保定市科学技术协会

臭氧层空洞竟然正在自己悄悄长好，只因一个小变化

2023-09-16

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在大气层的平流层中，有一部分臭氧浓度很高的层次，这就是臭氧层。别看它的平均厚度只有 3 毫米左右，却有极为重要的作用：

臭氧层能吸收大量太阳光中的短波紫外线，保护地球上的各种生命。如果过多的短波紫外线直射地面，人类轻则皮肤被灼伤，引起光毒反应，重则诱发皮肤癌变，还可能引发眼部白内障，导致失明。大量植物也会停止生长繁育，枯黄凋谢；海洋中的浮游生物和鳞虾之类的生物会被直接杀死，大型鱼类失去口粮生态链出现问题……

臭氧层还能为地球保温，对大气的循环具有重要的影响。

今天是国际臭氧层保护日，一个看似遥远的气候环保问题，实际上却和我们日常生活息息相关。

上世纪八十年代中期，在各个国家争前恐后的赴南极进行科学考察的时候，英国南极科考队的科学家观测到了一个令全球都为之恐慌的现象——

臭氧层出现了空洞。

臭氧层为什么会被破坏，臭氧层破洞了怎么修补……

一连串的问题，让科学家们焦头烂额。

经过大量研究，他们发现氯氟烃类（CFC）物质要承担部分责任。

氯氟烃类（CFC）物质，因其优秀的安全性和性能，一直被作为制冷剂使用，美国杜邦公司将其命名为氟利昂（Freon）。

是不是很耳熟？

制冷剂变迁与臭氧层空洞

自空调被发明以来，人们尝试过许多物质作为制冷剂，如酒精、硫酸、氨水、二氧化硫、溴乙烷……但它们在使用的过程中都有不少问题，不是易燃就是有毒，或者是有很强的腐蚀性，经常发生事故。

直到 1926 年，托马斯·米奇尼开发了首台氯氟碳（CFC）的制冷机。

托马斯·米奇尼

氯氟碳不可燃、基本无毒、能效更高，于是，它很快就成为了当时的“明星产品”，备受市场欢迎。

不久之后，“空调之父”威利斯·开利发明了第一台商用离心式制冷机，开创了制冷和空调的纪元。

1930年代相继出现了一批氟利昂制冷剂（又称卤代烃制冷剂），这些制冷剂从安全性和性能均大大超越之前的制冷剂，美国杜邦公司将其命名为氟利昂（Freon）。在随后的几十年间，氯氟烃（CFCs）与含氯氟烃（HCFCs）制冷剂占到了极高的占比。

理想状态下，制冷剂应该被密封在空调内部回环利用，但无论是空调的安装、维修还是日常使用，制冷剂泄漏都不可避免，而这些泄漏的制冷剂，成为了破坏臭氧层的“凶手”。

氯氟烃（CFC）类物质排放到大气层中，会在紫外线的照射下形成氯离子。这种游离状态下的氯离子 Cl- 与极不稳定的臭氧 O₃ 会分解成为氧气 O₂ 和次氯酸根离子 ClO- ，两个次氯酸根离子 ClO- 遇到光分解产生游离状态下的氯离子 Cl- 和氧气 O₂ 。

这种循环不断往复，一个氯离子可以将成千上万个臭氧 O₃ 分解成氧气 O₂ ，造成臭氧层的消耗。

为了减少臭氧层消耗给人类带来的危害， 1985 年，由联合国环境署倡导签署的《保护臭氧层维也纳公约》，首次提出氯氟烃类物质作为被监控的化学品。

1987 年联合国又在此基础之上，邀请 26 个会员国签订了限量生产和使用氯氟烷烃等物质的《蒙特利尔公约》。

1997 年 12 月《联合国气候变化框架公约》京都议定书在日本京都签订，这是首次以国际法规的形式限制温室气体排放以抑制全球变暖的国际公约。我国政府于 1998 年 5 月签署并于 2002 年 8 月核准了《京都议定书》。

该议定书的目标是在 2008 至 2012 年作为第一承诺期，将主要工业发达国家的二氧化碳等六种温室气体的排放量在 1990 年的基础上平均减少 5.2% 。减排的温室气体包括氯氟烃化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、氧化亚氮（N₂O）、六氟化硫（SF₆）、甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）。

2016年《〈蒙特利尔议定书〉基加利修订案》在卢旺达基加利通过，该修正案将氢氟碳化物纳入《蒙特利尔议定书》管控范围。

随着科技的进步，人们也在不断寻找更多种类的环保制冷剂。

比如 R600a（学名异丁烷）已经广泛使用于冰箱，R32（二氟甲烷）、R290（丙烷）也开始使用于小型空调，这些冷媒对臭氧层的破坏几乎为零，碳排放也远远小于氢氟碳化合物制冷剂。

不过，这类制冷剂也有一个缺点——与天然气一样，它们易燃易爆，运输、安装与维修都要求更专业的师傅才能操作。

一个小改变

就能为保护臭氧层做贡献

我国目前每年制冷剂的市场投放量大约是 70 万吨，其中大约 40 万吨用于国内产品的使用消耗，这 40 万吨制冷剂中含氢氯氟烃（HCFCs）和氢氟烃（HFCs）制冷剂大约使用 35 万吨。这些制冷剂如果排放到环境中，即会对环境造成难以修复的破坏，也是对资源的浪费。

在日常生活中，其实有一个方法，就能让你为保护臭氧层做出贡献：

家里空调维修时，如果维修工人提出要添加制冷剂（加氟、加氟利昂），一定要提醒师傅寻找制冷剂的泄漏源，让师傅将泄漏点维修好了再加氟（制冷剂），否则泄漏继续发生，不仅没有达到维修效果，排放的制冷剂也将加剧气候变化。

另外，如果家用空调冰箱淘汰置换的时候，我们最好能够将这类旧设备交给能够回收制冷剂的相关企业，防止制冷剂在没有回收能力的地方被拆解排放到大气中。

结语

你可能注意到，最近几年，好像关于臭氧层空洞的消息少了很多。

这是因为在全球国家共同关注和努力下，南极上空的臭氧层空洞虽然还依然存在，但是因为伤害臭氧层物质的减少，臭氧层也在慢慢的自我修复。根据科学家的预测，只要各国能够按照相关公约履行承诺，再过三四十年，南极上空的臭氧层空洞就会被修复。

为了我们赖以生存的地球环境，让我们共同努力，改善地球环境！

作者丨李晋灏 中国制冷学会科学普及部主任 高级工程师

审核 | 常琳 中国制冷学会副秘书长 中国制冷学会科普工作委员会秘书长