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小時候，我們(men) 經常會(hui) 在新聞上看到和“臭氧層空洞危機”相關(guan) 的報道。臭氧層空洞讓有害紫外線進入大氣層，讓人類患上皮膚癌和白內(nei) 障的風險增加，甚至會(hui) 為(wei) 一些物種帶來滅頂之災。

近些年，關(guan) 於(yu) 臭氧層空洞的新聞好像變少了，但實際上，人類從(cong) 沒停止過修複臭氧層的努力。直到最近，我們(men) 終於(yu) 等來了好消息：臭氧層它快要長好啦！

1月9日，在美國氣象學會(hui) 的會(hui) 議上，聯合國的一個(ge) 專(zhuan) 家小組發布的報告稱：“臭氧層正在穩步恢複。”

報告確認，從(cong) 2000年起，南極洲上方的臭氧層空洞就在緩慢修複。預計到2040年，全球臭氧層就能整體(ti) 恢複到1980年的水平，即臭氧層空洞問題出現之前的水平。兩(liang) 極地區臭氧層的恢複需要花更長的時間，但也可以說勝利在望了。

臭氧層的修複是一個(ge) 令人振奮的好消息，一方麵，人類終於(yu) 不必再擔心臭氧層破壞帶來的過量紫外線暴露了，另一方麵，這也證明我們(men) 為(wei) 緩解氣候危機作出的努力不全是徒勞。

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我們(men) 的保護傘(san) ，破了一個(ge) “洞”

臭氧層空洞實際上並不是一個(ge) “洞”，這個(ge) 概念指的是臭氧層密度和厚度的下降。

臭氧層處在約20千米高空的平流層中，它就像一把巨大的遮陽傘(san) ，吸收了一部分來自太陽的紫外線，從(cong) 而減少抵達地麵的紫外線輻射。

紫外線雖然有助於(yu) 合成維生素D，但它也有很強的“殺傷(shang) 力”，容易引發皮膚癌和視網膜病變，更重要的是，人類和動植物經曆漫長的演化，已經適應了有臭氧層保護的紫外線水平。如果這個(ge) 保護層突然變薄、消失，整個(ge) 生物圈都會(hui) 遭到滅頂之災。

你可能也聽說過氟利昂會(hui) 消耗臭氧層，但科學界最早關(guan) 注到臭氧層問題，卻是因為(wei) 另一個(ge) “時代的眼淚”，那就是超音速飛機。

1971年，美國科學家哈羅德·約翰斯頓（Harold Johnston）發現，超音速飛機可能對臭氧層造成威脅，因為(wei) 它的飛行高度恰好在臭氧層中，產(chan) 生的氮氧化物會(hui) 催化臭氧的分解。由於(yu) 超音速飛機的研發是當時的熱門項目，這個(ge) 問題馬上引發了高度關(guan) 注，並催生了一係列大氣化學研究。

盡管因為(wei) 經濟效益原因，超音速飛機逐漸退出曆史舞台，這些研究後來卻派上了大用場。

1985年，英國地球物理學家約瑟夫·法曼（Joseph Farman）發現，南極洲上方的臭氧層厚度在70年代之後出現大幅下降，其破壞程度遠遠超出了當時科學家的預期。

經過研究，科學家們(men) 發現，導致臭氧層空洞的最大凶手是當時廣泛使用的氯氟烴（CFCs）類物質，俗稱氟利昂。它們(men) 在當時廣泛存在於(yu) 冰箱、空調、香水、殺蟲劑之中，一旦它們(men) 進入空氣，升入平流層，就會(hui) 成為(wei) 分解臭氧的催化劑，經過近一百年才能基本完全被分解消化。

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臭氧凶手氟利昂

19世紀20年代，人類發明了氟利昂，這種物質化學性質穩定，對人體(ti) 安全性高，一度被作為(wei) 製冷劑和發泡劑廣泛應用。過去的一些泡沫發膠，或者給冰箱、空調補充的“雪種”，使用的就是氟利昂。

但在1974年，墨西哥化學家馬裏奧·莫利納（Mario Molina）、美國化學家舍伍德·羅蘭(lan) （Sherwood Rowland）等人的研究發現了氟利昂的致命缺點：釋放到環境中的氟利昂會(hui) 隨著大氣運動逐漸遷移到臭氧層，在這裏受到強紫外線照射後分解，產(chan) 生遊離氯原子，催化臭氧的分解。

盡管氟利昂這類物質的排放是工業(ye) 活動的結果，主要集中在北半球，但受損最嚴(yan) 重的是極地上空的臭氧層。荷蘭(lan) 大氣化學家保羅·克魯岑（Paul Crutzen）發現，這是因為(wei) 極地地區溫度很低，導致水分冷凝形成極地平流層雲(yun) ，而這些雲(yun) 層中容易富集可催化臭氧分解的物質。

南極洲上空的平流層雲(yun) 。圖片來源：Wikipedia

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拯救地球，人類可以的

和今天氣候議題麵臨(lin) 的爭(zheng) 議一樣，臭氧層空洞問題在當時也被質疑過：造成極地臭氧層空洞的原因，究竟是人類的工業(ye) 活動，還是氣候係統的自然波動？

氟利昂在工業(ye) 界應用廣泛，想要限製氟利昂損害了不少人的利益，整個(ge) 過程阻力重重，但最終，科學家們(men) 用證據說話，證明人類活動才是導致臭氧層空洞的主要原因。

在他們(men) 的努力之下，《關(guan) 於(yu) 消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書(shu) 》於(yu) 1987年通過，1989年1月1日生效，在這份議定書(shu) 的推動下，各國開始逐步停用氟利昂製冷劑，也開始尋找更環保的氟利昂替代品。

因為(wei) 對保護臭氧層的貢獻，莫利納、羅蘭(lan) 和克魯岑於(yu) 1995年獲得了諾貝爾化學獎。圖片來源：nobelprize.org

中國在1991年也加入了《蒙特利爾議定書(shu) 》，最終於(yu) 2007年7月1日起全麵禁止了CFC類物質的生產(chan) 。

臭氧層修複的過程也絕非一路順遂。2020年春，北極上空的臭氧層空洞一度擴大，損失的臭氧含量達到2011年以來的最大值。分析發現，這是因為(wei) 當時出現了一道強大的平流層極地渦旋，它溫度很低，而且穩定又持久。聚集在渦旋中的鹵族元素促進了臭氧的分解，而且渦旋的存在阻止了其他區域的臭氧流動擴散、填補空缺。

2020年3月，北極上方突然出現的臭氧層空洞（藍色區域）。北京大學胡永雲(yun) 教授團隊認為(wei) ，它的形成可能和2020年1月到3月間北太平洋海水異常溫暖有關(guan) 。圖片來源：Yan Xia, DOI: 10.1007/s00376-021-0359-9

好在全球各國將近半個(ge) 世紀的努力終於(yu) 有了成果。

《臭氧層破壞科學評估》（Scientific Assessment of Ozone Depletion）報告每四年發布一次，最近剛剛發布的2022年報告是第10版，終於(yu) 確認從(cong) 2000年起，南極洲上方的臭氧層空洞就在緩慢修複，麵積縮小，厚度也有所增加。

逐步限製消耗臭氧層物質的努力還在繼續。報告預測，如果繼續執行當前政策，那麽(me) 預計到2066年，南極洲臭氧層空洞就能修複，而北極隻要到2045年。保護臭氧層不僅(jin) 有助於(yu) 防護紫外線，還有利於(yu) 應對全球變暖。報告顯示，和不限製使用CFC、HFC類物質的場景相比，保護臭氧層的舉(ju) 措將全球升溫幅度減少了0.5~1 °C。

更重要的是，“保護臭氧層行動為(wei) 氣候行動作出了示範，”世界氣象組織（WMO）秘書(shu) 長佩特裏·塔拉斯（Petteri Taalas）說。既然人類能夠成功拯救臭氧層，那麽(me) 隻要有足夠的決(jue) 心，氣候問題一定也能得到解決(jue) 。這不僅(jin) 是為(wei) 了拯救地球，更是為(wei) 了拯救人類自己。

參考文獻：

[1]https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/ozone-layer-recovery-track-helping-avoid-global-warming-05degc

[2]World Meteorological Organization (WMO). Executive Summary. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2022, GAW Report No. 278, 56 pp.; WMO: Geneva, 2022. [3]https://ozone.unep.org/system/files/documents/Scientific-Assessment-of-Ozone-Depletion-2022-Executive-Summary.pdf

[4]https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1995/press-release/

[5]https://www.gov.cn/gzdt/2007-06/27/content_663208.htm

https://www.unep.org/ozonaction/who-we-are/about-montreal-protocol

[6]Xia, Yan, et al. "Record Arctic ozone loss in spring 2020 is likely caused by North Pacific warm sea surface temperature anomalies." Advances in Atmospheric Sciences 38.10 (2021): 1723-1736. https://link.springer.com/article/10.1007/s00376-021-0359-9

作者：瑪雅藍

來源：果殼

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