卡特里娜颶風(fēng)過后，一處垃圾場(chǎng)中的冰箱。氯氟烴曾被普遍用作此類設(shè)備的制冷劑，但自2010年起就被禁止使用。

編譯 | 施懌 吳非

這張來自NASA的圖片反映了此前30多年間南極臭氧層空洞的變化情況。20世紀(jì)七八十年代，人們發(fā)現(xiàn)工業(yè)化學(xué)品氯氟烴類化合物（CFC，也就是臭名昭著的氟利昂）對(duì)臭氧層有破壞作用。其直接后果，就是南極上空出現(xiàn)了不斷擴(kuò)大的臭氧層空洞。臭氧層是富含活性臭氧的平流層區(qū)域，能夠有效過濾紫外線。如果沒有臭氧層的防護(hù)，來自太陽(yáng)的紫外線輻射會(huì)全部到達(dá)地球表面，并破壞人體DNA，最終可致皮膚癌變。

（注：對(duì)于“氟利昂”的定義，存在不同的說法。除了此處指代的氟氯烴，也有人用氟利昂指代范圍更廣的飽和烴鹵代物，或是更狹義的二氯二氟甲烷，即CFC-12）

作為制冷劑、發(fā)泡劑等，氟利昂曾廣泛用于冰箱、滅火器、泡沫聚苯乙烯等領(lǐng)域的生產(chǎn)過程。認(rèn)識(shí)到氟利昂嚴(yán)重的環(huán)境危害后，各國(guó)迅速采取了有效的補(bǔ)救措施。1989年，《蒙特利爾議定書》生效，全球范圍內(nèi)氯氟烴的生產(chǎn)、使用逐漸被禁止。作為有史以來最成功的國(guó)際環(huán)境協(xié)定，《蒙特利爾議定書》的生效使得大氣中的氯氟烴含量逐漸減少、平流層的臭氧含量緩慢增加，南極臭氧層空洞的面積也在本世紀(jì)緩慢縮小。根據(jù)NASA科學(xué)家的估計(jì)，如果各方繼續(xù)嚴(yán)格遵守協(xié)定，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉，臭氧層將完全恢復(fù)。

從太空觀測(cè)的地球大氣層。來源：NASA

在氣候環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻的背景下，臭氧層空洞的好轉(zhuǎn)無疑是難得一見的好消息。然而，一篇發(fā)表于最新《自然》雜志的論文卻為臭氧層的恢復(fù)蒙上一層陰影。美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）的科學(xué)家監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，作為氟氯烴家族中最主要的污染物之一，大氣層中氟利昂-11（CFC-11，一氟三氯甲烷）氣體濃度近幾年出現(xiàn)了意外的變化趨勢(shì)，這一變化很可能會(huì)減緩恢復(fù)大氣臭氧層的進(jìn)程。他們認(rèn)為，這是由于某地存在違規(guī)的CFC-11氣體排放源，而這個(gè)新排放源很可能來自東亞。

Stephen Montzka是隸屬于NOAA的博爾德地球系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家，他也是這項(xiàng)研究的第一作者。Montzka稱，如果繼續(xù)向大氣中排放CFC-11，臭氧層的恢復(fù)進(jìn)程可能會(huì)被延緩十年。

“我們想借這項(xiàng)研究告訴人們，看啊，現(xiàn)在臭氧層中發(fā)生的事情可不是我們希望看到的?！?Montzka說。地球系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室的研究人員一直在追蹤大氣中氟氯烴類化合物的濃度，并注意到了CFC-11濃度的異常變化。

雖然CFC-11及類似氣體多年來一直被禁用，但在含有絕緣泡沫的建筑物和設(shè)備被拆除或銷毀時(shí)，它們?nèi)匀粫?huì)少量泄漏到大氣中。另一方面，大氣中的CFC-11在大氣中的存留壽命約為57年。因此，雖然有設(shè)備拆除導(dǎo)致的少量排放，但其自然分解過程加上對(duì)生產(chǎn)的限制本應(yīng)使CFC-11的大氣濃度逐年加速下降。

然而，從2013年起，在分析全球12個(gè)NOAA監(jiān)測(cè)點(diǎn)的空氣樣品時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，雖然大氣中的CFC-11濃度在下降，但下降速率開始慢于預(yù)期。事實(shí)上，在21世紀(jì)初，其濃度變化已經(jīng)開始顯現(xiàn)出異常：2002至2012年期間，大氣中的CFC-11濃度以每年2.1 p.p.t.（p.p.t.為萬億分之一）的速率穩(wěn)定下降，低于預(yù)期速率。在那之后，其下降速率更是開始放緩。從2015年到2017年，CFC-11濃度每年僅下降1.0 p.p.t.。

北半球（紅色）和南半球（藍(lán)色）氟利昂-11實(shí)際濃度與預(yù)計(jì)濃度（灰線）下降趨勢(shì)比較。（來源：研究論文）

“我看到結(jié)果的第一反應(yīng)是，簡(jiǎn)直難以置信，排放量居然會(huì)增加?！盡ontzka說。發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后，Montzka花了幾年時(shí)間分析潛在的原因。

研究人員首先考慮了一些客觀的解釋。例如，人類排放的氯氟烴在從排放源擴(kuò)散到平流層的過程中，受天氣狀況的影響，可能會(huì)出現(xiàn)濃度的變化。但是，天氣變化對(duì)氣體濃度的部分影響會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速消除。海冰的迅速消融也可以將大量氟氯烴釋放至大氣中，但很難想象海冰只釋放CFC-11，而不影響很多其他氟氯烴的濃度。此外，用通暖空調(diào)系統(tǒng)中含CFC-11制冷劑的老建筑被拆除這一假設(shè)來解釋，也并不符合數(shù)據(jù)展示出的情況。

Montzka對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳盡的分析和建模，并從中找出了合理的解釋。他們注意到，北半球的CFC-11氣體濃度始終比南半球稍高，這一現(xiàn)象不難理解，因?yàn)榇蟛糠峙欧哦紒碜匀丝?、工業(yè)更密集的北半球。但在過去短短幾年間，南北半球間CFC-11的濃度差距不斷拉大，而在類似氣體中沒有觀察到相同的增加。這表明，北半球CFC-11的濃度增加是排放量增加所致，而不僅僅是天氣變化。

南北半球CFC-11濃度差距的變化（來源：研究論文）

夏威夷觀測(cè)站的數(shù)據(jù)顯示，自2012年起，CFC-11的濃度變化與已知來自工業(yè)排放的其他幾種氣體（如HCFC-22）的濃度變化之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。這表明，在同一時(shí)間段內(nèi)，CFC-11不是唯一一種人為排放導(dǎo)致濃度變化的工業(yè)污染物。

華盛頓環(huán)境組織自然資源保護(hù)委員會(huì)氣候與清潔能源項(xiàng)目主任David Doniger說，新出現(xiàn)的CFC-11氣體排放“對(duì)臭氧層不利，對(duì)氣候變化不利”。他認(rèn)為這意味著有人在作弊。Doniger同時(shí)指出，由近200個(gè)國(guó)家簽署的《蒙特利爾議定書》一向有著良好的守約記錄，協(xié)定參與各國(guó)經(jīng)常報(bào)告本國(guó)內(nèi)的違規(guī)行為?！耙坏┯泻线m的機(jī)會(huì)，我們就會(huì)搞清楚這次究竟發(fā)生了什么?！彼f。

南加州大學(xué)的環(huán)境化學(xué)家John Ferry則表示，他對(duì)CFC-11的重新生產(chǎn)感到很困惑。CFC-11此前的兩項(xiàng)主要用途——滅火器和冰箱制冷劑都找到了完美的替代品，在其被禁用的情況下也沒有受到影響。Ferry說，CFC-11的所有用途都不缺替代品。

這項(xiàng)研究為CFC-11的秘密生產(chǎn)提供了確鑿的證據(jù)。至于排放的源頭究竟在哪里，該研究不足以指出確切的地點(diǎn)，但結(jié)合與之相關(guān)的HCFC-22排放記錄以及他們建立的模型，研究團(tuán)隊(duì)鎖定了大致范圍：東亞地區(qū)。

在上世紀(jì)80年代氟利昂使用的高峰時(shí)期，人類每年向大氣中釋放350,000噸CFC-11，而《蒙特利爾協(xié)定書》簽署后的21世紀(jì)初，這一數(shù)字顯著下降到每年54,000噸。如果東亞地區(qū)每年新增6,500至13,000噸CFC-11排放，足以改變NASA目前觀測(cè)到的臭氧層恢復(fù)趨勢(shì)。