《蒙特婁議定書》和管理臭氧層破壞物質

《蒙特婁議定書》(Montreal Protocol) 和管理臭氧層破壞物質 (Ozone Depleting Substances，ODS)
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 為什麼《蒙特婁議定書》被認為是最成功的國際協議？

2. 管制臭氧層破壞物質的努力，哪些地方有了收穫？哪些困難還要克服？

平流層臭氧可以阻擋有害的紫外線進入到地表，對於保護地球上生態系統非常重要。自從1974年兩位美國科學家Frank Sherwood Rowland和Mario J. Molina提出人造氟氯碳化物 （也稱作氟利昂）（chlorofluorocarbons 簡稱CFCs) 會破壞臭氧層的說法以來，陸續出現的觀測數據已經證實CFCs 是造成臭氧層破洞的元兇。由於CFCs自從1970年來已經被大量使用在工業產品上，要遏止臭氧層耗損繼續惡化，必須先判定到底哪些物質是會耗損臭氧層，然後才可以提出相關管制措施上的國際合作和行動。

圖1: 1980 — 2100 年國際協議對平流層中存在的消耗臭氧層物質的預測量產生的影響 (圖片來源：《全球環境展望 4》， p. 71)

臭氧層破壞物質 (Ozone Depleting Substances，ODS)

破壞臭氧層的主要元兇氟氯碳化物（CFCs），顧名思義，即是含有氟(F)、氯(Cl)、碳(C)的化合物，為美國Du Pont公司於1920年代末期所研發出來的一種化合物，其商品名稱為 “Freon”，日本人稱之為”Flon”。 CFCs由於化學性質安定、毒性低微，且具有選擇性溶解力、不自燃、不助燃等優異特性，而被廣泛使用做為塑膠發泡劑、噴霧產品推進劑、冷凍空調冷媒、電子零件及金屬之清洗溶劑等用途，與現代人的生活息息相關。

除了CFCs外，會破壞臭氧層的人造化學物質還包括氟氯烴（HCFCs）、海龍（Halon）、四氯化碳（CCl4）、1,1,1-三氯乙烷、氟溴烴（HBFC）和溴化甲烷。其中以海龍對於臭氧層的破壞力最強，是常見的滅火劑；HCFCs和CFCs相同，使用最為廣泛，包括冷凍空調設備的冷媒、塑膠泡綿的發泡劑、噴霧式產品的噴霧推進劑、電子產品及金屬的清洗溶劑等用途；四氯化碳的毒性最強，例如台灣的環保署已將其列入毒性化學物質加以管制；溴化甲烷的毒性也很強，主要使用於農業及檢疫用途。

常見的臭氧層破壞物質 (Ozone Depleting Substances)
（資料來源：行政院環境保護署： 《臭氧層保護在台灣》 ）

• 冷媒：冰箱、汽車空調、冷凍冷藏櫃、大樓空調離心式冰水機、冷凍機、除濕機、製冰機等冷媒，如CFC-11、CFC-12、HCFC-22、HCFC-123。
• 發泡劑：軟/硬質PU發泡、聚苯乙烯(PS)發泡及PE發泡等發泡劑（冰箱及冷凍冷藏櫃隔熱絕緣層泡綿、傢俱及汽機車座墊泡綿、免洗餐具室內裝潢發泡材等），如CFC-11、HCFC-141b、HCFC-22、HCFC-142b。
• 清洗劑：電腦及周邊設備、半導體材料等電子零件及光學零件等之清洗劑，如CFC-113、HCFC-141b。
• 噴霧劑：化妝品、醫藥品、清潔用品等產品之噴霧推進劑，如CFC-11、CFC-12。
• 滅火藥劑：常設置於電腦機房、博物館、航空器等場所的消防滅火設備中，如 Halon 1211、Halon 1301。

《蒙特婁議定書》和後續修正案

鑑於臭氧層對於全球生態環境的重要性，在聯合國環境規劃署(UNEP)的召集下，國際社會於1985年簽訂《維也納公約》（Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer），要求簽署公約之國家能採取行動以扭轉臭氧層破洞逐年擴大的趨勢。

然而此公約只是一個促進國家間合作研究臭氧機制、檢視排放現況以及相關資訊交流的架構協議文，其中並無訂定任何具約束力的減量目標。直到1987年9月簽署的《蒙特婁議定書》（Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer），才針對部份臭氧層破壞物質（CFCs）的生產與消費量訂立削減時程。

隨後為加快削減速度以及過大範圍，議定書內容一再修訂，包括1990年的《倫敦修正案》、1992年的《哥本哈根修正案》、1997年的《蒙特婁修正案》、以及1999年的《北京修正案》。

依據1998年臭氧層破壞的科學評估報告指出，1987年的蒙特婁議定書原案低估了每年破壞臭氧層物質的成長率，因此若沒有通過後續的修正案，要在2050年恢復臭氧層原貌是不可能的。

《蒙特婁議定書》的成效

蒙特婁議定書被公認為歷史上最成功的國際環境協議。裡面規定的淘汰時間表已經減少了許多消耗臭氧層物質的消費量（圖1）。只有氫氯氟烴（HCFCs, 是CFCs的過渡性替代品，其臭氧消耗潛能值遠遠低於CFCs）和甲基溴(methyl bromide，CH₃Br)是兩種不減反增的主要例外。對對流層進行的觀察證實消耗臭氧層物質的水準在近些年有所下降。平流層發生的變化雖然落後幾年，但氯的濃度也正在下降。但是平流層中的溴濃度仍然沒有降低。

圖2. 全球的氯氟烴(CFCs)和氫氯氟烴(HCFCs)消費量 。臭氧層破壞潛勢（Ozone Depletion Potential， ODP）係指一化學物質相對於CFC-11影響臭氧的比例，而我們將CFC-11的ODP值訂為1.0做為基準。CFCs或HCFCs的ODP值約從 0.01至1.0不等，ODP值越高，臭氧破壞力就越大。 (圖片來源：《全球環境展望 4》， p. 70)

除幾項重要用途外，發達國家在1996 年就已經完全淘汰了CFCs的消費，除了幾個正處於經濟轉型期的國家例外。到2005 年，發達國家已經完全淘汰了所有種類的消耗臭氧層物質的消費，除了作為重要用途的氫氯氟烴（HCFCs）和甲基溴例外。雖然蒙特婁議定書對發展中國家淘汰CFCs和哈龍給予了一定的緩衝期，到2005 年，發展中國家也已經遠遠走在了淘汰時間表前面。

儘管《蒙特婁議定書》取得初步成功，減少平流層臭氧消耗的奮鬥卻沒有結束，關於臭氧層的管理體制仍面臨一些重大挑戰。例如，甲基溴是一種氣態殺蟲劑，主要用於農業、糧食儲存、建築物和交通。逐步淘汰這種物質的生產和使用就是一項挑戰。與其他大多數消耗臭氧層物質相比，開發甲基溴的替代品要複雜得多。儘管它的替代品已經存在，但替換工作卻進展緩慢。另一項挑戰就是消耗臭氧層物質(ODS)的非法貿易。目前這些ODS絕大部分都被用於空調和冰箱。隨著發達國家對氯氟烴的淘汰即將到期，這些化學品的黑市交易從20世紀90年代起開始繁榮起來。全球針對這一現象的主要應對措施是1997 年提出的《蒙特婁議定書》修正案，採用一項出口和進口許可證體系。目前這項體系的實施取得了一定效果。

參考資料
1. 行政院環境保護署： 臭氧層保護在台灣(http://www.saveoursky.org.tw/main.asp?cat=)
2. 中文維基百科：蒙特婁議定書（http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%92%99%E7%89%B9%E5%88%A9%E5%B0%94%E8%AE%AE%E5%AE%9A%E4%B9%A6）
3. 中文維基百科：臭氧層空洞 （http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AD%E6%B0%A7%E5%B1%82%E7%A9%BA%E6%B4%9E）
4. 聯合國環境規劃署《全球環境展望 4》（GEO4）第二章 （http://www.unep.org/geo/GEO4/report/GEO-4_Report_Full_CH.pdf）