氟利昂是1930年发明的一种安全冷媒，它的出现使得空调和冰箱走进了千家万户。然而，人类也为这项发明付出了巨大的代价。臭氧层空洞和全球变暖等严峻环境问题都与氟利昂密切相关。对于臭氧层破坏这一危机，人类为保护地球家园付出了不懈努力，全球领导人展现出难得的团结一致。如今，面对全球变暖，人类又将何去何从？
人类既畏寒又怕热，对舒适温度的追求贯穿整个文明发展史。不过，升温容易降温难，人类在百万年前就早已掌握了生火取暖的技术，但直到工业革命前，人们都缺少高效降温的方法，能利用的往往只有天然的冰块。在古代中国，先秦时期的《周礼》就记载了“冬季取冰，藏之凌阴，为消暑之用。”凌阴就是冰窖，人们冬天去冻结的河湖上采集冰块，并储藏在地下冰窖中，等到夏天再取出冰块来消暑降温，保鲜食物。
伴随着启蒙运动与工业革命的出现，人类的制冷技术逐渐有了突破。1756年，苏格兰医生威廉·卡伦观察到乙醚在挥发时具有冷却的效果，于是他利用这一原理，实现了人工制冰。随后，蒸汽机的发明让更多人开始研究热学。蒸汽机带来的气缸活塞密封技术，也使人们有条件对气体加压液化。1834年，美国发明家雅各布·珀金斯制作了第一个封闭循环的压缩式制冷系统，成为现代空调的雏形。
制冷装置工作原理的简要示意图。珀金斯提到的可以循环使用的”挥发性流体“，也被称为“冷媒”或“制冷剂”。它犹如空调装置中的“血液”，将室内的热量不断传递到室外，在制冷过程中发挥着至关重要的作用。理想冷媒需要满足诸多苛刻的要求。例如，热传递效率高、绝缘效果好、易于流动和输送、具有较高的汽化热，且不会腐蚀制冷系统内的构件。
20世纪20年代通用电气公司的冰箱广告，当时使用的冷媒普遍易燃或有毒。于是，人们迫切希望找到一种适用于家用电器的安全无毒的冷媒。通用电气和杜邦公司合作，聘请化学家托马斯·米基利领导该项目的研发。米基利之前因发明四乙基铅汽油添加剂而小有名气。他接手此任务后，很快将注意力放在卤代烃类化合物。这类物质不易燃烧、易于压缩液化，但具有一定的毒性。
二氯二氟甲烷是CFC家族中的一员，它在常温常压下为气体，在低温加压情况下呈透明状液体，各种物理化学性质都符合理想冷媒的标准。只是起初，人们对这种陌生气体的安全性还有所怀疑。于是，米基利在众目睽睽之下，进行了一场亲身演示。他吸入一大口二氯二氟甲烷，然后徐徐吐出，熄灭了面前正在燃烧的一支蜡烛。呼吸之间，一举两得，既证明了气体的无毒，又展现了它阻燃的特性。
CFC类化合物不易燃，化学性质稳定，但这只是在低层大气中的表象。当这类分子升到距离地面 20公里的平流层高度时，碳氯键(C-Cl)就会被强烈紫外线切断，释放出活性很强的游离氯原子。这个高度区域正是臭氧（O3）集中的区域，因此也被称为臭氧层。游离氯原子可将臭氧分子转变为氧气（O2）。在反应过程中，氯原子并没有被消耗掉，而是可以反复催化这个反应，因此一个氯原子可以破坏数千个臭氧分子。
三氯一氟甲烷对臭氧的破坏机理可能有人会有这样的疑问：我们日常生活中使用很多含氯化合物，为什么要特别强调CFC冷媒的危害？这主要因为CFC类化合物密度低又不易溶于水，低层大气中的降雨也无法将它们从大气中去除，所以一旦挥发泄露，几乎全部会升到平流层中，成为破坏臭氧层的元凶。相比于地球其他地区，南极洲极寒的天气和独特的云层结构，让氟氯烃更容易在平流层积聚，臭氧损耗尤为显著。
1990年上映的《大气层消失》电影海报，导演为冯小宁。实际上，早在1974年美国和墨西哥的两位科学家就提出了CFC 破坏臭氧层的机理，1985年南极洲上空臭氧浓度迅速衰减的观测数据也被发表，但此时的氟利昂已成为年收益达数十亿美元的产业。于是，人们在如何平衡当前和长远利益面前出现了不小的分歧，CFC与臭氧层成为充满争议的话题。
1985年，国际社会于奥地利制定了《保护臭氧层维也纳公约》，确定了国际合作保护臭氧层的原则。1987年又在加拿大制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，承诺分阶段在全球范围内限制并逐步淘汰破坏臭氧层的化学物质。《蒙特利尔议定书》提出后，经过多次修正，最终得到了地球上197个国家和地区的签署同意。回顾人类历史，这样的全体赞同还是第一次。
根据《蒙特利尔议定书》的要求，发达国家要在1996年前停止生产和使用CFC冷媒，而其他所有国家要在2010年前停止生产和使用这类产品。现在我国冰箱和空调中普遍使用的冷媒，主要有氢氯氟烃类（HCFC）和氢氟烃类（HFC）化合物。其中，HCFC虽然也含有氯，会破坏臭氧层，但破坏系数仅为CFC类的百分之几。它是替代CFC类冷媒的过渡性产品，目前在全球也已进入加速淘汰阶段。
而HFC类化合物，由于不含氯，对臭氧层完全无害。
经过数十年的团结协作，人类从一场可能的灭顶之灾中转危为安。根据2022年蒙特利尔条约评估小组的一份报告，如今南极上空的臭氧层正在逐渐恢复，不仅空洞面积在缩小，臭氧厚度也有所增加。如果保持此趋势，科学家预计在2070年左右南极臭氧空洞即可基本修复。
虽然严重破坏臭氧层的CFC类冷媒已被淘汰，“臭氧空洞”如今也不再是热搜，但好景不长，更新换代之后的氟利昂并没有从环保“黑名单”上移除，因为人们发现制冷装置还是加剧全球变暖的重要原因。本文暂且不谈大量空调运行带来的能源消耗和在城市中产生的热岛效应，我们还是把关注点放在冷媒上。提到全球变暖，很多人首先会想到温室气体二氧化碳。
氟利昂在大气中所占的比例远小于二氧化碳，但氟利昂类物质（包括CFC、HCFC和多数HCF）产生的温室效应却可以是相同质量二氧化碳的数千倍之多，堪称超级温室气体。
为了扭转全球快速变暖的趋势，2016年10月，在《蒙特利尔议定书》第28次缔约方会议上，与会各方经过艰苦的谈判，最终达成了逐步减排氢氟烃HFC的《基加利修正案》。该协议是又一里程碑式的重要国际环境公约。
《基加利修正案》规定包括中国在内的发展中国家将从2024年开始逐步对HFC的生产进行冻结和削减。作为全球最大的HFC生产国，中国批准基加利修正案后会面临巨大的削减压力，协议对冷媒的替代及空调产业的未来发展也将产生巨大的影响。
HFC 之后我们还可以用什么来作冷媒？相关的替代方案还在探索中。科学家们正在不断尝试改进制冷技术，开发更加绿色环保且节能的冷媒。氢氟烯烃也称为HFO，是将HFC分子中的碳骨架从乙烷改为乙烯。它们不会消耗臭氧层，而且全球变暖潜势也很低，只有常见HFC化合物的约0.1%，是一种越来越受关注的 “第四代”制冷剂。
另一个重要的研究方向，则是返璞归真，舍弃氟利昂。在新技术条件下，再次利用氨气、二氧化碳和烷烃这样的无卤素天然气体作为冷媒。2022年北京冬奥会期间，国家速滑馆等多个奥运场馆就首次采用了二氧化碳跨临界循环制冷系统，极大降低了制冰造雪过程中的碳排放，为绿色奥运作出了贡献。这项技术不仅环保，而且制冷非常均匀，可以打造场馆内的巨大冰面。
新一代对臭氧和气候变化更加友好的冷媒，在阻燃、毒性和使用成本等方面还存在着各种不同的缺陷，只能满足某些特定的需求。发展更加绿色环保且经济节能的冷媒和制冷技术，是全世界仍在持续探索的课题。