40年前的一个伟大发现，催生全球最成功的国际协议，并拯救了地球

四十年前的今天，三位英国科学家报告称，南极洲上空发生了一些奇异且出乎意料的事情。

或许他们当时并不知道，他们的这次发现是20世纪最伟大的地球物理发现之一，并开启了一段近代史上最重要的科学故事之一。

△ 从左到右，乔·法曼，布莱恩·加德纳，乔恩·尚克林

这三个科学家是英国南极调查局三位研究人员，分别是乔·法曼、布莱恩·加德纳和乔纳森·尚克林。

1985年5月16日，该团队在《自然》杂志上发表了一篇论文，清晰地表明南极洲上空的大气臭氧层出现了一个空洞。

这项成果催生了史上第一份旨在解决环境问题的全球性条约——《蒙特利尔议定书》，地球上所有国家都签署了该议定书，毫不夸张的说它拯救了地球。

△ 多布森分光光度计

以下就是他们的故事：

长期以来，这三位科学家一直在默默地收集和分析多布森分光光度计的数据，这是20世纪20年代开发的一种外观老旧、可以测量大气臭氧的仪器。

起初，他们并没有在寻找异常现象，他们只是想更好地了解南极洲的大气。

但在1981年，他们的数据开始显示出一些奇怪的、无法解释的模式。

最初他们认为这种异常可能是因为多布森分光光度计出了问题。尚克林找来一台全新的仪器，并在之后一年的一整个夏天都带着它，观察记录上面的数据，以确定具体异常原因。

△ 尚克林在操作多布森分光光度计

尚克林发现，数据图表上的数据随着时间推移越来越少了……但是他不清楚是什么地方不对劲，他怀疑这可能只是个例。

为了更好了解这个发现，他整理了乔·法曼收集的过去十年的数据，他发现这是一个系统性的问题，每年春天，南极臭氧浓度都比前一年略低。

之后，三个科学家共同努力，进一步证实南极洲上空的臭氧水平随季节变化而波动。臭氧空洞通常在南极洲春季（8月至10月）达到最大，然后逐渐缩小，最终在夏季（12月）开始时消失。

△ 多布森分光光度计的图表

臭氧层位于地球表面15至30公里的高度，是大气中臭氧气体浓度较高的区域。这种气体有助于吸收来自太阳的有害紫外线，它如同一道隐形屏障，保护着地球上的生命。

如果没有臭氧层，或者臭氧层出现一个大洞，我们将遭受更多辐射的侵袭，导致皮肤癌、白内障和免疫系统受损的发病率上升。

同时这也会显著破坏生态系统，尤其是处于海洋食物链底部的浮游生物，它们会受到显著影响。

自20世纪70年代以来，科学家们一直担心氯氟烃（用于气雾剂和制冷的人造气体）可能正在破坏臭氧层。

不过，当时主流的理论认为，任何破坏都可能发生在热带地区上空40公里以上的高空，那里的紫外线辐射最为强烈。

在那里，紫外线会分解氯氟烃分子，释放出氯原子，进而催化破坏臭氧层。

然而，尚克林等人的发现正好相反，南极洲正在发生臭氧层损耗，并且损耗速度令人眼花缭乱。

当时，学界推测很可能是因为极寒的大气条件和极地平流层云的形成，创造了一种环境，使氯氟烃中的氯化合物变得高度活跃。

当初春阳光重返南极时，这些活性氯分子迅速分解臭氧，导致臭氧急剧变薄，即如今人们所熟知的臭氧空洞。

1986年，美国科学家发表的一篇论文证实了这种复杂的化学反应，并确认氯氟烃是南极洲臭氧层破坏的直接原因。

考虑到臭氧对地球的重要性，世界各国必须团结起来，制定计划，尽快逐步淘汰这些化学物质的使用。

△ 2024年臭氧空洞演变的3D渲染图

最成功的国际协议

1987年，就在臭氧空洞发现公布两年后，197个国家和欧盟签署了世界上第一个全球环境条约——《蒙特利尔议定书》，共同逐步淘汰了氯氟烃。

更重要的是，该协定书还制定了预防措施，即通过它一样能够禁止那些尚未发明的、以后会消耗臭氧层的化学物质。

该协定书是迄今为止唯一得到全世界国家批准的联合国条约，被前联合国秘书长科菲·安南誉为“迄今为止最成功的国际协议”。

那么，这项协议是为何会如此迅速地被执行呢？

原因很简单，它传递了明确的信息，提供了直接的解决方案，但或许最重要的是，它不需要人们彻底改变人们的生活方式。

△ 空调等的制冷依然可以找到替代品

另外，从ZZ和经济角度来看，它也带来了诸多益处。

臭氧层变薄使得更多紫外线到达地表，从而导致更多紫外线引发皮肤癌和白内障，因此存在公共卫生问题，而癌症长期以来都是ZZ上的一个大问题。

制造商们也很乐意转向替代品，因为氯氟烃的50年专利期即将到期，商人可以通过生产替代品赚更多钱。

不管怎么样，因为《蒙特利尔议定书》，让臭氧空洞在过去40年里稳步缩小，并且有望完全恢复（只要任何新的威胁都得到控制）。

△ NASA对臭氧恢复情况的预测

臭氧空洞何时能恢复？

著名大气化学家、大气科学中心前联合主任、在《蒙特利尔议定书》中发挥了重要作用的约翰·派尔教授在接受采访时表示：本世纪下半叶就有可能恢复。

之所以恢复过程缓慢，是因为有些气体的寿命很长，而且由于年际变化，很难检测到恢复。

但值得一提的是，其实现在依然有一些非法排放的破坏臭氧层的化学物质，例如氟利昂-11，时常会有所排放。

除此之外，气候变化本身也可能使臭氧层恢复变得更加复杂，因为大气温度和环流模式的变化可能会影响臭氧的形成和消耗。

以及早期研究还表明，近年来日益普遍的卫星和火箭发射也可能对臭氧层产生负面影响，无论是在发射过程中还是在卫星重返大气层时。

尽管存在这些障碍，但《蒙特利尔议定书》仍然是全球合作应对环境危机的里程碑。

它表明，只要有清晰的科学依据、协调一致的政策和国际承诺，就有可能实现有意义的改变。

最后

除了臭氧问题之外，目前地球还有一个已知的、能够显著影响地球生态的事件，那就是全球变暖。

不幸的是，应对气候变化远比臭氧问题复杂得多，它不可能靠快速解决方案或单一条约来解决，所以这个问题一直延续，甚至越来越严重。

文章编译于：
https://www.iflscience.com/this-story-is-a-good-one-40-years-ago-scientists-discovered-a-hole-in-the-ozone-layer-and-saved-the-planet-79209