氟氯化碳：全球变暖的罪魁祸首？

易蓉蓉 卢绍芳

2011年8月23日，科研人员在北极北冰洋测量冰的厚度。世界气象组织称北冰洋的冰量已经降到了史上第二低的记录了，总体积达到了史上最小。摄影/cfp/CFP

在格陵兰伊卢利萨特的迪斯科湾，阳光让布港冰川的一座冰山融化。剑桥大学教授瓦德翰称全球变暖造成海冰以惊人的速度消失，这张图片展示了冰层平静的美丽外壳下蕴含着融化时巨大的动力，导致数吨重的冰块滑入大海。摄影/barcroftmedia/CFP

龙年春节前后，全国各地乃至世界各地的酷冷空前，人们不禁感到困惑，不是说地球一直在变暖吗？

此前，中国科学家崔伟宏、美国科学家S.弗雷德·辛格等人也强烈反对“全球变暖”的观点，认为自然是气候变化的主要驱动因素。

2007年，联合国气候变化政府间专门委员会（IPCC）提出：“人类将会经历全球范围内炎热天气的增多，并将在未来几十年间看到地球气温增高和海平面上升。”IPCC还断言：“以二氧化碳（以下称CO2）浓度高至390ppm（part per million，百万分之一）计算的辐射能力，CO2在全球温度变化中起主要作用。”某些国家更以此为根据，提出“征收碳排放税”的政策。

那么，气候变暖真的应该归咎于CO2的温室效应吗？

卢庆彬由福州大学物理系毕业，先后留学澳大利亚、美国和加拿大，而今在加拿大滑铁卢大学物理和天文学系跨接生物系及化学系任教授。他自上世纪90年代就致力于“臭氧洞的形成”和“全球气候变化”这两个攸关地球环境及气候的重要课题，为此在Physics Reports（《物理报告》）和Physical Review Letters（《物理评论快报》）等刊物上发表了一系列学术论文。例如，卢庆彬在2010春夏于Physics Reports和Journal of Cosmology发表了两篇文章，题目分别是《卤化物的电子转移离解反应及其对臭氧层和全球气候变化的作用》和《谁是全球变暖的罪魁祸首：二氧化碳或氟里昂（CFCs）？》。这些文章在国际上产生了一定的反响。2011年秋，卢庆彬还陆续发表了两篇文章，题目是《宇宙射线，CFCs，臭氧洞及气候变化(I)，(II)》。

“我的研究成果表明，氟氯化碳才是全球变暖的罪魁祸首，而不是二氧化碳。”卢庆彬道。

推翻常规

1974年，美国科学家莫利纳和最近去世的罗兰德（Molina and Rowland）提出CFCs在热带高平流层（大约40公里处）由紫外线光解产生氯而耗尽大量的O3，获得1995年诺贝尔化学奖。

但现在臭氧洞于每年冬末春初出现在南极低平流层15～20公里处。卢庆彬和合作者Madey（已逝）1998实验中观察到当氟氯化碳与极性分子冰(水或氨)共吸附于某一表面上时，由氟氯化碳的电子激励脱附而产生的氯原子和氟的产率可增大上万倍。卢庆彬说：当氟氯化碳吸附了极地平流层云的冰粒子后，由氟氯化碳被电子离解产生的氯产率会增加三万倍，而在平流层中，电子的主要来源是宇宙射线。卢庆彬创新性地提出了“由宇宙射线驱使的电子诱导反应（The cosmic-ray-driven electron-induced reaction，简称CRE机制）”。

至2010年为止，实测结果和预测值吻合很好，从而有力地佐证了CRE反应的正确性。这一研究结果启发了卢庆彬进一步探求氟氯化碳和气候变化的关系。

“1975～2000年全球温度升高最快，与实测结果符合。而大约从2002年开始预期全球会有缓慢变冷的状况出现，与上世纪80年代后国际《蒙特利尔议定书》限制氟氯化碳的应用有关。”卢庆彬强调说。

述及氟氯化碳对全球气候的影响，卢庆彬说：“一般认为CFCs仅仅是全球变暖中的小角色，它在大气中的浓度≤540ppt（ppt，part per trillion万亿分之一），比非氟氯化碳温室气体(CO2,CH4,N2O)的浓度低1000到100万倍。”例如到2002年，CO2的浓度已升至377ppm，而一个ppm等于一百万个ppt。

温室效应的强弱不仅在于气体的多寡，更在于其吸收长波辐射的能力。地球表面和云层的总辐射能有80%发射在8～12微米波段，故此波段被称为“大气窗口”。而对这一波段辐射吸收最强的气体正是氟氯化碳，也就是说，氟氯化碳正是产生强温室效应的气体。那么，检验氟氯化碳是不是气候变化主角的问题就在于：与非氟氯化碳温室气体特别是CO2相比，氟氯化碳的温室效应有多显著？对于具有比氟氯化碳浓度高得多的非氟氯化碳温室气体，其温室效应是否已饱和？

“请注意，CFCs自20世纪70年代才大量排放进入大气层。历年全球温度数据是由英国气象局（UK Met Office）和美国国家海洋大气局（US NOAA）提供的。”卢庆彬说。

诚所谓，不比不知道，一比吓一跳，氟氯化碳对全球变暖的主角作用应相当明显。卢庆彬预言如果没有新的温室气体产生，随着大气中氟氯化碳浓度非常缓慢地减少，长期的全球气温将恢复至1950年代水平，即变冷趋势大约已从2002年开始并会持续到未来的50至70年。

未来趋势

据报道，最近印度已经证实了温度与氟氯化碳的关系。而且事实上，世界气象组织的最新报告（2011）承认：“全球平均低平流层的温度从大约1995年以来就没有显著的增长趋势。”当然，卢庆彬的预言仍有待将来更多数据的检验，而全球气候与大自然的气象因素及人类活动关系之复杂，同样有待继续探讨。

卢庆彬即将发表关于这些科学问题的更多研究成果，将会回答到底太阳活动或宇宙射线本身对全球气候变化会有多大的影响以及为什么海平面还在继续上升（与观测到的地球表面的温度变化不相同）的问题。后者与南北两极的臭氧洞及冰川溶解变化有极大的关系。

但卢庆彬表示，有一点是肯定的：20世纪后期全球气温上升并不是由于二氧化碳（CO2），而是氟氯化碳。从长期趋势来看，全球气温在今后50到70年会逐渐还原即变冷。必须指出的是，这种趋势与二氧化碳的气候变暖理论严重不符合。所谓“碳排放制约气候变化”的说法应该可以休矣。

（卢绍芳系中国科学院福建物质结构研究所研究员）

【链接】

宇宙射线（CR）

来自宇宙，穿透力极强的高能量带电粒子流。由于是带电粒子，宇宙射线被地球磁场集中到南极和北极。自20世纪伊始，科学家对这一天外来客的研究已历百年有余，迄今仍然未能完全探知它的由来和神秘，但它们对于地球环境和温度的影响不容小觑是肯定的。

臭氧（O3）层

臭氧层存在于地球大气的平流层，距地球表面10～50公里处。如果所有大气中的臭氧压缩为地球表面的压力，这一层仅仅3个毫米厚，但就是这么小量O3的存在，对地球上的生命起着极为重要的保护作用。由于O3吸收了大部分来自太阳的紫外辐射，使地球表面的动植物及人类免受紫外辐射的伤害。

氟氯化碳（CFCs）

学名氯氟烃类（氟氯化碳），俗称“氟里昂”，由于其优良的化学稳定性和无毒性，在世界范围内被广泛用作冰箱和空调的冷却剂、泡沫塑料制造业的冷却介质和喷雾器的喷气燃料等。当CFCs气体被运送到臭氧层，在那里遭遇强的紫外光或电子转移离解反应而分解释放出氯原子Cl后，氯原子与臭氧经过化学反应转变为氧气(O2)，则O3即耗损。