拯救“秃顶”的大气层|国际臭氧层保护日

信息周末 2024-09-18 14:23:08

2023年9月14日,河北省秦皇岛市海港区桥东里小学,教师带领学生绘制保护臭氧层主题长卷。曹建雄/视觉中国

中年人最害怕的秃顶,大气层在经历。不过,变稀疏的不是头发,而是臭氧。

化学式为O3的臭氧,公众熟悉又陌生。民航客机的巡航高度通常距地10千米,自然界的臭氧大多分布在距地20-50千米的大气中,是飞机飞行高度的2-5倍。不足3毫米的臭氧层能够吸收大量太阳光中的短波紫外线,保护地球的“头顶”。

1980年代中期,科学家在南极洲上空首次观测到臭氧层空洞,就像茂密的头顶忽然露出了一片头皮,引发了全球恐慌。

氟利昂(Freon)被认为是造成大气层“秃顶”的重要因素。19世纪,人类合成了用于制冷系统的氟利昂,主要包括一系列氯氟烃(CFCs)与含氯氟烃(HCFCs)制冷剂。

为保护臭氧层,联合国在1987年9月16日邀请46个会员国在加拿大蒙特利尔签署《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》(简称《蒙特利尔议定书》),对五项氯氟烃物质等损害臭氧层的物质生产做了严格规定。

1994年,联合国宣布9月16日为国际臭氧层保护日。经过近40年的努力,世界气象组织在2023年宣布全球已淘汰超过99%的消耗臭氧层物质,平流层臭氧正在缓慢恢复。《蒙特利尔议定书》已经得到了近200个签署方的支持,被认为是历史上最成功的多边环境协议之一(详见南方周末报道《最成功的国际公约背后:保护臭氧层三十年,故事并没有结束》)。

但保护臭氧层的历程还未结束,臭氧层友好的环保制冷剂却是比二氧化碳还强的温室气体,2024年的主题是“蒙特利尔议定书:推进气候行动”。

拯救“秃顶”的大气层,公众可以做什么?围绕生活中的氟利昂制冷剂、臭氧层修复等话题,南方周末记者专访了中国制冷学会科普部主任、高级工程师李晋灏。

臭氧层空洞不是真的“洞”

南方周末:“在空为佛,近地成魔”,臭氧究竟是“好气”还是“坏气”?

李晋灏:臭氧是氧气的同素异形体,简单理解,两个氧原子拉着手就是“氧气”,三个氧原子拉着手就是“臭氧”。

人类对“臭氧”可谓是又爱又恨。恨它,是因为臭氧对人体有一定危害,在臭氧浓度较高的环境中活动一小时,就会出现咳嗽、恶心、视力下降、呼吸困难和肺功能下降的情况,长时间接触高浓度臭氧的人,也会有咳嗽、疲惫、胸闷的症状。

爱它,是因为臭氧在我们的生产生活甚至地球生命延续上不可或缺。因为有强氧化性,臭氧是公认的广谱杀菌剂,在食品加工和运输储存、医用领域消毒、饮用水消毒、污水处理、造纸漂白、去除农药残留、畜牧养殖业等领域经常会用到。

在地球大气层的平流层中,有一部分臭氧浓度很高,虽不足3毫米,却会吸收大量太阳光中的短波紫外线,防止过多的短波紫外线辐射地面。

人类如果暴露在短波紫外线的照射下,轻则皮肤被灼伤,引起光毒反应;重则诱发皮肤癌变,还可能引发眼部白内障,导致失明。动植物也好不到哪去,大量植物会停止生长繁育,枯黄凋谢;海洋中的浮游生物和鳞虾等生物会被直接杀死,影响生态链。所以“保护臭氧层”是世界公认的环境治理问题。

2023年7月5日,北京,紫外线强烈,午后最高气温飙升至39摄氏度。视觉中国/图

南方周末:臭氧层空洞不是一个“洞”?

李晋灏:臭氧层空洞指的是臭氧含量的低值区,不是真的“洞”。

工业革命以来,消耗臭氧层的物质不断被发明、生产、应用,大量研究证实,大气中的臭氧可以与包括氟利昂在内的很多物质起反应而被消耗破坏。比较常见的是含碳、氢、氯、氮的几种化学物质,目前大家更多关注的是氯氟烃(CFCs)类物质。

CFCs类物质排放到大气层中,会在紫外线的照射下形成氯离子,一个氯离子可以将成千上万个臭氧O3分解成氧气O2,造成臭氧层的消耗。

如果没有《蒙特利尔议定书》对CFCs类物质做出严格的管制规定,北极和南极上空每年都会出现严重的臭氧层空洞。

在NASA的这张假彩色图片(False-color view,指在图像处理中使用非真实颜色来增强图像的某些特征)中,南极洲上空,蓝色和紫色区域臭氧浓度低,黄色和红色区域臭氧浓度高。NASA实时更新臭氧层照片,这是2024年9月11日的照片。NASA/图

南方周末:很多00后不知道臭氧层破坏是什么,这是好还是坏?

李晋灏:2023年1月,世界气象组织和联合国环境署曾表示,如果保持现行举措,南极臭氧层空洞将在2066年恢复到1980年的水平。

在全球各国关注和努力下,关于臭氧层空洞的消息越来越少。南极上空的臭氧层空洞虽然还存在,但是根据目前的观测情况来看,只要各国履行承诺,过个三五十年,南极上空的臭氧层空洞就会被修复,这段经历或许将成历史。

南方周末:南极臭氧层空洞已经在自我修复,公众还需要做什么?

李晋灏:及时更新老旧制冷设备,合理处理废旧电器,是对臭氧层保护有利的“小事”,勿以善小而不为。

及时更新老旧制冷设备,也是在保护臭氧层

南方周末:小时候看到的无氟冰箱广告,现在没有了,是过时了吗?

李晋灏:20世纪九十年代中后期,电视中总有“无氟冰箱”的广告,感觉好像比普通冰箱更加高级,其实无氟冰箱是商家宣传的广告语,并不科学。

1993年,中国第一台“无氟”环保冰箱诞生,标志着中国家用制冷设备开始向节能环保转型。按照《蒙特利尔议定书》的相关要求,我国在2010年1月1日前全面禁止使用消耗臭氧层的氟利昂类物质。

在此过渡期间,氟利昂在民间多被狭义化为“破坏臭氧层”的这一类物质。实际上,无氟冰箱并不意味着制冷剂中完全不含氟成分,而是指不再使用破坏臭氧层的氟利昂(如R12)作为制冷剂,采用了其他对臭氧层友好的新型环保制冷剂(如R134a四氟乙烷,依然含有氟元素)。

南方周末:如何选购不破坏臭氧层的冰箱、空调?

李晋灏:2010年1月1日起,我国明确禁止销售含“氟利昂”制冷剂的家用制冷设备,转而使用对臭氧层友好的新型制冷剂,现在常见的家用冰箱制冷剂是R134a和R600a,家用空调制冷剂是R410A。

也就是说,新的冰箱和空调等不会对臭氧层产生破坏。所以问题的关键不在于选购新家电,而在于更新老旧家电,并且选择有回收资质的企业进行无害化处理。

2010年前能购买到的空调大部分是用R22制冷剂,同时期购买的冰箱大部分是R12制冷剂,R12、R22是强破坏臭氧层物质,被《蒙特利尔公约》要求在2030年基本停止生产。所以家中如果有十五年以上的老旧空调,要根据具体情况更新处理。

南方周末:但臭氧层友好的环保制冷剂是比二氧化碳还强的温室气体,臭氧层破坏和全球变暖必须选一条路走?

李晋灏:尽管R600a和R410A对臭氧层无破坏,但其温室气体效应较高,因此并不是最终的环保解决方案。

随着温室效应的加重,这类臭氧层友好的新型制冷剂氢氟碳化物(HFCs)因其较高的GWP值(全球变暖潜能值)也逐步面临替代。未来制冷剂替代的方向将由关注臭氧层破坏转向关注全球变暖,所以,第四代制冷剂的发展方向是零ODP(臭氧层消耗潜能值)和低GWP值。

根据统计和估算,我国目前国内所有制冷设备中的氢氯氟烃(HCFCs)和氢氟烃(HFCs)制冷剂保有量大约有200万吨以上;如果不能控制它们的排放,这些数量的制冷剂基本都会在未来十年期间排放到大气中,因此有必要关注这些制冷剂的回收工作。

南方周末:有种说法是,环保制冷剂易燃易爆,比氟利昂制冷剂用起来更危险?

李晋灏:这样的疑问可以说是“大可不必”。中国早已成为全球冰箱、空调的制造和使用第一大国,安全性非常有保障的,偶有一两起空调爆炸的新闻,也都是安装拆卸不当引发的“人祸”。

南方周末:家里空调冰箱“缺氟”了怎么办?

李晋灏:很多人有时候遇到空调冰箱不制冷,去找维修人员的时候,总会有些“不良”的专业人员说:“缺氟啦,给你充点氟就行啦!”其实,造成空调冰箱不制冷的原因很多,如果真的是所谓的缺氟(缺制冷剂)了,请让维修人员找到泄露点修复后再充注环保制冷剂,不然就像自行车胎扎了洞一样,充多少漏多少。

梁淑怡/设计

南方周末记者 黄思琪

责编 汪韬

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