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无氟冰箱 名不副实

贾振邦   

  1. 北京大学城市与环境学系 北京 100871
  • 出版日期:2000-12-15 发布日期:2000-12-15

The Reality Doesn't Correspond to Its Appellation of“无氟冰箱”(wufubingxiang)

Jia Zhenbang   

  • Online:2000-12-15 Published:2000-12-15

摘要: 当代最大的环境问题之一就是大气臭氧层的破坏。各新闻媒体对这个问题进行了大量的报道,主要目的在于唤醒广大公众的环境意识,其功绩不小。但是在宣传报道中对于臭氧层破坏的问题有的提法不科学,形成了某些误解,其中“无氟冰箱”就是最明显的实例之一。
臭氧层是法国科学家法布里20世纪初发现的。臭氧层存在于地表以上16~40公里的平流层中,浓度最大值通常出现在25~30公里的高度。臭氧层气体非常稀薄,即使在最大浓度处,臭氧与空气的体积比也只有百万分之几,若将它折算成标准状态,臭氧的总累积厚度只不过0.3厘米左右。然而,臭氧层对地球上生命的重要性就像氧气和水一样,如果没有臭氧层这把“保护伞”的保护,到达地面的紫外线辐射就会达到使人致死的强度,地球上的生命就会像完全失去空气一样遭到毁灭。
大气层中的臭氧可以同许多化学物质发生反应而受到破坏。在所有同臭氧起化学反应的物质中,最主要的是碳、氢、氯、氮几种元素组成的气体。这些痕量气体包括:一氧化二氮、四氯化碳、甲烷和氟氯烃(CFCS),它们是在空中经紫外线作用后产生的,在低层大气中一般是稳定的。然而,一旦进入平流层后,却能活泼地与臭氧发生反应,使臭氧层受到破坏。由于人类活动,大气中的这些痕量气体的浓度正在不断上升,特别是由于大气中的CFCS浓度的上升所造成的影响更为明显。
臭氧层遭到破坏是英国科学家发现的,英国的南极考察队在南极的哈利湾(Halley Bay)用光谱分析法测定臭氧浓度时发现南极臭氧空洞。几乎每年10月在南极大陆上空气柱臭氧总量急剧下降,形成一个面积与极地涡旋相当的气柱臭氧浓度很低的地区,整个南极上空的臭氧量将近减少了40%,20世纪70年代以后下降越来越明显。据有关资料报道,1985年南极臭氧洞的面积为900万km2(相当于美国的面积,深度相当于珠穆朗玛峰),1995年南极臭氧洞面积为2000万km2(相当于两个欧洲),1998年南极臭氧洞面积已达2720万km2(比整个北美洲还要大)。
南极臭氧洞的出现,引起了众多科学家的注意,对其形成原因提出了不同的假说。包括①奇氮理论或称太阳活动说:该假说认为平流层臭氧消耗主要是由于奇氮对臭氧的催化作用造成的,同时指出南极臭氧洞以及全球臭氧总量减少同太阳活动周期之间的关系;②涌井流假说:该假说认为,从大气动力学观点来看,一般规律是在平流层下部存在两种形式的绝热循环,即大气在赤道上升和两极下降。但由于南极的特殊条件,却形成了一个相反的过程,在南极形成相对稳定的极气旋。在极气旋内空气上升,而在极气旋边缘空气下降。空气上升减少了臭氧的浓度,而且温度越低,臭氧浓度越小,因而形成臭氧洞;③单相说:该假说提出臭氧可被(氟氯烃)消耗的理论。氟里昂(商品名称,包括CFCl3和CF2Cl2)的学名为氟氯烃,氟利昂吸收紫外线而被光解释放出氯原子:
CFCl3+Uv→CFCl2+Cl
CF2Cl2+Uv→CF2Cl+Cl
Cl+O3→ClO+O2
ClO+O→Cl+O2
④多相说:该假说是在单相说基础上提出的理论。多相说认为,消耗臭氧的氯原子直接来源于HCl和ClONO2,而不是CFCl3和CF2Cl2。HCl和ClONO2发生反应生成HNO3和Cl2,后者光解形成Cl原子而破坏臭氧层;⑤氯溴协同作用假说:该假说认为,消耗臭氧层的过程是一复杂的协同作用,最终导致臭氧层的破坏。
从以上单相、多相和氯溴协同作用学说和化学反应式中可以看到,破坏臭氧层的元凶是“氯”而并非“氟”。那为什么有人提出“无氟”冰箱呢?究其原因,可能与CFC-11(发泡剂)、CFC-12(制冷剂)都与氟里昂类物质有关,氟里昂可以升入平流层被紫外线光解,放出氯离子,专家指出,一个氯原子可以破坏十万个臭氧,因此“无氟冰箱”的概念不科学,是一种误解。
为了防止臭氧层的破坏,科学家提出了替代物质。这些替代物质虽然仍属于氟里昂类物质,但其中没有或只有极少量能够破坏臭氧层的氯。
那么怎样称呼采用CFC替代技术的电冰箱合适呢?有的专家认为,用“中国环保标志”冰箱来表示为好。