當年救了臭氧層的功臣,現在變成了永久性污染物
今天是保護臭氧層國際日。自從1985年首次發現南極上空的臭氧層空洞以來,已經過去了磕磕絆絆的41年。
2022年發佈的《臭氧層破壞科學評估》(Scientific Assessment of Ozone Depletion)帶來了好消息:臭氧層正在穩步恢復,預計到2040年,全球臭氧層就能整體恢復到1980年的水平,這一趨勢也有助於避免全球0.5°C的升溫。
2019 年 10 月 20 日南極上空臭氧層空洞的分佈情況|AP
覆盤整個臭氧層治理的過程,我們可以看到人類不斷提出新方案、又不斷給冒出來的新問題“打補丁”:被廣泛使用的氯氟烴(CFCs),爲保護臭氧層而被強力禁用;氯氟烴的替代品,使用多年後又被發現存在新的隱患。
如今,日益凸顯的氣候變化問題,更是給臭氧層恢復的這道曙光,蒙上了一層陰影。那麼,臭氧層空洞現在究竟怎麼樣了?它什麼時候能長好呢?
從停用含氯製冷劑開始
臭氧層分佈於大氣層中的平流層,距離地球上空約15~35千米。它能夠吸收一部分有害紫外線輻射,並阻止水分子向太空逃逸,爲包括人類在內的地球生物創造了更舒適的生存環境。
平流層也是民航客機巡航的高度 | Wikipedia
20世紀70年代初,有科學家警告,氯氟烴(CFCs)會對臭氧層造成損害。這類化合物具有化學惰性和強揮發性,常用於生產殺蟲劑、髮膠、祛味噴霧等產品。它還具備適中的沸點,廣泛用於製冷設備,因而被稱爲第一代製冷劑。例如大家可能聽過的“氟利昂”,就是其中一些產品的商品名。
穩定的性質使得氯氟烴在化工行業備受青睞,但也使它成了一種頑固的污染物。它可以在對流層中穩定存在,而一旦它隨空氣上升運動到達平流層,就很容易吸收紫外輻射而分解,釋放出遊離的氯原子。氯原子會加速臭氧分解,而且這個反應過程遵循某種“無限續杯”機制。1個遊離氯原子可以摧毀超過10萬個臭氧分子,直到被其他的化學反應捕獲。
1985年,英國研究團隊觀測發現,南極上空的臭氧層破壞程度遠超預期。南極臭氧層是臭氧層健康狀況的重要指標:臭氧層的分佈並不均勻,南極地區受極地渦旋和極低氣溫影響,臭氧濃度顯著更低,並隨季節變化發生波動。科學家將臭氧濃度低於一定水平的區域稱爲臭氧層空洞。
臭氧層空洞|Reuters
研究預測,臭氧層破壞會導致皮膚癌、白內障等疾病發病率增加,造成農作物減產,甚至使部分動植物死亡。在這個可怕的發現面前,國際社會迅速行動起來。
《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》於1987年9月16日通過,這就是世界臭氧日的由來。該文件於1989年生效,要求各國逐步停用含氯製冷劑,包括第一代製冷劑氯氟烴(CFCs)、第二代製冷劑氫氯氟烴(HCFCs)並尋找更環保的替代品。
現在看來,國際社會這樣的反應速度和行動力實在是十分難得,而且臭氧層也的確在慢慢恢復了。然而,新的問題,又冒出來了。
這補丁怎麼打不完啊?
對臭氧層更友好的第三代製冷劑,是不含氯原子的氫氟碳化物類(HFCs)。這類物質也被用於製造殺蟲劑、醫療用吸入式麻醉劑等。
然而,這個“地球online更新包”運行多年後,人們又發現了新的bug:這些化合物是強大的溫室氣體,它們造成全球變暖的能力可達二氧化碳的數千倍。
爲應對這一問題,《蒙特利爾議定書基加利修正案》於2016年10月15日在盧旺達基加利通過。這一次,各國需要逐步減少使用氫氟碳化物類中溫室效應較強的產品,轉向溫室效應較弱、能耗較低的製冷產品和技術。自此,人們逐漸加大使用第四代製冷劑氫氟烯烴(HFOs)。
臭氧層危機與氣候變化問題緊密相連。通過執行《基加利修正案》淘汰氫氟烴,可使本世紀末全球升溫減少0.5°C。保護臭氧層也可使森林等碳匯免受紫外線破壞,從而更好地發揮吸收二氧化碳、緩解全球變暖的作用。
第三代製冷劑,會產生強勁的溫室氣體|圖蟲創意
除了溫室氣體這個bug,近期的研究發現,二代和三代製冷劑降解後,正在生成一種難以清除的永久性污染物——三氟乙酸(TFA),會持續存在於水環境中,對水生生物和極地生態尤其有害。
在2000-2022年間,已有335,500噸TFA沉降到地球表面,全部來自於製冷劑的降解。儘管這些產品正在被逐步淘汰,但部分物質在大氣中的壽命較長,未來仍會持續產生環境影響。
那我們前面提到的第四代製冷劑氫氟烯烴(HFOs)會好一點嗎?完全沒有,甚至讓問題更加棘手。由於 HFOs 分子結構的特殊性,它不僅降解速度極快,降解轉化成TFA的產率也更高。這意味着它正在成爲大氣 TFA 沉降增長最快、且最受關注的來源之一。加上不同地區的風向差異,這些降解產物還可能被輸送到很遠的地方,跨越國界大範圍擴散。
這補丁真是打不完啊……
火上澆油的氣候變化
《臭氧層破壞科學評估》四年發佈一次。預計到今年年末或明年年初,我們就能看到新一輪評估成果。目前看來,還有一些不確定因素會影響臭氧層的修復。
首先是氯氟烴類物質的持續泄漏。在《蒙特利爾議定書》的約束下,氯氟烴類物質已經被限制用於製造製冷劑或揮發性產品,但它們仍可作爲工業原料,用於製造塑料、不粘鍋塗層等產品。
當時的研究估計,在這樣的生產流程中,只有0.5%的氯氟烴類物質會發生泄漏,處在可接受範圍內。然而今年發表的一項研究發現,根據相關環境監測數據,氯氟烴類泄漏率遠超預期,達到3.6%。科學家警告,如果不堵住這個漏洞,南極臭氧洞完全癒合的時間可能延後大約7年。
氯氟烴類物質(CFCs)依然可以作爲工業原料,用於製造塑料、不粘鍋塗層等產品,泄漏率遠超預期|圖蟲創意
其次便是火上澆油的全球氣候變化:極端熱浪和乾旱增加,可導致山火變得更加頻繁而劇烈,由此產生的大量煙塵顆粒也會破壞臭氧層。大火的濃煙會直接把巨量的煙塵顆粒送到平流層,催化大氣中原本休眠的氯化物,觸發臭氧的分解反應。一項發表於《自然》期刊的研究發現,2019-2020年的澳大利亞山火導致南半球中緯度地區的臭氧總量暴跌3到5個百分點。
澳大利亞山火|Wikipedia
就在當下,受超級厄爾尼諾現象影響,2026年印度尼西亞山火規模已達到11年來的最大值。印度尼西亞有“燒芭”的農業傳統,在旱季以火開荒,以種植油棕等經濟作物,而今年的乾旱和長期以來的泥炭地退化加速了火勢擴散。
印尼“燒芭”|新華/路透
除此之外,火山爆發產生的煙霧顆粒也具備相似的破壞效應。研究估計,2022年1月15日的湯加海底火山噴發在接下來數月對南半球臭氧層整體造成了影響,所幸對南極臭氧層空洞的影響微弱。不過,火山活動就不是人類能夠控制的了。
拜託了,臭氧層!
2026年世界臭氧日主題爲“全球行動,讓地球‘降溫’——慶祝《蒙特利爾議定書基加利修正案》推動可持續製冷十週年”。在全球升溫突破1.5℃臨界點將成定局的當下,堅持推行可持續製冷顯得更加重要。目前人類用於製冷的能耗已佔到全球能耗的20%。聯合國環境署預測,到2050年,製冷能耗需求將達到當前的三倍。
在今天這個世界臭氧日,聯合國祕書長致辭指出:“全面執行《基加利修正》,僅這一項,到本世紀末就可避免最多0.5攝氏度的全球升溫;若再配合節能製冷,效果還可翻一番。這對健康、糧食安全、民生和氣候韌性至關重要。”
爲了保護臭氧層,普通人能做什麼?
中國於1991年加入《蒙特利爾議定書》,於2021年接受《基加利修正案》。如今,在國內購買的各大品牌空調、冰箱,都會受到相應國家標準文件約束,使製冷劑選擇和回收流程符合環保標準。選購正規廠商生產的製冷設備,在設備報廢時選擇有資質的平臺回收,就是普通人能夠爲保護臭氧層所做的貢獻。以及,減少使用一次性用品,避免食物浪費,低碳出行等等,也是我們力所能及的行動。
選購正規廠商生產的製冷設備,在設備報廢時選擇有資質的平臺回收|圖蟲自然
當然,在如今的全球升溫和碳排放問題面前,我們也許會感到自己作爲普通人的行動無足輕重。但是,請不要忘記,《蒙特利爾議定書》的簽署和推行也離不開公衆的力量。在簽署議定書之前,許多國家的消費者已經在自發地抵制含有氯氟烴的髮膠、殺蟲噴霧等產品,迫使廠家進行技術更新。這樣的行動也使得後續的政策推進更加順利。
目前爲止,臭氧層危機的應對仍然是當代社會應對環境危機的優秀範例。但願在氣候問題面前,人類能夠吸取成功的經驗,再次挺過危機。
參考文獻
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[11] https://www.bafu.admin.ch/en/tfa-emission-sources
作者:瑪雅藍
編輯:黃線狹鱈
封面圖來源:britannica.com
一個AI
代碼裏有99個bug,修掉1個,現在有101個bug了。
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