洞的故事

就在30多年前，科学家们发现了一场如此可怕的环境危机，震惊了全世界，并采取了行动。南极上空的臭氧空洞——地球的遮阳平流层结构上不断扩大的裂缝——是破坏的象征，如此明显，甚至连政治家都无法忽视它。

相关政策迅速出台，禁止使用有害化学物质，修复损害的漫长而缓慢的过程由此开始。在此后的几十年里，随着新的危机的出现，臭氧在公众的心目中已经退居次要地位。如今，我们更可能听到气候变化、微塑料和城市烟雾的危害。

化学测量表明，氯肯定是造成臭氧空洞的原因

但空洞仍然存在，有迹象表明，臭氧消耗还不能从地球的环境观察名单上划掉。在各国政府为城市空气污染或海洋塑料垃圾的祸害而疯狂之际，越来越多的证据表明，它们不应忽视云层之上的情况。

检测与下降

苏珊·所罗门还记得20世纪80年代臭氧空洞的发现震惊了整个世界。她是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的一个小组的成员，他们前往南极洲，在臭氧破坏最严重的地区测量一氧化氯(ClO)自由基的形成。她的观察帮助证明了十多年前提出的理论马里奥·莫利纳臭氧正被氯和氯的自由基以灾难性的规模破坏，而氯和氯自由基又是由紫外线对人类活动排放的氯氟烃(cfc)的作用产生的。这在南极洲发生得更快，因为平流层的冰云吸引了CFC分子，并为反应提供了一个表面。

目前在美国麻省理工学院工作的所罗门说:“化学成分测量表明，氯肯定是造成臭氧空洞的原因。”“当你看到这样一个巨大的影响时，你不必开始争论数据。科学家们可以非常清晰有力地证明他们的观点，而政客们别无选择，只能继续做显而易见的事情。”

所罗门和其他人的研究明确表明，广泛使用的化学物质正在剥夺地球的防晒功能，并成为有史以来最成功的国际环境协议之一的催化剂。的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书为降低大气中氯和溴的含量，并减轻臭氧的进一步消耗，已承诺各签署国逐步淘汰破坏臭氧的卤化化合物——包括氟氯化碳、氟氯烃和含溴碳氢化合物。该条约于1987年首次达成，此后得到196个国家和欧盟的批准，成为联合国历史上第一个得到普遍通过的条约。

到目前为止，这似乎是有效的。Stephen Montzka他在美国国家海洋和大气管理局位于博尔德的地球系统研究实验室工作，亲眼目睹了《蒙特利尔议定书》的影响。他的工作是利用最先进的仪器分析来自世界各地的空气样本，密切关注数十种消耗臭氧的化学物质在大气中浓度的全球变化。

“我们把烧瓶送到不同的地方，他们打开一个泵并捕获一些空气。集装箱被运回博尔德，我们在那里用定制的仪器进行分析，”蒙茨卡说。“25年来，我的实验室一直在接收来自世界各地的烧瓶，报告这些不同微量气体的浓度。”

蒙茨卡监测了大约40种化学物质的水平，其中包括主要的含氯和溴的臭氧消耗物质，这些物质已经受到《蒙特利尔议定书》的控制或禁止，但可以在大气中存在多年。在20世纪90年代中期，他的实验室宣布大气中氯和溴的总量已经达到峰值，并开始下降。¹

“这是第一个转机——第一次注意到这些导致臭氧损耗的化学物质的浓度不再上升。”他说，这是一个值得记录的里程碑。

这些化学物质在达到峰值后一直在稳步下降，而取代它们的对臭氧更友好的氟氯烃的含量却在上升，这表明《蒙特利尔议定书》正在发挥预期的作用。

复苏之路

他说，虽然大气中氯和溴的丰度近年来明显下降，但很难量化这些下降对平流层实际臭氧水平的好处瑞安Hossaini他在英国兰开斯特大学建立了地球大气化学和成分的长期变化模型。

他说:“虽然从20世纪70年代末就开始用卫星测量臭氧，但要想分离出仅仅由于氯和溴含量下降而导致的臭氧层恢复的清晰信号是很棘手的。”“这在很大程度上是由于影响臭氧的其他几个因素带来的可变性，包括平流层动力学、平流层气溶胶和太阳辐照度等。”

测量臭氧有几种方法。光测量是在地面上的不同地点进行的——包括南极洲的哈雷和罗瑟拉研究站——使用多布森分光光度计，它测量被臭氧吸收的光的波长的强度，并利用它计算出特定地点臭氧的总体厚度。利用卫星从太空监测臭氧的方法类似，但测量的是地球表面反射的光，其波长被臭氧吸收。

被称为臭氧探空仪的仪器可以提供更详细的臭氧深度剖面，几乎可以在世界上任何地方发射，由气象气球携带穿过大气层的不同层。它们的传感器含有一种碘化钾，它能与臭氧发生反应，产生与臭氧含量成正比的电信号，这些电信号可以被传送到地面上的接收器。

但是，尽管有很多可用的数据——其中大部分是实时的——在长时间内评估臭氧层的整体健康状况并不总是简单的。臭氧的分布不是均匀的，在平流层的不同部分随季节而变化。例如，南极上空的大洞是在南半球的春季出现的，因此每年的测量时间很重要。

Hossaini补充说，气候变化也混淆了监测恢复的方式，因为它正在引起平流层的物理结构及其化学物质的变化，使得期望臭氧层恢复到耗尽前的状态是不现实的。

然而，有一些明确的证据表明，《蒙特利尔议定书》正在发挥作用。2016年，所罗门和她的同事报告了南极洞缩小了400万公里的迹象²自2000年以来，尽管由于火山喷发释放出二氧化硫等消耗臭氧层的气体而造成的波动使情况变得复杂。²

“我们在臭氧空洞的面积和深度上都显示了(恢复)。所罗门说:“愈合的痕迹非常清晰，它们与我们的预期相符，这是基于氯相对于目前的峰值减少的量。”“很多不同的人都从不同的角度来看待这个问题，结果是南极正在恢复。”

其他人则认为，如果没有《蒙特利尔议定书》的行动，全球臭氧损耗将会严重得多，北半球的臭氧损耗将会严重得多，可能会在北极上空造成类似的臭氧空洞。^3.

意想不到的排放

虽然这些无疑是值得庆祝的理由，但未来仍有挑战。利用过去趋势的信息，科学家们对平流层臭氧何时恢复到1980年以前的水平做出了预测——这是恢复时通常使用的基准。最新的数学模型预测，全球臭氧将在本世纪中叶左右恢复到这一水平。大约十年后，南极洲上空的海平面也会上升。⁴

但这依赖于大气中氯和溴的持续下降。今年早些时候，蒙茨卡和同事观察到一种重要的臭氧消耗化学物质——三氯氟甲烷(CFC-11 -)的水平并没有预期的那么快．⁵

在夏威夷莫纳罗亚天文台进行的测量表明，自2012年以来，CFC-11的下降速度比预期慢了50%。模型显示，自2012年以来，碳排放每年必须增加25%，才能解释这些观测结果，而这不能全部用存在于旧设备和产品中的氟氯化碳“银行”的排放来解释。

“这是个谜。很难想象，如果没有什么不寻常的事情发生，这种情况会发生。我们花了一些时间调查可能的原因，”蒙茨卡说。他和他的同事得出结论，排放的来源很可能是新生产的CFC-11，这种物质自2010年以来就被禁止了。模拟空气团到达样本采集地点的运动表明，污染源在东亚的某个地方。

一个叫做环境调查机构(美国环境调查署)发现证据表明，CFC-11在中国被非法生产，在中国被用作泡沫发泡剂，用于制造聚氨酯绝缘材料。环境影响评估调查人员冒充买家，发现几家公司声称使用CFC-11，因为它比合法替代品成本更低，制造的泡沫更有效。

人们认为非法生产氟氯化碳的规模并不大

EIA的活动人士盖根(Sophie Geoghegan)说，我们发现的不是少数非法使用氟氯化碳的个案，而是广泛而持久地使用氟氯化碳，以及大规模生产氟氯化碳的迹象。“没有人预料到会有这么大的规模。她说manbetx手机客户端3.0几家泡沫制造公司表示，他们的大部分产品(从70-100%不等)使用CFC-11，一些公司声称出口含有CFC-11的多元醇，不太可能在海关受到检查。

Geohegan说:“如果这是真的，考虑到中国多元醇的出口量，《蒙特利尔议定书》的所有缔约方都需要检查他们的进口并加强海关检查。”“这一问题需要以情报为主导的执法，打击CFC-11的非法使用和生产，同时进行政策改革，解决贸易的驱动因素。”她还说，中国已经告诉EIA，他们已经开始采取行动调查他们发现的信息。

蒙茨卡说，这一发现表明，大气监测可以向有关当局通报任何问题。他说，(非法生产氟氯化碳)被认为影响不大。但看看全球大气，你就会发现，实际上有一些东西正在达到相当大的规模。

他补充说，如果这些新发现的CFC-11排放量继续以目前的速度增长，可能会使臭氧层的恢复推迟大约10年。然而，如果迅速解决这个问题，不太可能有太大的效果。他认为，尽管环评的调查很有价值，但他们的调查结果应该谨慎对待。

目前还不清楚这些活动在多大程度上影响了我们在全球大气中看到的情况。他说，我们最不希望看到的是，在未来五年内，我们只采取了报告指出的一些具体行动，而问题却没有得到解决。Geohegan也认为，“绝对有可能”还有更多的CFC-11生产来源尚未被发现。

其他威胁

不受《蒙特利尔议定书》管制的物质是另一个潜在威胁。Hossaini最近使用Montzka实验室收集的数据表明，二氯甲烷(DCM)的水平正在上升，DCM是一种用于清洁或精细化学品原料的工业溶剂。DCM的寿命比氯氟烃短得多，造成的威胁也小得多，但它也会破坏臭氧和如果未来排放量大幅增加，可能会延迟臭氧的恢复吗．⁶

“在未来几十年里，如果二氯甲烷保持在目前的水平，南极臭氧恢复到1980年之前的水平将推迟5年。”如果我们假设二氯甲烷的增长持续到未来，按照2004-2014年期间观察到的平均速度，那么延迟是30年，”侯赛因说。他强调，二氯甲烷排放的未来轨迹是不确定的。

蒙茨卡说，到目前为止，与其他气体相比，DCM的影响很小。他补充说，但如果价格继续上涨，我认为政策制定者显然可能会更仔细地考虑这个问题。这样的结果强调了每年监测DCM和其他短命气体全球浓度的重要性。

对所罗门来说，更直接的威胁是存在于冰箱、空调或泡沫隔热建筑等现有来源中的氯氟烃“银行”的排放，这些来源是在这种物质被逐步淘汰之前制造的。她指出，即使在新产品完全停止生产很长一段时间后，随着旧产品的处理或销毁，银行的氟氯化碳排放仍将继续向大气提供极具破坏性的长寿命气体。

《蒙特利尔议定书》控制着生产(化工厂生产多少)和消费(销售多少)。它不能控制排放，”她解释道。“如果垃圾是在(生产被淘汰)之前建造的大楼里，按照目前的情况，MP没有关于正确处理垃圾的规定。”

她补充说，银行有多大，以及它们未来对排放的贡献可能有多大，在很大程度上仍然是一个需要研究的“开放问题”。

政治上的成功

尽管仍有许多障碍需要克服，但科学家们总体上乐观地认为，在强大的政治意愿的支持下，臭氧层最终将恢复。《蒙特利尔议定书》缔约国定期举行会议，讨论新出现的问题，并考虑对条约进行更新。下一次大型会议定于今年11月举行，在此之前，Montzka在7月参加了一个工作组会议，在那里他能够分享他的成果。

科学家们有了工具，他们使用了工具，公众理解了，行业也做出了回应

他说:“人们的关注和兴趣非常强烈。”该机构希望尽一切努力确保臭氧层完全恢复。可能还有工作要做，但机制已经到位，他们肯定会致力于让这一切发生。”

他说，该协议旨在应对经济复苏中的异常情况或“颠簸和波动”。“科学家们不断更新信息，并将其提供给政策制定者，以便他们在必要时做出反应。”

虽然目前有一些颠簸和波动威胁着恢复，但臭氧层似乎正在愈合，这对所有参与者来说都是一个胜利。所罗门说，除了国际合作，这在很大程度上要归功于一个“灵活的”化学工业，他们能够生产氯氟烃的替代品。“化学家们最喜欢的就是制造新的更好的东西。这是一种非常不同的工业精神，对于那些从事开采业务的人来说。这对于任何希望在其他环境危机中复制该条约的成功的人来说都是一个挑战——例如，对导致气候变化的二氧化碳排放负责的活动没有容易的替代。

所罗门相信，随着时间的推移，我们如何修复臭氧层的故事“将作为一项了不起的环保成功而载入世界历史”。

她说:“科学家有了工具，他们使用了工具，公众理解了，行业也做出了回应。”“感觉太棒了——我们真的做到了!”我想关键的问题是:我们能不能用它来解决其他问题?这个问题很难回答。”