作者:Qing Liang 来源:《地球物理研究通讯》 发布时间:2014-8-25 16:19:54
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臭氧“杀手”不断逃入大气层
四氯化碳潜在来源仍然未知

 

2006年,臭氧空洞覆盖了南极上空大部分区域。

图片来源:CAROLYN GRAMLING

多亏《蒙特利尔议定书》对含氯氟烃(CFCs)等能耗损臭氧的化学物进行了控制,南极上空的臭氧层空洞正在“愈合”,到2050年前后,全球臭氧含量将有望恢复到1980年的水平。但新研究发现,一种鲜为人知的臭氧耗损物——四氯化碳并不以适当的速度消失。科学家表示,四氯化碳持续存在,可能是因为一种未知来源仍在向大气中排放这种化学物。

“在大气中,大部分受《蒙特利尔议定书》限制的气体都在以我们预测的方式减少。”未参与该研究的英国剑桥大学大气化学家John Pyle说,“或许仍有化学物从老旧冰箱中逸入大气层,但本质上它们正在按我们预期的那样表现,除了四氯化碳。”

1989年签订的《蒙特利尔议定书》致力于逐步淘汰臭氧损耗化学物,它也是公认的最成功的国际条约之一 ——获得了几乎全世界的参与。每年,缔约国都被要求向联合国环境规划署上报它们有关8组受控的臭氧损耗化学物的输入、输出和产量。为了密切关注控制工作顺利进行,世界气象组织(WMO)每4年会对大气中的这些物质进行测量。

但科学家在准备2010年的WMO评定报告时注意到一件奇怪的事情。主要的臭氧杀手CFCs(之前用于制冷剂、推进剂和溶剂中)和卤盐(用于便携式灭火器)正如预计的那样在不断减少。但四氯化碳在大气中的徘徊时间却比预计的更长。

“它是一种令人不快的小化合物。”美国宇航局戈达德宇宙飞行中心大气化学家Paul Newman说,“它是有毒的、致癌的、耗损臭氧的温室气体。”它还是一种彻底的人造物,被用作溶剂、清洗剂和化学原料,帮助合成氢氟碳化物等其他化学物,后者是一种潜在的温室气体但不会损耗臭氧。

尽管发展中国家被允许延缓停止使用四氯化碳的步伐,但它在2010年被禁止使用。基于各国报告的生产和使用情况,预期在2007年后四氯化碳的排放应该为零。基于这些预期排放数字和该化合物在大气中寿命的模型预计,四氯化碳的水平每年应降低约4%。但WMO数据显示,它只下降了1%。

Newman表示,对于这种矛盾的一个可能的解释是,科学家低估了这种分子在大气中的逗留时间。另一种解释是,有另一个源头在排放该化合物。

Newman表示,“(我们)正在努力弄清四氯化碳在大气层中的寿命”。目前已知这种气体至少需要25年时间均匀地分布在全球大气中。既然那样,在假设没有新排放的前提下,四氯化碳在北美洲和澳大利亚的测量结果应该相等。但事实并非如此。WMO的报告指出,这种化合物的数量在北半球明显高于南半球。

“结果是,我们能够使用这一梯度来测量全球排放应该如何。”Newman说。他和同事进行了若干气候模拟实验,以量化这些排放。他们变化了多少气体将被海洋或土壤吸收,以及每个半球将排放多少,并考虑了该气体的不同预计寿命。最终,他们也无法将零排放报告与观察到的四氯化碳下降情况保持一致。相反,在2007年至2012年间,每年约3.1万吨四氯化碳被排放到大气中。该研究小组将相关成果在线发表于《地球物理研究通讯》

“这个排放量很大。”但问题是,“这些东西来自哪里?我们真不知道。”Newman说。

他指出,四氯化碳非法生产是可能的原因之一,但不是唯一的原因。另一个潜在来源是褐色土地——老的化学品处置场所,这里仍有气体正逸入空气中。但仍存在其他源头:持续使用四氯化碳作为生产其他化合物的原料,虽然生产过程可能破坏这种物质,但仍有气体泄漏出生产设备。

但要识别出潜在来源十分棘手,因为四氯化碳是一种“不寻常的分子”,科罗拉多大学大气化学家A. R. Ravishankara说,“它可能以我们不知道的方式被制造出来。”另外,WMO有关臭氧耗损气体的新评估报告将在1个月内发布,Ravishankara表示,该研究出版太晚,未能被收入其中。(来源:中国科学报 张章)

 
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