小時候，我們經常會在新聞上看到和 " 臭氧層空洞危機 " 相關的報道。臭氧層空洞讓有害紫外線進入大氣層，讓人類患上皮膚癌和白内障的風險增加，甚至會為一些物種帶來滅頂之災。
近些年，關于臭氧層空洞的新聞好像變少了，但實際上，人類從沒停止過修複臭氧層的努力。直到最近，我們終于等來了好消息：臭氧層它快要長好啦！
1 月 9 日，在美國氣象學會的會議上，聯合國的一個專家小組發布的報告稱：" 臭氧層正在穩步恢複。" 報告确認，從 2000 年起，南極洲上方的臭氧層空洞就在緩慢修複。預計到 2040 年，全球臭氧層就能整體恢複到 1980 年的水平，即臭氧層空洞問題出現之前的水平。兩極地區臭氧層的恢複需要花更長的時間，但也可以說勝利在望了。
臭氧層的修複是一個令人振奮的好消息，一方面，人類終于不必再擔心臭氧層破壞帶來的過量紫外線暴露了，另一方面，這也證明我們為緩解氣候危機作出的努力不全是徒勞。
我們的保護傘，破了一個 " 洞 "
臭氧層空洞實際上并不是一個 " 洞 "，這個概念指的是臭氧層密度和厚度的下降。
臭氧層處在約 20 千米高空的平流層中，它就像一把巨大的遮陽傘，吸收了一部分來自太陽的紫外線，從而減少抵達地面的紫外線輻射。
紫外線雖然有助于合成維生素 D，但它也有很強的 " 殺傷力 "，容易引發皮膚癌和視網膜病變，更重要的是，人類和動植物經曆漫長的演化，已經适應了有臭氧層保護的紫外線水平。如果這個保護層突然變薄、消失，整個生物圈都會遭到滅頂之災。
你可能也聽說過氟利昂會消耗臭氧層，但科學界最早關注到臭氧層問題，卻是因為另一個 " 時代的眼淚 "，那就是超音速飛機。
1971 年，美國科學家哈羅德 · 約翰斯頓（Harold Johnston）發現，超音速飛機可能對臭氧層造成威脅，因為它的飛行高度恰好在臭氧層中，産生的氮氧化物會催化臭氧的分解。由于超音速飛機的研發是當時的熱門項目，這個問題馬上引發了高度關注，并催生了一系列大氣化學研究。
盡管因為經濟效益原因，超音速飛機逐漸退出曆史舞台，這些研究後來卻派上了大用場。
1985 年，英國地球物理學家約瑟夫 · 法曼（Joseph Farman）發現，南極洲上方的臭氧層厚度在 70 年代之後出現大幅下降，其破壞程度遠遠超出了當時科學家的預期。
經過研究，科學家們發現，導緻臭氧層空洞的最大兇手是當時廣泛使用的氯氟烴（CFCs）類物質，俗稱氟利昂。它們在當時廣泛存在于冰箱、空調、香水、殺蟲劑之中，一旦它們進入空氣，升入平流層，就會成為分解臭氧的催化劑，經過近一百年才能基本完全被分解消化。
南極哈雷灣（Halley Bay）上方臭氧層厚度變化示意圖，可見從 70 年代末起，臭氧層厚度出現大幅下降 | nobelprize.org
臭氧兇手氟利昂
19 世紀 20 年代，人類發明了氟利昂，這種物質化學性質穩定，對人體安全性高，一度被作為制冷劑和發泡劑廣泛應用。過去的一些泡沫發膠，或者給冰箱、空調補充的 " 雪種 "，使用的就是氟利昂。
但在 1974 年，墨西哥化學家馬裡奧 · 莫利納（Mario Molina）、美國化學家舍伍德 · 羅蘭（Sherwood Rowland）等人的研究發現了氟利昂的緻命缺點：釋放到環境中的氟利昂會随着大氣運動逐漸遷移到臭氧層，在這裡受到強紫外線照射後分解，産生遊離氯原子，催化臭氧的分解。
盡管氟利昂這類物質的排放是工業活動的結果，主要集中在北半球，但受損最嚴重的是極地上空的臭氧層。荷蘭大氣化學家保羅 · 克魯岑（Paul Crutzen）發現，這是因為極地地區溫度很低，導緻水分冷凝形成極地平流層雲，而這些雲層中容易富集可催化臭氧分解的物質。
南極洲上空的平流層雲 | Wikipedia
拯救地球，人類可以的
和今天氣候議題面臨的争議一樣，臭氧層空洞問題在當時也被質疑過：造成極地臭氧層空洞的原因，究竟是人類的工業活動，還是氣候系統的自然波動？
氟利昂在工業界應用廣泛，想要限制氟利昂損害了不少人的利益，整個過程阻力重重，但最終，科學家們用證據說話，證明人類活動才是導緻臭氧層空洞的主要原因。在他們的努力之下，《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》于 1987 年通過，1989 年 1 月 1 日生效，在這份議定書的推動下，各國開始逐步停用氟利昂制冷劑，也開始尋找更環保的氟利昂替代品。
因為對保護臭氧層的貢獻，莫利納、羅蘭和克魯岑于 1995 年獲得了諾貝爾化學獎｜nobelprize.org
中國在 1991 年也加入了《蒙特利爾議定書》，最終于 2007 年 7 月 1 日起全面禁止了 CFC 類物質的生産。
臭氧層修複的過程也絕非一路順遂。2020 年春，北極上空的臭氧層空洞一度擴大，損失的臭氧含量達到 2011 年以來的最大值。分析發現，這是因為當時出現了一道強大的平流層極地渦旋，它溫度很低，而且穩定又持久。聚集在渦旋中的鹵族元素促進了臭氧的分解，而且渦旋的存在阻止了其他區域的臭氧流動擴散、填補空缺。
2020 年 3 月，北極上方突然出現的臭氧層空洞（藍色區域）。北京大學胡永雲教授團隊認為，它的形成可能和 2020 年 1 月到 3 月間北太平洋海水異常溫暖有關。| Yan Xia, DOI: 10.1007/s00376-021-0359-9
好在全球各國将近半個世紀的努力終于有了成果。
《臭氧層破壞科學評估》（Scientific Assessment of Ozone Depletion）報告每四年發布一次，最近剛剛發布的 2022 年報告是第 10 版，終于确認從 2000 年起，南極洲上方的臭氧層空洞就在緩慢修複，面積縮小，厚度也有所增加。
逐步限制消耗臭氧層物質的努力還在繼續。報告預測，如果繼續執行當前政策，那麼預計到2066 年，南極洲臭氧層空洞就能修複，而北極隻要到 2045 年。保護臭氧層不僅有助于防護紫外線，還有利于應對全球變暖。報告顯示，和不限制使用 CFC、HFC 類物質的場景相比，保護臭氧層的舉措将全球升溫幅度減少了 0.5~1 ° C。
更重要的是，" 保護臭氧層行動為氣候行動作出了示範，" 世界氣象組織（WMO）秘書長佩特裡 · 塔拉斯（Petteri Taalas）說。既然人類能夠成功拯救臭氧層，那麼隻要有足夠的決心，氣候問題一定也能得到解決。這不僅是為了拯救地球，更是為了拯救人類自己。
參考文獻
[ 1 ] https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/ozone-layer-recovery-track-helping-avoid-global-warming-05degc
[ 2 ] World Meteorological Organization ( WMO ) . Executive Summary. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2022, GAW Report No. 278, 56 pp.; WMO: Geneva, 2022. [ 3 ] https://ozone.unep.org/system/files/documents/Scientific-Assessment-of-Ozone-Depletion-2022-Executive-Summary.pdf
[ 4 ] https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1995/press-release/
[ 5 ] http://www.gov.cn/gzdt/2007-06/27/content_663208.htm
https://www.unep.org/ozonaction/who-we-are/about-montreal-protocol
[ 6 ] Xia, Yan, et al. "Record Arctic ozone loss in spring 2020 is likely caused by North Pacific warm sea surface temperature anomalies." Advances in Atmospheric Sciences 38.10 ( 2021 ) : 1723-1736. https://link.springer.com/article/10.1007/s00376-021-0359-9
作者：瑪雅藍
