您的瀏覽器不支援javascript功能,若網頁功能無法正常使用時,請開啟瀏覽器javascript狀態。 中央氣象局數位科普網-臭氧洞 ::: 跳到主要內容
:::
點閱數 : 5082
line
facebook
google
臭氧洞

你一定聽過新聞媒體的報導:南極的天空「破了個大洞」;或許你也知道:澳洲人罹患皮膚癌的比例是世界排名第一。然而,這兩者之間有什麼關聯?首先,我們就來了解什麼是「臭氧層」?

臭氧層

地球大氣的主要成分是氮氣(N2)和氧氣(O2),並有少量的氬氣(Ar)、二氧化碳(CO2)、水氣(H2O)與臭氧(O3)。而臭氧是由3個氧原子組成,具有刺激性氣味、且略帶淡藍色的氣體;大氣中約有90%的臭氧是分布在平流層(Stratosphere),其中以離地面約20~30公里高處的臭氧濃度最高,因此稱此處為「臭氧層(Ozone Layer)」。

由於臭氧能夠吸收太陽光中大部分的紫外線,如果沒有臭氧層的保護,那到達地球表面的紫外線輻射量將大幅增加,對地球上的生物即會造成相當大的危害;人類一旦暴露在過量紫外線輻射下,就容易罹患白內障、皮膚癌等疾病。

由此可知,臭氧層的厚度雖然薄,但卻是維護地球生態,以及讓地表生物得以持續繁衍的重要保護罩。

臭氧洞

「臭氧洞」並不如字面上所指的是一個破洞,而是指「地球的大氣層,臭氧含量異常稀少的區域」。1985年時,南極觀測站的科學家發現:南極上空的大氣臭氧含量,於每年南半球春季時,都會減少約40%以上;臭氧含量大幅減少的區域,是發生在離地面約12~24公里高的平流層,面積甚至比南極大陸還大,這就是「臭氧洞(Ozone Hole)」。

根據科學家的觀察及研究,自1980年代開始,全球除了熱帶地區外,大氣平流層中的臭氧都有明顯減少的趨勢。

科學家於2006年9月在南極上方觀察到歷史紀錄最大的臭氧洞。

南極上方所觀察到的臭氧洞

臭氧洞的成因

至於造成臭氧含量減少的原因,主要是:人類製造的化學物質破壞了大氣層中的臭氧分子,其中以氟氯碳化物(Chlorofluorocarbon, CFCs)最為劇烈。氟氯碳化物是含有氟、氯、碳的化合物,於1920年代後期被研發出來,因其具有良好的物理化學特性,於是就被廣泛用來作為發泡劑、噴霧劑、冷媒、清洗劑等。

除了氟氯碳化物之外,還有其他的化學物質,包括:氟氯烴(HCFCs)、海龍(Halon)、四氯化碳(CCl4)、1,1,1-三氯乙烷(CH3CCl3)、氟溴烴(HBFCs)與溴化甲烷(CH3Br)…等均會破壞臭氧層。其中以海龍(常用來作為滅火劑)的破壞力最強,而氟氯碳化物與氟氯烴的使用最廣泛(可作為冷凍及空調設備的冷媒)。

人類使用的有害化學物質,進入平流層之後,即與臭氧分子產生化學反應,使得臭氧分子急遽減少而造成臭氧洞。於是到達地球表面的紫外線輻射便大量的增加,將會嚴重危害地球的生態。

臭氧洞成因示意圖

世界上主要的工業國家集中在北半球,理論上北半球大氣中破壞臭氧的化學物質濃度應該比南半球來得高,為什麼科學家們會特別在南極的春季觀察到明顯的臭氧洞呢?這是因為臭氧洞的形成,與南極特殊的地理位置與氣候狀況有密切關係。在地球的兩極(南極與北極)會出現永夜的現象,永夜期間有長達數個月缺少陽光的照射,臭氧不會因光解而破壞;到了春季,陽光開始照射使臭氧因光解反應被破壞,因此南極春季的臭氧濃度原本就會比較低。此外,南極地區因為陸海比例比北極地區高,氣候與溫度比北極更為寒冷,冬季的南極上空氣溫可陡降至零下80℃以下,形成「極地平流層雲」(Polar Stratospheric Clouds, PSCs),極地平流層雲粒子表面的化學反應,可生成快速催化破壞臭氧的一氧化氯(Chlorine monoxide, ClO)氣體,一旦到了春季陽光開始照射時,這些具高度活性的自由基就開始加速破壞臭氧;再加上「極地漩渦(Polar Vortex)」將南極大氣團團包圍,阻擋南極平流層氣體與其他中緯度地區交換,使得破壞臭氧的化學自由基持續消耗南極上空的臭氧含量,所以臭氧洞才會出現在春季的南極上空。

臭氧層保護運動

由於臭氧層具有保護地球生物、維持地球生態的重要性,為避免「臭氧洞」持續擴大,於是世界各國在聯合國的規劃下,採取具體的因應措施,其中以「蒙特婁議定書(Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer)」最為人所熟知。

「蒙特婁議定書」是承襲1985年簽訂的「維也納公約」,對生產破壞臭氧層的化學物質予以嚴格的管制,同時規定各國有義務共同保護臭氧層。在1987年簽訂之後,陸續進行了6次調整,逐步擴大管制,並禁止使用破壞臭氧層的物質,使原本被廣泛使用的氟氯碳化物等有害物質,逐漸被其他替代品所取代。

在各國的協同努力之下,科學家終於宣布,經過近30年的努力,已有足夠的證據顯示,南極臭氧洞正在縮小當中。

 

由此可知,只要世界各國共同合作,採取有效的具體行動,嚴厲禁止生產及使用破壞臭氧層的任何化學物質,我們就有機會解決重大的環境議題,進而維護人類的安全,並讓地球可以永續的生存。

上一篇
火眼金睛—如何從衛星雲圖找出霧或霾?
下一篇
透視恐怖龍捲風



google
facebook
line