臭氧层正在修复?未受议定书管制的氯仿排放将延迟修复过程

时间:2019-01-10 14:23:39编辑:热小编

2018年11月,联合国发布的《2018年臭氧层消耗科学评估报告》称,得益于《蒙特利尔议定书》的实施,地球的臭氧层正在愈合,在2050年前南半球的臭氧层将恢复原样。但《自然-地球科学》12月21日在线发表的一项研究却表明,中国东部地区氯仿排放量的增加可能会使臭氧层的修复延迟4至8年。

全球氯仿排放量(黑线)及其不确定区间(灰色阴影区域),由逆向模型导出。

臭氧层是指距地表15公里至50公里处臭氧分子相对富集的大气平流层。它能吸收99%以上对人类有害的太阳紫外线,保护地球上的生命免遭短波紫外线的伤害,被称为地球生物的保护伞。在20世纪,人类的活动对臭氧层造成了严重破坏。为了保护臭氧层,国际社会于1987年签署《蒙特利尔议定书》(全称为《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》),逐渐禁止氯氟烃(CFC)等破坏臭氧层物质的使用。

根据《2018年臭氧层消耗科学评估报告》,《蒙特利尔议定书》取得了一定的成果,尤其在管制诸如氯氟烃等长期消耗臭氧物质的排放方面十分有效。前联合国环境署执行主任埃里克·索尔海姆也曾表示,《蒙特利尔议定书》被公认为历史上最成功的多边环境协定之一。

《蒙特利尔议定书》主要管制长期消耗臭氧物质,对于在大气层中存在时间少于6个月且消耗臭氧的极短寿命物质(Very short-lived substances,VSLS)如二氯甲烷(CH2Cl2)和氯仿(CHCl3)等没有加以管制。极短寿命物质是在平流层中发现的消耗臭氧的含卤素物质。这些物质的寿命很短,通常不到6个月,是造成臭氧破坏的促成因素之一。历史上,由于这些物质在大气层中存在时间较短、大气浓度较低,被认为在消耗臭氧中起着次要的作用。

然而,一项美国、韩国、日本、英国和澳大利亚研究机构共同参与的研究发现,近年来,一种极短寿命物质——氯仿在大气中的浓度突然增加,如果继续保持目前的增长速度,臭氧层的恢复可能会延迟4至8年。

氯仿又称三氯甲烷,是具有特殊气味的无色透明液体,主要用于生产制冷剂氟利昂和氟聚合物,还用于医药工业,作为萃取剂、麻醉剂和兽药等。目前,氯仿等极短寿命物质没有被纳入《蒙特利尔议定书》的管制范畴。

研究人员发现,自2010年以来,全球7个站点的大气氯仿浓度在经历了相对稳定的20年之后出乎意料地上升。通过对这些数据的统计分析,他们发现,氯仿浓度上升的现象只发生在位于东亚的两个站点。他们的两项逆向建模测试也验证了中国东部地区氯仿排放量的快速增长,且该增长能够解释全球大气中氯仿浓度的上升。

利用FLEXPART模型进行区域反向模拟得到的氯仿排放分布图。蓝十字代表生产氯仿的工厂。

利用FLEXPART和NAME模型进行区域逆模拟,得出中国东部地区氯仿年排放总量的变化图。

具体而言,该研究的模型分析显示,2010年前后中国东部地区的氯仿排放量迅速增加,2015年达到每年88Gg左右(1Gg=1000吨)。东亚其他国家和地区的氯仿排放量自2007年以来没有发生显著变化,总体上比中国东部地区的氯仿排放量小得多。研究显示,2007年至2015年,中国东部地区的氯仿排放量占东亚地区总排放量的87%。

根据模型推演,2015年全球氯仿排放量比2010年增加了46Gg左右,而同时期中国东部的排放量增加了48Gg至50Gg左右,与全球增长量几乎等同。因此,研究人员分析称,2010年后全球氯仿排放量的增加很可能是由于中国东部地区排放量的迅速增加所致。该结论成立的前提是氯仿测量网络未覆盖的世界其他地区没有实质性的排放变化。

德国亥姆霍兹国家研究中心的Susann Tegtmeier博士在这篇论文的新闻评论中指出,所有来自站点的数据、逆向建模和排放分布的证据都指出,中国最有可能是氯仿排放量增长的来源。

极短寿命物质对臭氧的消耗不仅取决于总排放量,而且取决于排放源的位置。与长期消耗臭氧物质相比,极短寿命物质会以化学衰变或被雨或冰清除的方式迅速从大气层中消除。但是,在深对流快速向上输送的区域,极短寿命物质及其衰变产物可到达平流层并消耗臭氧。例如,该论文指出,在中国东部,近地表排放的氯仿可以通过亚洲季风迅速输送到对流层上部和平流层下部。

Susann Tegtmeier评价称,“这项研究提出了许多证据,表明全球大气中氯仿的浓度正在增加,而中国的工业排放是造成这种增加的原因。这些发现标志着管制极短寿命物质人为排放的讨论迈出了重要的一步。”

2018年2月,瑞士苏黎世联邦理工大学等机构研究人员曾发表报告称,自1998年以来,极地上空的臭氧层逐渐恢复,然而在中低纬度地区,平流层上层的臭氧虽然有所增加,下层的臭氧却在减少。总体来看,平流层中的臭氧非但没有增加,反而持续减少。当时,研究人员猜测,平流层下层臭氧减少可能与工业排放的一些物质相关。

(文章来源:澎湃新闻)


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