回顧 20 世紀(jì) 90 年代，地球的臭氧層空洞已經(jīng)成為緊迫的全球危機(jī)。如果當(dāng)時(shí)我們選擇忽視它的話，今天我們見到的可能就不止一個(gè)空洞了。
▲ 在被發(fā)現(xiàn)三十多年后，地球極地上空臭氧層的空洞到底如何了？
1970 年代末，在劍橋大學(xué)的一間辦公室里，英國南極調(diào)查局的氣象學(xué)家喬納森?尚克林花費(fèi)了大量時(shí)間，研究來自地球最南端大陸的積壓數(shù)據(jù)。
尚克林負(fù)責(zé)指導(dǎo)紙質(zhì)記錄材料的數(shù)字化，并分析多布森分光光度計(jì)（測量大氣臭氧變化的地面儀器）測量數(shù)據(jù)的計(jì)算值。
隨著時(shí)間的流逝，尚克林開始注意到一些正在發(fā)生的事情。從將近 20 年的穩(wěn)定測量數(shù)據(jù)中，他注意到南極洲的臭氧水平在 20 世紀(jì) 70 年代末開始下降。一開始，尚克林的上級(jí)對(duì)這些結(jié)果并不像他那么確定，這讓他很是沮喪。
到了 1984 年，與前幾十年相比，南極洲哈雷研究站上空的臭氧層厚度減少了三分之一。尚克林與同事在第二年發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為臭氧層厚度的減少與一類被稱為氯氟烴（CFCs）的人造化合物有關(guān)，這類化合物主要用于噴霧劑和冷卻設(shè)備。尚克林等人發(fā)現(xiàn)的南極洲上空臭氧層變薄現(xiàn)象，被形象地稱為“臭氧層空洞”。
有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的消息傳開后，震驚了全世界。許多人預(yù)測，臭氧層的破壞將對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生非常不利的影響，這引發(fā)了公眾的恐懼?？茖W(xué)界也動(dòng)員起來，進(jìn)行了更深入的調(diào)查，世界各國政府也以前所未有的方式展開合作。
臭氧層空洞堪稱人類面臨的最嚴(yán)重環(huán)境問題之一。如今，關(guān)于臭氧層空洞的話題已經(jīng)逐漸淡出人們的視線。那么，在被發(fā)現(xiàn)三十多年后，地球極地上空臭氧層的空洞到底如何了？
▲ 針對(duì)臭氧層空洞導(dǎo)致的皮膚癌問題，澳大利亞發(fā)起了一項(xiàng)名為“slip，slop，slap”的公共衛(wèi)生活動(dòng)，提醒人們要多穿衣服、涂防曬霜、戴上帽子。
重要的現(xiàn)象
臭氧主要存在于距地球表面 10 到 50 千米的大氣平流層中。臭氧層在地球上形成了一個(gè)無形的保護(hù)層，吸收來自太陽的破壞性紫外線輻射。沒有它，地球上就不可能有生命。
20 世紀(jì) 50 年代，英國南極調(diào)查局首次測量了南極洲上空的臭氧濃度。但幾十年之后，問題才逐漸變得清晰起來。
1974 年，科學(xué)家馬里奧?莫利納和弗蘭克?舍伍德?羅蘭發(fā)表了一篇論文，從理論上闡述了氯氟烴可能會(huì)破壞地球平流層的臭氧。在此之前，人們一直認(rèn)為氯氟烴是無害的，而莫利納和羅蘭提出，這樣的假設(shè)是錯(cuò)誤的。他們的發(fā)現(xiàn)遭到了工業(yè)界的攻擊，后者堅(jiān)稱氟氯烴產(chǎn)品是安全的。在科學(xué)界，莫利納與羅蘭的研究也受到了質(zhì)疑。相關(guān)的預(yù)測顯示，臭氧層的消耗是十分輕微的 —— 在 2% 到 4% 之間 —— 許多人認(rèn)為，這種消耗將發(fā)生在數(shù)個(gè)世紀(jì)的時(shí)間尺度上。
從 1928 年人工合成之后，氯氟烴的使用一直有增無減。到 20 世紀(jì) 70 年代，氯氟烴已經(jīng)在世界各地普遍存在，被用作冰箱和空調(diào)的冷卻劑、氣溶膠噴霧罐和工業(yè)清洗劑。僅僅十年之后，也就是 1985 年，英國南極考察隊(duì)證實(shí)了臭氧層上存在一個(gè)“空洞”—— 平流層下方的臭氧被顯著破壞 —— 并提出了該空洞與氯氟烴有關(guān)的觀點(diǎn)。這證明了莫利納和羅蘭的研究結(jié)果是正確的，兩人最終獲得了 1995 年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。更糟糕的消息是，臭氧層消耗的速度比預(yù)期的要快得多。
從那時(shí)起，科學(xué)家們就開始研究臭氧層空洞現(xiàn)象如何發(fā)生，以及為什么會(huì)發(fā)生。
▲ 1995 年以前生產(chǎn)的冰箱含有氯氟烴制冷劑，這種制冷劑和其他消耗臭氧的物質(zhì)一起造成了臭氧層空洞。
一個(gè)化學(xué)謎團(tuán)
1986 年，當(dāng)南極的冬天接近尾聲時(shí)，一組科學(xué)家來到麥克默多基地尋找答案。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家們正在討論三種可能的理論，其中一個(gè)理論是所羅門提出的，認(rèn)為極地出現(xiàn)臭氧層空洞的原因可能在于表面化學(xué)過程，與極地平流層云中的氯有關(guān)；這種云出現(xiàn)在高緯度地區(qū)，只有在極地冬季的低溫下才會(huì)形成。
這是一個(gè)巨大的謎團(tuán)，所有的數(shù)據(jù)都表明，人類使用的氯氟烴導(dǎo)致了氯的增加，而極地平流層云的存在是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的導(dǎo)火線。
衛(wèi)星監(jiān)測證實(shí)，臭氧損耗的范圍非常廣闊，達(dá)到了 2000 萬平方公里。臭氧消耗會(huì)對(duì)地球生命造成嚴(yán)重威脅，不僅導(dǎo)致人類的皮膚癌和白內(nèi)障發(fā)病率上升，還危害植物生長、農(nóng)作物和動(dòng)物的生存，并造成魚類、蟹類、蛙類和浮游植物（海洋食物鏈的基礎(chǔ)）出現(xiàn)繁殖問題。所有這一切，最終促使世界各國展開國際合作和行動(dòng)。
一個(gè)值得注意的問題是，臭氧層空洞曾被認(rèn)為是一個(gè)極為嚴(yán)重的威脅，但我們現(xiàn)在似乎不怎么聽到相關(guān)的消息了，這是為什么呢？
因?yàn)檫@個(gè)問題已經(jīng)不像過去那樣讓人擔(dān)憂了。當(dāng)然，這主要?dú)w功于各國政府采取了前所未有的國際合作措施，應(yīng)對(duì)臭氧層空洞問題。
各國的政策制定者起初認(rèn)為，臭氧層的消耗很少，而且會(huì)持續(xù)很長一段時(shí)間，因此對(duì)臭氧層保護(hù)采取了謹(jǐn)慎的態(tài)度。1977 年，一項(xiàng)全球行動(dòng)計(jì)劃號(hào)召對(duì)臭氧和太陽輻射進(jìn)行觀測，研究臭氧消耗對(duì)人類健康、生態(tài)系統(tǒng)和氣候的影響，并對(duì)控制措施進(jìn)行成本效益評(píng)估。就在英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞的幾個(gè)月前，1985 年的《保護(hù)臭氧層維也納公約》（通常簡稱《維也納公約》）就此提出了進(jìn)一步研究的要求。不過，這項(xiàng)公約并沒有就減少氟氯烴提出具有法律約束力的控制措施，這讓許多人感到失望。
▲ 臭氧層空洞危機(jī)需要全人類的共同努力。
在發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞之后，對(duì)科學(xué)研究的大量投資、對(duì)經(jīng)濟(jì)資源的調(diào)配，以及協(xié)調(diào)一致的國際政治行動(dòng)，使局面發(fā)生了扭轉(zhuǎn)。
1987 年，聯(lián)合國邀請(qǐng)所屬 26 個(gè)成員國簽署了《蒙特利爾議定書》，希望通過逐步淘汰消耗臭氧層的化學(xué)物質(zhì)來保護(hù)臭氧層。為了更好地實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)，該議定書承認(rèn)各國有“共同但存在區(qū)別的責(zé)任”，為發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家制定了逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)的時(shí)間表，并設(shè)立了一個(gè)多方基金，為發(fā)展中國家履行其義務(wù)提供財(cái)政和技術(shù)援助。
從 20 世紀(jì) 90 年代到 21 世紀(jì)初，氟氯烴的生產(chǎn)和消費(fèi)逐步停止。到 2009 年，《蒙特利爾議定書》中同意使用的化學(xué)品有 98% 已被淘汰。當(dāng)科學(xué)證據(jù)表明需要采取進(jìn)一步行動(dòng)時(shí)，議定書便會(huì)進(jìn)行修訂，總共制定了六項(xiàng)修正案。這也導(dǎo)致對(duì)引入用于取代氟氯烴的物質(zhì) —— 如含氫氟氯烴（HCFCs）和氫氟碳化合物（HFCs）等 —— 的限制日益嚴(yán)格。盡管有利于緩解臭氧層消耗，但這些替代品卻對(duì)氣候有害。例如，最常用的含氫氟氯烴的全球變暖潛力幾乎是二氧化碳的 2000 倍。
《蒙特利爾議定書》為地球氣候帶來了積極的效益。2010 年，由于《蒙特利爾議定書》的實(shí)施，溫室氣體排放量減少了 9.7 億噸到 125 億噸二氧化碳當(dāng)量，大約是 1997 年通過的旨在減少溫室氣體排放的國際條約《京都議定書》目標(biāo)的 5 到 6 倍。2016 年通過的《基加利修正案》將限制氫氟碳化合物的使用，這將有助于到 2100 年時(shí)避免高達(dá) 0.5 攝氏度的全球變暖幅度。
可以說，蒙特利爾議定書比迄今為止我們簽署的任何其他氣候協(xié)議都要成功得多。
自《蒙特利爾議定書》誕生至今，地球上每個(gè)國家都簽署了該議定書，這是迄今為止唯一得到普遍簽署的國際條約。因此，該議定書被廣泛認(rèn)為是國際環(huán)境合作的勝利。根據(jù)一些模型，《蒙特利爾議定書》及其修正案每年在全世界范圍內(nèi)幫助預(yù)防了多達(dá) 200 萬例皮膚癌，避免了數(shù)百萬例白內(nèi)障。
如果世界各國沒有禁止使用氟氯烴制冷劑，那今天的臭氧層可能就會(huì)接近最大規(guī)模的耗損，從模型中可以很確定地看到，到 2050 年，整個(gè)地球都將出現(xiàn)臭氧層空洞，地球?qū)⒆兊貌贿m合居住。
在應(yīng)對(duì)臭氧層空洞問題時(shí)，有三個(gè)因素促成了各國迅速采取行動(dòng)：首先，臭氧層空洞具有明顯而現(xiàn)實(shí)的危險(xiǎn)，對(duì)人類個(gè)體健康構(gòu)成了威脅；其次，清晰的衛(wèi)星圖像使臭氧層空洞明顯可見；第三，關(guān)于這個(gè)問題有切實(shí)可行的解決方案，即消耗臭氧層物質(zhì)可以較快、較容易地進(jìn)行替換。
▲ 每年春天，南極上空的臭氧層空洞就會(huì)裂開，到夏天又會(huì)閉合。20 世紀(jì) 90 年代，南極上空的臭氧層空洞停止了增長，此后一直在縮小。
漫長的恢復(fù)
時(shí)至今日，臭氧層空洞依然存在，每年春天都會(huì)在南極洲上空形成。夏季，當(dāng)來自低緯度地區(qū)的平流層空氣混合進(jìn)來時(shí)，這個(gè)空洞閉合，直到第二年春天再次開始循環(huán)。不過，有證據(jù)表明臭氧層空洞正在消失，像預(yù)計(jì)的那樣逐漸恢復(fù)。根據(jù)科學(xué)評(píng)估，臭氧層有望在本世紀(jì)中葉左右恢復(fù)到 1980 年以前的水平。由于消耗臭氧的分子壽命較長，因此恢復(fù)過程十分緩慢。有些化合物在大氣中存留了 50 到 150 年才開始降解。
盡管《蒙特利爾議定書》總體上取得了成功，但也出現(xiàn)了一些挫折，這突出了長期監(jiān)測環(huán)境變量的重要性，無論是氟氯烴、溫度還是生物多樣性指標(biāo)。如果我們不監(jiān)測這些變量，我們就不知道是否遇到了麻煩。如果不知道自己遇到了麻煩，你就不能采取預(yù)防措施，這是這個(gè)故事的關(guān)鍵部分之一。
當(dāng)然，未來并非沒有風(fēng)險(xiǎn)。大規(guī)模的火山爆發(fā)通常會(huì)造成短期的臭氧消耗。與此同時(shí)，農(nóng)業(yè)化肥應(yīng)用會(huì)排放強(qiáng)效的溫室氣體一氧化二氮，這同時(shí)也是一種強(qiáng)效的臭氧消耗物質(zhì)，但并沒有受到《蒙特利爾議定書》的控制。令人擔(dān)憂的是，一氧化二氮的排放量正在不斷增長。
一些人類活動(dòng)也可能影響臭氧層，但我們尚未完全了解其潛在風(fēng)險(xiǎn)，比如火箭發(fā)射和所謂的“硫酸鹽地球工程”—— 通過向平流層注入能夠反射陽光的氣溶膠粒子，使氣候變得涼爽，從而避免全球變暖的嚴(yán)重影響。
許多人傾向于將臭氧層空洞與氣候變化進(jìn)行比較。盡管《蒙特利爾議定書》確實(shí)證明了我們可以解決重大的環(huán)境問題，但這種比較也就到此為止了。氟氯烴是少數(shù)產(chǎn)品中的可替代成分，可以通過技術(shù)手段淘汰并替換。相比之下，氣候變化涉及的范圍就太大了，使得應(yīng)對(duì)措施在操作上相當(dāng)困難；化石燃料在我們的生活方式中無處不在，幾乎不可能被輕易取代。到目前為止，大多數(shù)政府和企業(yè)都拒絕減少化石燃料的排放。
臭氧層空洞的產(chǎn)生表明，我們可以多么迅速地改變地球環(huán)境，使其變得更加糟糕，人類在氣候行動(dòng)上停滯不前，并且一直在討論能夠做什么，這是很令人難過的，因?yàn)橐呀?jīng)有了臭氧層空洞的例子可以學(xué)習(xí)。
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