當地面臭氧過多時,為什麼大氣層中會出現臭氧空洞?
—H. Cox,德克薩斯州聖安東尼奧市
羅斯·J·薩拉維奇,美國宇航局噴氣推進實驗室(位於加利福尼亞州帕薩迪納市)的資深研究科學家,解釋道
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於發現和塑造我們當今世界的想法的具有影響力的故事。
大氣臭氧 (O3) 的丰度是相對的——在對流層(大氣層最底層)中危險地高的水平,在平流層(上一層)中會危險地低。因此,地面臭氧不足以填補所謂的臭氧空洞。此外,臭氧主要受區域性化學過程調節,對流層-平流層邊界的溫度屏障阻止了臭氧跨大氣層水平的大規模混合。
平流層臭氧提供了免受有害紫外線太陽輻射的保護層。相反,對流層臭氧水平升高會導致人類健康問題以及對農作物和森林的破壞。
自然過程不斷地在大氣層中產生和去除臭氧。在平流層中,紫外線陽光分解一些分子氧 (O2);分離的氧原子然後與另一個氧分子重新結合形成臭氧。
一些工業汙染物,如氯氟烴 (CFCs),能夠到達平流層,因為它們在對流層中是非反應性的。最終,它們分解成如一氧化氯 (ClO) 等分子,這些分子透過將平流層臭氧變回分子氧來消耗平流層臭氧。
平流層臭氧水平通常約為 400 杜布森單位 (DU),這是臭氧濃度的標準單位。每年春天,在南極洲上空,極度寒冷的條件使得化學反應能夠產生非常高水平的破壞臭氧的 ClO。在南極臭氧空洞內,水平可能會降至 85 DU。
典型的對流層臭氧水平僅約為 25 DU,但很大程度上取決於當地條件。對流層中自然產生的臭氧效率低下,因為紫外線陽光強度非常低。人類活動,如化石燃料燃燒和生物質燃燒,導致一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物水平升高——這些氣體參與一系列產生對流層臭氧的化學反應。
《蒙特利爾議定書》已在全球範圍內禁止生產氯氟烴,平流層臭氧層預計將在未來 50 到 100 年內恢復。人們正在努力實施排放控制策略,將對流層臭氧限制在規定水平以下。這些舉措面臨著全球工業化以及對流層臭氧受到本地和遙遠上風源(甚至其他國家或大陸)排放的汙染物影響的挑戰。
貓薄荷是如何對貓產生神奇作用的?
拉蒙娜·特納,一位長期獸醫,在加利福尼亞州弗雷斯諾市擁有兩家動物醫院,回覆道
從我們的小型家養寵物到最大的獅子,貓對荊芥內酯非常敏感,荊芥內酯是貓薄荷植物莖葉中的一種化合物,基本上充當人工貓科動物資訊素。
貓薄荷中的荊芥內酯進入動物的鼻組織,據信在那裡與刺激感覺神經元的蛋白質受體結合。這些細胞觸發一系列反應,最終到達杏仁核(中腦中介導對刺激的情緒反應的兩個神經元簇)和下丘腦(大腦的“主腺”,在調節從飢餓到情緒的一切方面發揮作用)。杏仁核整合資訊流,其神經元投射到控制行為反應的區域。下丘腦透過垂體調節神經內分泌反應,從而對人工資訊素產生性反應。
當貓聞到貓薄荷時,它們會表現出幾種明顯的行為:它們可能會用頭部和身體摩擦草本植物,或者跳躍、打滾、發出聲音和流口水。這種反應持續約 10 分鐘。大約 70% 到 80% 的貓表現出對植物存在的這種遺傳反應,但不會在它們幾個月大之前表現出來。
有問題嗎?... 傳送至 experts@SciAm.com 或訪問www.SciAm.com/asktheexperts