臭氧层空洞的危害及对策

臭氧层是地球的一道天然屏障，它在地球上空所形成的一把保护伞，吸收了来自太阳光当中99％的紫外线，这对于地球上的生命存在十分重要。然而，这把人类的“保护伞”却遭到了人类的严重破坏。近年来，科学家们在北极上空发现了另一个臭氧洞，它出现在每年的2月份，其面积相当于南极臭氧洞的1／3。除了南北两极之外，1994年中国气象科学研究院首次发现了世界第三极——青藏高原上空也出现臭氧分布稀薄区。

一、臭氧层空洞的危害

由于臭氧层中臭氧的减少，照射到地面的太阳紫外线增强，其中波长为240～329纳米的紫外线对生物细胞具有极强的杀伤作用，对生物圈中的生态系统和各种生物，包括人类，都会产生极为不利的影响。臭氧层空洞主要有以下3大危害。

其一，是对人类健康的影响。长期接受过量的紫外辐射，会损伤和破坏细胞中脱氧核糖核酸（DNA），细胞自身修复机能减弱，免疫机能减退，皮肤会发生癌变。人体免疫机能受到抑制的结果，会使许多疾病特别是传染病的发病率和病情的严重程度大大增加。

更应该引起我们重视的是，臭氧层减少会引发白内障等眼科疾病。强紫外线诱发人体眼球晶状体混浊，产生白内障乃至失明。据美国国家环保局估计，平流层的臭氧层每减少1％，全球白内障的发病率将增加0．6％～0．8％，全世界由于白内障引起失明的人数将增加1万～1．5万人。1999年7月西藏自治区的一份调查报告表明，由于西藏上空臭氧含量较低，近年来白内障发病率呈上升趋势，居全国之首，发病时间比平原地区提前5～10年。臭氧层减少对人类健康带来的影响见表3-1。

表3-1 臭氧层减少对人类健康的影响

地处南半球的新西兰饱受臭氧洞的困扰，紫外线辐射的威胁更为严重（图3-5）。尤其是新西兰的南岛和斯图沃特岛，夏季人体直接暴露在阳光下是相当危险的，因为能够吸收太阳紫外线的臭氧在这些区域非常少，大量的紫外线没有任何阻挡直接“倾泻”在新西兰的土地和人们的身上，这也是新西兰全球皮肤癌高发的重要原因。所幸的是，由于从20世纪90年代开始人类减少了含有氟利昂的气溶胶和制冷剂的使用，臭氧洞的持续扩大趋势不仅已经停止，而且又有开始“愈合”的迹象。

图3-5 被太阳紫外线灼伤的皮肤

其二，强烈的紫外线使农作物和植物受到损害。通过对300种农作物和其他植物的温室实验证实，其中65％的农作物对紫外线敏感，尤以豆类、小麦、玉米、棉花、土豆、西红柿、甜菜等最为敏感。由于紫外线抑制光合作用，致使农作物减产，而且紫外线损坏遗传基因和再生能力，降低农产品的品质。

此外，过量紫外线还会使海洋表层浮游生物减少，影响海洋食物链，危害鱼、虾等动物的早期发育。有报告指出，南极海域的藻类生长已受到很大影响。由于这些生物是海洋食物链的基端，所以最终可以引起海洋生物生态系统发生破坏，大量的海洋生物死亡和某些生物绝灭，进而影响全球生态平衡。紫外线辐射损害和破坏基因的结果，还可能导致生物物种的改变。

其三，通过光化学烟雾恶化近地面大气环境。高层大气中臭氧层变薄将使到达地面的紫外线增强。增强的紫外线使城市中汽车尾气的氮氧化物分解，在较高气温下产生以臭氧为主要成分的光化学烟雾。而臭氧在近地面大气中是一种有害气体，吸入过量对人体健康有一定危害，可损伤人的肺功能和器官组织，刺激眼睛、呼吸道并损伤表皮黏膜等。例如，1943年美国洛杉矶光化学烟雾事件曾使几千人住院，其中400多人不治身亡。

随着汽车保有量逐渐增多，其排放产生的一次污染物也逐渐增多，使潜在的光化学烟雾危害加大。当阳光、湿度、温度等气象条件有利于一次污染物转化为二次污染物时，光化学烟雾随之而来。研究表明，典型城市光化学烟雾每年造成的污染日数为10～20天。中国东部频繁出现的污染天气主要是霾，占第二位的是光化学烟雾污染，特别是在中国华南、华东地区，北京夏季的这种污染也比较突出。譬如，2013年南京出现大范围以臭氧为主要成分的光化学烟雾污染（图3-6）。

图3-6 以臭氧为主要成分的光化学烟雾污染

二、保护臭氧层的对策

为了保护人类共有的地球，国际社会在1985年和1987年分别签署了《关于保护臭氧层的维也纳公约》（下称《公约》）和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（下称《议定书》）。《公约》标志着保护臭氧层国际统一行动的开始，而《议定书》则真正对全氯氟烃等ODS的生产、使用实行逐步削减的控制措施。

（一）《蒙特利尔议定书》

《议定书》是为实施《公约》，对消耗臭氧层的物质进行具体控制的全球性协定，于1987年9月16日在加拿大的蒙特利尔通过，向各国开放签字，1989年1月1日生效。目前，全球已经有190多个国家先后加入该协定。

《议定书》由序言、20个条款和一个附件组成。其宗旨是采取控制消耗臭氧层物质全球排放总量的预防控制措施，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。

1．规定了受控物质的种类

《蒙特利尔议定书》以附件列表的形式明确了受控物质的种类，并规定缔约方可以协商调整受控物质的种类。包括附件A、B、C、D、E，有的附件又分为几组物质。附件A包括两组物质，5种全氯氟烃（CFCs）和3种哈龙；附件B包括3组物质，10种其他全氯氟烃、四氯化碳和三氯乙烷（又称甲基氯仿）；附件C包括3组物质，40种含氢氯氟烃、34种含氢溴氟烃以及溴氯甲烷；附件D为含有附件A所列物质的产品；附件E为甲基溴（又称溴甲烷）。

经过缔约方会议进行的多次调整和修正，《议定书》扩大了受控物质的范围，加快了淘汰进程。1989年，《蒙特利尔议定书》规定受控物质为两类8种；1991年，中国加入议定书伦敦修正案时为5类20种（HCFC类物质34种为过渡性物质）；在《北京修正案》下受控物质已达8类95种。

这些所列物质中，消耗臭氧层潜能值（ODP值）高、全球产量较大的化学品主要为附件A的全氯氟烃、哈龙和附件B的四氯化碳，因此，在《议定书》中对它们的控制措施相对较严，淘汰时间表也较早。

2．规定了控制限额的基准

受控的内容包括受控物质的生产量和消费量，其中消费量是按生产量加进口量并减去出口量计算的。《议定书》规定了生产量和消费量的起始控制限额的基准，不同组的受控物质的基准年限不同，发达国家和发展中国家的基准年限不同。例如，发达国家全氯氟烃的生产量与消费量的起始控制基准数量为1986年的生产和消费数量；发展中国家则以1995—1997年的3年平均数为基准。

3．规定了受控物质淘汰时间表

按照《议定书》的规定，各缔约国必须分阶段减少氯氟烃等受控物质的生产和消费。发达国家的开始控制时间，对于第一类受控制物质（CFC），其消费量自1989年7月1日起，生产量自1990年7月1日起，每年不得超过上述限额基准。1993年7月1日起，每年不得超过限额基准的80％。自1998年7月1日起，每年不得超过限额基准的50％。对于第二类受控物质（哈龙），其消费量和生产量自1992年1月1日起，每年不得超过限额基准。发展中国家的控制时间表比发达国家相应延迟10年。

继1987年《蒙特利尔议定书》签订之后，国际社会已陆续通过了《伦敦修正案》（1990年）、《哥本哈根修正案》（1992年）、《蒙特利尔修正案》（1997年）和《北京修正案》（1999年）。2007年9月16日，在《蒙特利尔议定书》签署20周年暨缔约国第19次会议上，缔约国再次进行商讨，对HCFCS的具体淘汰时间进行了更改，见表3-2。

表3-2 发达国家和发展中国家受控物质淘汰时间表

注：由于资料收集有限，*表格资料尚未填写完整；2007版中发展中国家所规定的基准量是2009年和2010年生产和消费的平均量。

2007版《蒙特利尔议定书》对发展中国家HCFC的削减进度有了明确的规划，以及最终淘汰期限的提前等都说明国际社会已具体规范HCFC制冷剂淘汰进程的加快。

4．对贸易的控制

为了鼓励各国加入《议定书》，《议定书》第4条规定了有关ODS的贸易限制条款。缔约方禁止从非缔约方进口或向其出口受控物质以及一些使用受控物质的产品。在1997年修正的《蒙特利尔修正案》中，要求各缔约方建立ODS进出口许可证制度。

5．建立了运行机制

《议定书》建立了以缔约方大会为最高决策机制的运行机制，规定了《议定书》的调整和修订程序、确定每四年进行一次评估、建立多边基金以及设立实施蒙特利尔议定书秘书处等。《议定书》规定从1990年起，其后至少每4年，各缔约方应根据取得的科学、环境、技术和经济资料，对规定的控制措施进行一次评估。

臭氧层破坏是当前面临的全球性环境问题之一，自20世纪70年代以来就开始受到世界各国的高度关注。联合国环境规划署自1976年起陆续召开了各种国际会议，通过了一系列保护臭氧层的决议。尤其在1985年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所谓的“南极臭氧洞”问题之后，国际上保护臭氧层的呼声更加高涨。1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”（图3-7），旨在纪念《议定书》的签署，要求所有缔约国根据《议定书》及其修正案的目标，采取具体行动纪念这一特殊的日子。

图3-7 国际臭氧层保护日宣传图示

《蒙特利尔议定书》为限制或取消含氯氟烃等破坏臭氧层物质的使用作出了巨大贡献。截至目前，含氯氟烃的使用量已经削解98％以上。然而，含氢氟烃则成为了含氯氟烃的替代品。环保主义者表示，限制含氢氟烃的使用十分重要，因为这类气体对全球气候变暖施加的影响比二氧化碳还要剧烈。据悉，氢氟碳化物全球变暖潜势（GWP）值通常是二氧化碳的上百倍甚至上千倍。气候和清洁空气联盟通报指出，从氢氟碳化物向高效和可负担的低GWP制冷剂技术过渡，将极大缓解气候变化。在降低全球氢氟碳化物（HFCs）排放的同时，采取相关措施提高含氢氟碳化物设备的能源效率，将有助于大幅减少二氧化碳的排放量。例如，到2030年将空调的效率提高30％可保证在设备的寿命周期内，全球二氧化碳的排放量减少250亿吨。

为此，各国部长和高级代表近日一致达成协议，支持修改《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，从而逐渐减少强效温室气体氢氟碳化物（HFCs）的使用。同时，督促各国采取行动，以“确保在2016年10月卢旺达举行的《蒙特利尔议定书》缔约方会议召开前，完成相关修正”。

20多年来，世界范围内保护臭氧层工作取得了巨大的成就，受控ODS年排放量由1987年的180万吨，锐减到2005年的8．3万吨。另有研究表明，对于缓解和控制全球变暖，《蒙特利尔议定书》所带来的效果比《京都议定书》要高出5～6倍。因此，《蒙特利尔议定书》也被前联合国秘书长安南称赞为“迄今为止最成功的国际协议”。

二、臭氧层消耗物质的减排行动

2014年，美国国家海洋和大气管理局与宇航局共同对南极上空的臭氧空洞进行了持续观测，臭氧空洞在9月11日达到年度峰值。2014年臭氧空洞最大时有2410万平方千米，几乎与2013年的峰值相当。但远未达到曾经创下的单日最高纪录，即卫星在2000年间观测到的面积达到2990万平方千米。美国宇航局科学家Pawan Bhartia表示：“南极臭氧层空洞近年来趋向于稳定，并可能缓慢恢复。我们现在的重点是确保它能够如期愈合。”近年来，大气中臭氧消耗物质的含量已停止上升，有可能正在减少。但是，臭氧层空洞的扩张应该还会持续一段时间，因为氟氯化碳和其他消耗臭氧层的物质能够在空气中存留几十年。臭氧层的“变厚”离不开人类保护环境的不懈努力，既然臭氧在为人类的健康做“防护”，那么人类保护臭氧层的行动也不能停止。

保护臭氧层是我们人类共同的责任，日常生活中，我们可以通过如下方法将保护臭氧层付诸行动：

①做保护臭氧层的好公民——告诉你的家人、朋友、同事和邻居等保护臭氧层的重要性，让大家了解哪些是消耗臭氧层物质。

②做保护臭氧层的消费者——购买带有“无氯氟化碳”标志的产品；合理处理废旧冰箱、空调等电器，在废弃之前，除去其中的ODS制冷剂。

③做保护臭氧层的农民——不用含甲基溴的杀虫剂，在有关部门的帮助下，选用适合的替代品，如果还没有使用甲基溴杀虫剂就不要开始使用它。

④做保护臭氧层的司机——一定要到具有制冷剂回收设备的维修点维修汽车空调。

⑤做保护臭氧层的制冷维修师——确保维护期间从空调、冰箱或冷柜中回收的制冷剂不会释放到大气中，不使用CFCs制冷剂进行泄漏检测，不使用CFCs制冷剂进行系统冲洗，做好常规检查和修理泄漏。

⑥做保护臭氧层的公司——替换在办公和生产过程中所用的ODS，如果生产的产品含有ODS，那么应该用替代物来改变产品的成分。

⑦做保护臭氧层的老师——告诉孩子们保护臭氧层的重要性，让孩子们从小树立保护臭氧层的意识并积极参与到保护臭氧层的行动中去。