一项旨在逐步淘汰消耗臭氧层化学品的、已有三十年历史的国际条约,正在保护我们的地球免受有害太阳辐射的侵害,并已初见成效。
根据世界气象组织和联合国环境规划署周一发布的《2018年臭氧消耗科学评估》,得益于1987年的《蒙特利尔议定书》,臭氧层正在持续恢复。
这包括南极洲上空异常稀薄的臭氧层“空洞”,自2000年代初以来一直在逐渐缩小,并预计将在2060年代愈合。今年,这个空洞的面积约为900万平方英里,比整个北美大陆的面积略小。
“总的来说,这是个好消息,”新评估的联合主席、美国宇航局戈达德太空飞行中心地球科学首席科学家保罗·纽曼说。消耗臭氧层的气体正在减少,并且自1990年代中期以来一直呈下降趋势。“只要各方继续遵守《蒙特利尔议定书》,未来的预测是相当积极的。”
臭氧是一种由三个氧原子组成的分子,存在于大气层的两个区域。10%的大气臭氧位于对流层,对流层从地面延伸到约七英里高。在地面,臭氧是烟雾中的一种空气污染物,由汽车尾气和化石燃料燃烧的副产品形成。
然后是臭氧层,一个31英里宽的自然缓冲带,位于对流层上方,保护地球免受太阳紫外线B辐射的侵害。在这个区域内,会发生一个循环反应:太阳辐射将元素氧(O2)分解成单个氧原子,这些氧原子与其他元素氧分子反应形成臭氧(O3),臭氧在吸收辐射时会再次转化为元素氧。没有这个反应,陆地生命就无法存在。更多的有害辐射会到达地球,增加人类患皮肤癌、白内障以及免疫系统受损的可能性,并损害植物和大多数水生生物。
在1970年代中期,科学家们发现,含有的氯原子和溴原子的制造气体,如冰箱、空调和气雾罐释放的化学品,可以进入高层大气。在那里,它们被紫外线辐射转化成氯自由基和溴自由基,这些自由基会引发破坏臭氧的链式反应。
随后,在1985年,科学家们发现了一个正在南极洲上空不断扩大的臭氧层空洞。在知道包括氟氯化碳在内的含氯化合物会消耗臭氧之后,46个国家采取行动,根据《蒙特利尔议定书》管制消耗臭氧层气体,此后该议定书得到了地球上所有国家的采纳。
《议定书》管制的物质包括氟氯化碳、氢氯氟化碳、四氯化碳、甲基氯仿,以及含溴的哈龙和甲基溴。根据该评估,假设继续遵守《蒙特利尔议定书》,北半球的臭氧水平预计将在2030年代恢复到健康水平,南半球的臭氧水平将在2050年代恢复,而消耗最严重的极地地区的臭氧水平将在2060年代恢复。该评估指出,减少消耗臭氧层物质(这些物质也是强效温室气体)已避免了至少几厘米的未来全球海平面上升。
纽曼说,但这并不意味着没有一点儿麻烦。
某些消耗臭氧层的物质,如氟氯化碳-11(CFC-11),从大气中减少的速度比预期要慢。两个独立网络已经证实,自2012年以来,东亚地区的排放量有所增加,尽管其确切来源仍在调查中。
这很令人担忧,因为包括CFC-11在内的化合物根据《蒙特利尔议定书》是被禁止的,并且会在大气中存在数十年。如果有人今天还在排放它们,它们将对后代造成持续的损害。
为了说明这一点,纽曼在他的办公室里放了一个小罐子,里面装着一种不同的CFC——氟氯化碳-12,也就是最初的氟利昂制冷剂。虽然CFC-12比1930年代之前使用的有毒且有时致命的制冷剂有了明显的改进,但它并非完美无缺。“如果我把这个罐子倒在地板上,”纽曼说,“300年后,它仍有5%会漂浮在大气中。”
更糟糕的是,一旦一个CFC分子进入平流层高层,它就会被紫外线辐射分解,释放出氯原子。一个氯原子在其生命周期中可以破坏数千个臭氧分子,然后再循环回到低层大气并被雨水冲刷干净。
因此,各方遵守《蒙特利尔议定书》以及2016年添加的《基加利修正案》至关重要。纽曼说,这两项条约都对减少排放产生了实际效果,或者将在未来产生实际效果。
《基加利修正案》将于2019年1月生效,它针对的是用于替代《蒙特利尔议定书》禁止的化学品的物质。替代的氢氟碳化合物(HFCs),通常用于汽车空调装置,不如CFCs持久,也不会破坏臭氧,但它们具有温室气体特性,其威力是二氧化碳的数千倍。
根据该评估,有了《基加利修正案》,我们可以避免全球地表温度升高0.2至0.4摄氏度。
报告指出,考虑到地球在过去一个世纪已经变暖了一摄氏度,并且全球气温在本世纪末还将继续上升一度或更多,消除这些物质带来的益处将是“巨大的”。