书城科普关注明天的阳光(人与环境知识丛书)
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第5章 大气污染与臭氧层破坏(5)

位于北海的叙尔特岛是德国夏季最受欢迎的海滨度假胜地之一,阳光、海水、沙滩,风景如画。德国基尔大学的尼尔斯·沙德连续两个夏天在岛上进行了定期测量,并记录日光的辐射强度。与他共同研究地面上日光照射强度与云彩关系这一课题的气象学教授安德烈亚斯·马克说:“有些云彩出现时,地面上的光照强度反倒比没有云彩时更高,这出乎人们的意料。”

马克还说,他们在叙尔特岛海滨浴场测量出迄今为止在多云条件下最大的光照强度值,结果是令人惊讶的——每平方米1400瓦相当于14只100瓦的灯泡照在1平方米的面积上。而在万里无云的大晴天的正午,叙尔特岛的地面光照强度最多只有每平方米900瓦。

科学家认为,光照强度增高与高空中一团团雪白的积云有关。马克指出:“这种云彩叫高积云,在距离地面5000到6000米的高空,尽管云层布满天空,却是一团一团分离的,中间有很多漏洞,阳光可直接穿过它们照到地面。另外,一团团的云彩还可像反光镜一样,把更多的光线反射到地面。”

这种现象会出现在地球上任何地方。专家认为,由于亚热带地区的夏天经常出现高积云,人们夏天过度享受日光浴,罹患皮肤癌的危险就会很大。但在热带地区,问题倒不严重。因为在热带地区的夏天,天空中主要是雷雨云,乌云密布,遮住了阳光,没有反射一说。

补注天上的空洞

破坏臭氧层的“杀手”在我们日常生活中几乎无处不在。冰箱、空调、电子产品、灭火器材、烟草、泡沫塑料、发胶、杀虫剂等产品,以及人们大量使用的氟利昂、哈龙、四氯化碳、甲基氯仿、氟氯烃和甲基溴等化学物质,都具有破坏臭氧层的作用。

根据臭氧空洞形成的原因,采取的相应对策是减少或停止使用能与臭氧层中的臭氧反应的有关化学物质,这是目前解决臭氧层问题的最有效的方法,也是目前的唯一方法。如何具体实施这一保护措施?这是一个全球性的问题。在整体上要进行国际合作,针对消耗臭氧层的产品制订淘汰计划,并开发替代产品。

一、国际合作

1985年,由联合国环境署发起21个国家的政府代表签署了《保护臭氧层维也纳公约》,其宗旨是:要保护人类健康和环境免受由臭氧层的变化所引起的不利影响。首次在全球建立了国际合作保护臭氧层的一系列原则方针。

1987年9月,36个国家和10个国际组织的140名代表及观察员在加拿大蒙特利尔集会,通过了大气臭氧层保护的重要历史性文件《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。其宗旨是:采取控制消耗臭氧层物质全球排放总量的预防措施,以保护臭氧层不被破坏,并根据科学技术的发展,顾及经济和技术的可行性,最终彻底消除消耗臭氧层物质的排放。《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》确定了全球保护臭氧层国际合作的框架,在该议定书中,规定了保护臭氧层的受控物质种类和淘汰时间表,要求各签约国分阶段停止生产和使用氯氟烃制冷剂,发达国家要在1996年1月1日前停止生产和使用氯氟烃制冷剂,而其他所有国家都要在2010年1月1日前停止生产和使用氯氟烃制冷剂,现有设备和新设备都要改用无氟制冷剂,并制定了针对氟利昂类物质生产、消耗、进口及出口等的控制措施。

由于进一步的科学研究显示,大气臭氧层损耗的状况更加严峻。1990年通过《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》伦敦修正案,1992年通过了哥本哈根修正案,其中受控物质的种类再次扩充,完全淘汰的日程也一次次提前,缔约国家和地区也在增加。到目前为止,缔约方已达165个之多,反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视程度。

在全球合作应对臭氧层破坏问题中,为了使发展中国家的缔约国能够实施控制措施,缔约国应尽力向发展中国家提供情报及培训机会,并寻求发展适当资金机制,促进以最低价格向发展中国家转让技术和替换设备。

从这里我们不仅可以看到人类日益紧迫的步伐,而且也发现,即使如此努力地弥补我们上空的“臭氧洞”,但由于臭氧层损耗物质从大气中除去十分困难,预计采用哥本哈根修正案,也要在2050年左右平流层氯原子浓度才能下降到临界水平以下,到那时,我们上空的“臭氧洞”可望开始恢复。臭氧层保护是近代史上一个全球合作十分典型的范例,这种合作机制将成为人类的财富,并为解决其他重大问题提供借鉴和经验。

二、淘汰消耗臭氧层物质

许多科学研究证明,工业上大量生产和使用的全氯氟烃、全溴氟烃等物质,当它们被释放并上升到平流层时,受到强烈的太阳紫外线的照射,分解出氯自由基和溴自由基,这些自由基很快与臭氧进行连锁反应,每一个氯自由基可以摧毁10万个臭氧分子。人们把这些破坏大气臭氧层的物质称为“消耗臭氧层物质”,英文缩写为ODS。

根据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的规定,ODS包括氯氟烃、哈龙、四氯化碳等物质。其中,氯氟烃主要用于气溶胶喷雾剂,如制冷剂、发泡剂和溶剂等,以氟利昂为代表。当今世界上,从冷冻机、冰箱、汽车到硬质薄膜、软垫家具,以及从计算机芯片到灭火器,都有氯氟烃的影子。氯氟烃的产量在世界各地极不相同,主要使用量集中在美国及西方工业化国家。氟利昂是杜邦公司于20世纪30年代开发的一个引以为傲的产品,被广泛用于制冷剂、溶剂、塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等。哈龙在消防行业发挥着重要作用,灭火剂中普遍使用哈龙。

既然消耗臭氧层的物质均为人造化学品,那么完全禁止生产和应用这些物质是可能的。但是,由于消耗臭氧层物质在工农业生产上占有重要地位,立即禁止生产和使用是有难度的,因此,国际上采用的办法是逐步禁止生产和使用这些破坏臭氧层的物质。淘汰消耗臭氧层物质,是当前世界各国在防治臭氧层破坏上的共同行动,主要采取以下三方面的措施:

第一,通过环境管制措施,逐步禁用、限用消耗臭氧层物质,对违反规定的企业实施严厉处罚;通过经济政策手段,一方面对生产和销售使用消耗臭氧层物质的产品征收较高的税费,另一方面资助替代物质和技术开发等。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了前者,美国则主要采用后者。

第二,建立多边基金,帮助发展中国家对消耗臭氧层物质的淘汰。考虑到发展中国家的特殊要求,在《蒙特利尔议定书》伦敦修正案中加入了建立多边基金这一条款。多边基金每三年进行增资,由多边基金执委会决定各国项目资助额。

第三,开发和使用消耗臭氧层物质的替代品。由于破坏臭氧层的物质在工农业生产中占有相当重要的地位,限用和禁用上述物质就必须研究开发相应的替代物。因为破坏臭氧层的物质主要为氟利昂,所以,寻找氟利昂的替代物是研究的重点。现在比较常用的有氢氟烃、氢氯氟烃、氟碘烃等其他替代物。