【地球環境】臭氧層復原進度不如預期,兇手是四氯化碳

■蒙特婁公約 (Montreal Protocol) 成功控制了破壞臭氧層的主要化學物質,例如氟氯碳化物 (chlorofluorocarbons, CFC)。南極上方的臭氧層破洞正在縮小,全球的臭氧濃度也可望在 2050 年回到 1980 年的水準。不過最近的研究顯示,名氣沒那麼響亮的臭氧層破壞物質—四氯化碳 (carbon tetrachloride),排除的速度並不如預期。

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2006年南極上空的臭氧洞(紫色和藍色部分)。蒙特婁公約大幅改善臭氧破洞情況,然而其中一種破壞物質--四氯化碳的來源仍然不明。(PHOTO:CAROLYN GRAMLING )

作者|Carolyn Gramling
編譯|
廖容英

蒙特婁公約訂定於 1989 年,旨在逐步排除破壞臭氧層的化學物質,一般認為這是目前最成功的國際公約,全球所有國家幾乎都參與了。締約國每年都必須提交報告給聯合國環境規劃署 (U.N. Environment Programme),載明八大類臭氧層破壞物質的進出口量與製造量。根據公約第 6 條,世界氣象組織 (World Meteorological Organization) 每四年測量一次這些物質的濃度,確保締約國確實遵守公約。

然而,科學家撰寫 2010 年 WMO 評估報告的時候,發現了耐人尋味的現象。根據締約國報告,主要的臭氧層破壞物質--氟氯碳化物 (主要用於冷媒、推進劑與溶劑) 與鹵化物 (halon,用於手持式滅火器)都依據進度逐漸減少,不過四氯化碳的排除速度卻比報告數據慢。美國航空太空總署高達太空飛行中心 (NASA Goddard Space Flight Center) 大氣科學家保羅·紐曼 (Paul Newman) 表示,四氯化碳是很棘手的化學物質:有毒、致癌、破壞臭氧層,而且還是溫室氣體。四氯化碳並不存在於自然界中,它完全是人造物質,用途包括溶劑、清潔劑,以及合成其他化學物質,例如製造氫氟碳化物 (hydrofluorocarbon)。氫氟碳化物是溫室氣體,但不會破壞臭氧層。

開發中國家排除四氯化碳的進度比較寬鬆,不過 2010 年就已經禁止使用四氯化碳了, 2007 年之後呈報的四氯化碳製造量與使用量都是 0。根據預期排放量與化學物質生命週期建立的模型預測,四氯化碳的濃度每年應該降低 4%,但是 WMO 測量的資料顯示濃度只下降 1%。紐曼表示,一個合理的解釋是科學家低估了四氯化碳在大氣中的壽命,另一個解釋則是還有其他來源持續排放。目前已知四氯化碳的壽命至少有 25 年,足以平均分佈在全球的大氣中,如果沒有額外的排放量,那麼北美洲與澳洲測得的四氯化碳應該相等,不過測量結果並非如此。WMO 的報告顯示北半球的四氯化碳遠高於南半球。

紐曼與同事根據報告數據探究全球排放的機制,進行數項氣候模擬,將排放氣體量化,分析海洋與土壤吸收的比例,以及南北半球可能的排放量,同時考量不同的壽命長度,結果顯示報告數據跟實際測量資料不可能相符,2007 至 2012 年,每年至少有 31000 噸的四氯化碳排放量。實驗結果發表於《地球物理研究期刊》(Geophysical Research Letters)。紐曼說:「這相當於每個月有 100 節四氯化碳火車槽車脫軌翻覆,是很大的數字。問題是,這些四氯化碳從哪裡來的?我們真的不知道。」

可能的來源包括非法製造的四氯化碳、先前的工業用地、化學物質掩埋場,以及使用四氯化碳合成其他化學物質的製程。理論上,製程會摧毀四氯化碳,但也可能有部分四氯化碳逸散出工廠,不過大量的逸散會造成公司的損失,所以比例應該不高。另外,洗衣機混合次氯酸鈉 (漂白水) 與肥皂時,也可能排放四氯化碳,紐曼表示這樣的排放量應該很少,然而全球的洗衣機加起來應該也很可觀。科羅拉多大學 (University of Colorado) 大氣科學家 A.R. 拉維山卡拉 (A.R. Ravishankara) 表示,四氯化碳的產生與排除還有很多未知數:新的研究報告估計其在大氣中的壽命是 35 年而非 25 年,排除的機制也比較特別,因而難以預估。此外,或許應該考量締約國計算四氯化碳的精確程度,要求他們更加嚴格計算與呈報用量與製造量。

紐曼強調,研究結果並不表示蒙特婁公約失敗:四氯化碳濃度確實減少了,只是減少的速度比預期慢,這跟公約內容也有關係。科學家群起研究四氯化碳的額外來源,某種程度而言也是一項成功,因為四氯化碳濃度減少,科學家只是進一步探究其他的排放源。拉維山卡拉表示,四氯化碳造成的臭氧層破壞比例目前約占 10%,表示其他臭氧層破壞物質的控制成效還不錯。派爾則表示,蒙特婁公約整體而言非常成功,這份研究的價值在於解答了四年前發現的問題。

拉維山卡拉表示,最新的 WMO 臭氧層破壞氣體評估報告將在一個月之內出爐,不過這份研究發表的時間太晚,無法納入評估報告。
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研究出處:Ozone-depleting chemical still seeping into atmosphere

譯者:廖容英 科教中心特約寫手,從事科普文章編譯。
責任編輯:Kerina Huang

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