臭氧层空洞愈合迹象,人们从未停下让地球变得更好的脚步

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臭氧层空洞ozonosphere hole depletion of o-zone layer

臭氧在大气中从地面到70千米的高空都有分布,其最大浓度在中纬度24千米的高空,向极地缓慢降低,最小浓度在极地17千米的高空。20世纪50年代末到70年代就发现臭氧浓度有减少的趋势。1985年英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层空洞,引起世界各国极大关注。臭氧层的臭氧浓度减少,使得太阳对地球表面的紫外辐射量增加,对生态环境产生破坏作用,影响人类和其他生物有机体的正常生存。

关于臭氧层空洞的形成,在世界上占主导地位的是人类活动化学假说:人类大量使用的氯氟烷烃化学物质(如制冷剂、发泡剂、清洗剂等)在大气对流层中不易分解,当其进入平流层后受到强烈紫外线照射,分解产生氯游离基,游离基同臭氧发生化学反应,使臭氧浓度减少,从而造成臭氧层的严重破坏。为此,于1987年在世界范围内签订了限量生产和使用氯氟烷烃等物质的蒙特利尔协定书。

成效:臭氧层逐渐恢复渐被证明

从1989年蒙特利尔协定书签订以来,科学家们就一直期望看到南极上空臭氧层空洞能够逐渐愈合。科学家们对此事可是相当有耐心,他们预计臭氧空洞的愈合不会在协定生效后立刻出现,而是会在实施20到30年之后才会发生。愈合的过程大致可以分为两步,第一步是逐渐降低臭氧层损耗速度并弥补不得已的消耗,第二步才是逐渐增加臭氧层厚度,也就是所谓的“治愈”臭氧层。

先前关于臭氧层的研究就发现了臭氧层正在愈合的早期证据。一篇发表在《科学》杂志上的 章也指出了臭氧层逐渐恢复的证据。相关数据显示,在过去的15年中,南极上空臭氧层的厚度和广度整体上出现了增加的迹象。

科学家表示,相比于2000年,2015年9月该空洞面积约小了400万平方公里。这些成果被认为是破坏臭氧的化学物质长期逐步淘汰的结果。研究也揭示火山使问题变得更糟。在很长一段时间内,平流层中臭氧的自然产生和破坏平衡了其自身状态,这意味着从历史角度看,一直存在一个恒定的水平阻挡来自太阳的有害紫外线辐射,保护着地球。它的缺失会增加皮肤癌的机会,损害白内障,对人类、动物和植物都有危害。

20世纪80年代中期,英国科学家首次注意到在南极洲上空10公里处的平流层中,臭氧急剧减薄。1986年,美国研究员Susan Solomon表明,来自氯氟烃(CFCs)的氯分子和溴分子破坏了臭氧,而这些气体无处不在。稀薄臭氧主要出现在南极洲上空的原因是:极寒与大量的光。在这些寒冷云层中,氯化学的发生破坏了臭氧。多亏了1987年蒙特利尔协议书规定全球禁止使用CFCs,南极洲的情况已慢慢改善。

通常情况下,测量是在十月份进行,那时臭氧洞是最大的。但该小组相信通过观察九月份拍摄的图片,他们会得到一张更好的照片,九月份温度仍然很低,但其他因素可以影响臭氧量,比如那时的天气。Solomon表示,约在2000年,尽管排除了所有国家产生的CFCs,包括印度和中国,大气中还残留有大量氯。氯的寿命约为50-100年,所以它开始慢慢衰减,臭氧慢慢恢复。她表示不要求到2050或2060年的时候,看到臭氧完全恢复,但会发现九月份的臭氧洞不像以前那样糟糕了。

2015年10月的一个研究结果困惑着研究人员,它表明记录的最大臭氧洞位于南极上空。科学家认为,该创纪录的臭氧洞主要归功于火山活动。Solomon表示,火山喷发后,火山硫形成微小粒子,那些都是极地平流云的种子。当发生最新一次重要火山喷发时,会生成更多这种云,从而导致额外的臭氧损失。

Markus Rex博士表示,这是第一个有说服力的证据表明,南极臭氧洞的愈合现在已经开始了。现在臭氧层的状态仍然很糟糕,但他觉得,知道蒙特利尔协议正在产生效果,并对臭氧洞的大小有影响,这是非常重要的,是很大的一步。然而,其他人并不完全相信新研究中所显示的下降是因为平流层中氯含量的减少。

事实上,南极上空的臭氧空洞并不是稳定不变的,它的大小会随着一年中时间的不同而变化。空洞在春季,也就是南半球的9月份到11月份,是最大的。历史记录显示,臭氧空洞的扩大主要发生在每年的8月末至9月初,一般在10月份会达到最大。

火山喷发所产生的影响也被考虑进去了。喷发产生的大量化学物质可能造成空洞的扩大,同时会使得空洞的变化更加难以预测。比如在2011年到2015年间,尽管各方依然遵守蒙特利尔协定,期间频繁的火山喷发依然使得臭氧空洞的直径出现了扩大的趋势。

尽管臭氧层逐渐恢复,人们依然预计臭氧空洞会在本季度末期出现季节性的扩大。2015年的臭氧层观测数据也证实了这一点。在2015年的8月到9月间,臭氧空洞的大小比往年同期出现了明显的下降。尽管在同年10月份空洞大小达到了历史新高,但研究表明这是火山喷发造成的异常情况,并不会一直持续下去。

人们始终非常希望能够了解臭氧空洞未来会怎样,未来将来仍然需要对臭氧空洞变化进行密切观察,只有这样才可以希冀对其变化因素有更深刻的理解。

《蒙特利尔协定书》的主要内容

1、规定了受控物质的种类。

受控物质在《协定书》中以附件的形式表示,包括附件A、B、C、D、E,有的附件又分为几组物质。附件A包括两组物质,5种全氯氟烃(CFCs)和三种哈龙;附件B包括三组物质,10种其他全氯氟烃、四氯化碳和1,1,1-三氯乙烷(又称作甲基氯仿);附件C包括三组物质,40种含氢氯氟烃、34种含氢溴氟烃、以及溴氯甲烷;附件D为含有附件A所列物质的产品;附件E为甲基溴(又称溴甲烷)。

这些所列物质中,消耗臭氧层潜能值(ODP值)高、全球产量较大的化学品主要为附件A的全氯氟烃、哈龙和附件B的四氯化碳,因此,在《议定书》中对它们的控制措施相对较严,淘汰时间表也较早。受控物质的种类和消耗臭氧层潜能值见附表1。

2、规定了控制基准。

受控的内容包括受控物质的生产量和消费量,其中消费量是按生产量加进口量并减去出口量计算的。《议定书》规定了生产量和消费量的起始控制限额的基准,不同组的受控物质的基准年限不同,发达国家和发展中国家的基准年限不同。例如,发达国家全氯氟烃的生产量与消费量的起始控制基准数量为1986年的生产和消费数量;发展中国家则以1995-1997年的三年平均数为基准。

3、规定了受控物质淘汰时间表。

《协定书》第2条控制措施即各受控物质的逐步淘汰时间表,时间表的进程是分别按附件的各组物质确定的,发达国家和发展中国家的淘汰时间表不同,发展中国家的控制时间表比发达国家相应延迟10年。例如,对附件A的第一组受控制物质(即CFCs),发达国家的生产量和消费量从1989年7月1日起应冻结在基准水平,以后每年不得超过上述冻结水平;从1994年7月1日起,应削减基准水平的75%;从1996年7月1日起,应削减100%。而对于发展中国家,对CFCs的控制是从1999年7月1日开始冻结到基准水平,从2005年1月1日起削减基准水平的50%,2007年1月1日起削减85%,到2010年1月1日起削减100%。

4、对贸易的控制

为了鼓励各国加入《议定书》,《议定书》第4条规定了有关ODS的贸易限制条款。缔约方禁止从非缔约方进口或向其出口受控物质以及一些使用受控物质的产品。在1997年修正的蒙特利尔修正案中,要求各缔约方建立ODS进出口许可证制度。

5、数据 告

ODS生产量和消费量数据实际上是支撑整个《蒙特利尔议定书》进程的柱石,可靠和及时的数据可以帮助国家以及国际社会准确了解议定书的进展,制定适当的控制措施,以及评估各缔约方遵守《议定书》的情况。为此,《议定书》第7条规定了各缔约方 告数据的义务,即各缔约方应在每年9月30日前向臭氧秘书处 告本国ODS生产量、进口量和出口量数据。

6、建立了运行机制

《议定书》建立了以缔约方大会为最高决策机制的运行机制,规定了《议定书》的调整和修订程序、确定每四年进行一次评估、建立多边基金、以及设立实施蒙特利尔议定书秘书处等。

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