很多人或許對“臭氧層空洞”這個(gè)詞還有很深的轟動(dòng)印象，不過(guò)最近這些年里，臭氧層空長(cháng)好這個(gè)名詞已經(jīng)很少出現了。洞正
有人說(shuō)如今臭氧層空洞沒(méi)人提起，自己說(shuō)明當年的悄悄宣傳都是聳人聽(tīng)聞的騙局，進(jìn)而引申到說(shuō)今天的原因氣候變化也是“狼來(lái)了”。當然，轟動(dòng)這一觀(guān)點(diǎn)也遭到了研究者的臭氧層空長(cháng)好反駁。但也能看出，洞正確實(shí)很多人不知道臭氧空洞的自己后續如何。
那么，悄悄臭氧層問(wèn)題到底怎樣了？原因聯(lián)合國設立每年的 9 月 16 日為保護臭氧層國際日，今天我們就來(lái)聊一聊這個(gè)話(huà)題。轟動(dòng)
2006 年 9 月測定的臭氧層空長(cháng)好南極上空的臭氧層空洞
簡(jiǎn)單說(shuō)，臭氧問(wèn)題可以算是洞正脫離病危期了。臭氧空洞依然存在，大氣層臭氧濃度依然沒(méi)有恢復到正常水平，但整體趨勢都在好轉中。最重要的是，引發(fā)臭氧問(wèn)題的元兇——氯氟烴類(lèi)物質(zhì)，得到了非常有效的控制。從這個(gè)意義上說(shuō)，臭氧問(wèn)題是全球環(huán)境運動(dòng)中最為成功的案例。
什么是臭氧層？
臭氧是一種淺藍色、有強烈刺激性和臭味的氣體。它有兩個(gè)最重要的特征：一是有強氧化性，常溫常壓下也能和多種物質(zhì)發(fā)生反應；二是能吸收紫外線(xiàn)。作為人類(lèi)，我們得感謝臭氧——正是它的這兩個(gè)特征拯救了地球，讓我們的藍色星球沒(méi)有變成火星一般的荒漠。
陽(yáng)光中包含不少高能紫外線(xiàn)，不但能破壞復雜的生命分子，連水分子都能打碎，使之變成氫氣和氧氣。地球太小，引力不足，氫氣會(huì )逃逸到太空中——經(jīng)年累月，在這樣的作用下，地球上的水本應越來(lái)越少。
但臭氧層的出現阻止了這個(gè)趨勢，它對上攔截紫外線(xiàn)，讓大部分陽(yáng)光紫外線(xiàn)無(wú)法照射到地表，對下攔截氫氣，讓逃逸的氫氣能變成水落回地面。與這樣的作用相比，臭氧的另一個(gè)好處——阻止紫外線(xiàn)傷害地球生命，幾乎不值一提了。
從太空觀(guān)測的地球大氣層
話(huà)雖如此，阻止水的丟失畢竟是漫長(cháng)地質(zhì)年代才能見(jiàn)效的事情，而紫外線(xiàn)損傷是當下立刻可見(jiàn)的事情。所以，臭氧層第一次吸引全球的關(guān)注，也是因為后者。
氯氟烴，臭氧的天敵
20 世紀 70 年代初，地球科學(xué)家正逐漸意識到全球氣候在變暖，變暖可能和人類(lèi)釋放的氣體有關(guān)。這些嫌疑分子里，有一類(lèi)叫作氯氟烴（CFCs）。它是第一批工業(yè)上廣泛使用的“人造分子”之一，具有穩定、不可燃、毒性較低的特征，廣泛應用于制冷和氣溶膠等領(lǐng)域。
當時(shí)的冰箱、空調等家用電器都大量使用氯氟烴。專(zhuān)利持有者給幾種氯氟烴注冊了“氟利昂”這一商標，后來(lái)氟利昂成了各種碳氟化合物制冷劑的通用代名詞——我們甚至直接用“空調加氟”來(lái)描述給空調補充制冷劑的行為。
但是氯氟烴也有問(wèn)題。它引發(fā)的溫室效應是同樣數量的二氧化碳的數百倍，且可以在大氣層中穩定存在 100 年。就在研究它對大氣層的影響時(shí)，1974 年，有兩位科學(xué)家意識到，它在高空中會(huì )釋放出氯原子。氯原子可以非常高效地破壞臭氧分子。1 個(gè)氯原子在同溫層的整個(gè)生命周期里可以摧毀超過(guò) 10 萬(wàn)個(gè)臭氧分子——二十年后，他們將會(huì )因為這一發(fā)現獲得諾貝爾化學(xué)獎。
人們突然發(fā)現
臭氧層多了個(gè)大洞
1978 年，美國航空航天局發(fā)射了一枚衛星，搭載了臭氧層測量?jì)x器來(lái)驗證氯氟烴的影響。然而，這顆衛星似乎并沒(méi)有什么特別的發(fā)現。工業(yè)界就此主張對氯氟烴的擔憂(yōu)只是杞人憂(yōu)天。直到七年后的 1985 年，一隊英國研究者利用地面的臭氧光譜儀，才發(fā)現南極哈雷灣的臭氧層減少了 40%。這就是后來(lái)大名鼎鼎的南極臭氧層空洞。
歷史上南極臭氧層空洞的變化情況
學(xué)術(shù)界為之震驚，大惑不解的美國人回頭檢查自己的數據，發(fā)現衛星其實(shí)早已捕捉到了臭氧層大減的信號，但分析軟件認為這些數據低得太過(guò)離譜，自動(dòng)判定為測量故障而把它們拋棄了。
換句話(huà)說(shuō)，臭氧空洞問(wèn)題沒(méi)有經(jīng)歷溫水煮青蛙的階段，一發(fā)現就已經(jīng)到了危急關(guān)頭。這對于那些患上皮膚癌的人類(lèi)和其他生物是不幸的——他們所受的傷害很可能直接源于臭氧層被破壞；但對于國際社會(huì )的應對來(lái)說(shuō)，或許是幸運的。
人類(lèi)為保護臭氧層
所做的努力
僅僅兩年后的 1987 年，全球 43 個(gè)國家就簽署了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》（第 49/114 號決議）。9 月 16 日的保護臭氧層國際日，紀念的就是它的簽訂。當時(shí)議定書(shū)約定到 2000 年將氯氟烴的使用減半，后來(lái)又經(jīng)過(guò)多次修訂，對不同類(lèi)型的物質(zhì)做了細化規定，要求氯氟烴在 2010 年停止使用，相對危害較小的氫氯氟烴（HCFCs）則需在 2030 年停止使用。
《蒙特利爾議定書(shū)》是人類(lèi)歷史上最成功的全球環(huán)境條約。它是聯(lián)合國歷史上唯一一個(gè)獲得所有成員國簽署的條約，自它簽署至今，全世界所有的主要工業(yè)都放棄了氯氟烴的合法使用，大氣層里所有最重要的氯氟烴及其衍生物或者不再增加，或者開(kāi)始減少。
因為氯氟烴壽命極長(cháng)，從中恢復過(guò)來(lái)也非一日之功，但目前的估計認為，全世界大部分地區的臭氧層會(huì )在 2040 年左右恢復到 1980 年的水平，南極的臭氧空洞則會(huì )在 2066 年恢復到 1980 年的水平。一項研究估計，截至到 2100 年出生的人，保護臭氧層行動(dòng)僅在美國就能夠阻止 2.8 億皮膚癌病例，160 萬(wàn)人免于因皮膚癌而死。
順便說(shuō)，之所以選擇 1980 年作為參考，是因為我們缺乏比那更早的全球系統性數據。實(shí)際上 1980 年時(shí)氯氟烴投入使用已經(jīng)數十年。那時(shí)的臭氧層就已經(jīng)是遭到破壞之后的狀態(tài)了。所以，還不能說(shuō)臭氧層會(huì )在 2066 年徹底康復。完全恢復到前工業(yè)時(shí)代的水平，或許還要等待上百年。
為何《蒙特利爾議定書(shū)》的推行如此順利，相比之下其他的全球環(huán)境運動(dòng)大多磕磕絆絆？問(wèn)題本身的緊迫性自然是重要原因，科學(xué)界和政治界的合作和信任也是推進(jìn)談判的關(guān)鍵因素。
氯氟烴自身的特點(diǎn)也起了貢獻：在上世紀 80 年代，它就已經(jīng)屬于古老技術(shù)，專(zhuān)利早已過(guò)期，業(yè)界本來(lái)就在探索替代的新技術(shù)了。美國的氯氟烴行業(yè)聯(lián)盟原本不承認其破壞臭氧的作用，但在上世紀 80 年代后期突然 180 度轉向，恐怕并不僅僅是因為科學(xué)進(jìn)展，也認識到了開(kāi)發(fā)替代品對自身有利。
此外，在《蒙特利爾議定書(shū)》的簽署過(guò)程中還有一個(gè)歷史的偶然。對于任何國際條約來(lái)說(shuō)，美國的立場(chǎng)都是繞不開(kāi)的話(huà)題。上世紀 80 年代中期美國正值共和黨執政時(shí)期，里根政府對環(huán)境問(wèn)題和科學(xué)問(wèn)題并無(wú)好感，諸如氣候變化和艾滋病等領(lǐng)域都深受其害。當時(shí)的美國內政部長(cháng)甚至稱(chēng)，防紫外線(xiàn)根本不需要什么條約，只要大家都戴帽子抹防曬霜就行了。
然而，里根本人卻一反常態(tài)地對臭氧問(wèn)題非常積極。究其原因，或許是因為他本人患上了皮膚癌，就在那篇 1985 年論文刊發(fā)之前的三個(gè)月剛剛進(jìn)行了手術(shù)，而他的妻子也在幾年前患過(guò)皮膚癌。對于熱愛(ài)戶(hù)外運動(dòng)的里根而言，被醫生告知不能曬太陽(yáng)大概是很大的打擊。里根卸任后，共和黨對臭氧問(wèn)題的敵意重新顯露，但好在，那時(shí)《蒙特利爾議定書(shū)》已經(jīng)簽署，整體框架已經(jīng)完成了。
不過(guò)，臭氧層的恢復終究是漫長(cháng)的過(guò)程，其間也不可能一直一帆風(fēng)順。比如說(shuō)，2013 年研究者注意到原本持續下降的 CFC-11 的降低速度突然放緩了，換句話(huà)說(shuō)有人在非法制造并排放新的 CFC-11。所幸到了 2018 年，下降趨勢又恢復了正常，但這期間新排放的氯氟烴還是會(huì )繼續破壞臭氧層一百年。
最新的一次挫折來(lái)自火山爆發(fā)。2022 年，太平洋島國湯加境內的洪阿哈阿帕伊島發(fā)生了一次強烈的火山爆發(fā)，這可能是 21 世紀迄今為止最大的火山噴發(fā)。受火山噴發(fā)的水蒸氣影響，南極的臭氧層遭受了一輪新的破壞。
南極臭氧層原本就有季節性變化，每年 9~12 月，也就是南半球的春季最大，而 2023 年 9 月的南極臭氧層空洞是自 2011 年以來(lái)最大的一次。所幸，水蒸氣在高層大氣的停留時(shí)間沒(méi)有氯氟烴那么久，所以影響時(shí)間應該也不會(huì )那么長(cháng)。
此外，用于代替氯氟烴的主要物質(zhì)是氫氟烴（HFC）。氫氟烴不含氯原子，所以不會(huì )破壞臭氧層，但它對溫室效應的貢獻和氯氟烴是同級的。氯氟烴本身也是很強的溫室氣體，所以這一替代尚未導致嚴重的后果，但這終究只是在拖延問(wèn)題。2019 年蒙特利爾議定書(shū)的新修正案生效，要求在未來(lái) 30 年里將氫氟烴的使用量也削減 80%，但具體成效將會(huì )如何，就取決于此刻人類(lèi)的努力了。
(責任編輯：綜合)
