臭氧层与氯氟烃的往事

作者: 白静

来源: 中国科学院大学

发布日期: 2023-09-16 08:02:12

文章介绍了臭氧层的重要性及其面临的威胁,特别是氯氟烃(CFCs)对臭氧层的破坏作用,以及国际社会为保护臭氧层所采取的行动,包括《蒙特利尔议定书》的签署和国际臭氧层保护日的设立。

臭氧层是什么?为何对生物圈如此重要?臭氧层指臭氧浓度较高的大气层,90%的臭氧分布在平流层(从地表10-16km处开始,延伸至50km处)。平流层中的氧气(O2)在太阳紫外线辐射下发生光解反应,形成臭氧(O3)。臭氧层笼罩着整个地球,保护生物免受中波紫外线(UVB)辐射的伤害,因此被誉为地球的保护伞。

如此珍贵的天然屏障,比想象中脆弱许多,如果将大气中所有的臭氧压缩至地表形成一层纯臭氧,这一层的厚度大约只有3mm。20世纪70年代初,加州大学欧文分校的博士后马里奥·莫利纳(Mario Molina)和导师舍伍德·罗兰(Sherwood Rowland)发现氯氟烃正在破坏臭氧层,他们通过计算模型预测:如果继续使用氯氟烃,几十年后臭氧层将被消耗许多百分比。

氯氟烃是一类只含有氯(Cl)、氟(F)和碳(C)的有机物,简称CFCs,商品名为氟利昂。CFCs无毒、不易燃,使用方便,一度被视为环保清洁的万能材料,广泛应用于冰箱和空调制冷、泡沫塑料发泡、电子器件清洗等领域。CFCs的稳定性带给他极高的商业和工业价值,然而升到平流层后,它的稳定性却成为臭氧层的“痼疾”。CFCs在太阳的紫外线辐射下释放氯原子,氯原子会与臭氧发生连锁反应,消耗臭氧。

有的CFCs如CFC-11(CCl3F)和CFC-12(CCl2F2)能够在平流层中滞留50-100年之久,造成臭氧层的耗竭。

1974年莫利纳和罗兰的论文发表之后,很快引起了社会各界的关注。全球臭氧含量的变化情况是怎样的?CFCs的使用与臭氧层的耗竭是否存在直接的联系?十年间,臭氧层的状况牵动着许多科学家的心。最终,南北极臭氧空洞的发现和机理研究支持了莫利纳的假设。保护臭氧层,淘汰氯氟烃刻不容缓。

1987年9月,联合国环境规划署在加拿大蒙特利尔主持召开了控制含CFCs的各国全权代表会议,并在16日通过了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。议定书以逐步停止生产和使用消耗臭氧层物质为目标,因此9月16日后来被联合国确定为“国际臭氧层保护日”。

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