還記得臭氧層空洞嗎？它自己悄悄長好了

瑪雅藍(lán)

多年以前，我們在新聞媒體上經(jīng)常能夠見到“臭氧層空洞危機(jī)”的報(bào)道——人類破壞環(huán)境導(dǎo)致兩極的臭氧層出現(xiàn)空洞，有害的紫外線大量進(jìn)入大氣層，增加人類患上皮膚癌和白內(nèi)障的風(fēng)險(xiǎn)，甚至?xí)橐恍┪锓N帶來滅頂之災(zāi)。但你有沒有發(fā)現(xiàn)，近年來關(guān)于臭氧層被破壞的新聞好像變少了？實(shí)際上，人類不停地在為修復(fù)臭氧層而努力。現(xiàn)在，我們等來了好消息：臭氧層的空洞快要長好啦！

在美國氣象學(xué)會的會議上，聯(lián)合國的一個(gè)專家小組發(fā)布報(bào)告稱：“臭氧層正在穩(wěn)步恢復(fù)。”報(bào)告確認(rèn)，從2000年起，南極洲上方的臭氧層空洞就在緩慢修復(fù)。預(yù)計(jì)到2040年，全球臭氧層能整體恢復(fù)到1980年的水平，即臭氧層空洞問題出現(xiàn)之前。兩極地區(qū)臭氧層的恢復(fù)需要花更長的時(shí)間，但總算是勝利在望了。

這真是一個(gè)令人振奮的好消息。一方面，人類終于不必再擔(dān)心臭氧層破壞帶來的過量紫外線照射了；另一方面，這也證明我們?yōu)榫徑鈿夂蛭C(jī)做出的努力是有效的。

你可能也聽說過氟利昂會消耗臭氧層的說法，但科學(xué)界最早關(guān)注到臭氧層問題，卻是因?yàn)榱硪粋€(gè)“時(shí)代的眼淚”，那就是超音速飛機(jī)。

1971年，美國科學(xué)家哈羅德？約翰斯頓（Harold Johnston）發(fā)現(xiàn)，超音速飛機(jī)可能對臭氧層造成威脅，因?yàn)樗娘w行高度恰好在臭氧層中，產(chǎn)生的氮氧化物會催化臭氧的分解。由于超音速飛機(jī)的研發(fā)是當(dāng)時(shí)的熱門，這個(gè)問題馬上引發(fā)了高度關(guān)注，并催生了一系列大氣化學(xué)研究。盡管因?yàn)榻?jīng)濟(jì)效益的原因，超音速飛機(jī)逐漸退出歷史舞臺，但是這些研究后來卻派上了大用場。

1985年，英國地球物理學(xué)家約瑟夫？法曼（Joseph Farman）發(fā)現(xiàn)，南極洲上方的臭氧層厚度在70年代之后出現(xiàn)大幅下降，其破壞程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)時(shí)科學(xué)家們的預(yù)期。

經(jīng)過研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致臭氧層空洞的最大兇手是當(dāng)時(shí)廣泛使用的氯氟烴類物質(zhì)，俗稱氟利昂。它們在當(dāng)時(shí)廣泛存在于冰箱、空調(diào)、香水、殺蟲劑之中，一旦它們進(jìn)入空氣，升入平流層，就會成為分解臭氧的催化劑，經(jīng)過近一百年才能被完全分解消化。

19世紀(jì)20年代，人類發(fā)明了氟利昂。這種物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對人體來說安全性高，一度被作為制冷劑和發(fā)泡劑廣泛應(yīng)用。過去的一些泡沫發(fā)膠或是給冰箱、空調(diào)補(bǔ)充用的“雪種”，使用的就是氟利昂。1974年，墨西哥化學(xué)家馬里奧？莫利納（Mario Molina）、美國化學(xué)家舍伍德？羅蘭（Sherwood Rowland）等人研究發(fā)現(xiàn)，氟利昂有個(gè)致命缺點(diǎn)：釋放到環(huán)境中的氟利昂會隨著大氣運(yùn)動(dòng)逐漸飄移到臭氧層，在這里受到強(qiáng)紫外線照射后分解，產(chǎn)生游離氯原子，催化臭氧的分解。

盡管氟利昂這類物質(zhì)的排放是工業(yè)活動(dòng)的結(jié)果，主要集中在北半球，但受損最嚴(yán)重的是極地上空的臭氧層。荷蘭大氣化學(xué)家保羅？克魯岑（Paul Crutzen）發(fā)現(xiàn)，這是因?yàn)闃O地地區(qū)溫度較低，導(dǎo)致水分冷凝形成極地平流層云，而這些云層中容易富集可催化臭氧分解的物質(zhì)。

和今天氣候議題面臨的爭議一樣，臭氧層空洞問題在當(dāng)時(shí)也被質(zhì)疑過：造成極地臭氧層空洞的原因，究竟是人類的工業(yè)活動(dòng)，還是氣候系統(tǒng)的自然波動(dòng)呢？

氟利昂在工業(yè)界應(yīng)用廣泛，限制氟利昂的舉措會損害不少人的利益，遇到了重重阻力。但最終，科學(xué)家們用證據(jù)說話，證明了人類活動(dòng)是導(dǎo)致臭氧層空洞的主要原因。在他們的努力之下，《蒙特利爾破壞臭氧層物質(zhì)管制議定書》（簡稱《蒙特利爾議定書》）于1987年通過，1989年1月1日生效。此后各國開始逐步停用氟利昂制冷劑，并開始尋找更環(huán)保的氟利昂替代品。中國在1991年也加入了《蒙特利爾議定書》，最終于2007年7月1日起全面禁止了氯氟烴類物質(zhì)的生產(chǎn)。

臭氧層修復(fù)的過程絕非一帆風(fēng)順。2020年春，北極上空的臭氧層空洞一度擴(kuò)大，損失的臭氧含量達(dá)到2011年以來的最大值。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)出現(xiàn)了一道強(qiáng)大的平流層極地渦旋，它溫度很低，而且穩(wěn)定持久。聚集在渦旋中的鹵族元素促進(jìn)了臭氧的分解，而且渦旋的存在阻止了其他區(qū)域的臭氧流動(dòng)進(jìn)來填補(bǔ)空缺。

臭氧層空洞實(shí)際上并不是一個(gè)“洞”，這個(gè)概念指的是臭氧層密度和厚度的下降。臭氧層處在約20千米高的平流層中，它就像一把巨大的遮陽傘，吸收了一部分來自太陽的紫外線，從而減少了抵達(dá)地面的紫外線輻射。

紫外線雖然有助于人體合成維生素D，但它也有很強(qiáng)的“殺傷力”，容易引發(fā)皮膚癌和視網(wǎng)膜病變。更重要的是，人類和其他動(dòng)植物經(jīng)歷過漫長的演化，已經(jīng)適應(yīng)了有臭氧層保護(hù)的紫外線水平。如果這個(gè)保護(hù)層短期內(nèi)變薄、消失，整個(gè)生物圈都會遭遇滅頂之災(zāi)。

好在全球各國將近半個(gè)世紀(jì)的努力終于有了成果。《臭氧層破壞科學(xué)評估》（Scientific Assessment of Ozone Depletion）報(bào)告每四年發(fā)布一次，2022年的報(bào)告是第10版，它確認(rèn)從2000年起，南極洲上方的臭氧層空洞就在緩慢修復(fù)，面積縮小，臭氧厚度也有所增加。逐步限制消耗臭氧層物質(zhì)的努力還在繼續(xù)。這份報(bào)告預(yù)測，如果繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前政策，那么預(yù)計(jì)到2066年，南極洲臭氧層空洞就能修復(fù)，而北極只要到2045年就能完全修復(fù)。保護(hù)臭氧層不僅有助于防護(hù)紫外線，還有利于應(yīng)對全球變暖；報(bào)告還顯示，和不限制使用氯氟烴類、氫氟烴類物質(zhì)的場景相比，保護(hù)臭氧層的舉措將全球升溫幅度減少了0.5～1 ℃。

“保護(hù)臭氧層行動(dòng)為氣候行動(dòng)做出了示范。”世界氣象組織秘書長佩特里？塔拉斯（Petteri Taalas）說。既然人類能夠成功拯救臭氧層，那么只要有足夠的決心，其他氣候問題一定也能得到解決。這不僅是為了拯救地球，更是為了拯救人類自己。