全球關注，還是因為它的含量在不斷減少。這次臭氧引起全球關注，卻是因為它的含量在增加，真是讓人捉摸不透。