《蒙特娄议定书》和管理臭氧层破坏物质

来源  :   I派生活     2020-06-10 23:55:07

2020-06-10

《蒙特娄议定书》(Montreal Protocol) 和管理臭氧层破坏物质 (Ozone Depleting Substances,ODS)

平流层臭氧可以阻挡有害的紫外线进入到地表,对于保护地球上生态系统非常重要。自从1974年两位美国科学家Frank Sherwood Rowland和Mario J. Molina提出人造氟氯碳化物 (也称作氟利昂)(chlorofluorocarbons 简称CFCs) 会破坏臭氧层的说法以来,陆续出现的观测数据已经证实CFCs 是造成臭氧层破洞的元兇。由于CFCs自从1970年来已经被大量使用在工业产品上,要遏止臭氧层耗损继续恶化,必须先判定到底哪些物质是会耗损臭氧层,然后才可以提出相关管制措施上的国际合作和行动。

《蒙特娄议定书》和管理臭氧层破坏物质

图1: 1980 — 2100 年国际协议对平流层中存在的消耗臭氧层物质的预测量产生的影响 (图片来源:《全球环境展望 4》, p. 71)

臭氧层破坏物质 (Ozone Depleting Substances,ODS)

破坏臭氧层的主要元兇氟氯碳化物(CFCs),顾名思义,即是含有氟(F)、氯(Cl)、碳(C)的化合物,为美国Du Pont公司于1920年代末期所研发出来的一种化合物,其商品名称为 “Freon”,日本人称之为”Flon”。 CFCs由于化学性质安定、毒性低微,且具有选择性溶解力、不自燃、不助燃等优异特性,而被广泛使用做为塑胶发泡剂、喷雾产品推进剂、冷冻空调冷媒、电子零件及金属之清洗溶剂等用途,与现代人的生活息息相关。

除了CFCs外,会破坏臭氧层的人造化学物质还包括氟氯烃(HCFCs)、海龙(Halon)、四氯化碳(CCl4)、1,1,1-三氯乙烷、氟溴烃(HBFC)和溴化甲烷。其中以海龙对于臭氧层的破坏力最强,是常见的灭火剂;HCFCs和CFCs相同,使用最为广泛,包括冷冻空调设备的冷媒、塑胶泡绵的发泡剂、喷雾式产品的喷雾推进剂、电子产品及金属的清洗溶剂等用途;四氯化碳的毒性最强,例如台湾的环保署已将其列入毒性化学物质加以管制;溴化甲烷的毒性也很强,主要使用于农业及检疫用途。

《蒙特娄议定书》和后续修正案

鉴于臭氧层对于全球生态环境的重要性,在联合国环境规划署(UNEP)的召集下,国际社会于1985年签订《维也纳公约》(Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer),要求签署公约之国家能採取行动以扭转臭氧层破洞逐年扩大的趋势。

然而此公约只是一个促进国家间合作研究臭氧机制、检视排放现况以及相关资讯交流的架构协议文,其中并无订定任何具约束力的减量目标。直到1987年9月签署的《蒙特娄议定书》(Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer),才针对部份臭氧层破坏物质(CFCs)的生产与消费量订立削减时程。

随后为加快削减速度以及过大範围,议定书内容一再修订,包括1990年的《伦敦修正案》、1992年的《哥本哈根修正案》、1997年的《蒙特娄修正案》、以及1999年的《北京修正案》。

依据1998年臭氧层破坏的科学评估报告指出,1987年的蒙特娄议定书原案低估了每年破坏臭氧层物质的成长率,因此若没有通过后续的修正案,要在2050年恢复臭氧层原貌是不可能的。

《蒙特娄议定书》的成效

蒙特娄议定书被公认为历史上最成功的国际环境协议。里面规定的淘汰时间表已经减少了许多消耗臭氧层物质的消费量(图1)。只有氢氯氟烃(HCFCs, 是CFCs的过渡性替代品,其臭氧消耗潜能值远远低于CFCs)和甲基溴(methyl bromide,CH3Br)是两种不减反增的主要例外。对对流层进行的观察证实消耗臭氧层物质的水準在近些年有所下降。平流层发生的变化虽然落后几年,但氯的浓度也正在下降。但是平流层中的溴浓度仍然没有降低。

《蒙特娄议定书》和管理臭氧层破坏物质

图2. 全球的氯氟烃(CFCs)和氢氯氟烃(HCFCs)消费量 。臭氧层破坏潜势(Ozone Depletion Potential, ODP)係指一化学物质相对于CFC-11影响臭氧的比例,而我们将CFC-11的ODP值订为1.0做为基準。CFCs或HCFCs的ODP值约从 0.01至1.0不等,ODP值越高,臭氧破坏力就越大。 (图片来源:《全球环境展望 4》, p. 70)

除几项重要用途外,发达国家在1996 年就已经完全淘汰了CFCs的消费,除了几个正处于经济转型期的国家例外。到2005 年,发达国家已经完全淘汰了所有种类的消耗臭氧层物质的消费,除了作为重要用途的氢氯氟烃(HCFCs)和甲基溴例外。虽然蒙特娄议定书对发展中国家淘汰CFCs和哈龙给予了一定的缓冲期,到2005 年,发展中国家也已经远远走在了淘汰时间表前面。

儘管《蒙特娄议定书》取得初步成功,减少平流层臭氧消耗的奋斗却没有结束,关于臭氧层的管理体制仍面临一些重大挑战。例如,甲基溴是一种气态杀虫剂,主要用于农业、粮食储存、建筑物和交通。逐步淘汰这种物质的生产和使用就是一项挑战。与其他大多数消耗臭氧层物质相比,开发甲基溴的替代品要複杂得多。儘管它的替代品已经存在,但替换工作却进展缓慢。另一项挑战就是消耗臭氧层物质(ODS)的非法贸易。目前这些ODS绝大部分都被用于空调和冰箱。随着发达国家对氯氟烃的淘汰即将到期,这些化学品的黑市交易从20世纪90年代起开始繁荣起来。全球针对这一现象的主要应对措施是1997 年提出的《蒙特娄议定书》修正案,採用一项出口和进口许可证体系。目前这项体系的实施取得了一定效果。


参考资料
1. 行政院环境保护署: 臭氧层保护在台湾(http://www.saveoursky.org.tw/main.asp?cat=)
2. 中文维基百科:蒙特娄议定书(http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%92%99%E7%89%B9%E5%88%A9%E5%B0%94%E8%AE%AE%E5%AE%9A%E4%B9%A6)
3. 中文维基百科:臭氧层空洞 (http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AD%E6%B0%A7%E5%B1%82%E7%A9%BA%E6%B4%9E)
4. 联合国环境规划署《全球环境展望 4》(GEO4)第二章 (http://www.unep.org/geo/GEO4/report/GEO-4_Report_Full_CH.pdf)

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