2019-20年，在澳大利亚东南部肆虐的特大野火释放出化学物质，侵蚀了臭氧层，扩大并延长了臭氧空洞。今天发表在《自然》杂志上的一项研究描述了烟雾如何与平流层中含氯分子（现在已被禁止的化学物质的残留物）结合，造成破坏。
澳大利亚的火灾产生了有记录以来最大的烟羽，释放出约一百万吨烟雾，高度达30公里。马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院（MIT）的大气化学家、研究合著者凯恩·斯通说，这已经进入了平流层，即含有臭氧层的大气层部分，臭氧层保护地球免受有害紫外线辐射。
在野火发生后的几个月里，每年在南极洲上空出现的臭氧层空洞比往年更大且持续时间更长。但斯通说，研究人员不知道原因。
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改变的化学性质
同样在麻省理工学院的大气化学家、研究合著者苏珊·所罗门认为，烟雾可能引起了一种化学反应，这种反应通常需要在温暖的空气中发生寒冷条件。火灾后的卫星数据显示，与其他年份相比，在远离南极的较温暖纬度地区，大气中盐酸的含量尤其低。她说，火灾过后，平流层“看起来像另一个星球”。
大气中约80%的氯是 20 世纪 30 年代开始在气雾剂喷雾和制冷剂中使用的氯氟烃的遗留物。自 1987 年实施一项国际条约以来，它们的使用已基本被逐步淘汰。残留的氯与盐酸和硝酸氯结合，对臭氧层无害。
但当盐酸溶解在水滴中时，它会形成活性消耗臭氧层分子。斯通说，这通常不会发生在远离两极的地方，因为那里的空气太温暖。
该团队使用计算机模型来预测烟雾颗粒中包含的各种有机酸将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察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，并与其他分子发生反应，生成分子氯，分子氯在阳光下分解成高活性的“消耗臭氧层”氯离子。
所罗门说：“温暖温度下的野火烟雾在澳大利亚上空产生了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·海伍德说，以前没有人研究过火灾过后盐酸的溶解度。“这似乎确实是拼图中缺失的重要一块，”他说。
臭氧恢复面临风险
以前被禁止的含氯分子正在缓慢衰减，每年的臭氧空洞正在缩小。但所罗门说，气候变化导致更频繁的野火可能会危及臭氧层的恢复。
她说：“这就像一场赛跑。” “在未来 40-50 年左右的时间里，氯是否会足够快地从平流层中衰减出去，以至于可能增加的强烈和频繁的野火不会最终延长臭氧空洞？”
美国海军研究实验室在加利福尼亚州蒙特雷的气象学家大卫·彼得森说，并非所有的野火烟雾都能到达平流层。但是，当强烈的火灾与上空潮湿的空气结合时，火灾驱动的雷暴会形成烟囱状的云，将烟雾泵入大气层高处。他说，了解是什么原因导致一些高耸的风暴云将烟雾全部注入平流层，对于弄清楚火灾将对臭氧恢复产生多大影响至关重要。
海伍德希望看到将新的化学物质整合到气候模型中，以预测如果强烈的野火变得更加普遍，臭氧消耗可能会受到怎样的影响。
本文经许可转载，并于 2023 年 3 月 8 日首次发表。