打破砂锅
作为地球的“生命护盾”,臭氧层的安危成为最受国际关注的环保问题之一。尽管臭氧洞近几年不再逐年扩大,但并不意味着臭氧层面临威胁减少,请关注——
不久前,中国科学院院士、气象学家李崇银在重庆参加第11届科协年会时表示,如今许多化妆品中含有氟利昂,排放到空气中会上升进入平流层,对臭氧层造成破坏,导致地面受到更强的紫外线辐射。“所以,从一定程度上说,爱美之心也推动了全球变暖。”
“爱美之心推动全球变暖说”或许只是戏谈,但近年来的研究发现表明,人类对臭氧层的安全不能掉以轻心。
国际努力初显成效
在地球大气中,90%的臭氧集中在距离地面15—50千米的平流层。尽管含量和浓度都很低,但它们可以从阳光中吸收大部分UV-B波段的紫外线,同时也吸收辐射中的热能,减缓地表温度升高。由于臭氧分子比普通氧分子多一个氧原子,结构很不稳定。人类活动排放的氟利昂、哈龙等含氯和溴的物质进入平流层后,就会通过光化学反应“俘获”臭氧中多出的一个氧原子,使臭氧层越来越稀薄。
研究表明,臭氧浓度每降低1%,到达地面的UV-B波段紫外线辐射量就会增加1.5%—2%。南极上空臭氧洞及南半球部分地区臭氧浓度的降低,已导致澳大利亚、智利等一些南半球国家皮肤癌、白内障等疾病的发病率增高,以及多种农作物减产、海洋生物大批死亡等后果。
上世纪70年代初,人类首次发现了破坏臭氧层的化学机制。1984年后,日本和英国科学家先后观测到南极上空的臭氧层空洞,国际社会随之迅速就保护臭氧层展开行动。1987年起,全球170多个国家签署《蒙特利尔议定书》,商定除特殊必要用途外,发达国家到1994年前停止使用哈龙,1996年前停止使用氟利昂、四氯化碳和甲基氯仿,发展中国家到2010年停止使用这些物质。2007年9月,我国提前实现了哈龙和氟利昂的全面停排,预计2010年将如期停排四氯化碳。
据测算,全球从1990年到2000年的消耗臭氧层物质削减,使得全球气候变暖趋势推迟了10年左右;臭氧层最早可在2065年左右恢复到上世纪80年代的水平。
新旧威胁依然严峻
“停止排放,不等于臭氧层从此就安全了。”中国气象科学研究院研究员、原极地气象研究室主任陆龙骅表示,人类活动排放的氟利昂、溴化烃等所含的氯和溴,在分解臭氧中只起到催化剂的作用,自身并不会消耗掉。“近几年来,尽管氟利昂等物质在大气中的总量基本不再增加,但现有的消耗臭氧层物质还将在未来50—100年内继续造成影响。”
而在各国相继停止生产氟利昂(氯氟烃)之后,作为冰箱、空调替代制冷剂之一的氢氯氟烃也对臭氧层有一定破坏作用,《蒙特利尔议定书》中将其列为过渡性替代物质,到2020—2040年将被淘汰。而对臭氧层“零破坏”的几类制冷剂中,氢氟烃捕获热量的能力是二氧化碳的4400余倍,已被列为强效温室气体;碳氢化合物和氨制冷剂则由于安全性较差,在推广上受到一定限制。
今年8月,美国国家海洋大气局的一个研究组在《科学》杂志发布论文,指出人类排放的氧化亚氮(俗称“笑气”)对臭氧层威胁巨大。这篇文章称,人类活动占全球氧化亚氮排放的1/3,如果再不加以限制,这种物质将会取代氟利昂成为本世纪主要的臭氧层破坏者,同时作为一种温室气体也将加剧全球变暖。
然而,氧化亚氮的人工排放包括燃煤、汽车和飞机尾气、化肥挥发等多种途径,涉及产业和使用范围之广都远远超出了氟利昂。此外,动植物和微生物在生理活动中也会排放氧化亚氮。
对此,陆龙骅表示:“氧化亚氮的排放很难控制,现在国际上也没有对其制定限排计划。”
并非都是人类的错
在高空臭氧遭受威胁的同时,人类也通过燃煤、机动车尾气和电器运行等方式,向地表空气中排放着大量臭氧。遗憾的是,在接近地面的对流层中,臭氧是不折不扣的“健康杀手”,危害人体健康和植物生长,同时也几乎无法升到高空对臭氧层进行补充。
那么,面对“顽固”存留在高空、难以自然分解的消耗臭氧层物质,能否用人工方法加以消除,或向平流层输送臭氧呢?
“臭氧层作为地球大气的一部分,试图对其进行人工修复是不可行、也是不科学的。”陆龙骅干脆地说,臭氧层的减少和臭氧低值地区的分布,都与大气环流状况有密切联系,人类不应对尚不十分了解的自然规律进行干预;人们能做的只能是保护地球环境,减少有可能消耗臭氧层的人造污染物质的排放。
1995年我国科学家发现,夏季在青藏高原上空会出现大气臭氧总量的相对低值中心,引起国内外的广泛关注。对此,曾多次奔赴地球“三极”地区考察的陆龙骅解释说,夏季青藏高原上空臭氧的减少不仅远没有春季南极地区严重,也并非主要来自环境污染。“春季南极上空的臭氧比正常值减少了30%—40%,而青藏高原夏季的臭氧减少仅10%—12%,而且主要是由于高原上空上升气流的动力交换,而不是由于化学原因。”
“到目前为止,只有南极上空春季出现了臭氧洞,北极和青藏高原上空都还没有出现。”陆龙骅表示,北半球包括北极地区和青藏高原、伊朗高原、北美落基山脉等地上空的臭氧低值中心,臭氧减少程度和范围都比较小。而南极臭氧洞每年也只在春季(8月—10月左右)出现,是人类排放污染物和南极上空平流层的低温、低压环境共同作用的结果。也就是说,污染物的多少与某一年份的臭氧洞大小未必是成正比的。
世界气象组织今年3月发布的南极地区臭氧层状况数据显示,尽管臭氧洞近几年不再逐年扩大,但并不意味着臭氧层面临威胁减少,人类对此既不必过分悲观,也应继续保持警惕。
(2009-10-08)