人类飞行活动是怎么破坏臭氧的?

如题所述

第1个回答  2019-04-13

导致大气中臭氧减少和耗竭的物质中,很重要的一种就是平流层内超音速飞机排放的大量一氧化氮。

从20世纪60年代起,英国、法国、苏联和美国竞争研制超音速飞机。这场国际比赛开始时,英国、法国一时居于领先地位。他们研制出了“协和”飞机。当英法联合准备大量生产“协和500”号飞机,苏联大量生产“图144”号飞机时,美国研制成功了“波音707”。

当它们开始在世界上空穿梭时,国际社会第一次发出了保护臭氧层的呼吁。这场运动是由美国科学家迈克唐纳发起的。他应美国科学院的邀请,就“协和”飞机对环境的影响进行了系统的调查和科学研究。

那时,许多人担心,“协和”飞机在平流层里飞行,排放了大量水蒸气。这些水蒸气在平流层中会变成冰晶。如果那些冰晶降落到地面,会砸伤很多人。如果那些冰晶滞留在天空,大量反射太阳光,会使进入对流层的太阳能减少,这样气候会发生变化。可是,迈克唐纳于1966年发表的报告声称:“协和”飞机不会对气候产生严重的影响。

其实,他低估了问题的严重性。这些飞机在飞行中排放了大量的废气——氮氧化物、硫化物颗粒和水蒸气。这些废气直接进入平流层,参加平流层内复杂的光化学反应,导致臭氧产量的下降。特别是一氧化氮,对臭氧的生成有着严重影响。它使得大量紫外线无法用于臭氧的生成,久而久之,臭氧层就要变薄,其破坏性是显而易见的。但是,这种破坏性很难精确地测量,关于它们各自对臭氧层影响的大小也很难给出准确的数据。

可是,到了20世纪70年代,当“协和”成为北大西洋航线的主要交通工具时,迈克唐纳根据试验研究结果,估计“协和500”和“图144”在飞行中排放的废气使平流层中臭氧的产量下降4%,“波音707”排放的废气使平流层的臭氧产量减少15%。同时,他还指出,臭氧层中的臭氧量每减少1%,美国每年就要增加皮肤癌患者5000~10000人。

人们正是从他的报告里看到了“皮肤癌”与“协和”飞机之间的联系。他还指出,“波音”与“协和”、“图144”之间对于臭氧层的破坏性差异如此之大是由于它们的飞行高度、耗油量不同造成的。“协和500”和“图144”飞行高度为17千米左右,而“波音707”比前两者要飞得高,多达20千米以上。前两者的耗油量只有后者的1/3左右。在距地面20千米的高空,氮氧化物对臭氧生成的影响是在距地面17千米高空的两倍。

在美国国会的听证会上,迈克唐纳的报告简直是一场环境保护运动的动员令,使人们对超音速飞机有了新的认识。从此,飞机对于臭氧层以及更大范围的环境污染成为一个重要的科学课题,争论延续至今。

突破性的工作是由加州大学的江斯登做的。他调查了低空光化学烟雾,分析了臭氧层中的氮氧化物,得出的结论是:500架“协和”飞机两年的飞行使平流层中的臭氧至少减少10%。他把这个结果附函寄给美国商业部,指出:“大量超音速飞机是否导致环境向不利于人类健康方向发展,有待进一步研究。”1971年,他发表在《科学》杂志上的研究报告确认:破坏臭氧层的化学成分是氮化物。

1974年以后的3年间,美国交通部组织实施了“超音速飞机环境影响评估项目”,全世界10多个国家的1000名科学家参加,耗资2100万美元。这个项目最后得出的结论是:500架“波音707”每天在平流层中飞行7~8小时,每使用1千克的燃料排放14克的氮氧化物,使北半球平流层中的臭氧减少15%;尽管它很少飞到南半球,那里的臭氧也会受到影响,平流层中的臭氧也会减少8%。

超音速飞机是否破坏了臭氧层的争吵正在进行时,航天飞机升空了,这又引发了一场争论:氯化物是否与臭氧洞的形成密切相关。

当时,美国宇航局认为,航天飞机排放的废气与臭氧层空洞没有直接的联系。航天飞机排泄的废气之一氯化氢广泛扩散到平流层中。如果飞行一周,它每年排放在平流层中的氯化物大约有5000吨。

芝加哥大学的科学家认为,美国航宇局的认识有问题,航天飞机对臭氧层的影响报告有缺陷。1977年,美国科学院发表看法,认为每年航天飞机飞行60次会导致北半球平流层中的臭氧减少0.2%。

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