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朱自清在《春》中描述,雨后湿润的空气中,“风里带着些新翻的泥土的气息,混着青草味儿。”这种气息,极有可能是臭氧的味道。
地球上的大多数臭氧都储存在陆地上空10到40公里之间的平流层,像一把“保护伞”,抵御紫外线辐射。但1974年,科学家发现这把伞出现了空洞。
保护臭氧层似乎是个遥远的话题。1987年9月16日,在加拿大蒙特利尔,《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》签署(以下简称《蒙特利尔议定书》)。
34年来,臭氧层正在逐渐恢复,三任联合国秘书长评价这是“迄今为止最成功的国际协定”。2021年9月16日,中国加入《蒙特利尔议定书》30周年纪念大会上,生态环境部表示,30年来,中国在加强国际合作,建立履约机制,实施行业淘汰,注重技术创新等方面为履约贡献了中国方案和中国智慧,累计淘汰消耗臭氧层物质约50万吨,为保护臭氧层和减缓气候变化作出了重要贡献。
但《蒙特利尔议定书》并未收官,仍在路上。寻找高品质替代物质依然是难题,而替代物质的温室效应则是新问题。
2021年9月14日,“国际臭氧层保护日”临近,河北省秦皇岛市海港区杜庄学区第一小学开展“保护臭氧层从我做起”彩绘活动。 (视觉中国/图)
世界上最成功的公约
博得多任联合国秘书长赞许,《蒙特利尔议定书》有着傲人的成绩。
这是联合国数百个公约中唯一一个获得所有国家参与的国际公约。三十多年来,履约率达98%以上。许多国家提前实现目标,淘汰了80%以上的消耗臭氧层物质。
科学家发现臭氧层空洞后,就抓住了消耗臭氧层的“罪魁祸首”——老式冰箱、空调中的制冷剂。在当时,制冷剂通常是氟利昂类物质,又称氟氯碳化物、氟氯烃(CFCs)。
气化吸热,液化放热,这个简单的物理知识加上容易气化和液化的特性,让CFCs承担了“热量搬运工”的角色。CFCs通过密集的细管进入冰箱,气化吸收热量,降低冰箱内温度;变为气体的CFCs被电机压入冷凝室,液化成液体,热量排出冰箱。
CFCs极其稳定,排放到大气中后缓慢流向平流层,但却将臭氧层划开了口子。在紫外线的照射下,CFCs释放出氯离子,与不稳定又活泼臭氧发生反应,渐渐地,臭氧层出现了空洞。
1977年开始,联合国环境规划署理事会便开始研究如何保护臭氧层。1987年,《蒙特利尔议定书》签署,对减少使用CFCs规定了时间表。
从1987年起,消耗臭氧层物质的生产量已从一百多万吨削减至目前接近于零,臭氧层耗损得到了有效遏制。麻省理工学院的一项研究显示,根据估算,臭氧层空洞将在21世纪中叶彻底消失。到本世纪末预计可至少避免上亿例皮肤癌和白内障病患的发生。
除了环境健康效益,《蒙特利尔议定书》也为减缓气候变化作出了巨大贡献。2021年8月,英国《自然》杂志发表的一项研究指出,蒙特利尔议定书能通过保护植物不受紫外线损伤,进而“锁住”土壤中的碳汇,减少空气中的二氧化碳,避免地表温度上升0.5-1摄氏度,缓解气候变化。
取得这一成果的路上,《蒙特利尔议定书》建立了一系列机制。其中“共同但有区别的责任”是一大亮点。序言中强调了“发展中国家的情况和其特别的需要”,明确表达了需要根据不同能力划分责任。
这个原则此后在各大国际环境公约,包括《京都议定书》等被反复提起。《蒙特利尔议定书》之后的履约过程中,对这一原则的核心体现是建立了资金机制,并在1990年伦敦召开的大会中发布了《伦敦修正案》,设立多边基金,资助缔约方执行控制措施。
这也是第一个由国际条约产生的金融机制。发达国家每三年向多边基金捐款,款项由多边基金执行委员会管理,通过联合国环境规划署、世界银行等四个机构以捐赠和优惠贷款的方式援助发展中国家。这个资金机制至今还在继续运行。
保护臭氧层的中国往事
中国在加入《蒙特利尔议定书》之前,已认识到了臭氧层消耗问题。
北京大学环境科学与工程学院教授张世秋回忆,北京大学环境科学与工程学院教授、中国工程院院士唐孝炎在1980年代就一直跟踪国际同行的相关研究,敏锐地认识到臭氧层破坏问题,直接参与了中国加入《蒙特利尔议定书》的相关决策过程。1987年,她开始指导学生展开包括CFCs替代品在内的相关科研工作。
刚刚改革开放不久的中国工业较为薄弱,也需要树立国际形象,当时臭氧层保护已经成为共识,加入《蒙特利尔议定书》被视为很好的国际交流机会。
当时也有些顾虑,加入《蒙特利尔议定书》后,生产冰箱、汽车用什么制冷剂?但总体“顾虑不大”。当时电冰箱以进口为主,凭票购买,一个单位一年就几张。
北京大学环境科学与工程学院教授胡建信介绍,1985年中国消耗臭氧层物质生产量和消费量极少,占世界比例不到1%。胡建信从1991年开始从事相关工作,参加了四十余次缔约国大会等相关会议。
作为发展中国家,中国意识到技术和资金援助对履约非常重要。1989年,负责谈判的原国家环保局副局长王扬祖即与其他国家代表共同提出,应建立资金机制,发达国家为发展中国家提供资金和技术援助。1990年《蒙特利尔议定书(伦敦修正案)》明确了将设立多边基金为发展中国家提供资金和技术援助。这奠定了1992年制定的众多国际公约中“共同但有区别的责任”原则。
胡建信回忆,我国在淘汰第一代臭氧层消耗物过程中从国外获得了约7亿美金的援助,这笔钱在二十多年前对中国企业开展淘汰CFCs和哈龙工作至关重要,对企业随后的发展也十分重要。“当时不论海尔还是其他电冰箱生产企业,都得到了百万美元的资助用于淘汰CFCs。”
资金和技术转让问题谈妥后,1991年6月14日,国务院批准加入了《蒙特利尔议定书》和《伦敦修正案》。稍有不同的是,其他的国际公约都由全国人大审议通过。“那时刚刚改革开放不久,各方面的规则还不太一样。”胡建信告诉南方周末记者。
由原环境保护部牵头的国家保护臭氧层领导小组同时成立,负责履行《蒙特利尔议定书》。截至今日,共颁布了一百多项政策法规。
《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》1993年起实施,通过了多边基金的认可,并被UNEP作为其它缔约国编制国家方案的范本。该方案对国内消耗臭氧层物质的消费生产情况进行了统计,制定了淘汰战略。1999年的修订稿又进一步明确了总体淘汰战略和行业淘汰计划,规定了政策措施和监管制度。
上述国家方案承诺2010年1月1日起完全停止CFCs的生产和消费。“无氟”成了时尚代名词,无氟冰箱、无氟空调广告响彻南北。
国家方案和大量的宣传下,中国企业积极参与并申请多边基金支持。张世秋谈到,各国项目申报数量多、涉及领域和受控物质繁杂,审批、核实等管理成本特别高昂,客观上也存在着竞争压价和各种信息混杂的现象。
1995年,唐孝炎等北大专家提出建议,以费用—有效性为特征,开发了一套系统的方法,后被命名为新的“行业机制(sectorapproach)”。2002年,该机制被全球环境基金GEF推荐为该基金项目的实施方式。
这些钱怎么使用,也产生了分歧。
当时中国工业底子还很薄,工厂使用的还是“车铣刨磨”这种老式加工装置生产制冷剂,中国政府希望将一笔钱同时用于企业技术改造,但多边基金并不认同,觉得“车铣刨磨”一样可以生产新的制冷剂替代材料。
中国制冷空调工业协会秘书长张朝晖回忆,他们找了很多解释:旧的机床生产新材料的质量保证不了、新材料需要迅速上市场但是旧生产设备效率低等。和多边基金谈了三年,钱终于批了下来,首先用于资助21家重点骨干企业,从老的人工机床升级换代成加工中心,推动了整个行业转换。
2008年北京奥运会前夕,中国提前两年实现了淘汰CFCs、哈龙等第一代臭氧消耗物。截至2019年底,多边基金执行委员会已批准向中国提供超过14亿美元资助。
艰难的替代过程
制冷剂的更替循序渐进,目前已经更新到第四代。在此过程中,中国的身份也在转变,从加入《蒙特利尔议定书》时生产量消费量不足全球1%,到如今超过一半,成为全球最大的制冷剂等物质的生产国和使用国。
冰箱因为制冷剂的使用量少,替代相对容易。早在1995年,中国家用冰箱行业就开始采用异丁烷(R600a)替代。异丁烷不会破坏臭氧层,温室效应极小,但其特点是易燃易爆。“冰箱用量少,其实比较安全。”浙江大学环境与资源学院博士生导师方雪坤介绍。
到2000年,国内市场家用冰箱已基本转换为R600a制冷剂。据中国家电协会统计,2020年中国家用冰箱产量的97%采用R600a制冷剂。
其他行业的问题就没这么好解决了。
含氢氯氟烃(HCFCs)作为CFCs的一种替代物,多了一个化学元素氢,华北电力大学环境科学与工程学院副教授吴婧介绍,HCFCs在空气中的寿命会更短一点,但它仍然含有氯,是消耗臭氧层物质。目前发达国家已基本完成了HCFCs的淘汰。2013年开始,中国冻结并逐步淘汰HCFCs,承诺2030年实现除维修和特殊用途以外完全淘汰,目前已经淘汰了40%左右。
二氟一氯甲烷(HCFC-22)是HCFCs的一种,目前应用在房间空调、汽车空调、工商制冷等行业。从1990年代中期开始,四氟乙烷(HFC-134a)被用于替代HCFC-22,四氟乙烷不含氯,不是消耗臭氧物质。
但四氟乙烷“怕水”,对洁净度的要求非常高,不纯净的话,空调会发生故障。不仅如此,更换制冷剂需要同时更改整个生产体系、设计体系和产品体系,耗费多年时间。
高昂的价格也让转换的成本倍增。四氟乙烷(HFC-134a)的生产享有美国专利,价格为HCFC-22的近二十倍。即便后来中国化工行业突破专利,可自行生产,价格也是制冷剂的几倍。
直到2000年以后,四氟乙烷(HFC-134a)的使用量才慢慢多了起来。
“我们是少儿阶段。”张朝晖认为,部分西方国家可以跳过第二代,直接从第一代进入第三代,但中国需要按部就班,要跟上全球的转换节奏,困难比发达国家大得多。
2009年,天然工质丙烷(R290)被作为中国房间空调制冷剂的主要替代技术。目前已有多条房间空调器生产线完成了技术转换。与异丁烷一样,丙烷也存在易燃易爆的问题。2021年6月,重庆发生的一起空调爆炸事故导致1人死亡,原因正是更换制冷剂时,远超过标准限值。
气候条件和发展程度也会影响消耗臭氧层物质的排放。东部沿海省份人口多、产业集聚,消耗臭氧层物质比较多,而珠三角地区天气炎热,使用空调时间长更加剧了这一点。胡建信觉得在未来,各省应当因地制宜,出台自己的政策。
对于中国减排的情况,此前还缺乏本土化排放因子和监测数据,2019年开始,中国环境监测总站开始建设环境空气中消耗臭氧层物质观测网络。目前,已有89个采样点开展受控物质监测工作。2021年将会重点建设山东长岛观测站点,未来三年,继续在武夷山、五指山两地建立观测站。方雪坤谈到,拥有自己的观测数据后,能够对异常排放及时预警,方便取证查处,同时也可以监测履约进程。
应对气候变化的新问题
制冷剂的替代之路上,新的问题出现了。
HFCs虽然不会破坏臭氧层,但也是一种影响极大的温室气体,排放量正以每年10%的速率增加。它在地球暖化过程中扮演了重要角色,威力是二氧化碳的上千倍。
2016年,《基加利修正案》签署,旨在加强对HFCs等非二氧化碳强效温室气体的管控,将未来30年HFCs的预计生产和消费量削减至少80%。
2021年6月17日,中国向联合国正式交存了《基加利修正案》的接受文书,成为该修正案第122个缔约方。9月15日,《基加利修正案》正式在中国生效。
中国决定接受《基加利修正案》经过了五年时间,这期间,是在为转型做准备。虽然中国没有很快接受,但实际上已经做了减少HFCs的相关工作。
“数十年间,我们从领导者之一变为引领者。”胡建信观察到。中国在自己减排的基础上,尽可能为“一带一路”沿线国家进行技术培训,在消耗臭氧层物质监测等方面提供帮助。
德国国际合作机构(GIZ)代表在2021年9月17日一场关于中国履行《基加利修正案》的研讨会上夸赞中国的行动,认为中国对未来HFCs的设想与德国是一致的。
张世秋谈到,《基加利修正案》标志着在借助《蒙特利尔议定书》所构建的制度框架和机制下,全球协同应对臭氧层耗损和气候变化。作为发展中国家,中国一方面致力于承担责任——与实际排放、环境责任、发展水平等相对应的责任;另一方面,也尽可能通过各种方式,比如国家自主贡献以及为其他发展中国家提供支持等方式,体现大国担当。
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