氟氯化碳：全球變暖的罪魁禍首？

易蓉蓉 盧紹芳

2011年8月23日，科研人員在北極北冰洋測量冰的厚度。世界氣象組織稱北冰洋的冰量已經降到了史上第二低的記錄了，總體積達到了史上最小。攝影/cfp/CFP

在格陵蘭伊盧利薩特的迪斯科灣，陽光讓布港冰川的一座冰山融化。劍橋大學教授瓦德翰稱全球變暖造成海冰以驚人的速度消失，這張圖片展示了冰層平靜的美麗外殼下蘊含著融化時巨大的動力，導致數噸重的冰塊滑入大海。攝影/barcroftmedia/CFP

龍年春節前后，全國各地乃至世界各地的酷冷空前，人們不禁感到困惑，不是說地球一直在變暖嗎？

此前，中國科學家崔偉宏、美國科學家S.弗雷德·辛格等人也強烈反對“全球變暖”的觀點，認為自然是氣候變化的主要驅動因素。

2007年，聯合國氣候變化政府間專門委員會（IPCC）提出：“人類將會經歷全球范圍內炎熱天氣的增多，并將在未來幾十年間看到地球氣溫增高和海平面上升。”IPCC還斷言：“以二氧化碳（以下稱CO2）濃度高至390ppm（part per million，百萬分之一）計算的輻射能力，CO2在全球溫度變化中起主要作用。”某些國家更以此為根據，提出“征收碳排放稅”的政策。

那么，氣候變暖真的應該歸咎于CO2的溫室效應嗎？

盧慶彬由福州大學物理系畢業，先后留學澳大利亞、美國和加拿大，而今在加拿大滑鐵盧大學物理和天文學系跨接生物系及化學系任教授。他自上世紀90年代就致力于“臭氧洞的形成”和“全球氣候變化”這兩個攸關地球環境及氣候的重要課題，為此在Physics Reports（《物理報告》）和Physical Review Letters（《物理評論快報》）等刊物上發表了一系列學術論文。例如，盧慶彬在2010春夏于Physics Reports和Journal of Cosmology發表了兩篇文章，題目分別是《鹵化物的電子轉移離解反應及其對臭氧層和全球氣候變化的作用》和《誰是全球變暖的罪魁禍首：二氧化碳或氟里昂（CFCs）？》。這些文章在國際上產生了一定的反響。2011年秋，盧慶彬還陸續發表了兩篇文章，題目是《宇宙射線，CFCs，臭氧洞及氣候變化(I)，(II)》。

“我的研究成果表明，氟氯化碳才是全球變暖的罪魁禍首，而不是二氧化碳。”盧慶彬道。

推翻常規

1974年，美國科學家莫利納和最近去世的羅蘭德（Molina and Rowland）提出CFCs在熱帶高平流層（大約40公里處）由紫外線光解產生氯而耗盡大量的O3，獲得1995年諾貝爾化學獎。

但現在臭氧洞于每年冬末春初出現在南極低平流層15～20公里處。盧慶彬和合作者Madey（已逝）1998實驗中觀察到當氟氯化碳與極性分子冰(水或氨)共吸附于某一表面上時，由氟氯化碳的電子激勵脫附而產生的氯原子和氟的產率可增大上萬倍。盧慶彬說：當氟氯化碳吸附了極地平流層云的冰粒子后，由氟氯化碳被電子離解產生的氯產率會增加三萬倍，而在平流層中，電子的主要來源是宇宙射線。盧慶彬創新性地提出了“由宇宙射線驅使的電子誘導反應（The cosmic-ray-driven electron-induced reaction，簡稱CRE機制）”。

至2010年為止，實測結果和預測值吻合很好，從而有力地佐證了CRE反應的正確性。這一研究結果啟發了盧慶彬進一步探求氟氯化碳和氣候變化的關系。

“1975～2000年全球溫度升高最快，與實測結果符合。而大約從2002年開始預期全球會有緩慢變冷的狀況出現，與上世紀80年代后國際《蒙特利爾議定書》限制氟氯化碳的應用有關。”盧慶彬強調說。

述及氟氯化碳對全球氣候的影響，盧慶彬說：“一般認為CFCs僅僅是全球變暖中的小角色，它在大氣中的濃度≤540ppt（ppt，part per trillion萬億分之一），比非氟氯化碳溫室氣體(CO2,CH4,N2O)的濃度低1000到100萬倍。”例如到2002年，CO2的濃度已升至377ppm，而一個ppm等于一百萬個ppt。

溫室效應的強弱不僅在于氣體的多寡，更在于其吸收長波輻射的能力。地球表面和云層的總輻射能有80%發射在8～12微米波段，故此波段被稱為“大氣窗口”。而對這一波段輻射吸收最強的氣體正是氟氯化碳，也就是說，氟氯化碳正是產生強溫室效應的氣體。那么，檢驗氟氯化碳是不是氣候變化主角的問題就在于：與非氟氯化碳溫室氣體特別是CO2相比，氟氯化碳的溫室效應有多顯著？對于具有比氟氯化碳濃度高得多的非氟氯化碳溫室氣體，其溫室效應是否已飽和？

“請注意，CFCs自20世紀70年代才大量排放進入大氣層。歷年全球溫度數據是由英國氣象局（UK Met Office）和美國國家海洋大氣局（US NOAA）提供的。”盧慶彬說。

誠所謂，不比不知道，一比嚇一跳，氟氯化碳對全球變暖的主角作用應相當明顯。盧慶彬預言如果沒有新的溫室氣體產生，隨著大氣中氟氯化碳濃度非常緩慢地減少，長期的全球氣溫將恢復至1950年代水平，即變冷趨勢大約已從2002年開始并會持續到未來的50至70年。

未來趨勢

據報道，最近印度已經證實了溫度與氟氯化碳的關系。而且事實上，世界氣象組織的最新報告（2011）承認：“全球平均低平流層的溫度從大約1995年以來就沒有顯著的增長趨勢。”當然，盧慶彬的預言仍有待將來更多數據的檢驗，而全球氣候與大自然的氣象因素及人類活動關系之復雜，同樣有待繼續探討。

盧慶彬即將發表關于這些科學問題的更多研究成果，將會回答到底太陽活動或宇宙射線本身對全球氣候變化會有多大的影響以及為什么海平面還在繼續上升（與觀測到的地球表面的溫度變化不相同）的問題。后者與南北兩極的臭氧洞及冰川溶解變化有極大的關系。

但盧慶彬表示，有一點是肯定的：20世紀后期全球氣溫上升并不是由于二氧化碳（CO2），而是氟氯化碳。從長期趨勢來看，全球氣溫在今后50到70年會逐漸還原即變冷。必須指出的是，這種趨勢與二氧化碳的氣候變暖理論嚴重不符合。所謂“碳排放制約氣候變化”的說法應該可以休矣。

（盧紹芳系中國科學院福建物質結構研究所研究員）

【鏈接】

宇宙射線（CR）

來自宇宙，穿透力極強的高能量帶電粒子流。由于是帶電粒子，宇宙射線被地球磁場集中到南極和北極。自20世紀伊始，科學家對這一天外來客的研究已歷百年有余，迄今仍然未能完全探知它的由來和神秘，但它們對于地球環境和溫度的影響不容小覷是肯定的。

臭氧（O3）層

臭氧層存在于地球大氣的平流層，距地球表面10～50公里處。如果所有大氣中的臭氧壓縮為地球表面的壓力，這一層僅僅3個毫米厚，但就是這么小量O3的存在，對地球上的生命起著極為重要的保護作用。由于O3吸收了大部分來自太陽的紫外輻射，使地球表面的動植物及人類免受紫外輻射的傷害。

氟氯化碳（CFCs）

學名氯氟烴類（氟氯化碳），俗稱“氟里昂”，由于其優良的化學穩定性和無毒性，在世界范圍內被廣泛用作冰箱和空調的冷卻劑、泡沫塑料制造業的冷卻介質和噴霧器的噴氣燃料等。當CFCs氣體被運送到臭氧層，在那里遭遇強的紫外光或電子轉移離解反應而分解釋放出氯原子Cl后，氯原子與臭氧經過化學反應轉變為氧氣(O2)，則O3即耗損。