地球奧秘：臭氧層空洞是如何修補的- BBC News 中文

臭氧主要存在於距地球表面上空10-50公里的大氣平流層中。

臭氧層在地球上形成了一個保護層，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 ... 地球奧秘：臭氧層空洞是如何修補的基拉·沃克（KiraWalker）2022年4月17日圖像來源，GettyImages圖像加註文字，南極洲多雲的天空（Credit:GettyImages）上世紀70年代末，英國南極勘測局（BritishAntarcticSurvey）的氣象學家喬納森·尚克林（JonathanShanklin）花了很多時間待在劍橋的一間辦公室裏，研究來自地球最南端大陸的有待處理的數據。

這些數據是多布森分光光度計（Dobsonspectrophotometer）（測量大氣臭氧變化的地面儀器）的計算值和書面資料，尚克林的工作是負責監督將這些資料數字化的工作。

隨著時間的流逝，尚克林開始注意到一些事情正在發生——經過近20年相當穩定的測量數據，他注意到臭氧水平在20世紀70年代末開始下降。

一開始，尚克林的老闆並不太相信他的分析，這讓他很沮喪。

到1984年，與前幾十年相比，南極洲哈雷灣（HalleyBay）研究站上空的臭氧層厚度減少了三分之一。

尚克林和他的同事喬·法曼（JoeFarman）和布萊恩·加迪納（BrianGardiner）在第二年發表了他們的研究成果，認為這與一種被稱為氯氟烴（CFCs，又稱為氯氟碳化合物）的人造化合物有關，這種化合物用於氣溶膠和冷卻設備。

他們的發現，即南極洲上空臭氧層變薄，被稱為臭氧層空洞。

這一發現震驚了全世界。

臭氧層破壞將對人類健康和生態系統產生不利影響的預測，引發了公眾的恐懼。

這也促成了更多的科學研究，並激勵世界各國政府以前所未有的方式進行合作。

但漸漸的，這個人類曾經面臨的最嚴重環境問題基本上已經不會再引人矚目。

30多年後，臭氧層空洞到底怎樣了?氣候變化：哪些人為導致的環境禍害已幾乎被消滅臭氧洞修復之際新化合物可能對人類和環境更危險北極有史以來最大臭氧洞得到修復重要的現象臭氧主要存在於距地球表面上空10-50公里的大氣平流層中。

臭氧層在地球上形成了一個保護層，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50年代，英國南極勘測局首次開始測量南極上空的臭氧濃度。

但幾十年過去了，問題才變得清晰起來。

圖像來源，PAMedia圖像加註文字，針對臭氧層空洞，人們要注意紫外線防曬（Credit:PA）1974年，科學家馬里奧·莫利納（MarioMolina）和舍伍德·羅蘭德（F.SherwoodRowland）發表了一篇論文，從理論上闡述了氯氟烴可能破壞地球平流層的臭氧。

在那之前，人們認為氯氟烴是無害的，但莫利納和羅蘭德認為這是錯誤的。

發現遭到了產業界的攻擊，他們堅稱氯氟烴產品是安全的。

研究也受到了科學家質疑。

有科學家認為，臭氧損失是輕微的，在2-4%之間。

而且許多人認為這將歷時幾個世紀才有可能發生發生。

氯氟烴的使用一直有增無減，到20世紀70年代，氯氟烴在世界各地普遍存在，被用作冰箱和空調的冷卻劑、氣溶膠噴霧罐和工業清洗劑。

僅僅十年之後，也就是1985年，英國南極勘測局證實了臭氧層上的一個空洞，並認為了這與氯氟烴有關——這證明了莫利納和羅蘭的研究結果是正確的，兩人最終獲得了1995年諾貝爾化學獎。

更糟糕的是，臭氧空洞擴大速度比預期的要快得多。

「這令人震驚，」英國南極勘測局榮譽退休研究員的尚克林說。

從那時起，科學家們就開始研究這一現象為什麼會發生。

神秘化學反應1986年，當南極的冬天接近尾聲時，美國國家海洋和大氣管理局（NationalOceanicandAtmosphericAdministration）的研究員蘇珊·所羅門（SusanSolomon）帶領一組科學家來到麥克默多基地（McMurdoBase）尋找答案。

當時，科學家們正在討論三種可能，其中之一是所羅門提出的：答案可能在於化學作用，其中包括極地平流層雲中的氯，這種雲出現在高緯度地區，只有在極地冬季的低溫下才會形成。

「這是一個巨大的謎團，」所羅門說，她現在是麻省理工學院（MIT）大氣化學和氣候科學教授。

她的研究解釋了南極洲臭氧空洞為什麼會出現。

「所有的數據都表明，人類使用氯氟烴導致氯增加以及極地平流層雲，是導致這一問題的導火線。

」衛星監測證實，臭氧損耗擴大到更廣闊的區域，大約770萬平方英里（2000萬平方公里）。

臭氧被破壞對地球造成嚴重威脅-——人類皮膚癌和白內障發病率上升，植物生長、農作物和動物都會受到危害，還會影響魚類、螃蟹、青蛙和浮游植物（海洋食物鏈的基礎）的生殖問題。

國際合作防控勢在必行。

臭氧層空洞是這麼嚴重的威脅，為什麼我們不再經常聽到相關消息呢？新西蘭坎特伯雷大學（UniversityofCanterbury）環境物理學副教授勞拉·雷維爾（LauraRevell）說，「這已經不是過去那種令人擔憂的問題了。

」主要是由於各國政府採取了前所未有的合作措施來解決這個問題。

圖像來源，GettyImages圖像加註文字，1995年以前生產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一起造成了臭氧空洞（Credit:GettyImages）國際相關機構起初認為臭氧損耗很小，而且會持續很長一段時間，因此對保護臭氧層採取了謹慎的態度。

1977年，一項全球行動計劃開始實施，要求監測臭氧和太陽輻射，研究臭氧消耗對人類健康、生態系統和氣候的影響，並對控制措施進行成本效益評估。

就在英國科學家發現臭氧層空洞的幾個月前，1985年的《維也納公約》（ViennaConvention）就此提出了進一步研究的要求。

但它沒有制定具有法律約束力的控制減少氯氟烴，這讓許多人失望。

在發現臭氧洞之後，增加的科學研究投資、經濟資源調配以及協調一致的國際政治行動扭轉了局面。

1987年通過的《蒙特利爾議定書》（MontrealProtocol），通過逐步淘汰消耗臭氧層的化學物質來保護臭氧層。

為了鼓勵遵守，該條約承認了「共同但有區別的責任」，為發達國家和發展中國家制定了分期減排的時間表，並設立了一個多邊基金，為發展中國家履行義務提供財政和技術援助。

在20世紀90年代和21世紀初，氯氟烴的生產和消費停止了。

到2009年，條約限制的化學品，98%已被逐步淘汰。

但當科學證據表明需要採取進一步行動時，條約允許實施六項修正案——例如使用含氫氟氯烴（HCFCs）和氫氟烴（HFCs）這些替代品，雖然這對臭氧層有好處，但卻對氣候有害。

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。

該條約的氣候效益是有副作用的。

2010年，《蒙特利爾議定書》的排放量減少了9.7至125億噸二氧化碳當量，大約是1997年減少溫室氣體排放國際條約《京都議定書》（KyotoProtocol）目標的五到六倍。

2016年通過的《基加利修正案》（KigaliAmendment）將限制氫氟烴的使用，這將有助於到2100年避免全球變暖0.5攝氏度。

雷維爾說，「你可能會說《蒙特利爾議定書》比迄今為止我們簽署的任何其他[氣候協議都要成功得多。

」自《蒙特利爾議定書》通過以來，地球上每個國家都簽署了該議定書，這是迄今為止得到最普遍批准的唯一條約。

這被廣泛認為是國際環境合作的勝利。

根據一些模型，《蒙特利爾議定書》及其修正案每年幫助預防多達200萬例皮膚癌，並避免了全世界數百萬例白內障病例。

圖像來源，GettyImages圖像加註文字，臭氧層危機需要人類共同努力（Credit:GettyImages）如果世界沒有禁止使用氯氟烴，我們現在會發現的臭氧層已經大規模耗損。

所羅門說,"到2050年，我們已經很確定，整個地球將出現臭氧空洞，地球將變得不適合居住。

"所羅門認為三個因素有助於迅速解決問題：臭氧層空洞現實的危險讓所有人行動起來，直觀的衛星圖像使問題很容易理解且解決方案切實可行，可以較快較容易地找到臭氧破壞物質的替代品。

漫長的復蘇今天，臭氧空洞仍然存在，每年春天在南極洲上空形成。

夏季，當來自低緯度地區的平流層空氣混合進來時，它再次閉合，直到第二年春天循環再次開始。

但是有證據表明它正在或多或少地恢復，所羅門說。

根據科學評估，臭氧層有望在本世紀中葉左右恢復到1980年以前的水平。

由於臭氧破壞物質的分子壽命較長，因此修復過程緩慢。

有些在大氣中存留了50到150年才衰變。

儘管《蒙特利爾議定書》總體上取得了成功，但也有一些挫折。

例如，2018年，自2010年起被禁止的一氟三氯甲烷（CFC-11）的濃度下降速度沒有預期的那麼快，這表明某個地方有未申報的排放。

美國環境調查署（EnvironmentalInvestigationAgency）追蹤到中國的工廠排放了這些氣體，這些工廠正在生產絶緣泡沫。

消息公開，中國政府很快就進行處理，科學家們說，我們現在回到了正軌。

尚克林認為，這突出了長期監測環境變量的重要性，無論是氯氟烴、溫度還是生物多樣性指標。

「如果我們不做環境監控，我們就不知道是否遇到了麻煩，如果你不知道你遇到了麻煩，你就不能採取預防措施，我認為這是這個故事的關鍵部分。

」未來並非沒有風險。

火山爆發通常會造成短期的臭氧損失，而農業化肥應用所排放的強效溫室氣體——一氧化二氮，也是一種強效臭氧消耗物質。

然而，它並沒有受到蒙特利爾議定書的控制，雷維爾解釋說，而且排放量正在增長。

圖像來源，GettyImages圖像加註文字，每年春天，南極上空的臭氧空洞會裂開，到夏天又會閉合。

它在20世紀90年代停止增長，此後一直在縮小（Credit:GettyImages）也有活動的影響我們還不完全了解，但是可能帶來的風險，如火箭發射。

還有使用地球工程的想法——為避免全球變暖，通過向平流層注入氣溶膠，這些氣溶膠粒子會將太陽光反射回去，而給地球降溫。

雷維爾說，「我們必須牢記從臭氧空洞的故事中吸取的教訓，並確保我們不斷地了解平流層中正在發生的事情，這真的很重要。

風險是，如果不提前進行這種評估，我們會對臭氧層造成一些無法預見的破壞。

」人們傾向於將臭氧層空洞與氣候變化進行比較，然而，儘管《蒙特利爾議定書》確實證明了我們可以解決重大的環境問題，但這種比較也就到此為止了。

氯氟烴恰好可以替代，但製造溫室氣體的化石燃料在我們的生活方式中無處不在，幾乎不可能輕易被取代，到目前為止，大多數政府和企業都拒絶減少化石燃料的排放。

對於尚克林來說，我們在氣候行動上停滯不前，仍在討論我們可能做什麼，這是令人難過的，因為我們有這樣一個明確的例子可以學習。

尚克林說，「臭氧空洞的產生表明，我們可以多麼迅速地改變我們的地球環境，避免使其變得更糟，而政治家們並沒有認真對待這個教訓。

公平地說，氣候變暖是一個更大的問題。

政客們為此擔負的責任更加重大。

」歡迎到BBCFuture閲讀英文原文。

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