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海水暖化等原因影響 製冷化合物 CFC 將被海洋釋放 21 世紀末或再破壞臭氧層

2021/3/16 — 14:29

最新刊於《美國國家科學院期刊 (PNAS) 》的研究警告,隨著大氣氟氯烴 (Chlorofluorocarbons, CFC) 含量下降和海水暖化,部份原由海洋吸收的 CFC 會被釋放回大氣中,在 21 世紀後期重新破壞臭氧層,數量更屬國家級的排放,將會危害《蒙特利爾議定書 (Montreal Protocol) 》的成果。

離地球 10-30 公里的大氣平流層中有一層薄薄的臭氧 (O3),稱為臭氧層,將太陽釋出的致癌紫外線 (UV) 吸收,保護人類和農作物免受其傷害。

而 CFC 是由與氯、氟與碳原子組成的人工化合物。由於其惰性、不易燃、無腐蝕性且無毒,因此在 20 世紀下旬, CFC 被用於製冷劑,以及其他家庭和工業產品中。1985 年科學家發現南極上空臭氧層穿洞與 CFC 有關,各國已相當擔憂。全球 46 國於 1987 年簽訂《蒙特利爾議定書》逐步淘汰 CFC 及相關化合物,避免其繼續破壞地球臭氧層。同時這些化合物亦是溫室氣體,引起更嚴重的全球暖化。

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近數十年,大氣中的 CFC 含量已大幅減少,臭氧洞亦已開始自我修復。但是,所有已經釋放到大氣中的 CFC 必須運往某個地方,對大部份 CFC 而言,那是全球的海洋。

那是因為海洋和大氣趨於保持平衡。當大氣中含有大量如 CFC 的水溶性分子時,海洋就會吸收其中一部分。當海洋中有許多相同的分子但大氣中沒有時,海洋則將之釋放回空中。隨著全球淘汰並停止生產 CFC ,大氣中的 CFC 含量下降,海洋從大氣吸收的 CFC 也越來越少。最終海洋將成為 CFC 的淨排放源。

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另外,氣候變化使海水變暖,減少了每一加侖海水可容納的 CFC 量,也加速了海洋排放 CFC 過程。

團隊主要集中分析一氟三氯甲烷 (CFC-11) ,團隊估計曾經製造和排放的所有 CFC-11 中約有 5–10% 最終進入了海洋。而且 CFC-11 雖然因《蒙特利爾議定書》被禁用,數量有所減少,但大氣中 CFC-11 的水平仍然比海洋的高出許多。

但團隊利用 1930–2300 年間海洋反應和 CFC 產量實際和預期的模型估算,發現到 2075 年,大氣中 CFC-11 的含量將下降得太多,以至於海洋釋放出的 CFC-11 多於其吸收的。到 2145 年,海洋將釋放出大量 CFC-11 ,有参與研究的麻省理工學院環境科學家 Susan Solomon 在聲明中形容,數量足夠讓人看起來有國家違反《蒙特利爾議定書》。

團隊又假設,到 2100 年全球平均升溫 5°C 時,海洋可能會提早 10 年由吸收 CFC-11 變成釋出該化合物,此暖化幅度的估算高於《巴黎氣候協議》,但與現時全球的排放趨勢一致。

來源:
Live Science, Ozone-destroying CFCs could make late-21st-century comeback, 15 March 2021

報告:
Wang, P.D., Scott, J.R., Solomon, S. & et al. (2021). On the effects of the ocean on atmospheric CFC-11 lifetimes and emissions. PNAS March 23, 2021 118 (12) e2021528118. doi: 10.1073/pnas.2021528118

文/Alan Chiu

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