臭氧层破坏的危害示意图

保护臭氧层

天衣裂缝

1974年美国的两名科学家发表臭氧层被破坏的论文后，保护臭氧层即成为环境保护的主题之一。

在地球上空20～30千米的平流层（同温层）范围内有一圈特殊的大气层，这一层大气中臭氧含量特别高。大气平均臭氧含量大约是千万分之三，而这里的臭氧含量接近百万分之十，高空大气层中90%的臭氧集中在这里，所以叫它臭氧层。臭氧层在保护地球方面具有特别的功能。它对于阳光中与生物无害的可见光和A段紫外线一律放行；对生物害处极大的是C段紫外线，臭氧能把它全部吸收；对生物害大利小的B段紫外线，臭氧对它们会大部分吸收，小部分放行，这小部分到达地面既可以杀菌消毒，又不至于对人体健康造成危害。所以说臭氧层是保护地球的无缝天衣。

1985年，英国科学家发现南极上空有一个巨大的、面积与美国大陆差不多大的臭氧层“空洞”。1987年德国科学家发现北极上空也出现了臭氧空洞，面积是南极臭氧空洞的1／3。中国科学家也发现，每年6～10月青藏高原上空会出现一个大气臭氧浓度异常低值中心，而且低值中心区域的臭氧量逐年减少，这可以说是地球上发现的第三个臭氧空洞。目前全世界除热带地区外，均发生臭氧层遭受破坏的情形。

就在发现臭氧耗损和出现臭氧空洞的同时，世界各地纷纷报道皮肤癌和白内障的发病率明显增加，这说明如果再发展下去地球上的万物，特别是人和动物都会遭受极大危害。

据统计，即使按现在制定的淘汰消耗臭氧层物质时间表，臭氧层破坏给人类社会带来的损害要到2020年才能显著恢复，完全恢复则要等到2050年。

氟氯烃是元凶

空调、电冰箱用的一类制冷剂是氟氯烃（CFC）其商品名叫氟里昂。英国化学家密得莱于1930年4月制得二氟二氯甲烷（CF₂Cl₂）。有了这种新型的致冷剂，这才有了今日的电冰箱、空调器，人们的生活也变得更加方便和舒适。这种物质自身无毒，当初密得莱在宣布这一发现时，为证明它无毒无臭，还曾深深吸入一口该化合物的蒸气并呼出，将一只点燃的蜡烛吹熄。然而，当制冷系统破裂、渗漏、清洗或更换时有可能造成制冷剂外漏，使氟氯烃物质进入大气，并且随风飘扬进入大气层中。氟氯烃在低层大气中稳定、游荡10年左右的时间进入同温层，直至穿出臭氧层。穿出臭氧层后，在强烈紫外线的作用下，氟氯烃迅速分解，产生氯原子，氯原子极为活泼，专门拆散臭氧分子。一个氯原子会破坏10万个臭氧（O₃）分子，使臭氧层遭到破坏。常此以往臭氧层逐渐变薄，出现空洞。

由于工业生产和生活中大量使用含氟氯烃的喷雾剂、发泡剂、清洗剂、制冷剂等，人类已经把1500万吨以上的氟氯烃排放到大气中。进人大气中的氟氯烃，只有一部分参与臭氧层破坏作用。大部分还在大气中游荡。因而，虽然现在很多地方已停止生产和使用氟氯烃，臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况，除了氟氯烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氮肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，都是破坏臭氧层的“原凶”。1996年美国一科学家因对臭氧层的形成和破坏的研究及对环保的重要贡献，获得诺贝尔化学奖。

补天有炼石

自1974年迄今的30几年中，国际社会为保护臭氧层进行了不懈的努力。联合国环境署开始规划各项保护臭氧层的措施，并在1985年维也纳会议上，获得了具体结论，签订了《维也纳公约》。1987年46个国家在加拿大签订了蒙特利尔议定书。我国政府已于1989年9月加入了保护臭氧层的维也纳公约，并于1991年6月加入1990年经修正的蒙特利尔议定书，规定2010年完全淘汰破坏臭氧层物质。

R134a是R12（CF₂Cl₂）较好的替代物。热效率比R12稍低一些，无毒，不燃，但是生产比较困难，价格较高，润滑油、密封材料、压缩机等都要改变，不能直接更换。

氟里昂替代物技术是一项较大的系统工程，在众多的替代物开发研制中，R134a作为新型制冷剂已被世界各国作为首选的替代品。它性能稳定，使用安全方便，是目前综合性能最好、配套技术最完善、应用最成熟的制冷剂替代物。西方发达国家已开始大量生产和使用，而我国目前所使用的R134a全部依赖进口。我国科技人员历经8年的刻苦攻关，耗资千余万元，成功研制出了新型、高效催化剂和具有独创性的逆向循环气相法合成工艺，获得了两项中国专利和一项世界专利。年产200吨R134a的一期工程有罐装（300～340克／罐）产品与国内消费者见面，以满足国内制冷行业的需求。年产5000～10000吨的二期工程，也在2000年底完成。

近几年，我国积极参与国际保护臭氧层活动，与美国、德国、瑞典、加拿大、日本、丹麦、芬兰等国在保护臭氧层技术信息交流、生产线替代转换等方面开展了合作，取得了较好的效果。我国与联合国环境规划署、联合国工业与发展组织、联合国开发计划署和世界银行等4个国际执行机构已建立了正常的工作关系。迄今为止，多边基金向我国200多个企业提供了约2亿美元的赠款，并批准了3个行业的整体淘汰计划，获得赠款2．19亿美元。经过不懈的努力，我国在保护臭氧层方面已取得很大的成效，“女娲补天”的神话终将变成现实。中国人可以用自己的技术为世界保护臭氧层的国际行动作出贡献。

制冷剂的发展趋势

对臭氧层安全的制冷剂及其混合物大部分是热辐射气体，它们散发到大气中会引起温室效应。1992年在里约热内卢召开的联合国环境与发展会议认为，地球变暖是对生态环境的最大危险。据估计，到2l世纪末地球的平均温度将上升1℃～3℃，造成城市温度上升，高温天气持续，海平面上升，许多生物无法生存。

在考虑制冷剂本身引起的温室效应外，还应考虑制冷机因用电而产生的温室效应，而且要求制冷机有较高的节能指标。根据专家们的估计，今后氟氯烃及其替代物引起的总温室效应达10%以上，因此也是一个不可忽视的问题。

目前恢复采用天然制冷剂的呼声日益升高，包括水（R718）、空气（R729）、氮（R11728）、氨（R717）、二氧化碳（R744）、碳氢化合物、氦气等。1994年德国已有1000多台冰箱采用异丁烷、丙烷和它们的混合物来替代R12，能耗指标不相上下，压缩机构造略有变化，润滑油、电气绝缘和密封材料等基本不变。中国海尔公司1993年生产出第一批环保冰箱。此后，该公司采用异丁烷为制冷剂，环戊烷为发泡剂，生产出无氟氯烃、无温室效应的电冰箱BCD220B，节能42%，达到欧洲节能冰箱A级水平，具有国际先进水平，已大量出口欧洲许多国家。

紧接着，国内外许多厂家正在开发新一代的氨制冷装置，它是具有多年使用经验的制冷剂，具有高效、节能、价廉、泄漏容易发现等优点，对臭氧层和温室效应都没有影响；缺点是有气味，有毒性和爆炸危险，可期望用于商业制冷、空调、热泵系统。总之，虽然合成制冷剂还将继续使用，今后趋势将尽可能多的使用天然制冷剂。