臭氧洞发现25周年：一场生态灾难得以避免

臭氧洞

　　据报道，臭氧洞被认为是20世纪末期环境面临的最大威胁之一。25年前的5月，英国科学家在南极上空的高层大气发现了臭氧洞，这一重大发现促使联合国通过了一项重要决议，一场生态灾难得以避免。 

　　签署《蒙特利尔议定书》 

　　科学家当时警告，臭氧洞可能会扩散至世界其他地方，导致引起癌症的太阳辐射物增多。臭氧层是地球的保护层，可以让地球生命免遭紫外线的破坏性影响，不过，因人造化学物被排放到大气，造成臭氧浓度逐渐降低，可能会使皮肤癌和白内障病例显著增多——由于对人类健康构成极大威胁，最终连政治家也不得不采取措施。 

　　一个英国研究小组在1985年公布了这一发现，仅仅两年后，国际社会签署了《蒙特利尔议定书》，旨在限制并最终禁止使用和生产破坏臭氧层的化学物质，如氟氯碳化物(CFCs)，从冰箱到喷雾剂，许多产品都在使用氟氯碳化物。《蒙特利尔议定书》使得氟氯碳化物在许多国家迅速被淘汰。 

　　英国在1995年停止氟氯碳化物的生产和消费，5年以后，其他发达国家也纷纷效仿这一做法。到2009年，联合国所有成员国都签署了《蒙特利尔议定书》。《蒙特利尔议定书》被认为是保护环境方面最成功的国际协议之一。 

　　如今，在描述臭氧洞的里程碑科学论文发表25年以后，一位参与这项研究的科学家表示，如果不是持之以恒的探索精神和上帝的垂青，他们可能不会那么快就获得如此重大的发现。乔纳森-尚克林(Jonathan Shanklin)说：“我个人认为，正如其他许多科学发现一样，运气也起到了一定的作用。”尚克林与英国南极考察队的两位同事乔-法尔曼和布莱恩-加蒂纳一起实地收集了重要数据。 

　　政治决策的关键证据 

　　20世纪80年代初期，在玛格丽特-撒切尔夫人担任首相的保守党政府，英国科研经费被大幅削减。长期性科学监测活动尤其面临威胁，比如每年对臭氧的测量，自20世纪50年代末期以来，英国南极考察队哈雷科考站就一直在从事这种监测活动。 

　　尚克林博士说：“20世纪80年代，英国南极考察队为了削减经费想尽各种办法，哈雷科考站的臭氧监测项目也是在计划被砍掉的范围之内。一切似乎不会改变，似乎没有理由将它继续下来。然而，正是这样的监测项目，会提供关系到地球未来的政治决策的关键证据。” 

　　事实上，哈雷科考站的测量数据原本不是用于监控臭氧的长期变化，而是帮助提高天气预报的准确性，验证有关大气循环的各种理论。但是，后来事情越来越明朗，每年冬天过后，南极春天的臭氧浓度(发生于9月和10月)显著下降，只有到夏天才会部分恢复。其实，科学界已经盛传臭氧层可能受到平流层中人造污染物(如氟氯碳化物)的破坏，而且，这也得到严肃性理论工作的支持。 

　　科学家在平流层发现了臭氧层。保罗-克鲁岑、马里奥-莫利纳、弗兰克-舍伍德-罗兰等科学家在20世纪70年代对臭氧损耗的研究令他们最终分享了诺贝尔化学奖。然而，20世纪80年代初，没人注意到南极上空的臭氧浓度每到冬天临近结束时都大大减少，那时，第一缕阳光会穿透南极黑暗的天空，与氟氯碳化物中的氯发生破坏臭氧层的光化学反应。 

　　一度遭到美国同行质疑 

　　1985年英国科学家的研究表明，从1975年至1984年，每年10月中旬南极上空臭氧浓度最小值下降40%，不过还未形成“洞”，尽管如此，情况仍令人担忧。尚克林博士说：“我记得，这项发现根本没有真正的‘尤利卡时刻’。”他对当时研究的回忆刊登在最新一期《自然》杂志上。尚克林与另外两位科学家利用相对简单的仪器，从地面搜集了相关数据。这些仪器透过天空去测量已知受平流层臭氧影响的紫外线波长差异。 

　　尚克林说：“令我们对研究结果深信不疑的是标出最小11天平均值的图表，清楚地展现了春天臭氧浓度下降是系统性的。法尔曼提出了一项重要的化学理论，用以解释观测到的结果，将它们与氟氯碳化物升高联系起来，加蒂纳对数据实施了基本的质量控制。” 

　　这项研究一度引起美国科学家的惊愕甚至是怀疑，因为他们当时正利用先进的卫星技术对臭氧层进行监控，而初步分析结果并未发现这种臭氧损耗，但当他们重新分析卫星数据的时候，也发现了春天臭氧损耗的迹象。尚克林说：“我不清楚美国卫星观测小组发生的幕后故事，但我确实知道大量数据让他们疲于应对。” 

　　在《蒙特利尔议定书》签署二十多年以后，种种迹象表明遭到破坏的臭氧层正逐渐恢复。臭氧层恢复到50年前的水平可能依旧要数十年时间，不过，如果不是三位英国科学家以持之以恒的精神，将一项看似毫不相干的长期实验继续下去，臭氧层的恢复时间恐怕会更长。