臭氧层破洞,打开环境警讯,当全球合力“补天”,中国却暗地打破防护伞。5月国际知名《自然》(Nature)期刊的一篇研究指出,中国持续排放违禁的化学物质氟氯碳化合物(CFCs),这类化学物质是臭氧层破洞的最大元凶。( Chlorofluorocarbons (CFCs) are nontoxic, nonflammable chemicals containing atoms of carbon, chlorine, and fluorine. They are used in the manufacture of aerosol sprays, blowing agents for foams and packing materials, as solvents, and as refrigerants.)
“这是一个很震撼的消息。”台湾中央大学大气科学系教授王国英用严肃的口吻说,“最近还有研究指出,南极上方的臭氧洞又变大了。”
当然,这不是中国第一次被指控“搞大臭氧层破洞”。王国英指出,美国海洋及大气总署(National Oceanic and Atmospheric Administration)监测研究全球氟氯碳化合物超过40年,2018年透过全球12个监测站,观测数据发现三氯氟甲烷(CFC11)的浓度下降速度大幅减缓。国际研究将箭头指向东亚,还有媒体揭发中国工厂非法生产,逼得官方立刻回应,去年中国生态环境部宣布组织“打击消耗臭氧层物质非法生产使用的专项行动”。
今年的最新研究再度打脸,不但排放源头追溯至中国,更精准指向特定省份。王国英说,这次由英国和韩国研究团队进行调查,不同于去年的研究监测点,他们选定韩国济州岛、日本石垣岛下方小岛的监测站,2014年至2017年的氟氯碳化合物,每年平均增加7000公吨,利用大气模式的计算方式,算出山东和河北是主要的排放地区,推估可能有新生成的产品和使用。
“这次监测资料出现高浓度,过去几年并没有这样的现象,研究团队以模拟传输方式回头追溯,根据东北风的风向轨迹,找出中国为潜在的排放源。”成功大学环境工程学系教授蔡俊鸿说,他长期钻研大气污染,相当关注这次跨国研究的结果。
中央研究院原子与分子科学研究所研究员、台湾大学化学系教授林志民指出,三氯氟甲烷是氟和氯取代的甲烷,属于氟氯碳化合物,早年常被用作冰箱和冷气的冷媒,或是隔热物料,这类化合物由于不含氢,所以在大气中非常稳定,70年代美国科学家罗兰(Sherwood Rowland)和莫里纳(Mario Molina)就发现它在大气中最长可存活百年。
“它在地表没影响,跑到高空,威胁就大了。”蔡俊鸿说,氟氯碳化合物飘升到臭氧层,在太阳光的强烈照射下,断链释出氯原子,破坏臭氧,全球各地排放出的氟氯碳化合物,随着气流集中在南北极,因此极区出现明显的破洞现象。
“1985年,英国剑桥大学科学家法尔曼(Joe Farman)等人发现南极的臭氧破洞,在《自然》期刊发表研究,还拿下诺贝尔化学奖。”王国英指出臭氧破洞在环境议题的重要性,当时他也在剑桥大学同一个研究室。1987年,国际签订“蒙特利尔议定书”(Montreal Protocol),限制使用氟氯碳化合物,好让臭氧层破洞逐渐“愈合”。
王国英说,这个公约要求1990年起所有已开发和开发中国家不能再使用氟氯碳化合物,仅准许部分第三世界国家有容许量,2010年必须全面淘汰,如果各国都能遵守禁令,2050年极区上空臭氧浓度减少的现象就不会再发生,不过目前仍然规律出现。
不只南北极出现臭氧洞,青藏高原被视为世界的“第三极”,上空的臭氧以每十年2.7%的速度减少中,臭氧洞蠢蠢现形。蔡俊鸿认为,这和中国非法生产氟氯碳化合物不无关联,因为外地产生的氟氯碳化合物会随着气流传输,可能在青藏高原累积,侵蚀臭氧层。
蔡俊鸿表示,中国对氟氯碳化合物工厂的掌握不完整,如果制造过程中,污染控制做得不好,或是产品管理做得不好,就可能出现大量泄漏的状况。
全球禁用氟氯碳化合物后,各种替代品因应而生。林志民表示,目前有不含氢的氟氯碳氢化合物,以及完全不含氯的氟氯碳氢化合物与纯粹的碳氢化合物,好比像环保冷媒等产品。蔡俊鸿分析,中国的建筑物、汽车、家电快速成长,当地可能因为环保冷媒的生产量不足,或是环保冷媒与传统冷媒的价差大,间接刺激黑市需求。
臭氧层就像一个保护伞,一但出现破口,危机四伏。王国英说,臭氧减少会改变平流层的臭氧浓度分布,影响大气环流,此外,紫外线辐射也会增加,生物细胞长期暴露在强紫外线辐射下,DNA会发生突变,导致皮肤癌病变,这种癌细胞会进入血液循环系统中,扩散至全身。
总部设在英国的环境调查机构(Environmental Investigation Agency)曾经指出,2012年至2022年,中国的氟氯碳化合物排放量如果持续不减,总值将等同于16座大型煤炭发电站持续运转。“中国最大的隐忧将是气候变迁、环境污染,环境冲击远超乎想像。”王国英说,“中国AI技术领先各国,不要只是刷人,用来刷工厂、烟囱,进行严格监测,环境肯定大幅改善。”
“氟氯碳化合物进入环境中,我们追不回来,今天的排放会影响未来三十年。”蔡俊鸿语重心长说。我们住在同一个地球村,撑的可是同一把保护伞,中国再不实施铁腕治理,结局就不可收拾了。
氟氯碳化合物CFCs
氯氟烃(英语:Chlorofluorocarbons,简称CFCs),又称氟氯烃、氯氟碳化合物、氟氯碳化合物、氟氯碳化物、氯氟化碳,是一组由氯、氟及碳组成的卤代烷。
因为低活跃性、不易燃烧及无毒,氯氟碳化合物被广泛使用于日常生活中。其中氟利昂是包括二氯二氟甲烷在内的数种由科慕生产之卤碳化合物的商标名称。
历史
氯氟烃由一群以托马斯·米基利为首的美国科学家于1928年人工合成,用作冷藏器的冷冻剂(雪种),因为过往的冷冻剂(例如氨及二氧化硫)都易燃或有毒。
其后,氯氟碳化合物被广泛使用,直至20世纪末科学家意识到氯氟碳化合物的害处为止。
产生
氯氟碳化合物由一个烷烃经卤化反应(自由基取代反应)与氟、氯分子结合而成,而烷烃的氢原子会被氟或氯原子所取代;仍有氢原子未被取代的则称为含氢氯氟烃(HCFCs)。
用途
由于氯氟碳化合物无味、无易燃性、无毒性、无腐蚀性及相当稳定,所以用途广泛。
压缩喷雾喷射剂
液态氯氟碳化合物通常被加进喷漆及杀虫剂等压缩喷雾的容器。当使用者使用压缩喷雾时,容器内的压力会降低,导致液态氯氟碳化合物气化,令内里的液体喷射出来。
清洁剂
氯氟碳化合物能够溶解油脂,故被用作电子零件及金属用品的清洁剂。
冷冻剂
用作冷冻剂的氯氟碳化合物,称为氟利昂。氟利昂气化时吸收大量内能,令附近环境变冷,所以成为冷藏器(例如冰箱及空调)的冷冻剂。
发泡剂
在制造发泡胶的过程中,氯氟碳化合物被混合于塑胶中,成为发泡胶的气泡。
抗凝剂
氯氟碳化合物也被加进汽油中,防止汽油因低温而凝结。
对臭氧层的破坏
部分使用后的氯氟碳化合物上升到同温层(平流层底部)。由于其低活跃性、低生物降解性及不溶于水,氯氟碳化合物很难被分解。氯氟碳化合物在太阳的紫外线照射下会分解出氯自由基,破坏臭氧层。由于此等破坏是连锁反应,故威力相当惊人。据估计,一个氯原子数个月就可以使近十万个臭氧分子消失。
限制使用
由于氯氟碳化合物对臭氧层的破坏日益严重,故多个国家于1987年9月于加拿大蒙特利尔签署《蒙特利尔议定书》,分阶段限制氯氟碳化合物的使用。由1996年1月1日起,氯氟碳化合物正式被禁止生产。
可行代用品
氯氟碳化合物可被碳氢化合物取代,虽然不会破坏臭氧层,但具有一定的易燃性和毒性。
常用制冷剂
- 水
- 氨
- 二氧化碳
- 烃类
- 氯氟碳族
- 氢氯氟碳族
- 氢氟碳族
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