科學家發現發現野火煙氣與臭氧消耗之間的化學聯繫

2019年和2020年的澳大利亞野火因其蔓延的範圍和速度,以及其燃燒的時間和強度而具有歷史意義。總的來說,毀滅性的 “黑夏”大火燒毀了超過4300萬英畝的土地,消滅了近30億隻動物或使其流離失所。大火還向大氣中注入了超過100萬噸的煙霧顆粒,達到地球表面以上35公里,數量和範圍可與火山爆發相媲美。

現在,麻省理工學院的大氣化學家們發現,這些火災產生的煙霧在平流層中引發了化學反應,導致了臭氧的破壞,而臭氧可以保護地球免受紫外線輻射的侵襲。該團隊的研究本周發表在《美國國家科學院院刊》上,是第一個在野火煙霧和臭氧消耗之間建立化學聯繫的研究。

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2020年3月,在大火消退後不久,該小組觀察到平流層中的二氧化氮急劇下降,這是已知的以臭氧消耗為終點的化學級聯的第一步。研究人員發現,二氧化氮的下降與大火釋放到平流層的煙霧量直接相關。他們估計,這種煙霧引起的化學反應使臭氧柱消耗了1%。

這些噴發的顆粒可以通過一系列的化學反應破壞臭氧。當這些顆粒在大氣中形成時,它們的表面會聚集水分。一旦潮濕,這些顆粒就會與平流層中循環的化學物質發生反應,包括五氧化二氮,它與顆粒反應形成硝酸。情況下,五氧化二氮與陽光反應,形成各種氮元素,包括二氧化氮,一種與平流層中含氯化學物質結合的化合物。當煙氣將五氧化二氮轉化為硝酸時,二氧化氮就會下降,而氯化合物就會走上另一條道路,蛻變為一氧化氯,這是破壞臭氧的主要人為因素。

為了說明這一點,他們指出,根據世界範圍內停止生產臭氧消耗氣體的協議,在過去10年中,臭氧從早期的臭氧減少中恢復了大約1%,這意味着野火在短時間內取消了這些來之不易的外交成果。如果未來的野火越來越強,越來越頻繁,就像人們預測的那樣,隨着氣候變化,臭氧的預計恢復可能會推遲幾年。澳大利亞的火災看起來是迄今為止最大的事件,但隨着世界繼續變暖,完全有理由認為這些火災將變得更加頻繁和激烈。

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