氟氯化碳：全球變暖的罪魁禍?zhǔn)祝?/h1>
2013-11-21 10:38:34易蓉蓉盧紹芳
中國三峽 2013年1期
易蓉蓉 盧紹芳
2011年8月23日，科研人員在北極北冰洋測(cè)量冰的厚度。世界氣象組織稱北冰洋的冰量已經(jīng)降到了史上第二低的記錄了，總體積達(dá)到了史上最小。攝影/cfp/CFP
在格陵蘭伊盧利薩特的迪斯科灣，陽光讓布港冰川的一座冰山融化。劍橋大學(xué)教授瓦德翰稱全球變暖造成海冰以驚人的速度消失，這張圖片展示了冰層平靜的美麗外殼下蘊(yùn)含著融化時(shí)巨大的動(dòng)力，導(dǎo)致數(shù)噸重的冰塊滑入大海。攝影/barcroftmedia/CFP
龍年春節(jié)前后，全國各地乃至世界各地的酷冷空前，人們不禁感到困惑，不是說地球一直在變暖嗎？
此前，中國科學(xué)家崔偉宏、美國科學(xué)家S.弗雷德·辛格等人也強(qiáng)烈反對(duì)“全球變暖”的觀點(diǎn)，認(rèn)為自然是氣候變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。
2007年，聯(lián)合國氣候變化政府間專門委員會(huì)（IPCC）提出：“人類將會(huì)經(jīng)歷全球范圍內(nèi)炎熱天氣的增多，并將在未來幾十年間看到地球氣溫增高和海平面上升。”IPCC還斷言：“以二氧化碳（以下稱CO2）濃度高至390ppm（part per million，百萬分之一）計(jì)算的輻射能力，CO2在全球溫度變化中起主要作用?！蹦承﹪腋源藶楦鶕?jù)，提出“征收碳排放稅”的政策。
那么，氣候變暖真的應(yīng)該歸咎于CO2的溫室效應(yīng)嗎？
盧慶彬由福州大學(xué)物理系畢業(yè)，先后留學(xué)澳大利亞、美國和加拿大，而今在加拿大滑鐵盧大學(xué)物理和天文學(xué)系跨接生物系及化學(xué)系任教授。他自上世紀(jì)90年代就致力于“臭氧洞的形成”和“全球氣候變化”這兩個(gè)攸關(guān)地球環(huán)境及氣候的重要課題，為此在Physics Reports（《物理報(bào)告》）和Physical Review Letters（《物理評(píng)論快報(bào)》）等刊物上發(fā)表了一系列學(xué)術(shù)論文。例如，盧慶彬在2010春夏于Physics Reports和Journal of Cosmology發(fā)表了兩篇文章，題目分別是《鹵化物的電子轉(zhuǎn)移離解反應(yīng)及其對(duì)臭氧層和全球氣候變化的作用》和《誰是全球變暖的罪魁禍?zhǔn)祝憾趸蓟蚍锇海–FCs）？》。這些文章在國際上產(chǎn)生了一定的反響。2011年秋，盧慶彬還陸續(xù)發(fā)表了兩篇文章，題目是《宇宙射線，CFCs，臭氧洞及氣候變化(I)，(II)》。
“我的研究成果表明，氟氯化碳才是全球變暖的罪魁禍?zhǔn)?，而不是二氧化碳?！北R慶彬道。
推翻常規(guī)
1974年，美國科學(xué)家莫利納和最近去世的羅蘭德（Molina and Rowland）提出CFCs在熱帶高平流層（大約40公里處）由紫外線光解產(chǎn)生氯而耗盡大量的O3，獲得1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
但現(xiàn)在臭氧洞于每年冬末春初出現(xiàn)在南極低平流層15～20公里處。盧慶彬和合作者M(jìn)adey（已逝）1998實(shí)驗(yàn)中觀察到當(dāng)氟氯化碳與極性分子冰(水或氨)共吸附于某一表面上時(shí)，由氟氯化碳的電子激勵(lì)脫附而產(chǎn)生的氯原子和氟的產(chǎn)率可增大上萬倍。盧慶彬說：當(dāng)氟氯化碳吸附了極地平流層云的冰粒子后，由氟氯化碳被電子離解產(chǎn)生的氯產(chǎn)率會(huì)增加三萬倍，而在平流層中，電子的主要來源是宇宙射線。盧慶彬創(chuàng)新性地提出了“由宇宙射線驅(qū)使的電子誘導(dǎo)反應(yīng)（The cosmic-ray-driven electron-induced reaction，簡(jiǎn)稱CRE機(jī)制）”。
至2010年為止，實(shí)測(cè)結(jié)果和預(yù)測(cè)值吻合很好，從而有力地佐證了CRE反應(yīng)的正確性。這一研究結(jié)果啟發(fā)了盧慶彬進(jìn)一步探求氟氯化碳和氣候變化的關(guān)系。
“1975～2000年全球溫度升高最快，與實(shí)測(cè)結(jié)果符合。而大約從2002年開始預(yù)期全球會(huì)有緩慢變冷的狀況出現(xiàn)，與上世紀(jì)80年代后國際《蒙特利爾議定書》限制氟氯化碳的應(yīng)用有關(guān)?！北R慶彬強(qiáng)調(diào)說。
述及氟氯化碳對(duì)全球氣候的影響，盧慶彬說：“一般認(rèn)為CFCs僅僅是全球變暖中的小角色，它在大氣中的濃度≤540ppt（ppt，part per trillion萬億分之一），比非氟氯化碳溫室氣體(CO2,CH4,N2O)的濃度低1000到100萬倍?！崩绲?002年，CO2的濃度已升至377ppm，而一個(gè)ppm等于一百萬個(gè)ppt。
溫室效應(yīng)的強(qiáng)弱不僅在于氣體的多寡，更在于其吸收長波輻射的能力。地球表面和云層的總輻射能有80%發(fā)射在8～12微米波段，故此波段被稱為“大氣窗口”。而對(duì)這一波段輻射吸收最強(qiáng)的氣體正是氟氯化碳，也就是說，氟氯化碳正是產(chǎn)生強(qiáng)溫室效應(yīng)的氣體。那么，檢驗(yàn)氟氯化碳是不是氣候變化主角的問題就在于：與非氟氯化碳溫室氣體特別是CO2相比，氟氯化碳的溫室效應(yīng)有多顯著？對(duì)于具有比氟氯化碳濃度高得多的非氟氯化碳溫室氣體，其溫室效應(yīng)是否已飽和？
“請(qǐng)注意，CFCs自20世紀(jì)70年代才大量排放進(jìn)入大氣層。歷年全球溫度數(shù)據(jù)是由英國氣象局（UK Met Office）和美國國家海洋大氣局（US NOAA）提供的。”盧慶彬說。
誠所謂，不比不知道，一比嚇一跳，氟氯化碳對(duì)全球變暖的主角作用應(yīng)相當(dāng)明顯。盧慶彬預(yù)言如果沒有新的溫室氣體產(chǎn)生，隨著大氣中氟氯化碳濃度非常緩慢地減少，長期的全球氣溫將恢復(fù)至1950年代水平，即變冷趨勢(shì)大約已從2002年開始并會(huì)持續(xù)到未來的50至70年。
未來趨勢(shì)
據(jù)報(bào)道，最近印度已經(jīng)證實(shí)了溫度與氟氯化碳的關(guān)系。而且事實(shí)上，世界氣象組織的最新報(bào)告（2011）承認(rèn)：“全球平均低平流層的溫度從大約1995年以來就沒有顯著的增長趨勢(shì)?！碑?dāng)然，盧慶彬的預(yù)言仍有待將來更多數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，而全球氣候與大自然的氣象因素及人類活動(dòng)關(guān)系之復(fù)雜，同樣有待繼續(xù)探討。
盧慶彬即將發(fā)表關(guān)于這些科學(xué)問題的更多研究成果，將會(huì)回答到底太陽活動(dòng)或宇宙射線本身對(duì)全球氣候變化會(huì)有多大的影響以及為什么海平面還在繼續(xù)上升（與觀測(cè)到的地球表面的溫度變化不相同）的問題。后者與南北兩極的臭氧洞及冰川溶解變化有極大的關(guān)系。
但盧慶彬表示，有一點(diǎn)是肯定的：20世紀(jì)后期全球氣溫上升并不是由于二氧化碳（CO2），而是氟氯化碳。從長期趨勢(shì)來看，全球氣溫在今后50到70年會(huì)逐漸還原即變冷。必須指出的是，這種趨勢(shì)與二氧化碳的氣候變暖理論嚴(yán)重不符合。所謂“碳排放制約氣候變化”的說法應(yīng)該可以休矣。
（盧紹芳系中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員）
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宇宙射線（CR）
來自宇宙，穿透力極強(qiáng)的高能量帶電粒子流。由于是帶電粒子，宇宙射線被地球磁場(chǎng)集中到南極和北極。自20世紀(jì)伊始，科學(xué)家對(duì)這一天外來客的研究已歷百年有余，迄今仍然未能完全探知它的由來和神秘，但它們對(duì)于地球環(huán)境和溫度的影響不容小覷是肯定的。
臭氧（O3）層
臭氧層存在于地球大氣的平流層，距地球表面10～50公里處。如果所有大氣中的臭氧壓縮為地球表面的壓力，這一層僅僅3個(gè)毫米厚，但就是這么小量O3的存在，對(duì)地球上的生命起著極為重要的保護(hù)作用。由于O3吸收了大部分來自太陽的紫外輻射，使地球表面的動(dòng)植物及人類免受紫外輻射的傷害。
氟氯化碳（CFCs）
學(xué)名氯氟烴類（氟氯化碳），俗稱“氟里昂”，由于其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和無毒性，在世界范圍內(nèi)被廣泛用作冰箱和空調(diào)的冷卻劑、泡沫塑料制造業(yè)的冷卻介質(zhì)和噴霧器的噴氣燃料等。當(dāng)CFCs氣體被運(yùn)送到臭氧層，在那里遭遇強(qiáng)的紫外光或電子轉(zhuǎn)移離解反應(yīng)而分解釋放出氯原子Cl后，氯原子與臭氧經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕?O2)，則O3即耗損。
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2007年，聯(lián)合國氣候變化政府間專門委員會(huì)（IPCC）提出：“人類將會(huì)經(jīng)歷全球范圍內(nèi)炎熱天氣的增多，并將在未來幾十年間看到地球氣溫增高和海平面上升。”IPCC還斷言：“以二氧化碳（以下稱CO2）濃度高至390ppm（part per million，百萬分之一）計(jì)算的輻射能力，CO2在全球溫度變化中起主要作用?！蹦承﹪腋源藶楦鶕?jù)，提出“征收碳排放稅”的政策。
那么，氣候變暖真的應(yīng)該歸咎于CO2的溫室效應(yīng)嗎？
盧慶彬由福州大學(xué)物理系畢業(yè)，先后留學(xué)澳大利亞、美國和加拿大，而今在加拿大滑鐵盧大學(xué)物理和天文學(xué)系跨接生物系及化學(xué)系任教授。他自上世紀(jì)90年代就致力于“臭氧洞的形成”和“全球氣候變化”這兩個(gè)攸關(guān)地球環(huán)境及氣候的重要課題，為此在Physics Reports（《物理報(bào)告》）和Physical Review Letters（《物理評(píng)論快報(bào)》）等刊物上發(fā)表了一系列學(xué)術(shù)論文。例如，盧慶彬在2010春夏于Physics Reports和Journal of Cosmology發(fā)表了兩篇文章，題目分別是《鹵化物的電子轉(zhuǎn)移離解反應(yīng)及其對(duì)臭氧層和全球氣候變化的作用》和《誰是全球變暖的罪魁禍?zhǔn)祝憾趸蓟蚍锇海–FCs）？》。這些文章在國際上產(chǎn)生了一定的反響。2011年秋，盧慶彬還陸續(xù)發(fā)表了兩篇文章，題目是《宇宙射線，CFCs，臭氧洞及氣候變化(I)，(II)》。
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但現(xiàn)在臭氧洞于每年冬末春初出現(xiàn)在南極低平流層15～20公里處。盧慶彬和合作者M(jìn)adey（已逝）1998實(shí)驗(yàn)中觀察到當(dāng)氟氯化碳與極性分子冰(水或氨)共吸附于某一表面上時(shí)，由氟氯化碳的電子激勵(lì)脫附而產(chǎn)生的氯原子和氟的產(chǎn)率可增大上萬倍。盧慶彬說：當(dāng)氟氯化碳吸附了極地平流層云的冰粒子后，由氟氯化碳被電子離解產(chǎn)生的氯產(chǎn)率會(huì)增加三萬倍，而在平流層中，電子的主要來源是宇宙射線。盧慶彬創(chuàng)新性地提出了“由宇宙射線驅(qū)使的電子誘導(dǎo)反應(yīng)（The cosmic-ray-driven electron-induced reaction，簡(jiǎn)稱CRE機(jī)制）”。
至2010年為止，實(shí)測(cè)結(jié)果和預(yù)測(cè)值吻合很好，從而有力地佐證了CRE反應(yīng)的正確性。這一研究結(jié)果啟發(fā)了盧慶彬進(jìn)一步探求氟氯化碳和氣候變化的關(guān)系。
“1975～2000年全球溫度升高最快，與實(shí)測(cè)結(jié)果符合。而大約從2002年開始預(yù)期全球會(huì)有緩慢變冷的狀況出現(xiàn)，與上世紀(jì)80年代后國際《蒙特利爾議定書》限制氟氯化碳的應(yīng)用有關(guān)?！北R慶彬強(qiáng)調(diào)說。
述及氟氯化碳對(duì)全球氣候的影響，盧慶彬說：“一般認(rèn)為CFCs僅僅是全球變暖中的小角色，它在大氣中的濃度≤540ppt（ppt，part per trillion萬億分之一），比非氟氯化碳溫室氣體(CO2,CH4,N2O)的濃度低1000到100萬倍?！崩绲?002年，CO2的濃度已升至377ppm，而一個(gè)ppm等于一百萬個(gè)ppt。
溫室效應(yīng)的強(qiáng)弱不僅在于氣體的多寡，更在于其吸收長波輻射的能力。地球表面和云層的總輻射能有80%發(fā)射在8～12微米波段，故此波段被稱為“大氣窗口”。而對(duì)這一波段輻射吸收最強(qiáng)的氣體正是氟氯化碳，也就是說，氟氯化碳正是產(chǎn)生強(qiáng)溫室效應(yīng)的氣體。那么，檢驗(yàn)氟氯化碳是不是氣候變化主角的問題就在于：與非氟氯化碳溫室氣體特別是CO2相比，氟氯化碳的溫室效應(yīng)有多顯著？對(duì)于具有比氟氯化碳濃度高得多的非氟氯化碳溫室氣體，其溫室效應(yīng)是否已飽和？
“請(qǐng)注意，CFCs自20世紀(jì)70年代才大量排放進(jìn)入大氣層。歷年全球溫度數(shù)據(jù)是由英國氣象局（UK Met Office）和美國國家海洋大氣局（US NOAA）提供的。”盧慶彬說。
誠所謂，不比不知道，一比嚇一跳，氟氯化碳對(duì)全球變暖的主角作用應(yīng)相當(dāng)明顯。盧慶彬預(yù)言如果沒有新的溫室氣體產(chǎn)生，隨著大氣中氟氯化碳濃度非常緩慢地減少，長期的全球氣溫將恢復(fù)至1950年代水平，即變冷趨勢(shì)大約已從2002年開始并會(huì)持續(xù)到未來的50至70年。
未來趨勢(shì)
據(jù)報(bào)道，最近印度已經(jīng)證實(shí)了溫度與氟氯化碳的關(guān)系。而且事實(shí)上，世界氣象組織的最新報(bào)告（2011）承認(rèn)：“全球平均低平流層的溫度從大約1995年以來就沒有顯著的增長趨勢(shì)?！碑?dāng)然，盧慶彬的預(yù)言仍有待將來更多數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，而全球氣候與大自然的氣象因素及人類活動(dòng)關(guān)系之復(fù)雜，同樣有待繼續(xù)探討。
盧慶彬即將發(fā)表關(guān)于這些科學(xué)問題的更多研究成果，將會(huì)回答到底太陽活動(dòng)或宇宙射線本身對(duì)全球氣候變化會(huì)有多大的影響以及為什么海平面還在繼續(xù)上升（與觀測(cè)到的地球表面的溫度變化不相同）的問題。后者與南北兩極的臭氧洞及冰川溶解變化有極大的關(guān)系。
但盧慶彬表示，有一點(diǎn)是肯定的：20世紀(jì)后期全球氣溫上升并不是由于二氧化碳（CO2），而是氟氯化碳。從長期趨勢(shì)來看，全球氣溫在今后50到70年會(huì)逐漸還原即變冷。必須指出的是，這種趨勢(shì)與二氧化碳的氣候變暖理論嚴(yán)重不符合。所謂“碳排放制約氣候變化”的說法應(yīng)該可以休矣。
（盧紹芳系中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員）
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宇宙射線（CR）
來自宇宙，穿透力極強(qiáng)的高能量帶電粒子流。由于是帶電粒子，宇宙射線被地球磁場(chǎng)集中到南極和北極。自20世紀(jì)伊始，科學(xué)家對(duì)這一天外來客的研究已歷百年有余，迄今仍然未能完全探知它的由來和神秘，但它們對(duì)于地球環(huán)境和溫度的影響不容小覷是肯定的。
臭氧（O3）層
臭氧層存在于地球大氣的平流層，距地球表面10～50公里處。如果所有大氣中的臭氧壓縮為地球表面的壓力，這一層僅僅3個(gè)毫米厚，但就是這么小量O3的存在，對(duì)地球上的生命起著極為重要的保護(hù)作用。由于O3吸收了大部分來自太陽的紫外輻射，使地球表面的動(dòng)植物及人類免受紫外輻射的傷害。
氟氯化碳（CFCs）
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