為修復和保護地球臭氧層而引入的化學物質，可能引發了意想不到的環境問題。根據一項新研究，取代臭氧層破壞性化學物質的某些物質，現正負責將大量持久性的「永久化學物質」散播至全球。

由蘭開斯特大學（Lancaster University）領導的研究人員估計，在2000年至2022年間，氯氟烴（CFC）的替代化學物質和某些麻醉劑，導致約三十三萬五千五百公噸（335,500 噸）的三氟乙酸（Trifluoroacetic acid, TFA）從大氣沉降到地球表面。

研究結果顯示問題仍在惡化。由於其中一些替代化學物質會在數十年內殘留在空氣中，預計TFA污染將持續增加。科學家估計，來自這些來源的年均TFA產量可能在2025年至2100年間達到高峰。

什麼是TFA及其來源？

這項發表在《地球物理學研究通訊》（Geophysical Research Letters）上的研究，利用先進的「化學傳輸」模型，追蹤化學物質如何在大氣中移動、與其他物質反應，並最終沉降回地球。

透過這種方法，研究人員計算出當氫氯氟烴（HCFCs）、氫氟烴（HFCs）以及用於吸入式麻醉劑的化學物質在大氣中分解時，會產生多少TFA。

HCFCs和HFCs廣泛用於製冷和空調系統。儘管這些被稱為F氣體的化合物，已根據《蒙特婁議定書》及後來的《吉佳利修正案》逐步淘汰，但它們在大氣中的濃度仍在持續上升。

TFA屬於一類稱為全氟和多氟烷基物質（PFAS）的合成化學物質。PFAS通常被稱為永久化學物質，因為它們難以分解，並能在環境中存在極長的時間。

對環境和人類健康的擔憂

科學家仍在努力完全了解TFA的長期影響。歐洲化學品管理局（European Chemicals Agency）將該化學物質歸類為對水生生物有害。

研究人員也已在人體血液和尿液中檢測到TFA。此外，德國聯邦化學品辦公室（German Federal Office for Chemicals）最近提議將TFA歸類為可能對人類生殖有毒。

一些機構認為，目前的環境水平低於預期會對人類造成危害的閾值。然而，由於TFA持續累積，一旦進入環境可能極難清除，因此擔憂依然存在。這種不斷增加的累積已促使人們呼籲將TFA視為潛在的行星邊界威脅。

蘭開斯特大學博士研究員、該研究的主要作者露西·哈特（Lucy Hart）表示：「我們的研究表明，CFC替代品很可能是TFA的主要大氣來源。這確實凸顯了監管機構在替代有害化學物質（如破壞臭氧層的CFC）時，需要考慮的更廣泛風險。」

為了測試他們的計算，研究團隊將模型估計的TFA生產（來自化學分解）和沉降，與實際觀測結果進行了比較，包括雨水測量和北極冰芯數據。

該模型整合了來自全球監測網絡的數據，該網絡追蹤源氣體的濃度及其地理分佈。當這些氣體與其他大氣化合物反應時，最終會分解形成TFA。

研究人員還在模擬中納入了真實的天氣模式。TFA可以透過降雨返回地表，或直接從大氣沉降到陸地和水中。

北極冰層揭示問題規模

該研究最引人注目的發現之一涉及北極。模型顯示，儘管該地區遠離主要的排放源，但北極幾乎所有檢測到的TFA都源自CFC替代化學物質。

這一結果凸顯了這些化學物質在全球範圍內傳播的有效性。

露西·哈特說：「CFC替代品具有較長的壽命，能夠從排放點在大氣中傳輸到北極等偏遠地區，在那裡它們會分解形成TFA。研究發現北極偏遠地區的冰芯中TFA水平不斷升高，我們的結果提供了第一個確鑿的證據，表明這些沉積物幾乎都可以由這些氣體解釋。」

新型製冷劑可能增加未來TFA水平

研究人員還發現了極地地區以外不斷增長的TFA來源。他們的分析指出，常用於汽車空調系統的製冷劑HFO-1234yf，是日益重要的貢獻者。

蘭開斯特大學教授、該研究的合著者萊恩·霍賽尼（Ryan Hossaini）表示：「HFO是最新一代的合成製冷劑，被宣傳為對環境友好的HFC替代品。已知許多HFO會形成TFA，而這些化學物質在歐洲及其他地區的汽車空調中的使用日益增長，為我們環境中未來的TFA水平增加了不確定性。」

霍賽尼教授說：「有必要解決環境TFA污染問題，因為它普遍存在、高度持久，且水平不斷上升。」

研究人員表示，這些發現強調了更好地理解TFA污染及其潛在影響的必要性。

「來自F氣體的TFA水平不斷上升令人震驚。儘管HFC的使用正在逐步減少，但這個TFA來源將伴隨我們數十年。迫切需要了解其他TFA來源並評估TFA的環境影響。這需要國際社會共同努力，包括在英國及其他地區加強TFA監測。」

蘭開斯特環境中心主任、合著者克里斯·哈爾薩爾（Cris Halsall）教授指出，現在已知TFA的來源比先前認為的要廣泛得多。

「我們通常將TFA視為使用幾種氟化農藥的分解產物，但顯然TFA（一種在環境中非常持久的化學物質）來自於使用和分解非常廣泛的有機氟化學品，包括製冷劑、溶劑、藥品以及總體上的PFAS類別。」

合著者、在瑞士研究團隊密切監測大氣中形成TFA的F氣體含量的斯特凡·賴曼（Stefan Reimann）博士表示，世界各地都出現了污染增加的證據。

「在所有有TFA測量數據的地區，都出現了持續升高的大氣濃度和沉降到地球表面的趨勢。」

「這項研究非常出色，因為它首次結合了所有重要的TFA大氣來源，並具有全球視野。隨著HFO的使用增加，水體中TFA的累積可能會增長，這使得長期監測成為必要。」