回顧20世紀90年代，地球的臭氧層空洞已經成為緊迫的全球危機。如果當時我們選擇忽視它的話，今天我們見到的可能就不止一個空洞了。1970年代末，在劍橋大學的一間辦公室裡，英國南極調查局的氣象學家喬納森·尚克林花費了大量時間，研究來自地球最南端大陸的積壓數據。

來源：BBC

撰文：Kira Walker

翻譯：任天

尚克林負責指導紙質記錄材料的數字化，並分析多布森分光光度計（測量大氣臭氧變化的地面儀器）測量數據的計算值。

隨著時間的流逝，尚克林開始注意到一些正在發生的事情。從將近20年的穩定測量數據中，他注意到南極洲的臭氧水平在20世紀70年代末開始下降。一開始，尚克林的上級對這些結果並不像他那麼那麼確定，這讓他很是沮喪。

到了1984年，與前幾十年相比，南極洲哈雷研究站上空的臭氧層厚度減少了三分之一。尚克林與同事在第二年發表了他們的發現，認為臭氧層厚度的減少與一類被稱為氯氟烴（CFCs）的人造化合物有關，這類化合物主要用於噴霧劑和冷卻設備。尚克林等人發現的南極洲上空臭氧層變薄現象，被形像地稱為“臭氧層空洞”。

有關這一發現的消息傳開後，震驚了全世界。許多人預測，臭氧層的破壞將對人類健康和生態系統產生非常不利的影響，這引發了公眾的恐懼。科學界也動員起來，進行了更深入的調查，世界各國政府也以前所未有的方式展開合作。

臭氧層空洞堪稱人類面臨的最嚴重環境問題之一。如今，關於臭氧層空洞的話題已經逐漸淡出人們的視線。那麼，在被發現三十多年後，地球極地上空臭氧層的空洞到底如何了？

重要的現象

臭氧主要存在於距地球表面10到50千米的大氣平流層中。臭氧層在地球上形成了一個無形的保護層，吸收來自太陽的破壞性紫外線輻射。沒有它，地球上就不可能有生命。

20世紀50年代，英國南極調查局首次測量了南極洲上空的臭氧濃度。但幾十年之後，問題才逐漸變得清晰起來。

1974年，科學家馬里奧·莫利納和弗蘭克·舍伍德·羅蘭發表了一篇論文，從理論上闡述了氯氟烴可能會破壞地球平流層的臭氧。在此之前，人們一直認為氯氟烴是無害的，而莫利納和羅蘭提出，這樣的假設是錯誤的。他們的發現遭到了工業界的攻擊，後者堅稱氟氯烴產品是安全的。在科學界，莫利納與羅蘭的研究也受到了質疑。相關的預測顯示，臭氧層的消耗是十分輕微的——在2%到4%之間——許多人認為，這種消耗將發生在數個世紀的時間尺度上。

从1928年人工合成之后，氯氟烃的使用一直有增无减。到20世纪70年代，氯氟烃已经在世界各地普遍存在，被用作冰箱和空调的冷却剂、气溶胶喷雾罐和工业清洗剂。仅仅十年之后，也就是1985年，英国南极考察队证实了臭氧层上存在一个“空洞”——平流层下方的臭氧被显著破坏——并提出了该空洞与氯氟烃有关的观点。这证明了莫利纳和罗兰的研究结果是正确的，两人最终获得了1995年的诺贝尔化学奖。更糟糕的消息是，臭氧层消耗的速度比预期的要快得多。

從那時起，科學家們就開始研究臭氧層空洞現像如何發生，以及為什麼會發生。

一個化學謎團

1986年，當南極的冬天接近尾聲時，一組科學家來到麥克默多基地尋找答案。當時，科學家們正在討論三種可能的理論，其中一個理論是所羅門提出的，認為極地出現臭氧層空洞的原因可能在於表面化學過程，與極地平流層雲中的氯有關；這種雲出現在高緯度地區，只有在極地冬季的低溫下才會形成。

這是一個巨大的謎團，所有的數據都表明，人類使用的氯氟烴導致了氯的增加，而極地平流層雲的存在是導致這一現象的導火線。

衛星監測證實，臭氧損耗的範圍非常廣闊，達到了2000萬平方公里。臭氧消耗會對地球生命造成嚴重威脅，不僅導致人類的皮膚癌和白內障發病率上升，還危害植物生長、農作物和動物的生存，並造成魚類、蟹類、蛙類和浮游植物（海洋食物鏈的基礎）出現繁殖問題。所有這一切，最終促使世界各國展開國際合作和行動。

一個值得注意的問題是，臭氧層空洞曾被認為是一個極為嚴重的威脅，但我們現在似乎不怎麼聽到相關的消息了，這是為什麼呢？

因為這個問題已經不像過去那樣讓人擔憂了。當然，這主要歸功於各國政府採取了前所未有的國際合作措施，對臭氧層空洞問題。

各國的政策制定者起初認為，臭氧層的消耗很少，而且會持續很長一段時間，因此對臭氧層保護採取了謹慎的態度。1977年，一項全球行動計劃號召對臭氧和太陽輻射進行觀測，研究臭氧消耗對人類健康、生態系統和氣候的影響，並對控制措施進行成本效益評估。就在英國科學家發現臭氧層空洞的幾個月前，1985年的《保護臭氧層維也納公約》（通常簡稱《維也納公約》）就此提出了進一步研究的要求。不過，這項公約並沒有就減少氟氯烴提出具有法律約束力的控制措施，這讓許多人感到失望。

在發現臭氧層空洞之後，對科學研究的大量投資、對經濟資源的調配，以及協調一致的國際政治行動，使局面發生了扭轉。

1987年，聯合國邀請所屬26個成員國簽署了《蒙特利爾議定書》，希望通過逐步淘汰消耗臭氧層的化學物質來保護臭氧層。為了更好地實現最終目標，該議定書承認各國有“共同但存在區別的責任”，為發達國家和發展中國家製定了逐步淘汰消耗臭氧層物質的時間表，並設立了一個多方基金，為發展中國家履行其義務提供財政和技術援助。

從20世紀90年代到21世紀初，氟氯烴的生產和消費逐步停止。到2009年，《蒙特利爾議定書》中同意使用的化學品有98%已被淘汰。當科學證據表明需要採取進一步行動時，議定書便會進行修訂，總共制定了六項修正案。這也導致對引入用於取代氟氯烴的物質——如含氫氟氯烴（HCFCs）和氫氟碳化合物（HFCs）等——的限制日益嚴格。儘管有利於緩解臭氧層消耗，但這些替代品卻對氣候有害。例如，最常用的含氫氟氯烴的全球變暖潛力幾乎是二氧化碳的2000倍。

《蒙特利爾議定書》為地球氣候帶來了積極的效益。2010年，由於《蒙特利爾議定書》的實施，溫室氣體排放量減少了9.7億噸到125億噸二氧化碳當量，大約是1997年通過的旨在減少溫室氣體排放的國際條約《京都議定書》目標的5到6倍。2016年通過的《基加利修正案》將限制氫氟碳化合物的使用，這將有助於到2100年時避免高達0.5攝氏度的全球變暖幅度。

可以說，蒙特利爾議定書比迄今為止我們簽署的任何其他氣候協議都要成功得多。

自《蒙特利爾議定書》誕生至今，地球上每個國家都簽署了該議定書，這是迄今為止唯一得到普遍簽署的國際條約。因此，該議定書被廣泛認為是國際環境合作的勝利。根據一些模型，《蒙特利爾議定書》及其修正案每年在全世界範圍內幫助預防了多達200萬例皮膚癌，避免了數百萬例白內障。

如果世界各國沒有禁止使用氟氯烴製冷劑，那今天的臭氧層可能就會接近最大規模的耗損，從模型中可以很確定地看到，到2050年，整個地球都將出現臭氧層空洞，地球將變得不適合居住。

在應對臭氧層空洞問題時，有三個因素促成了各國迅速採取行動：首先，臭氧層空洞具有明顯而現實的危險，對人類個體健康構成了威脅；其次，清晰的衛星圖像使臭氧層空洞明顯可見；第三，關於這個問題有切實可行的解決方案，即消耗臭氧層物質可以較快、較容易地進行替換。

漫長的恢復

時至今日，臭氧層空洞依然存在，每年春天都會在南極洲上空形成。夏季，當來自低緯度地區的平流層空氣混合進來時，這個空洞閉合，直到第二年春天再次開始循環。不過，有證據表明臭氧層空洞正在消失，像預計的那樣逐漸恢復。根據科學評估，臭氧層有望在本世紀中葉左右恢復到1980年以前的水平。由於消耗臭氧的分子壽命較長，因此恢復過程十分緩慢。有些化合物在大氣中存留了50到150年才開始降解。

儘管《蒙特利爾議定書》總體上取得了成功，但也出現了一些挫折，這突出了長期監測環境變量的重要性，無論是氟氯烴、溫度還是生物多樣性指標。如果我們不監測這些變量，我們就不知道是否遇到了麻煩。如果不知道自己遇到了麻煩，你就不能採取預防措施，這是這個故事的關鍵部分之一。

當然，未來並非沒有風險。大規模的火山爆發通常會造成短期的臭氧消耗。與此同時，農業化肥應用會排放強效的溫室氣體一氧化二氮，這同時也是一種強效的臭氧消耗物質，但並沒有受到《蒙特利爾議定書》的控制。令人擔憂的是，一氧化二氮的排放量正在不斷增長。

一些人類活動也可能影響臭氧層，但我們尚未完全了解其潛在風險，比如火箭發射和所謂的“硫酸鹽地球工程”——通過向平流層注入能夠反射陽光的氣溶膠粒子，使氣候變得涼爽，從而避免全球變暖的嚴重影響。

許多人傾向於將臭氧層空洞與氣候變化進行比較。儘管《蒙特利爾議定書》確實證明了我們可以解決重大的環境問題，但這種比較也就到此為止了。氟氯烴是少數產品中的可替代成分，可以通過技術手段淘汰並替換。相比之下，氣候變化涉及的範圍就太大了，使得應對措施在操作上相當困難；化石燃料在我們的生活方式中無處不在，幾乎不可能被輕易取代。到目前為止，大多數政府和企業都拒絕減少化石燃料的排放。

臭氧層空洞的產生表明，我們可以多麼迅速地改變地球環境，使其變得更加糟糕，人類在氣候行動上停滯不前，並且一直在討論能夠做什麼，這是很令人難過的，因為已經有了臭氧層空洞的例子可以學習。