Undersøgelse finder chloroformemissioner, i fremmarch i Østasien, kan forsinke ozonindvindingen med op til otte år

Tidligere i år, FN annoncerede nogle tiltrængte, positive nyheder om miljøet:ozonlaget, som beskytter Jorden mod solens skadelige ultraviolette stråling, og som var alvorligt udtømt af årtiers menneskeskabte, ozon-ødelæggende kemikalier, er på vej mod bedring.

Den dramatiske vending er et direkte resultat af regler fastsat af Montreal-protokollen fra 1987, en global traktat, hvorunder næsten alle lande i verden, inklusive USA, med held handlet for at forbyde produktionen af ​​chlorfluorcarboner (CFC'er), de vigtigste årsager til ozonnedbrydning. Som et resultat af denne vedvarende internationale indsats, FN forventer, at ozonlaget sandsynligvis vil helbrede fuldstændigt omkring midten af ​​århundredet.

Men en ny MIT-undersøgelse, udgivet i Natur Geovidenskab , identificerer en anden trussel mod ozonlagets genopretning:chloroform - en farveløs, duftende blanding, der primært bruges til fremstilling af produkter som teflon og forskellige kølemidler. Forskerne fandt, at mellem 2010 og 2015, emissioner og koncentrationer af chloroform i den globale atmosfære er steget markant.

De var i stand til at spore kilden til disse emissioner til Østasien, hvor det ser ud til, at produktionen af ​​produkter fra chloroform er i stigning. Hvis chloroformemissionerne fortsætter med at stige, forskerne forudser, at nyttiggørelsen af ​​ozonlaget kan blive forsinket med fire til otte år.

"[Ozongendannelse] er ikke så hurtig, som folk havde håbet, og vi viser, at chloroform vil bremse det yderligere, " siger medforfatter Ronald Prinn, TEPCO professor i atmosfærisk videnskab ved MIT. "Vi får disse små sidehistorier nu, der siger, et øjeblik, arter stiger, der ikke burde stige. Og bestemt en konklusion her er, at dette skal ses på."

Xuekun Fang, en senior postdoc i Prinns gruppe, er hovedforfatter af papiret, som omfatter forskere fra Sydkorea, Japan, England, Australien, og Californien.

Kort ophold, stor stigning

Chloroform er blandt en klasse af forbindelser kaldet "meget kortlivede stoffer" (VSLS), for deres relativt korte ophold i atmosfæren (ca. fem måneder for chloroform). Hvis kemikaliet skulle blive ved, det ville være mere sandsynligt at blive løftet ind i stratosfæren, hvor det ville, som CFC'er, nedbrydes til ozonødelæggende klor. Men fordi det generelt antages, at chloroform og andre VSLS'er usandsynligt vil gøre nogen reel skade på ozon, Montreal-protokollen foreskriver ikke regulering af forbindelserne.

"Men nu hvor vi er på det stadie, hvor emissionerne af de mere langlivede forbindelser falder, den yderligere genopretning af ozonlaget kan bremses af relativt små kilder, såsom meget kortlivede arter - og der er mange af dem, " siger Prinn.

Prinn, Fang, og deres kolleger overvåger sådanne forbindelser, sammen med andre sporgasser, med Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) - et netværk af kyst- og bjergstationer rundt om i verden, der løbende har målet sammensætningen af ​​den globale atmosfære siden 1978.

Der er 13 aktive stationer spredt rundt om i verden, herunder i Californien, Europa, Asien, og Australien. På hver station, luftindtag oven på typisk 30 fod høje tårne ​​trækker luft ind omkring 20 gange om dagen, og forskere bruger automatiserede instrumenter til at analysere de atmosfæriske koncentrationer af mere end 50 drivhusgasser og ozonnedbrydende gasser. Med stationer rundt om i verden, der overvåger gasser ved så høj en frekvens, AGAGE giver en meget præcis måde at identificere, hvilke emissioner der kan stige, og hvor disse emissioner kan stamme fra.

Da Fang begyndte at gennemse AGAGE-data, han bemærkede en stigende tendens i koncentrationerne af chloroform rundt om i verden mellem 2010 og 2015. Han observerede også omkring tre gange mængden af ​​atmosfærisk chloroform på den nordlige halvkugle sammenlignet med den sydlige halvkugle, tyder på, at kilden til disse emissioner stammede et sted på den nordlige halvkugle.

Ved hjælp af en atmosfærisk model, Fangs samarbejdspartnere på papiret anslog, at mellem 2000 og 2010, De globale chloroformemissioner forblev på omkring 270 kiloton om året. Imidlertid, dette tal begyndte at stige efter 2010, nåede et højdepunkt på 324 kiloton om året i 2015. Fang observerede, at de fleste stationer i AGAGE-netværket ikke målte væsentlige stigninger i størrelsen af ​​spidser i chloroform, indikerer ubetydelige emissionsstigninger i deres respektive regioner, inklusive Europa, Australien, og det vestlige USA. Imidlertid, to stationer i Østasien - en i Hateruma, Japan, og den anden i Gosan, Sydkorea - viste dramatiske stigninger i hyppigheden og størrelsen af ​​spidser i den ozonnedbrydende gas.

Stigningen i de globale kloroformemissioner syntes, derefter, at komme fra Østasien. For at undersøge nærmere, holdet brugte to forskellige tredimensionelle atmosfæriske modeller, der simulerer bevægelsen af ​​gasser og kemikalier, givet globale cirkulationsmønstre. Hver model kan i det væsentlige spore oprindelsen af ​​en bestemt luftpakke. Fang og hans kolleger fodrede AGAGE -data fra 2010 til 2015 ind i de to modeller og fandt ud af, at de begge var enige om chloroforms kilde:Østasien.

"Vi konkluderer, at det østlige Kina kan forklare næsten hele den globale stigning, " Fang siger. "Vi fandt også ud af, at de store chloroformproduktionsfabrikker og industrialiserede områder i Kina er rumligt korreleret med emissions-hotspots. Og nogle industrielle rapporter viser, at brugen af ​​chloroform er steget, selvom vi ikke er helt klare over forholdet mellem chloroformproduktion og brug, og stigningen i chloroformemissioner."

"En uheldig sammenhæng"

Sidste år, forskere fra Det Forenede Kongerige rapporterede om den potentielle trussel mod ozonlaget fra et andet meget kortvarigt stof, dichlormethan, hvilken, som kloroform, bruges som råmateriale til fremstilling af andre industrielle kemikalier. Disse forskere vurderede, hvordan både ozon- og klorniveauerne i stratosfæren ville ændre sig med stigende niveauer af dichlormethan i atmosfæren.

Fang og hans kolleger brugte lignende metoder til at måle effekten af ​​at øge chloroformniveauet på ozongenvinding. De fandt ud af, at hvis koncentrationerne forblev stabile på 2015-niveauer, stigningen fra 2010 til 2015 ville forsinke ozongenvindingen med omkring fem måneder. Hvis, imidlertid, koncentrationerne skulle fortsætte med at stige, som de har gjort gennem 2050, dette ville sætte en fuldstændig heling af ozonlaget tilbage med fire til otte år.

Den kendsgerning, at stigningen i chloroform stammer fra Østasien, tilføjer yderligere haster til situationen. Denne region er især modtagelig for monsuner, tyfoner, og andre ekstreme storme, der kunne give chloroform og andre kortlivede arter et skub ind i stratosfæren, hvor de til sidst ville nedbrydes til det klor, der æder ozon.

"Der er en uheldig sammenhæng mellem, hvor chloroform udsendes, og hvor der er hyppige storme, der punkterer toppen af ​​troposfæren og går ind i stratosfæren, " siger Prinn. "Så, en større brøkdel af det, der frigives i Østasien, kommer ind i stratosfæren end i andre dele af verden. "

Fang og Prinn siger, at undersøgelsen er en "heads-up" til videnskabsmænd og regulatorer om, at rejsen mod at reparere ozonlaget endnu ikke er forbi.

"Vores papir fandt, at chloroform i atmosfæren er stigende, og vi identificerede regionerne for denne emissionsstigning og de potentielle konsekvenser for fremtidig ozongenvinding, "Fang siger." Så der skal muligvis laves fremtidige regler for disse kortlivede arter. "

"Nu er det tid til at gøre det, når det er begyndelsen på denne trend, "Tilføjer Prinn." Ellers, du vil få flere og flere af disse fabrikker bygget, hvad der skete med CFC'er, hvor man fandt flere og flere slutanvendelser ud over kølemidler. For chloroform, folk vil helt sikkert finde yderligere anvendelser for det."