《自然》：中国东部氟利昂排放剧减，占全球总降幅的60%

《自然》：中国东部氟利昂排放剧减，占全球总降幅的60%郭德纲2014封箱 常被用作制冷剂和发泡剂的氟利昂，是造成南半球臭氧层空洞的罪魁祸首之一。曾有两篇《自然》论文指出，2014-2017 年间全球氟利昂排放出现异常上升，并认为中国东部地区为这一增长贡献了 40%-60%

常被用作制冷剂和发泡剂的氟利昂，是造成南半球臭氧层空洞的罪魁祸首之一。曾有两篇《自然》论文指出，2014-2017 年间全球氟利昂排放出现异常上升，并认为中国东部地区为这一增长贡献了 40%-60% 的排放量。2021 年 2 月，《自然》发表的最新论文显示，2018、2019 年，全球的氟利昂排放再次出现下降趋势，且中国东部地区的排放量大大减少，贡献占总降幅的 60% 之多。

1982年至2018年间，南极上方的臭氧层空洞面积（图片来源：NASA Ozone Watch）

本文转载自公众号“环球科学”

撰文 罗丁豪

上世纪 80 年代，人类首次意识到：我们的臭氧层正在消失。随着人类大量排放商品名为“氟利昂” [注1]的氟氯烃类化合物（chlorofluorocarbon，简称 CFC），臭氧层中的臭氧水平一度以惊人的速度下降。随着臭氧层的消失，高量的紫外线进入大气层，可能诱发皮肤癌及白内障，并且威胁到海洋浮游生物的生存。

[注1] “氟利昂”常指氟氯烃（CFC），但也有部分报道用其专指二氯二氟甲烷（CFC-12），另外一些报道则扩展其范围，包括了其他饱和烃卤代物。

这些排入大气的氟利昂来自工业生产使用的制冷剂和发泡剂。在上世纪 80 年代，这些含有氟利昂的化工制品广泛存在于冰箱、灭火器、泡沫聚苯乙烯等常见物品中。其中占主导地位的是二氯二氟甲烷（简称CFC-12）和三氯一氟甲烷（CFC-11），前者为冰箱制冷剂，后者则是常用的发泡剂。

鉴于氟利昂排放和臭氧层消失之间直接且密切的联系，26 国代表于 1987 年聚集在加拿大蒙特利尔市，签署了《蒙特利尔议定书》（Montreal Protocol，以下简称《议定书》）。《议定书》对包括 CFC-11 和C FC-12 在内的多种氟氯烃类化合物的生产作出了极为严格的规定，并要求各国在发现对臭氧层有不良影响的活动时，积极采取防治措施，及时制止相关活动。同时《议定书》还规定，全球应在 2010 年前完全停止生产氟利昂。

自《议定书》于 1989 年生效以来，已经有 197 个国家签署并通过了《议定书》，南极上空的臭氧层也终于进入了漫长的恢复期。据联合国环境署和世界气象组织于 2014 年发布的一项预测， 若氟利昂在大气中的水平继续稳定下降，臭氧层会在 2050-2070 年间恢复至 1980 年的状态。

不过在 2018、2019 年，发布于《自然》的 2 篇研究指出 CFC-11 在大气中的浓度出现了预料之外的上升，且这种上升很可能来自中国东部地区，尤其是山东与河北。

就在春节前，《自然》杂志的最新研究传递了好消息。2 篇最新论文表示，2018、2019 年，全球的氟利昂排放再次出现下降趋势，且 中国东部地区的排放量大大减少，贡献占总降幅的 60% 之多。

臭氧杀手

1973 年，来自加利福尼亚大学欧文分校的弗兰克·S.罗兰（Frank S. Rowland）和马里奥·莫利纳（Mario Molina）开始研究氟利昂对地球大气的影响。他们在 1974 年发表于《自然》的论文中指出，CFC-11 和 CFC-12 都能稳定存在于大气中，并在许多年后于平流层内受紫外辐射分解。分解反应会“产生巨量的氯原子，”他们在文中写道，“而这些氯原子最终会毁灭大气臭氧层。”

罗兰和莫利纳以氟利昂相关研究获得了1995年的诺贝尔化学奖。（图片来源：Science History Institute）

氯原子毁灭臭氧层的机制非常简单。游离在臭氧层中的氯原子十分不稳定，能与臭氧分子发生反应，并产生一氧化氯（ClO）和氧气；一氧化氯还能再与臭氧反应，重新形成氯原子并释放出氧气。因此，氯原子能在臭氧层中启动一个持续大约 2 年的恶性循环。在这 2 年间，单单一个氯原子就能与大约十万个臭氧分子发生反应。如此巨大的危害能迅速吞噬平流层中的臭氧：在上世纪 60 年代，南极上空的臭氧层厚度平均为 300 DU（Dobson unit [注2]）；而在 1985 年，南极上空的臭氧层厚度已降至 220 DU。

[注2] 1个多布森单位即在标准温度与标准压力下0.01毫米厚的臭氧层。

《议定书》带来了前所未有的全球团结：在 1988 年，全球的氟利昂排放量是 146 万吨。经过将近 30 年的努力，在 2014 年，全球氟利昂排放量已经降至 32 万吨，人为排放量与自然排放量已经相当（各约 16 万吨）。

但自 2013 年起， 中国东北部沿海地区出现了违规排放的 CFC-11。数据来源于美国海洋与大气管理局（NOAA）分布于北美洲、欧洲、大洋洲和南极洲偏远地区的 12 座大气观测站。这些数据显示，在 2014-2017 年间，CFC-11 的大气浓度下降速率明显放缓，降至 21 世纪初的一半。并且，南北半球的 CFC-11 浓度差距出现了预料之外的加剧，意味着北半球的 CFC-11 排放远超预期。

结合夏威夷观测站和其他氟利昂气体的排放记录，研究人员提出，从 2008 到 2012 年，中国东部年排放 6400 吨 CFC-11，而在 2014-2017 年间，这一数字达到了 13 400 吨，涨幅将近 110%。这些 新增的 CFC-11 排放占了同时期全球总增量的 40%~60%。

补救行动

实际上，早在2018、2019年的2篇论文发表前，中国就已经意识到了问题的严重性，并采取了相应的补救措施。根据联合国环境署2019年的一份报告，中国在 2018、2019 年加强了对氟利昂制作、排放的监管。虽然 2018 年的第一篇《自然》论文并未将矛头指向中国，但在论文发表后，中国迅速开展了 打击消耗臭氧层物质（ozone-depleting substance，简称ODS）生产、排放的行动。据中国新闻网报道，生态环境部在 2018 年 8 月开展了打击 ODS 专项执法检查，捣毁了处于河南省、辽宁省 2 家非法生产 CFC-11 的窝点，并在现场查获各类生产原料 177.6 吨、非法生产的 CFC-11 29.9 吨。这类行动还在继续。

这些新增的 CFC-11 排放很可能来自闭孔泡沫塑料（closed-cell foam）。由于闭孔塑料泡沫的生产过程和泡沫本身都会含有 CFC-11，2010 年后检测到的 CFC-11 排放可能只占总新增生产量的 25%。这也就意味着在这段时间内，全球氟利昂储量出现了剧烈上升，达到了 100 万~ 200 万吨的水平。储备中的氟利昂会缓慢泄露，这也是 2013 年后氟利昂浓度下降放缓的主要原因。

好消息是，这些行动似乎已初显成效。近期刊登于《自然》的一项研究收集并分析了来自 2 个独立全球检测网络（包括 NOAA 网络和全球先进大气气体实验 网络）的 CFC-11 浓度数据。分析结果显示，在 2018 年后半年和 2019 年年初间，大气中 CFC-11 浓度下降的速度显著提升。往期数据显示，2014-2018 年间，CFC-11 浓度降幅约每年 0.5%；2017-2018 年间，这个数字下降到了 0.3%。但在 2018-2019 年间，CFC-11 浓度降幅剧增，达到了 0.7%。更令人欣喜的是，在 2019 年末到 2020 年初的将近一年时间内，大气 CFC-11 浓度降幅创造了历史记录，达到了每年 1.0%。与此同时，这项研究也利用莫纳罗亚火山天文台（Mauna Loa Observatory）的数据确认了 CFC-11 排放的来源。结果显示，在 CFC-11 全球范围内的排放下降中，中国东部地区的降幅最为显著，在总降幅中占了 60% 之多。

另一项发表于《自然》的新研究提供了中国东部 CFC-11 排放下降的进一步证据。来自韩国高山（Gosan）和日本波照间岛（Hateruma）观测站的数据显示，中国东部的 CFC-11 排放水平在 2019年回到了 2013 年前的水平。这意味着在 2014 年- 2017 年间，中国东部的 CFC-11 排量每年减少了约 1 万吨。同时，四氯化碳和 CFC-12 的排量也出现了显著下降。

这些最新的结果显示，中国迅速的氟利昂排放打击行动具有显著的效果。但与此同时，第二篇论文也指出：相比于 2013 年之前，在 2019 年，中国东部新增了将近 11.2 万吨的 CFC-11 储量，这基本都是由中国在近十年突然升高的 CFC-11 生产导致的。这也提醒了我们，氟利昂的生产和使用造成的危害是长久而难以察觉的，要想为臭氧层的恢复争取时间，就必须从源头上进行监管。

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