题目
Global Environment Outlook (GEO-6): Healthy Planet, Healthy People
发布单位
United Nations Environment Programme
链接
doi.org/10.1017/9781108627146
第六期《全球环境展望》（GEO-6）聚焦“地球健康，人类健康”这一主题，旨在提供有效、有据可依的环境信息来源，帮助决策者和全社会实现《2030年可持续发展议程》的环境层面目标、各项国际商定的环境目标并执行多边环境协定。
GEO-6全文共计25个章节，从全球环境状况（包括空气、生物多样性、海洋、土壤、淡水等）、政策成效、可持续路径分析、数据和知识储备等方面刻画了目前全球面临的环境问题以及未来的发展路径的各种可能性。
气候变化、平流层臭氧消耗是公认的全球性问题，以下将就气候变化与平流层臭氧消耗做简要讨论。
化石燃料燃烧和毁林、土地利用变化等人类活动所排放温室气体导致大气温室气体浓度大幅增加，温室效应增强，从而引起全球气候变暖。为了应对气候变化，国际上于1992年5月9日通过了《联合国气候变化框架公约》（以下简称《公约》）。为加强《公约》实施，1997年《公约》第三次缔约方会议通过《京都议定书》，将二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）列为了六类控制的温室气体。2015年12月12日，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方一致同意通过《巴黎协定》，为2020年后全球应对气候变化行动作出安排，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内，并为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。
根据GEO-6中的提出的观点，实现《巴黎协定》规定的目标需要转型变革，从而大幅减少温室气体排放并平衡排放源和吸收汇。除了减少二氧化碳这一主要的人为温室气体的排放量外，减少短期气候污染物（SLCP）排放的努力，特别是黑碳（BC），甲烷（CH4），对流层臭氧（O3）和氢氟碳化合物（HFCs）的排放，提供了在短期内限制升温的机会，这也是综合性气候变化缓解和空气质量管理计划的关键组成部分。不过，由于长期温室气体是导致长期气候变化的主导因素，因此，在短期内减少短期气候污染物排放需要与减缓长期温室气体排放的措施相结合。在将全球升温幅度限制1.5摄氏度以内的路径中，非二氧化碳排放量大幅下降，降幅与将升温幅度限制在2摄氏度以内的路径相似。
在短期气候污染物中，氢氟碳化合物（HFCs）是一种强温室气体，其全球增温潜势（Global Warming Potential, GWP）可达几千到几万；同时，它也是消耗臭氧层物质（Ozone-Depleting Substances, ODS）如氟氯化碳（CFCs）、氢氟氯烃（HCFCs）的替代物。为了保护臭氧层，国际社会于1985年缔结了《保护臭氧层维也纳公约》；为了为履行公约作出具体规定，缔约国在1987年签署了《关于淘汰臭氧层消耗物质的蒙特利尔议定书》（以下简称《议定书》），控制CFCs和哈龙等的生产和消费。《议定书》签订后，ODS的生产和消费以及由此产生的ODS的全球排放量在1990年至2016年间下降了99%以上（UNEP, 2017b）。
由此，臭氧层开始恢复，主要表现在：20世纪80年代和90年代初，全球大部分地区的大气柱O3总量有所下降，但自2000年以来一直保持稳定，而且有迹象表明，2000-2013年全球平均总臭氧柱总量有所增加（图1）（WMO, 2014）。自2000年左右以来，平流层上层测得的O3浓度呈上升趋势，模拟结果表明，ODS的减少和温室气体的增加（通过冷却平流层增加平流层臭氧）对平流层上层臭氧的增加起到了同样的作用（WMO, 2014; Harris et al., 2015; Chipperfield et al., 2017）。在南极洲上空，2001-2013年南部夏季平流层下部（约10-20 km）的O3浓度以及春季和夏季的总柱O3浓度呈上升趋势（Kuttippurath and Nair, 2017; Solomon et al., 2017）。但是，对于中纬度地区（60°S和60°N），由于不明原因，没有明确的O3恢复迹象（Ball et al., 2018）。总之，随着ODS浓度在整个21世纪持续下降，平流层臭氧浓度预计将上升，尽管这一趋势将越来越受到温室气体浓度上升的影响；所以，平流层臭氧恢复到1960年水平的时间范围是不确定的（Chipperfield et al., 2017）。根据联合国环境规划署对HFCs排放数据的分析及预测，在当前政策、技术和相关国际公约不变的情况下，2050年HFCs的排放量将达到35亿~88亿吨二氧化碳当量水平，足以抵消《议定书》第一承诺期实现的减排效益。可以预见，如果没有新的限制措施，HFCs的消费量和排放量将持续快速增长。按照美国环境保护局关于全球控制HFCs的评估报告，如果全球采取措施减少和避免HFCs的消费和排放，到2050年可以降低约0.5℃的气候变暖。迄今为止，《议定书》共经历了5次修订。由于对HFCs未来可能对气候变化的贡献的担忧，2016年10月，《议定书》进行了第五次修订，各缔约方达成了《基加利修正案》，将HFCs纳入了《议定书》的管控物质名单并规定了各方削减HFCs生产和消费的时间表，该修正案将限制未来氢氟碳化合物的排放。
根据GEO-6提出的观点，最成功的全球协议之一是解决平流层臭氧消耗问题的《维也纳公约》和《蒙特利尔议定书》，2009年这两项协定成为联合国所有会员国批准的第一项联合国公约。然而，Solomon等于2020年在Nature communications发表的一篇文章指出，几种氯氟化碳（例如，CFC-11），四氯化碳和氢氟碳化物（例如，HFC-23）的新的意外排放正在破坏《议定书》的成功，现在是时候让政策制定者填补臭氧空洞条约中的空缺了（Solomon, Alcamo, & Ravishankara, 2020）。作者提出，目前存在的主要问题有：1. ODS的库存泄漏。《蒙特利尔议定书》的主要缺陷是三大CFCs“库存”（旧空调，冰箱和隔热泡沫）泄漏了大量排放物。总的来说，这些泄漏可能会使臭氧空洞的恢复推迟6年之久，并向大气排放10Gt二氧化碳当量的温室气体。2. 条约漏掉的其他排放。《蒙特利尔议定书》没有考虑在制造新化学品时用作原料或在工业过程中作为副产品生产的ODS。3. 一氧化二氮的问题。一氧化二氮既是ODS，也属于GHG。全球一氧化二氮排放正在加速增长，除非减排一氧化二氮，否则它将继续消耗高空臭氧，并损害《蒙特利尔议定书》的收益。根据作者的建议，我们可以通过保护臭氧层来保护气候。即使在基加利修正案之后，在2020年至2060年间，HFCs仍可能向大气中增加超过20Gt的二氧化碳当量排放量，这表明需要对《议定书》进行“基加利附加修正案”，以加速HFCs的下降。
在未来几十年到几个世纪中，气候变化对健康的不利影响预计将大大超过任何潜在的健康益处（Smith et al. 2014; Watts et al. 2017）。气候变化对人类健康的影响可分为直接的（例如，热浪，暴风雨），不太直接的（例如，疾病媒介生态的变化，供水量的减少或空气污染事件的加剧）和扩散效应（例如，迁徙和饥荒等）（Piguet, Pecoud and de Guchteneire eds. 2011; Butler 2014; Melillo, Richmond and Yohe 2014），这三类影响都可能同时带来心理健康问题（例如，创伤后应激障碍）。
气候变化对健康的影响将不公平地分布在全球各地。气候变化和日益加剧的气候变异性“使现有的贫困状况恶化，加剧了不平等现象，并为个人和社区带来了新的脆弱性和一些机会”（IPCC 2014, p. 796）。城市地区受气候变化影响程度大于农村地区。建筑物和道路比乡村景观更能保持热量，降低湿度，造成城市热岛。在北中纬度和亚热带地区，与周围的农村地区相比，城市地区的夜间温度高达4℃，干燥10%至15%。在北非，城市地区的异常热应激夜数是农村地区的10倍左右（Fischer, Oleson and Lawrence, 2012）。ODS的制造和使用导致排放物影响平流层臭氧的浓度，从而影响到达地球表面的紫外线（UV）辐射水平。平流层臭氧层损耗的健康风险是由于到达地球表面的紫外线辐射的生物破坏波长的增加而产生的。虽然一定程度上暴露于紫外线是必要的，但暴露过多会损害皮肤和眼睛，并可能导致免疫抑制。影响包括晒伤、角质形成细胞（以前称为非黑色素瘤）癌、皮肤恶性黑色素瘤（CMM）、默克尔细胞癌、光性角膜炎（如雪盲）、白内障、翼状胬肉和结膜黑色素瘤。近几十年来，大多数白皮肤人口国家的CMM发病率都在持续上升，而CMM的发病率约占皮肤癌死亡人数的80%（Lucas et al., 2015）。皮肤恶性黑色素瘤的发病风险中，紫外线照射过度占60%-90%。（Olsen, Carroll and Whiteman, 2010; WHO, 2004）。如果没有《蒙特利尔议定书》，皮肤癌的发病率可能会高出14%，到2030年影响到200万人（van Dijk et al., 2013）。
不同ODS消耗平流层臭氧的程度各不相同。限制ODS的制造和使用的政策的有效性可通过每种化合物的臭氧消耗潜能（ODP）加权的ODS排放量估算值来衡量。ODS排放、平流层臭氧浓度、紫外线照射和健康影响之间的关系可以使用考虑到大气化学和动力学、暴露行为和人口特征的模型进行估算。这些模型估计值可以通过与观测到的臭氧浓度、紫外线水平和疾病发病率进行比较来评估。大气健康效应框架模型（The Atmospheric and Health Effects Framework Model, The AHEF Model）是一个由美国环境保护局（EPA）开发的模型。20世纪80年代，美国环境保护局（EPA）开始评估ODS引起的平流层臭氧变化对美国人口健康的影响，一方面是为了更好地了解臭氧层枯竭对人类健康的不利影响，另一方面可以量化减少ODS排放和保护平流层臭氧政策的效益。大气健康效应框架模型由五个独立的子模型组成，分别为排放子模型、臭氧消耗子模型、紫外线辐射子模型、暴露子模型、效应子模型。AHEF排放子模型描述了根据《蒙特利尔议定书》正在逐步淘汰的16种不同消耗臭氧层物质过去和未来的全球排放量。臭氧消耗子模型预测了过去和未来ODS排放对平流层臭氧的影响，即估计了给定ODS排放概况下的平流层氯和溴负荷（EESC）或总柱臭氧。紫外线辐射子模型首先使用在各种政策情景下预测的未来臭氧浓度模拟各地纬度地区到达地面的紫外线辐射的变化，然后使用作用光谱对地面紫外线辐射强度的预测变化进行生物加权，以反映不同紫外线波长对健康造成的影响程度。紫外辐射子模型使用对流层紫外可见光大气辐射传输（TUV）模型生成的“查找表”，模拟臭氧层与到达地球表面的紫外线辐射量之间的关系。暴露子模型根据TUV模型生成的表格，对每个月的相关加权紫外线辐射剂量进行插值。每年对剂量进行汇总，然后累计得出每个出生队列的年龄依赖性紫外线辐射剂量估计值。健康效应子模型为每个健康影响选择了适当的作用谱，并且确定了生物活性辐射的紫外辐射剂量和各纬度的发病率或死亡率，使用统计回归分析来估计每种健康影响的剂量反应关系（BAFs）。
气候变化和平流层臭氧消耗都是被广泛关注的全球环境问题，且两类环境问题都会对人类健康造成不利影响。两类环境问题并非是互不相关的，短期气候污染物（SLCP）如HFCs和N2O的减排对气候变化和平流层臭氧消耗的控制具有协同效益。Bais, A.F., Lucas, R.M., Bornman, J.F., Williamson, C.E., Sulzberger, B., Austin, A.T. et al. (2018). Environmental effects of ozone depletion, UV radiation and interactions with climate change: UNEP environmental effects assessment panel, update 2017. Photochemical & Photobiological Sciences 17(2), 127-179. https://doi.org/10.1039/c7pp90043k.Ball, W.T., Alsing, J., Mortlock, D.J., Staehelin, J., Haigh, J.D., Peter, T. et al. (2018). Evidence for a continuous decline in lower stratospheric ozone offsetting ozone layer recovery. Atmospheric Chemistry and Physics 18, 1379-1394. https://doi.org/10.5194/acp-18-1379-2018.Butler, C. (ed.) (2014). Climate Change and Global Health. Oxfordshire: Centre for Agriculture and Biosciences International. https://www.cabi.org/bookshop/book/9781780642659.Chipperfield, M.P., Bekki, S., Dhomse, S., Harris, N.R.P., Hassler, B., Hossaini, R. et al. (2017). Detecting recovery of the stratospheric ozone layer. Nature 549(7671), 211-218. https://doi.org/10.1038/ nature23681.Fischer, E.M., Oleson, K.W. and Lawrence, D.M. (2012). Contrasting urban and rural heat stress responses to climate change. Geophysical Research Letters 39(3). https://doi.org/10.1029/2011GL050576.Harris, N.R.P., Hassler, B., Tummon, F., Bodeker, G.E., Hubert, D., Petropavlovskikh, I. et al. (2015). Past changes in the vertical distribution of ozone – Part 3: Analysis and interpretation of trends. Atmospheric Chemistry and Physics 15(17), 9965-9982. https://doi.org/10.5194/acp-15-9965-2015.Intergovernmental Panel on Climate Change (2014). Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability: Part B: Regional Aspects, Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report. Barros, V.R., Field, C.B., Dokken, D.J., Mastrandrea, M.D., Mach, K.J., Bilir, T.E. et al. (eds.). Cambridge, MA: Cambridge University Press. http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg2/.Kuttippurath, J. and Nair, P.J. (2017). The signs of Antarctic ozone hole recovery. Scientific Reports 7(585). https://doi.org/10.1038/s41598-017-00722-7.Melillo, J.M., Richmond, T.C. and Yohe, G.W. (2014). Climate Change Impacts in the United States: The Third National Climate Assessment. Washington, D.C: U.S. Global Change Research Program. https://nca2014.globalchange.gov/report.Olsen, C.M., Carroll, H.J. and Whiteman, D.C. (2010). Estimating the attributable fraction for melanoma: a meta-analysis of pigmentary characteristics and freckling. International Journal of Cancer 127(10), 2430-2445. https://doi.org/10.1002/ijc.25243.Piguet, E., Pecoud, A. and de Guchteneire, P. (eds.) (2011). Migration and Climate Change. Cambridge, MA: Cambridge University Press. http://www.cambridge.org/gb/academic/subjects/politicsinternational-relations/international-relations-and-international-organisations/migration-and-climatechange?format=PB&isbn=9781107662254#KhdrPz8VSzmAvqFf.97.Solomon, S., Ivy, D., Gupta, M., Bandoro, J., Santer, B., Fu, Q. et al. (2017). Mirrored changes in Antarctic ozone and stratospheric temperature in the late 20th versus early 21st centuries. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 122(16), 8940-8950. https://doi.org/10.1002/2017jd026719.Solomon, S., Alcamo, J., & Ravishankara, A. R. (2020). Un fi nished business after fi ve decades of ozone-layer science and policy, 9–12. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18052-0United Nations Environment Programme (2017b). Ozone secretariat data access centre. http://ozone.unep.org/en/data-reporting/data-centre.United Nations Environment Programme (2019). Global Environment outlook (GEO-6): Healthy Planet, Healthy People. http://doi.org/10.1017/9781108627146.van Dijk, A., Slaper, H., den Outer, P.N., Morgenstern, O., Braesicke, P., Pyle, J.A. et al. (2013). Skin cancer risks avoided by the Montreal Protocol—worldwide modeling integrating coupled climatechemistry models with a risk model for UV. Photochemistry and Photobiology 89(1), 234-246. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.2012.01223.x.World Meteorological Organization (2014). Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2014. Geneva. http://www.wmo.int/pages/prog/arep/gaw/ozone_2014/documents/Full_report_2014_Ozone_ Assessment.pdf