2006年,臭氧空洞覆盖了南极上空大部分区域。
图片来源:CAROLYN GRAMLING
多亏《蒙特利尔议定书》对含氯氟烃(CFCs)等能耗损臭氧的化学物进行了控制,南极上空的臭氧层空洞正在“愈合”,到2050年前后,全球臭氧含量将有望恢复到1980年的水平。但新研究发现,一种鲜为人知的臭氧耗损物——四氯化碳并不以适当的速度消失。科学家表示,四氯化碳持续存在,可能是因为一种未知来源仍在向大气中排放这种化学物。
“在大气中,大部分受《蒙特利尔议定书》限制的气体都在以我们预测的方式减少。”未参与该研究的英国剑桥大学大气化学家John Pyle说,“或许仍有化学物从老旧冰箱中逸入大气层,但本质上它们正在按我们预期的那样表现,除了四氯化碳。”
1989年签订的《蒙特利尔议定书》致力于逐步淘汰臭氧损耗化学物,它也是公认的最成功的国际条约之一 ——获得了几乎全世界的参与。每年,缔约国都被要求向联合国环境规划署上报它们有关8组受控的臭氧损耗化学物的输入、输出和产量。为了密切关注控制工作顺利进行,世界气象组织(WMO)每4年会对大气中的这些物质进行测量。
但科学家在准备2010年的WMO评定报告时注意到一件奇怪的事情。主要的臭氧杀手CFCs(之前用于制冷剂、推进剂和溶剂中)和卤盐(用于便携式灭火器)正如预计的那样在不断减少。但四氯化碳在大气中的徘徊时间却比预计的更长。
“它是一种令人不快的小化合物。”美国宇航局戈达德宇宙飞行中心大气化学家Paul Newman说,“它是有毒的、致癌的、耗损臭氧的温室气体。”它还是一种彻底的人造物,被用作溶剂、清洗剂和化学原料,帮助合成氢氟碳化物等其他化学物,后者是一种潜在的温室气体但不会损耗臭氧。
尽管发展中国家被允许延缓停止使用四氯化碳的步伐,但它在2010年被禁止使用。基于各国报告的生产和使用情况,预期在2007年后四氯化碳的排放应该为零。基于这些预期排放数字和该化合物在大气中寿命的模型预计,四氯化碳的水平每年应降低约4%。但WMO数据显示,它只下降了1%。
Newman表示,对于这种矛盾的一个可能的解释是,科学家低估了这种分子在大气中的逗留时间。另一种解释是,有另一个源头在排放该化合物。
Newman表示,“(我们)正在努力弄清四氯化碳在大气层中的寿命”。目前已知这种气体至少需要25年时间均匀地分布在全球大气中。既然那样,在假设没有新排放的前提下,四氯化碳在北美洲和澳大利亚的测量结果应该相等。但事实并非如此。WMO的报告指出,这种化合物的数量在北半球明显高于南半球。
“结果是,我们能够使用这一梯度来测量全球排放应该如何。”Newman说。他和同事进行了若干气候模拟实验,以量化这些排放。他们变化了多少气体将被海洋或土壤吸收,以及每个半球将排放多少,并考虑了该气体的不同预计寿命。最终,他们也无法将零排放报告与观察到的四氯化碳下降情况保持一致。相反,在2007年至2012年间,每年约3.1万吨四氯化碳被排放到大气中。该研究小组将相关成果在线发表于《地球物理研究通讯》。
“这个排放量很大。”但问题是,“这些东西来自哪里?我们真不知道。”Newman说。
他指出,四氯化碳非法生产是可能的原因之一,但不是唯一的原因。另一个潜在来源是褐色土地——老的化学品处置场所,这里仍有气体正逸入空气中。但仍存在其他源头:持续使用四氯化碳作为生产其他化合物的原料,虽然生产过程可能破坏这种物质,但仍有气体泄漏出生产设备。
但要识别出潜在来源十分棘手,因为四氯化碳是一种“不寻常的分子”,科罗拉多大学大气化学家A. R. Ravishankara说,“它可能以我们不知道的方式被制造出来。”另外,WMO有关臭氧耗损气体的新评估报告将在1个月内发布,Ravishankara表示,该研究出版太晚,未能被收入其中。
气候变化对人类的影响有哪些
大家常常提到的温室效应其实就是气候变化。气候变化对人类生活造成了许多影响,人们在生活中也逐渐开始采取措施。下面我来向大家介绍气候变化产生的原因,及对人类的影响。
首先,根据科学家的共识,气候变化90%的责任来自于人类。在过去的百来年里,人们的生活能源基本上都来源于石油、煤炭等化石燃料,然而这些燃料在为我们提供能量的过程中会排放温室气体,如一氧化碳、二氧化碳等。二氧化碳是温室效应的元凶,所以说,人类过度依赖化石燃料,不注重处理工业废气等是造成气候变化的主要原因。
其次,气候变化对地球产生的影响也是非常明显的。比如,冰川消融、极端气候、粮食减产、海平面上升、物种灭绝、空气污染等等。著名的度假岛马尔代夫,以风景优美、自然纯净闻名,每年有大量的旅客去那里旅游,更有甚者选择在那里结婚、度蜜月。这是就是这样的一个岛屿,却面临着气候变化而会消失的可能。轻微的海平面上升也会为人们带来严重的破坏,许多沿海城市或村庄会因为海水上涨,严重影响到正常的生活。
面对这样的气候变化情况,我们最应该做的就是迅速的提高能源效率。从最根本上来降低温室气体的排放,控制地球不再继续变暖。新能源的开发、植树造林转化温室气体都是需要我们个人和国家共同努力去完成的。
科学家发现倾斜轨道有助于行星留住液态水
艺术家绘制的“醉酒”行星轨道示意图,科学家认为摇摆不定的特点使得该行星表面可能存在液态水
科学家日前公布了对一颗大轨道倾角行星的调查结果,暗示这颗行星可能拥有外星生命,这是因为该行星的轨道“摇摆不定”,自转速度较快,有利于液态水的存在。华盛顿大学、韦伯州立大学和美国宇航局的研究小组对这颗奇特的行星进行了研究,发现其恒星周围存在一个或者两个巨型气态行星的轨道,这就导致了这颗行星受到其他天体的万有引力作用,轨道也处于奇怪的倾斜状态。
目前科学家一直在可居住带之内寻找可能存在生命的行星,但有些行星的轨道比较特别,时而进入可居住带,时而移动到可居住带之外,因此这些星球也有可能存在液态水环境(如果上面有生物的话,可能不断在休眠与活跃状态转换)。根据美国宇航局的天体物理学家肖恩介绍:有些行星轨道距离恒星足够远,我们很容易将其遗漏,现在许多观测都证实了在可居住带之外也有可能存在可居住的星球,那些拥有液态水环境的行星也会出现在更加遥远的地方。
该行星之所以可能存在液态水,是因为其在“摇摆不定”与快速自转的情况下,不仅温度分布较为均匀,而且两极地区可能会在不同时期指向恒星,这样就可以接受到来自恒星的光照,这与地球上极地冰川演化过程有一些类似,有助于液态水的保持。科学家已经通过对地球历史的调查发现冰川接受到太阳光照强时融化得更快,因此恒星光照对极地冰川的消融在漫长演化时期内是非常重要的,该行星可以让两极在不同时期直接指向太阳,那里的极区将不那么寒冷。
本项调查论文的第一作者为阿姆斯特朗教授,对此他认为恒星周围的宜居带可能要被拓展一些,有些系外行星的液态水满足条件可以在可居住带之外实现,甚至在更加遥远的轨道上仍然有可能形成表面液态水。(罗辑/编译)