保罗·j·克鲁岑(Paul J. Crutzen)拿着一张显示氮氧化物与臭氧反应的纸

图源:Volker Steger/SPL

保罗·j·克鲁岑发现了大气污染物如何破坏平流层臭氧,而平流层臭氧保护地球免受有害的紫外线辐射。由于这项工作,他与F.舍伍德·罗兰和马里奥·J.莫利纳共同获得了1995年的诺贝尔化学奖,他们证明了这些污染物包括氟氯化碳。结合严谨的研究和沟通的天赋,Crutzen倡导“人类世”一词来描述他所认为的一个新时代,其特征是人类主导地球上的生物、化学和地质过程1.他去世了,享年87岁。

2000年,在墨西哥库埃纳瓦卡的一次会议上,克鲁岑站了起来,宣称我们生活在“人类世”。这个术语立即流行起来,并在许多学科中引发了讨论。“人类时代”现在被认为开始于20世纪中期,因为地球资源的开发加速了。Crutzen认为这个概念是他最重要的贡献。这反映了他对世界人口在几十年内可能达到100亿的气候变化和其他环境压力的深切担忧。

克鲁岑1933年出生于阿姆斯特丹,受过土木工程师的培训。上世纪60年代,他在斯德哥尔摩大学(University of Stockholm)学习气象学,同时作为一名计算机程序员来养活他的芬兰人妻子Terttu Soininen和家人。作为研究生,他结合自己的编程和科学技能,建立了一个平流层的计算机模型。在试图解释臭氧在不同高度的分布时,他发现氮氧化物可以催化破坏臭氧的反应。20世纪70年代初,当科学家们开始讨论计划中的超音速飞机编队可能排放的氮氧化物水平时,他意识到人为排放可能会破坏平流层臭氧层2.他的工作与莫利纳和罗兰的工作不谋而合,后者发现含氯化合物也可以用作推进剂、溶剂和制冷剂。1985年,科学家们在南极上空的臭氧层上发现了一个“洞”3.

克鲁岑投身于上世纪七八十年代关于臭氧损耗的激烈公众辩论。从1980年起,他担任德国美因茨马克斯·普朗克化学研究所所长,并被任命为德国议会保护地球大气层预防措施委员会成员。它于1989年发表的报告对大气和气候政策的起草产生了影响go.nature.com/2rruji).克鲁岑帮助奠定了1987年《蒙特利尔议定书》的基础,该议定书的签署国承诺逐步淘汰消耗臭氧的物质。因此,有害的含氯化合物被禁止使用,超音速飞机被限制在几架协和式飞机上,臭氧层现在显示出恢复的迹象。

克鲁岑也是第一个警告可能出现所谓核冬天的人。上世纪70年代,他为美国国家海洋和大气管理局建立了一个平流层研究项目,同时还在科罗拉多州博尔德的国家大气研究中心工作。与此同时,他还对低层大气(对流层)化学和气候变化产生了兴趣,研究了空气污染的来源。以前被研究人员忽视的一个来源是森林砍伐和农业燃烧的生物质,主要是在热带地区。他指出,温室气体对对流层污染的大规模影响在热带地区和南半球大部分地区尤为显著,在这些地区,其他人为排放(例如,来自化石燃料的排放)不如工业化程度更高的北方那么普遍。

这促使Crutzen研究在核冲突中点燃的火风暴的影响。这些火灾产生的烟雾中的黑碳会吸收阳光中的能量,并将烟柱升到更高的高度,延长它们的寿命,并冷却地球表面。1982年与化学家约翰·伯克斯合著的一篇文章,副标题为“正午的黄昏”4他领导了一个包括大气科学家理查德·图尔科和天体物理学家卡尔·萨根在内的团队“核冬天”警告这可能会引发超级大国之间的冲突。1985年至1991年担任苏联领导人的米哈伊尔•戈尔巴乔夫(Mikhail Gorbachev)后来表示,这一前景是他在1987年与美国总统罗纳德•里根(Ronald Reagan)签署核武器控制协议的巨大刺激因素。

2000年正式退休后,克鲁岑继续竞选。2006年,他呼吁对地球工程进行研究以防控制排放的努力无法阻止全球气温上升。考虑的一种选择是向平流层释放二氧化硫,在那里它将被化学转化为硫酸盐颗粒,保护地球免受太阳的照射,抵消人为的温室效应。Crutzen并不提倡这种方法,但他想要刺激发现。今天,一些人正在追求这个想法;另一些人则认为,这分散了人们对解决排放持续增长问题的注意力。

保罗·克鲁岑是一位极具创造力的科学家,也是一位热心的人。他不知疲倦地在科学和公共辩论中应对人类世的挑战。COVID-19大流行也是人类世的产物,因为SARS-CoV-2病毒不顾科学警告,通过全球贸易和空中交通扩散。克鲁岑希望我们继续为科学、社会和我们的星球承担责任。