臭氧層耗竭危害

臭氧層破壞后，地面將受到過量的紫外線輻射，危害人類健康；使平流層溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致地球氣候異常，影響植物生長、生態(tài)平衡等。研究指出,若臭氧總量減少1%，惡性腫瘤的發(fā)病率將提高2%；白內(nèi)障患者將增加0.2%～0.6%。如果臭氧層破壞的勢頭仍繼續(xù)發(fā)展下去，能破壞人體免疫系統(tǒng)及大多數(shù)生命物質(zhì)—蛋白質(zhì)化學(xué)鍵的紫外線（B）大量入射地表，一些生物物種將瀕于滅絕；生態(tài)系統(tǒng)中復(fù)雜的食物鏈、網(wǎng)將被打亂；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受損；氣候趨于惡化；人類生存與發(fā)展的自然環(huán)境將面臨災(zāi)難性的變化。為此，國際地圈一生物圈計劃（IG-BP）等一些科學(xué)組織正開展深入的研究。美國、加拿大、瑞典已率先禁用氟里昂。聯(lián)合國自20世紀(jì)80年代中期起，先后召開了一系列的專門會議，通過了《保護(hù)大氣臭氧層維也納公約》（1985）、《關(guān)于耗損臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》（1989）等一系列協(xié)議。大氣中的臭氧含量僅一億分之一，但在離地面20至30公里的平流層中，存在著臭氧層，其中臭氧的含量占這一高度空氣總量的十萬分之一。臭氧層的臭氧含量雖然極其微少，卻具有非常強(qiáng)烈的吸收紫外線的功能，可以吸收太陽光紫外線中對生物有害的部分（UV－B）。由于臭氧層有效地?fù)踝×藖碜蕴栕贤饩€的侵襲，才使得人類和地球上各種生命能夠存在、繁衍和發(fā)展。 1985年，英國科學(xué)家觀測到南極上空出現(xiàn)臭氧層空洞，并證實(shí)其同氟利昂（CFCs）分解產(chǎn)生的氯原子有直接關(guān)系。這一消息震驚了全世界。到“1994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達(dá)2400萬平方公里，北半球上空的臭氧層比以往任何時候都薄，歐洲和北美上空的臭氧層平均減少了10%－15%，西伯利亞上空甚至減少了35%?？茖W(xué)家警告說，地球上臭氧層被破壞的程度遠(yuǎn)比一般人想象的要嚴(yán)重得多。 氟利昂等消耗臭氧物質(zhì)是臭氧層破壞的元兇，氟利昂是本世紀(jì)20年代合成的，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不具有可燃性和毒性，被當(dāng)作制冷劑、發(fā)泡劑和清洗劑，廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學(xué)品、汽車、消防器材等領(lǐng)域。80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達(dá)到了高峰，產(chǎn)量達(dá)到了144萬噸。在對氟利昂實(shí)行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達(dá)到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對流層，一小部分升入平流層。在對流層相當(dāng)穩(wěn)定的氟利昂，在上升進(jìn)入平流層后，在一定的氣象條件下，會在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會發(fā)生連鎖反應(yīng)，不斷破壞臭氧分子?？茖W(xué)家估計一個氯原子可以破壞數(shù)萬個臭氧分子。 控制臭氧層破壞的途徑和政策 在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中，氟利昂等物質(zhì)應(yīng)用非常廣泛，要全面淘汰，必須首先找到氟利昂等的替代物質(zhì)和替代技術(shù)。在特殊情況下需要使用，也應(yīng)努力回收，盡可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生產(chǎn)廠家參與開發(fā)研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氫氯氟烴HCFC和含氫氟烷烴HCF等）及其合成方法，有可能用作發(fā)泡劑、制冷劑和清洗溶劑等，但這類替代物也損害臭氧層或產(chǎn)生溫室效應(yīng)。同時，也在開發(fā)研究非氟利昂類型的替代物質(zhì)和方法，如水清洗技術(shù)、氨制冷技術(shù)等。 為了推動氟利昂替代物質(zhì)和技術(shù)的開發(fā)和使用，逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)，許多國家采取了一系列政策措施，一類是傳統(tǒng)的環(huán)境管制措施，如禁用、限制、配額和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，井對違反規(guī)定實(shí)施嚴(yán)厲處罰。歐盟國家和一些經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌國家廣泛采用了這類措施。一類是經(jīng)濟(jì)手段，如征收稅費(fèi)，資助替代物質(zhì)和技術(shù)開發(fā)等。美國對生產(chǎn)和使用消耗臭氧層物質(zhì)實(shí)行了征稅和可交易許可證等措施。另外，許多國家的政府、企業(yè)和民間團(tuán)體還發(fā)起了自愿行動，采用各種環(huán)境標(biāo)志，鼓勵生產(chǎn)者和消費(fèi)者生產(chǎn)和使用不帶有消耗臭氧層物質(zhì)的材料和產(chǎn)品，其中綠色冰箱標(biāo)志得到了非常廣泛的應(yīng)用。 1985年，在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的推動下，制定了保護(hù)臭氧層的《維也納公約》。1987年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署組織制定了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，對8種破壞臭氧層的物質(zhì)（簡稱受控物質(zhì)）提出了削減使用的時間要求。這項(xiàng)議定書得到了163個國家的批準(zhǔn)。1990年、1992年和1995年，在倫敦、哥本哈根、維也納召開的議定書締約國會議上，對議定書又分別作了3次修改，擴(kuò)大了受控物質(zhì)的范圍，現(xiàn)包括氟利昂（也稱氟氯化碳CFC）、哈倫（CFCB）、四氯化碳（CCL4）、甲基氯仿（CH3CCl3）、氟氯烴（HCFC）和甲基溴（CH3Br）等，并提前了停止使用的時間。根據(jù)修改后的議定書的規(guī)定，發(fā)達(dá)國家到1994年1月停止使用哈倫，1996年1月停止使用氟利昂、四氯化碳、甲基氯仿；發(fā)展中國家到2010年全部停止使用氟利昂、哈倫、四氯化碳、甲基氯仿。中國于1992年加入了《蒙特利爾議定書》。 為了實(shí)施議定書的規(guī)定，1990年6月在倫敦召開的議定書締約國第二次會議上，決定設(shè)立多邊基金，對發(fā)展中國家淘汰有關(guān)物質(zhì)提供資金援助和技術(shù)支持。1991年建立了臨時多邊基金，1994州年轉(zhuǎn)為正式多邊基金。到1995年底，多邊基金共集資4.5億美元，在發(fā)展中國家共安排了1100多個項(xiàng)目。 到1995年，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)停止使用大部分受控物質(zhì)，但經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌國家沒有按議定書要求削減受控物質(zhì)的使用量。發(fā)展中國家按規(guī)定到2010年停止使用，受控物質(zhì)使用量目前仍處于增長階段。中國由于經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，家用電器、泡沫塑料、日用化學(xué)品、汽車、消防器材等產(chǎn)品都大幅度增長，受控物質(zhì)使用量比1986年增長了一倍以上，成為世界上使用受控物質(zhì)最多的國家之一。 從各項(xiàng)國際環(huán)境條約執(zhí)行情況而言，這項(xiàng)議定書執(zhí)行的是最好的。目前，向大氣層排放的消耗臭氧屋物質(zhì)已經(jīng)逐年減少，從1994年起，對流層中消耗臭氧層物質(zhì)濃度開始下降。預(yù)計到2000年，平流層中消耗臭氧層物質(zhì)的濃度將達(dá)到最大限度，然后開始下降。但是，由于氟利昂相當(dāng)穩(wěn)定，可以存在50至100年，即使議定書完全得到履行，臭氧層的耗損也只能在2050年以后才有可能完全復(fù)原。另據(jù)1998年6月世界氣象組織發(fā)表的研究報告和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署作出的預(yù)測，大約再過20年，人類才能看到臭氧層恢復(fù)的最初跡象，只有到21世紀(jì)中期臭氧層濃度才能達(dá)到本世紀(jì)60年代的水平。

臭氧層耗竭氟氯烴化合物

盡管耗竭的機(jī)理仍在不斷的爭論和探索中，但人們普遍認(rèn)為主要是由人類活動產(chǎn)生的大量氮氧化物、氟氯烴化合物及其他痕量氣體進(jìn)入臭氧層所造成，氟氯烴化合物是致使其耗竭的禍?zhǔn)祝ㄓ绕涫欠锇海?。它們可長期、穩(wěn)定地存在于高空，經(jīng)光解產(chǎn)生活性氯自由基（C1·）及氯氧自由基（C10·），再起催化劑作用使臭氧（O3）不斷耗損。

臭氧層耗竭其他化合物

耗竭的另一重要機(jī)制是超音速飛機(jī)排出的一氧化氮、二氧化氮起催化劑作用的一系列反應(yīng)。人類文明制造的鹵代烴、哈龍、四氯化碳、甲基氯仿等許多用作制冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑、霧化劑的化合物，都對臭氧（O3）具有破壞作用。

近半個世紀(jì)以來，工農(nóng)業(yè)高速發(fā)展，人為活動產(chǎn)生大量氮氧化物排入大氣，超音速飛機(jī)在臭氧層高度內(nèi)飛行、宇航飛行器的不斷發(fā)射都排出大量氮氧化物和其他痕量氣體進(jìn)入臭氧層; 此外，人們大量生產(chǎn)氯氟烴化合物(即氟利昂)，如CFCl₃(氟利昂-11)、CF₂Cl₂(氟利昂-12)、CCl₂FCClF₂(氟利昂-113)、CClF₂CClF₂(氟利昂-114)等，用作致冷劑、除臭劑、頭發(fā)噴霧劑等，其中用量最多的是氟利昂-11和氟利昂-12。據(jù)統(tǒng)計，1973年全世界共生產(chǎn)這兩種氟利昂約480萬噸，絕大部分釋入低層大氣后，進(jìn)入臭氣層中。氟利昂在對流層中很穩(wěn)定，能長時間滯留在大氣中不發(fā)生變化，逐漸擴(kuò)散到臭氧層中，與臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng); 而使臭氧消除，降低臭氧層中的濃度。這種使臭氧逐漸耗竭的現(xiàn)象已引起人們的極大關(guān)注。臭氧的消除主要是由于氮氧化物中的NO、氯氟烴經(jīng)光解產(chǎn)生的活性氯自由基(Cl·)、氯氧自由基(ClO·)等與臭氧發(fā)生反應(yīng)，而使臭氧層中臭氧的濃度逐漸降低。最近發(fā)現(xiàn)，南極上空已出現(xiàn)了“臭氧洞”。有人估計臭氧層中臭氧濃度減少1%，會使地面增加2%的紫外輻射量，導(dǎo)致皮膚癌的發(fā)病率增加2～5% (現(xiàn)美國新患者年達(dá)30～40萬人)。最近美國等國家已禁止使用氯氟烴噴霧劑，并嚴(yán)格控制其它氯氟烴的生產(chǎn)與使用。最近有人估算如按1977年的水平繼續(xù)使用氯氟烴，則將使臭氧減少5～9%。為更確切地弄清臭氧耗竭及由此產(chǎn)生的紫外輻射效應(yīng)問題，國際地圈-生物圈規(guī)劃(IGBP)和國際科聯(lián)環(huán)境問題特別委員會(SCOPE)將對此作為全球性變化的研究課題進(jìn)行研究。

大氣中臭氧平均濃度僅約0.4×10^-6，且90%存在于平流層內(nèi)。它幾乎吸收了全部300納米以下波長的紫外線輻射，保護(hù)著地球上的萬物生靈。同時，它對紫外線輻射的吸收構(gòu)成了平流層的重要熱源，從而制約著平流層的溫度場結(jié)構(gòu)和動力學(xué)過程，并對全球氣候的形成及變化起著決定性的作用。20世紀(jì)80年代以來,隨著人類活動的加劇，南極冬春之交平流層下部臭氧層已形成了臭氧空洞（ozonelayer vacant hole）；北極臭氧層稀薄。挪威、加拿大、阿拉斯加、日本、瑞士、中國等北半球的觀測結(jié)果也證實(shí)有明顯的臭氧層耗竭。

盡管人們已簽署了蒙特利爾協(xié)定書，但每年春天，在地球的兩個極地的上空仍再次 形成臭氧層空洞，北極的臭氧層損失20%到30%，南極的臭氧層損失50%以上。2100433B