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朱自清在《春》中描述,雨後溼潤的空氣中,“風裡帶著些新翻的泥土的氣息,混著青草味兒。”這種氣息,極有可能是臭氧的味道。

地球上的大多數臭氧都儲存在陸地上空10到40公里之間的平流層,像一把“保護傘”,抵禦紫外線輻射。但1974年,科學家發現這把傘出現了空洞。

保護臭氧層似乎是個遙遠的話題。1987年9月16日,在加拿大蒙特利爾,《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》簽署(以下簡稱《蒙特利爾議定書》)。

34年來,臭氧層正在逐漸恢復,三任聯合國秘書長評價這是“迄今為止最成功的國際協定”。2021年9月16日,中國加入《蒙特利爾議定書》30週年紀念大會上,生態環境部表示,30年來,中國在加強國際合作,建立履約機制,實施行業淘汰,注重技術創新等方面為履約貢獻了中國方案和中國智慧,累計淘汰消耗臭氧層物質約50萬噸,為保護臭氧層和減緩氣候變化作出了重要貢獻。

但《蒙特利爾議定書》並未收官,仍在路上。尋找高品質替代物質依然是難題,而替代物質的溫室效應則是新問題。

2021年9月14日,“國際臭氧層保護日”臨近,河北省秦皇島市海港區杜莊學區第一小學開展“保護臭氧層從我做起”彩繪活動。 (視覺中國/圖)

世界上最成功的公約

博得多任聯合國秘書長讚許,《蒙特利爾議定書》有著傲人的成績。

這是聯合國數百個公約中唯一一個獲得所有國家參與的國際公約。三十多年來,履約率達98%以上。許多國家提前實現目標,淘汰了80%以上的消耗臭氧層物質。

科學家發現臭氧層空洞後,就抓住了消耗臭氧層的“罪魁禍首”——老式冰箱、空調中的製冷劑。在當時,製冷劑通常是氟利昂類物質,又稱氟氯碳化物、氟氯烴(CFCs)。

氣化吸熱,液化放熱,這個簡單的物理知識加上容易氣化和液化的特性,讓CFCs承擔了“熱量搬運工”的角色。CFCs透過密集的細管進入冰箱,氣化吸收熱量,降低冰箱內溫度;變為氣體的CFCs被電機壓入冷凝室,液化成液體,熱量排出冰箱。

CFCs極其穩定,排放到大氣中後緩慢流向平流層,但卻將臭氧層劃開了口子。在紫外線的照射下,CFCs釋放出氯離子,與不穩定又活潑臭氧發生反應,漸漸地,臭氧層出現了空洞。

1977年開始,聯合國環境規劃署理事會便開始研究如何保護臭氧層。1987年,《蒙特利爾議定書》簽署,對減少使用CFCs規定了時間表。

從1987年起,消耗臭氧層物質的生產量已從一百多萬噸削減至目前接近於零,臭氧層耗損得到了有效遏制。麻省理工學院的一項研究顯示,根據估算,臭氧層空洞將在21世紀中葉徹底消失。到本世紀末預計可至少避免上億例面板癌和白內障病患的發生。

除了環境健康效益,《蒙特利爾議定書》也為減緩氣候變化作出了巨大貢獻。2021年8月,英國《自然》雜誌發表的一項研究指出,蒙特利爾議定書能透過保護植物不受紫外線損傷,進而“鎖住”土壤中的碳匯,減少空氣中的二氧化碳,避免地表溫度上升0.5-1攝氏度,緩解氣候變化。

取得這一成果的路上,《蒙特利爾議定書》建立了一系列機制。其中“共同但有區別的責任”是一大亮點。序言中強調了“發展中國家的情況和其特別的需要”,明確表達了需要根據不同能力劃分責任。

這個原則此後在各大國際環境公約,包括《京都議定書》等被反覆提起。《蒙特利爾議定書》之後的履約過程中,對這一原則的核心體現是建立了資金機制,並在1990年倫敦召開的大會中釋出了《倫敦修正案》,設立多邊基金,資助締約方執行控制措施。

這也是第一個由國際條約產生的金融機制。發達國家每三年向多邊基金捐款,款項由多邊基金執行委員會管理,透過聯合國環境規劃署、世界銀行等四個機構以捐贈和優惠貸款的方式援助發展中國家。這個資金機制至今還在繼續執行。

保護臭氧層的中國往事

中國在加入《蒙特利爾議定書》之前,已認識到了臭氧層消耗問題。

北京大學環境科學與工程學院教授張世秋回憶,北京大學環境科學與工程學院教授、中國工程院院士唐孝炎在1980年代就一直跟蹤國際同行的相關研究,敏銳地認識到臭氧層破壞問題,直接參與了中國加入《蒙特利爾議定書》的相關決策過程。1987年,她開始指導學生展開包括CFCs替代品在內的相關科研工作。

剛剛改革開放不久的中國工業較為薄弱,也需要樹立國際形象,當時臭氧層保護已經成為共識,加入《蒙特利爾議定書》被視為很好的國際交流機會。

當時也有些顧慮,加入《蒙特利爾議定書》後,生產冰箱、汽車用什麼製冷劑?但總體“顧慮不大”。當時電冰箱以進口為主,憑票購買,一個單位一年就幾張。

北京大學環境科學與工程學院教授胡建信介紹,1985年中國消耗臭氧層物質生產量和消費量極少,佔世界比例不到1%。胡建信從1991年開始從事相關工作,參加了四十餘次締約國大會等相關會議。

作為發展中國家,中國意識到技術和資金援助對履約非常重要。1989年,負責談判的原國家環保局副局長王揚祖即與其他國家代表共同提出,應建立資金機制,發達國家為發展中國家提供資金和技術援助。1990年《蒙特利爾議定書(倫敦修正案)》明確了將設立多邊基金為發展中國家提供資金和技術援助。這奠定了1992年制定的眾多國際公約中“共同但有區別的責任”原則。

胡建信回憶,我國在淘汰第一代臭氧層消耗物過程中從國外獲得了約7億美金的援助,這筆錢在二十多年前對中國企業開展淘汰CFCs和哈龍工作至關重要,對企業隨後的發展也十分重要。“當時不論海爾還是其他電冰箱生產企業,都得到了百萬美元的資助用於淘汰CFCs。”

由原環境保護部牽頭的國家保護臭氧層領導小組同時成立,負責履行《蒙特利爾議定書》。截至今日,共頒佈了一百多項政策法規。

《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質國家方案》1993年起實施,通過了多邊基金的認可,並被UNEP作為其它締約國編制國家方案的範本。該方案對國內消耗臭氧層物質的消費生產情況進行了統計,制定了淘汰戰略。1999年的修訂稿又進一步明確了總體淘汰戰略和行業淘汰計劃,規定了政策措施和監管制度。

上述國家方案承諾2010年1月1日起完全停止CFCs的生產和消費。“無氟”成了時尚代名詞,無氟冰箱、無氟空調廣告響徹南北。

國家方案和大量的宣傳下,中國企業積極參與並申請多邊基金支援。張世秋談到,各國專案申報數量多、涉及領域和受控物質繁雜,審批、核實等管理成本特別高昂,客觀上也存在著競爭壓價和各種資訊混雜的現象。

1995年,唐孝炎等北大專家提出建議,以費用—有效性為特徵,開發了一套系統的方法,後被命名為新的“行業機制(sectorapproach)”。2002年,該機制被全球環境基金GEF推薦為該基金專案的實施方式。

這些錢怎麼使用,也產生了分歧。

當時中國工業底子還很薄,工廠使用的還是“車銑刨磨”這種老式加工裝置生產製冷劑,中國政府希望將一筆錢同時用於企業技術改造,但多邊基金並不認同,覺得“車銑刨磨”一樣可以生產新的製冷劑替代材料。

中國製冷空調工業協會秘書長張朝暉回憶,他們找了很多解釋:舊的機床生產新材料的質量保證不了、新材料需要迅速上市場但是舊生產裝置效率低等。和多邊基金談了三年,錢終於批了下來,首先用於資助21家重點骨幹企業,從老的人工機床升級換代成加工中心,推動了整個行業轉換。

2008年北京奧運會前夕,中國提前兩年實現了淘汰CFCs、哈龍等第一代臭氧消耗物。截至2019年底,多邊基金執行委員會已批准向中國提供超過14億美元資助。

(梁淑怡/圖)

艱難的替代過程

製冷劑的更替循序漸進,目前已經更新到第四代。在此過程中,中國的身份也在轉變,從加入《蒙特利爾議定書》時生產量消費量不足全球1%,到如今超過一半,成為全球最大的製冷劑等物質的生產國和使用國。

冰箱因為製冷劑的使用量少,替代相對容易。早在1995年,中國家用冰箱行業就開始採用異丁烷(R600a)替代。異丁烷不會破壞臭氧層,溫室效應極小,但其特點是易燃易爆。“冰箱用量少,其實比較安全。”浙江大學環境與資源學院博士生導師方雪坤介紹。

到2000年,國內市場家用冰箱已基本轉換為R600a製冷劑。據中國家電協會統計,2020年中國家用冰箱產量的97%採用R600a製冷劑。

其他行業的問題就沒這麼好解決了。

含氫氯氟烴(HCFCs)作為CFCs的一種替代物,多了一個化學元素氫,華北電力大學環境科學與工程學院副教授吳婧介紹,HCFCs在空氣中的壽命會更短一點,但它仍然含有氯,是消耗臭氧層物質。目前發達國家已基本完成了HCFCs的淘汰。2013年開始,中國凍結並逐步淘汰HCFCs,承諾2030年實現除維修和特殊用途以外完全淘汰,目前已經淘汰了40%左右。

二氟一氯甲烷(HCFC-22)是HCFCs的一種,目前應用在房間空調、汽車空調、工商製冷等行業。從1990年代中期開始,四氟乙烷(HFC-134a)被用於替代HCFC-22,四氟乙烷不含氯,不是消耗臭氧物質。

但四氟乙烷“怕水”,對潔淨度的要求非常高,不純淨的話,空調會發生故障。不僅如此,更換製冷劑需要同時更改整個生產體系、設計體系和產品體系,耗費多年時間。

高昂的價格也讓轉換的成本倍增。四氟乙烷(HFC-134a)的生產享有美國專利,價格為HCFC-22的近二十倍。即便後來中國化工行業突破專利,可自行生產,價格也是製冷劑的幾倍。

直到2000年以後,四氟乙烷(HFC-134a)的使用量才慢慢多了起來。

“我們是少兒階段。”張朝暉認為,部分西方國家可以跳過第二代,直接從第一代進入第三代,但中國需要按部就班,要跟上全球的轉換節奏,困難比發達國家大得多。

2009年,天然工質丙烷(R290)被作為中國房間空調製冷劑的主要替代技術。目前已有多條房間空調器生產線完成了技術轉換。與異丁烷一樣,丙烷也存在易燃易爆的問題。2021年6月,重慶發生的一起空調爆炸事故導致1人死亡,原因正是更換製冷劑時,遠超過標準限值。

氣候條件和發展程度也會影響消耗臭氧層物質的排放。東部沿海省份人口多、產業集聚,消耗臭氧層物質比較多,而珠三角地區天氣炎熱,使用空調時間長更加劇了這一點。胡建信覺得在未來,各省應當因地制宜,出臺自己的政策。

對於中國減排的情況,此前還缺乏本土化排放因子和監測資料,2019年開始,中國環境監測總站開始建設環境空氣中消耗臭氧層物質觀測網路。目前,已有89個取樣點開展受控物質監測工作。2021年將會重點建設山東長島觀測站點,未來三年,繼續在武夷山、五指山兩地建立觀測站。方雪坤談到,擁有自己的觀測資料後,能夠對異常排放及時預警,方便取證查處,同時也可以監測履約程序。

(梁淑怡/圖)

應對氣候變化的新問題

製冷劑的替代之路上,新的問題出現了。

HFCs雖然不會破壞臭氧層,但也是一種影響極大的溫室氣體,排放量正以每年10%的速率增加。它在地球暖化過程中扮演了重要角色,威力是二氧化碳的上千倍。

2016年,《基加利修正案》簽署,旨在加強對HFCs等非二氧化碳強效溫室氣體的管控,將未來30年HFCs的預計生產和消費量削減至少80%。

2021年6月17日,中國向聯合國正式交存了《基加利修正案》的接受文書,成為該修正案第122個締約方。9月15日,《基加利修正案》正式在中國生效。

中國決定接受《基加利修正案》經過了五年時間,這期間,是在為轉型做準備。雖然中國沒有很快接受,但實際上已經做了減少HFCs的相關工作。

“數十年間,我們從領導者之一變為引領者。”胡建信觀察到。中國在自己減排的基礎上,儘可能為“一帶一路”沿線國家進行技術培訓,在消耗臭氧層物質監測等方面提供幫助。

德國國際合作機構(GIZ)代表在2021年9月17日一場關於中國履行《基加利修正案》的研討會上誇讚中國的行動,認為中國對未來HFCs的設想與德國是一致的。

張世秋談到,《基加利修正案》標誌著在藉助《蒙特利爾議定書》所構建的制度框架和機制下,全球協同應對臭氧層耗損和氣候變化。作為發展中國家,中國一方面致力於承擔責任——與實際排放、環境責任、發展水平等相對應的責任;另一方面,也儘可能透過各種方式,比如國家自主貢獻以及為其他發展中國家提供支援等方式,體現大國擔當。

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  • 3本作者大大最好的一本小說,劇情讓人拍手叫好,連看三遍也不膩
  • 幽默笑話:當年老婆是音樂系的系花,追她的人很多,我能被她看上