澳大利亚的大规模野火破坏了臭氧层，现在科学家知道原因了

2019 - 2020年肆虐澳大利亚东南部的大规模野火释放出的化学物质侵蚀了臭氧层，扩大和延长了臭氧空洞。一项研究，今天发表在自然，描述了烟雾如何与平流层中含有氯的分子结合——现在被禁止的化学物质的残留物——造成破坏¹．

澳大利亚大火产生了有史以来最大的烟雾，向高达30公里的高度释放了大约100万吨烟雾。位于剑桥的麻省理工学院(MIT)的大气化学家、该研究的合著者凯恩·斯通(Kane Stone)说，这很好地进入了平流层，平流层中含有臭氧层，可以保护地球免受有害紫外线的伤害。

在野火发生后的几个月里，南极洲上空每年都会出现的臭氧层空洞更大更持久比前几年要多。但斯通表示，研究人员不知道原因。

改变化学

该研究的合著者、麻省理工学院的大气化学家苏珊·所罗门(Susan Solomon)表示，烟雾可能引起了一种化学反应，这种反应通常需要在寒冷的条件下才能在温暖的空气中发生。火灾发生后的卫星数据显示，与其他年份相比，在远离南极的高纬度大气区域，盐酸的含量特别低。她说，平流层“在大火之后看起来就像另一个星球”。

大气中大约80%的氯是氯氟烃遗留下来的，这种化学物质从20世纪30年代开始被用于喷雾剂和作为制冷剂。自1987年实施一项国际条约以来，它们的使用大多已被逐步淘汰。余氯以盐酸和硝酸氯的形式结合在一起，对臭氧层无害。

但当盐酸溶解在水滴中，它会形成活性臭氧消耗分子。斯通说，这通常不会发生在远离两极的地方，因为空气太热了。

研究小组使用计算机模型来预测烟雾颗粒中所含的各种有机酸如何改变盐酸的溶解度。模拟中产生的变化反映了火灾后观测到的平流层化学变化。

所罗门说，盐酸附着在烟雾颗粒的表面，与其他分子反应产生氯分子，氯分子在阳光下分解为高活性的“消耗臭氧”氯原子。

所罗门说:“在温暖的温度下，野火烟雾会在澳大利亚上空发生一些原本不可能发生的事情。”

英国埃克塞特大学的大气科学家吉姆·海伍德(Jim Haywood)说，以前没有人研究过火灾后盐酸的溶解度。他说:“这似乎是拼图中缺失的一块大拼图。”

臭氧恢复面临危险

在被禁止使用之前残留的含氯分子正在缓慢腐烂，每年的臭氧空洞正在缩小。但所罗门表示，气候变化导致的野火更加频繁，可能会危及臭氧层的恢复。

“这就像一场比赛，”她说。“在接下来的40-50年里，氯气从平流层中衰减的速度是否足够快，以至于可能增加的强烈和频繁的野火最终不会延长臭氧空洞?”

加州蒙特利美国海军研究实验室的气象学家大卫·彼得森说，并非所有的野火烟雾都能到达平流层。但当强烈的火灾与头顶上潮湿的空气结合时，由火灾引起的雷暴就会形成烟囱状的云，将烟雾高抽到大气中。他说，了解是什么原因导致一些高耸的风暴云将烟雾一直注入平流层，对于弄清楚火灾对臭氧恢复的影响有多大至关重要。

海伍德希望看到新的化学物质被整合到一个气候模型中，以预测如果强烈的野火变得更加普遍，臭氧消耗将如何受到影响。