臭氧层耗损的不利影响

臭氧层耗损的不利影响

地球臭氧层耗损的危害，大体有以下两个方面：一是对人

类健康的影响。据估计，臭氧每减少1％，皮肤癌发病率将增加

2％～3％，白内障患者将增加0.6％～0.8％。紫外线造成的人体免 疫机能的抑制， 还会使许多疾病的发病率和病情的严重程度

大大增加。二是破坏地球生态平衡。臭氧层的耗损也会使动物产生白内障，丧失生存能力。强烈的紫外线还会使农作物和植物的产量和质量下降。过量紫外线会使浮游生物大量死亡，最终引起海洋生态系统发生破坏，进而影响全球生态平衡。

气候一灾害链条与臭氧层问题

据权威估计，截止到2OO8年6月份，全球已经发生了近4OO起自然灾害，造成了至少820亿美元经济损失，这些灾害当中，有许多与气候变化密切相关。今年3月，欧洲遭遇“艾玛”冬季风暴，造成了15亿美元的经济损失：5N，缅甸受强热带风暴“纳尔吉斯”袭击，据估计导致了超过13 8万人死亡或失踪，6月，在美国密西西比河沿岸地区，洪灾导致的损失估计在1 0O亿美元左右⋯ar 在应对自然灾害方面，美国新奥尔良市再次兴师动众，疏散近2O0万居民，以躲避飓风“古斯塔夫”的到来。美国东部时间9月1日上午108730分， “古斯塔夫”风眼在路易斯安那州科科德里附近登陆，造成大量降雨。据美国有线电视新闻网报道，受“古斯塔夫”影响，新奥尔良地区一个工业大坝被淹没，市区水位明显上升。大西洋飓风季节的来临，又一次提醒

人们应当采取措施应对气候变化。根据政府问气候变化专门委员会的评估报告，自20个世纪70年代以来，北大西洋飓风的强度正在不断增强，其发展趋势与海洋表面温度的上升直接相关联。而在我国的近邻印度，50年罕见的洪水影响到数百万人口的正常生活。连日的强降雨导致印度东部地区积水成灾，成千上万的灾民因领不到救济而发生骚乱。洪水已淹到泰姬陵的外墙。据《联合早报》报道，南亚地区今年已经多次发生洪灾，造成大约150O人死亡，主要是在印度dt~1]，尼泊尔也受影响。专家称，这些事件表明，人类在自然灾害面前，越来越显得“软弱无力” ，除了躲避，几乎束手无策。因此，如果继续

对气候变化毫无控制，类似的极端事件将不断出现在我们的生活中，人类的命运堪忧。近期全球金融动荡，导致市场危机、经济低迷、经济衰退言论被不断摆上会议桌。经济出现问题，历来不利于环境问

题。在很多人的眼里，在这种“危机关头” ，大谈所谓保护地球，基本上就是一种奢侈，解决气候和环境问题，是妨碍经济复苏和发展的一种负担。如此论调比比皆是，虽然貌似荒诞，但却深入一些人的内心，也让所有担忧地球命运的人们心头笼

上一层阴影。究竟是人类社会的经济繁荣重要，还是环境安全、气候稳定重要呢7这个问题，不光需要政客们去讨论，更值得每个深

处剧烈变局的全球各种环境中的普通人深思。不过，大多数专

家认为，人类为应对气候变化采取措施，所需付出的成本将远

远低于气候变化导致的损失。在今年9月16日的“保护臭氧层国际日” ，联合国秘书长潘基文指出，采取果断的多边行动来解决环境威胁和挑战，可以 带来广泛的健康、社会和经济利益。《关于消耗臭氧层物质的

蒙特利尔议定书》(以下简称《蒙特利尔议定书》)巩固了人

类与消耗地球脆弱保护层的活动作斗争的努力，同时也有助于

控制气候变化。1987年9月，由UNEP组织的“保护臭氧层公约关于含氯氟烃议定书全权代表大会”在加拿大的蒙特利尔市召开。出席会

议的有36个国家、1O个国际组织的140名代表和观察员，中国政府也派代表参加了会议。9,q16曰，24个国家签署了《蒙特利尔议定书》。1991年6月14日，中国政府驻联合国代表团将加入修正后《蒙特利尔议定书》的文件交给联合国秘书长。在缔约方第3次会议上，中国政府代表团宣布了中国政府正式加入修正后《蒙特利尔议定书》的决定。在《蒙特利尔议定书》中，规定了应予管制的许多化学品，如在冰箱、空调等产品中使用的含氯氟烃，这类物质不仅使臭氧层变得稀薄， 同时也导致气候变暖。在经历了数十年的化学品侵袭之后，臭氧层可能需要50年或更长的时间才能完全复。而如果环境出现过度退化，臭氧层恢复原状的时间就会更长。据世界气象组织资料显示，2008年的9N 1 3日，臭氧层空洞面积达~1J2700万平方千米，超过2007年达到的最大值。一般情况下，南极臭氧层空洞在9月下旬至10月上旬达到最大， 目前， 空洞面积仍在继续扩大。

臭氧层为何依然需要加强保护？

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." 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。

臭氧层为什么会破洞

臭氧层距地表约20—30 km，那里聚集了大量的无色、活泼的气体一臭氧，我们便称之为臭氧层。臭氧会吸收太

阳光里的紫外线，大量的紫外线会导致皮肤癌的发生；而这群臭氧尖兵阻挡了近98％ 的紫外线，只让那些对生物有益的光线照到地球上。

近年来，用来制造冷气机、电冰箱、发丽香、灭火器等产品的原料“氟氯碳”化合物一cFc大量地散布至空中，并且进入了臭氧层。它们不仅不容易消失，还会逐渐破坏臭氧，地球南极已经出现了一个臭氧层空洞。

其实不只是南极，全球的臭氧层都有日渐稀薄的现象。科学家除了呼吁大家不要长期暴露在阳光下以避免皮肤病

变的发生之外，也积极开发不含CFC的新型产品供厂商使用

氮氧化物对臭氧层的威胁

臭氧层一直以来保护着地球及地球上生物不受紫外线辐射的危害.根据国家海洋大气局的报告,氮氧化物是目前对地球臭氧层破坏最为严重的一种污染物.

大气中的N2O 化学性质已经得到较好的确定:它一般稳定分布于大气层的最底层(对流层),在这里N2O 在作为一种温室气体可以存在约100 年.当N2O 迁移到平流层时,它转换为NO 与臭氧发生反应,产生NO2 和O2.NO2 又重新与O 反应生成NO.

最新的方法就是利用N2O 的化学性质计算N2O 的“臭氧消耗率”,这主要是通过比较单位质量的N2O 和单位质量的CFC13 所消耗的臭氧量所得.

结果表明,N2O 对臭氧的消耗相当于好几个氟氯烃,根据《蒙特利尔议定书》,N2O 将于2030 年之前被禁止用于

工业用途.

当国家海洋大气局根据气体的臭氧消耗率来评估对大气的危害时,他们发现N2O 成为消耗大气中臭氧的最大元凶.英国Leeds 大学大气学教授Martyn Chipperfield 说,在臭氧被损耗的过去10 年中,人们关注的焦点都只是氯化物和溴化物.这份报告准确的表明了氮氧化物才是对臭氧层威胁最大的化学物质.讽刺的是N2O 会随着氯化物浓度的降低而减少,因此,大气中的氯化物可以相应的减少N2O 对臭氧的消耗作用.

国家海洋大气局的负责人A.R.Ravishankara 说,大气中的氮氧化物来源于大自然以及人类活动.大约1/3 的N2O来自于人类活动,尤其是农业.科学家们估计,由人类活动产生的N2O 正以每年1%的增长速度不断增长.

破坏臭氧层物质(ODS)

许多科学研究证明，工业上大量生产和使用的全氯氟烃(CFCs)、全溴氟烃(哈龙)等物质，当它们被

释放并上升到平流层时，受到强烈的太阳紫外线uV．C的照射，分解出cl和Br自由基，这些自由基很快地与臭氧进行连锁反应。人们把这些破坏大气臭氧层、危害人类生存环境的物质称为“消耗臭氧层物

质”，简称ODS。目前认为ODS包括下列物质：CFC(氯氟烃)、哈龙(Halon)、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷以及HCFC、HBFC等。

ODS是怎样破坏臭氧层的呢?以CFCs和哈龙为例，CFCs和哈龙在生产和使用过程中总是要泄漏的，泄漏后首先进入大气的对流层中。而这些物质在对流层中是化学惰性的，即它们在对流层中十分稳定，可以存在几十年甚至上百年不发生变化。但这些物质不可能总是存在于对流层中，通过极地的大气环流以及赤道地带的热气流上升，最终使这些物质进入平流层。然后又在风的作用下，把它们从低纬度

地区向高纬度地区输送，在平流层内混合均匀。在平流层内，强烈的太阳紫外线照射使CFCs和Halons

分子发生解离，释放出高活性的氯和溴的自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主

要物质，它们对臭氧破坏的化学机理如下：

R．CI— R ·+ Cl·

C1‘+ 03 C10 ‘+ O2

C10 ‘+ 03一C1。+ 2O2

溴原子自由基也是以同样的过程破坏臭氧。据估算，一个氯原子自由基在失活以前可以破坏掉

104～105个臭氧分子，而由Halon释放的溴原子自由基对臭氧的破坏能力是氯原子的30～60倍。而且，

氯原子自由基和溴原子自由基之间还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏臭氧的能力要大于二者简单的加和。

不同的ODS对臭氧层的破坏力是不同的。当它们逸人大气时，由低空(对流层)逐渐向高空(臭氧层)扩散。一些全氯氟烃在对流层不发生变化，但至臭氧层，受到短波紫外线照射分解，引发了破坏臭氧的反应；而一些含氯的氯氟烃，在对流层已与大气中富含的HO自由基发生反应而分解。它们在大气对流层中的存在寿命不长，因而能够扩散到臭氧层的数量很少，对臭氧层破坏的机会就很小。为了表示和比较这些ODS破坏臭氧的能力，引用了臭氧耗减潜能值(Ozone depletion potential，简称ODP)的概念。以CFC．11为基准作为比较物，设定其ODP值为1。其他ODS的ODP值按其损耗臭氧能力比CFC．11大或小的分数值表示。此外，这些ODS在大气中都产生温室效应，使地表和近地面大气温度增高，造成使全球气候变暖的环境问题。为了表示和比较ODS气体对全球气候变暖的影响能力大小，引用全球变暖潜能值(Global warming potential，简称GWP)的概念。以c02为基准比较，其他ODS的GW P值按其导致全球变暖的能力比COz大或小的分数值表示。

主要ODS气体在大气中的存在寿命、ODP值和GWP值列于下表，供参考。

臭氧层损耗是否能被停止和臭氧层能否恢复呢?回答是肯定的。一旦平流层的消耗臭氧物质被减

少，臭氧层可以进行自身恢复。只有这样，才能使其恢复到产生和消失的自然平衡状态。然而，只有将

所有的消耗臭氧物质完全限制以后，才能达到上述目的。