臭氧洞發(fā)現(xiàn)25周年：一場生態(tài)災難得以避免

臭氧洞

　　據(jù)報道，臭氧洞被認為是20世紀末期環(huán)境面臨的最大威脅之一。25年前的5月，英國科學家在南極上空的高層大氣發(fā)現(xiàn)了臭氧洞，這一重大發(fā)現(xiàn)促使聯(lián)合國通過了一項重要決議，一場生態(tài)災難得以避免。 

　　簽署《蒙特利爾議定書》 

　　科學家當時警告，臭氧洞可能會擴散至世界其他地方，導致引起癌癥的太陽輻射物增多。臭氧層是地球的保護層，可以讓地球生命免遭紫外線的破壞性影響，不過，因人造化學物被排放到大氣，造成臭氧濃度逐漸降低，可能會使皮膚癌和白內(nèi)障病例顯著增多——由于對人類健康構成極大威脅，最終連政治家也不得不采取措施。 

　　一個英國研究小組在1985年公布了這一發(fā)現(xiàn)，僅僅兩年后，國際社會簽署了《蒙特利爾議定書》，旨在限制并最終禁止使用和生產(chǎn)破壞臭氧層的化學物質(zhì)，如氟氯碳化物(CFCs)，從冰箱到噴霧劑，許多產(chǎn)品都在使用氟氯碳化物。《蒙特利爾議定書》使得氟氯碳化物在許多國家迅速被淘汰。 

　　英國在1995年停止氟氯碳化物的生產(chǎn)和消費，5年以后，其他發(fā)達國家也紛紛效仿這一做法。到2009年，聯(lián)合國所有成員國都簽署了《蒙特利爾議定書》。《蒙特利爾議定書》被認為是保護環(huán)境方面最成功的國際協(xié)議之一。 

　　如今，在描述臭氧洞的里程碑科學論文發(fā)表25年以后，一位參與這項研究的科學家表示，如果不是持之以恒的探索精神和上帝的垂青，他們可能不會那么快就獲得如此重大的發(fā)現(xiàn)。喬納森-尚克林(Jonathan Shanklin)說：“我個人認為，正如其他許多科學發(fā)現(xiàn)一樣，運氣也起到了一定的作用。”尚克林與英國南極考察隊的兩位同事喬-法爾曼和布萊恩-加蒂納一起實地收集了重要數(shù)據(jù)。 

　　政治決策的關鍵證據(jù) 

　　20世紀80年代初期，在瑪格麗特-撒切爾夫人擔任首相的保守黨政府，英國科研經(jīng)費被大幅削減。長期性科學監(jiān)測活動尤其面臨威脅，比如每年對臭氧的測量，自20世紀50年代末期以來，英國南極考察隊哈雷科考站就一直在從事這種監(jiān)測活動。 

　　尚克林博士說：“20世紀80年代，英國南極考察隊為了削減經(jīng)費想盡各種辦法，哈雷科考站的臭氧監(jiān)測項目也是在計劃被砍掉的范圍之內(nèi)。一切似乎不會改變，似乎沒有理由將它繼續(xù)下來。然而，正是這樣的監(jiān)測項目，會提供關系到地球未來的政治決策的關鍵證據(jù)。” 

　　事實上，哈雷科考站的測量數(shù)據(jù)原本不是用于監(jiān)控臭氧的長期變化，而是幫助提高天氣預報的準確性，驗證有關大氣循環(huán)的各種理論。但是，后來事情越來越明朗，每年冬天過后，南極春天的臭氧濃度(發(fā)生于9月和10月)顯著下降，只有到夏天才會部分恢復。其實，科學界已經(jīng)盛傳臭氧層可能受到平流層中人造污染物(如氟氯碳化物)的破壞，而且，這也得到嚴肅性理論工作的支持。 

　　科學家在平流層發(fā)現(xiàn)了臭氧層。保羅-克魯岑、馬里奧-莫利納、弗蘭克-舍伍德-羅蘭等科學家在20世紀70年代對臭氧損耗的研究令他們最終分享了諾貝爾化學獎。然而，20世紀80年代初，沒人注意到南極上空的臭氧濃度每到冬天臨近結束時都大大減少，那時，第一縷陽光會穿透南極黑暗的天空，與氟氯碳化物中的氯發(fā)生破壞臭氧層的光化學反應。 

　　一度遭到美國同行質(zhì)疑 

　　1985年英國科學家的研究表明，從1975年至1984年，每年10月中旬南極上空臭氧濃度最小值下降40%，不過還未形成“洞”，盡管如此，情況仍令人擔憂。尚克林博士說：“我記得，這項發(fā)現(xiàn)根本沒有真正的‘尤利卡時刻’。”他對當時研究的回憶刊登在最新一期《自然》雜志上。尚克林與另外兩位科學家利用相對簡單的儀器，從地面搜集了相關數(shù)據(jù)。這些儀器透過天空去測量已知受平流層臭氧影響的紫外線波長差異。 

　　尚克林說：“令我們對研究結果深信不疑的是標出最小11天平均值的圖表，清楚地展現(xiàn)了春天臭氧濃度下降是系統(tǒng)性的。法爾曼提出了一項重要的化學理論，用以解釋觀測到的結果，將它們與氟氯碳化物升高聯(lián)系起來，加蒂納對數(shù)據(jù)實施了基本的質(zhì)量控制。” 

　　這項研究一度引起美國科學家的驚愕甚至是懷疑，因為他們當時正利用先進的衛(wèi)星技術對臭氧層進行監(jiān)控，而初步分析結果并未發(fā)現(xiàn)這種臭氧損耗，但當他們重新分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)的時候，也發(fā)現(xiàn)了春天臭氧損耗的跡象。尚克林說：“我不清楚美國衛(wèi)星觀測小組發(fā)生的幕后故事，但我確實知道大量數(shù)據(jù)讓他們疲于應對。” 

　　在《蒙特利爾議定書》簽署二十多年以后，種種跡象表明遭到破壞的臭氧層正逐漸恢復。臭氧層恢復到50年前的水平可能依舊要數(shù)十年時間，不過，如果不是三位英國科學家以持之以恒的精神，將一項看似毫不相干的長期實驗繼續(xù)下去，臭氧層的恢復時間恐怕會更長。