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臭氧層自癒了嗎?認識臭氧及臭氧層

根據2016年7月外電報導,南極上方的臭氧(O3 )層破洞已縮小。美國學者所羅門(Susan Solomon)在2015年9月測量臭氧層破洞,和2000年10月所測得的範圍相比,縮小了4百萬平方公里。此現象顯示,國際間禁用會導致臭氧層破洞的氯氟碳化合物(chlorofluorocarbons,CFCs)產品,初步的研究顯示,可能有助於恢復臭氧層
 
 
 

根據2016年7月外電報導,南極上方的臭氧(O3 )層破洞已縮小。美國學者所羅門(Susan Solomon)在2015年9月測量臭氧層破洞,和2000年10月所測得的範圍相比,縮小了4百萬平方公里。此現象顯示,國際間禁用會導致臭氧層破洞的氯氟碳化合物(chlorofluorocarbons,CFCs)產品,初步的研究顯示,可能有助於恢復臭氧層。

 

但是何謂「臭氧」?或「臭氧層」呢?人們常說的「臭氧層破洞」真的是指臭氧層破了一個洞嗎? 臭氧是由三個氧原子(O)組成的,相對於氧(O2 ),臭氧比較不穩定,非常容易和其它元素產生反應。臭氧為無色、有毒、有刺激味的氣體,即使少量的臭氧也會令我們不舒服,例如:對呼吸道及眼睛的黏膜產生刺痛性作用。

 

臭氧在對流層中含量較少,大部分的氧分布在地球表面上空10到50公里處,是大氣層中平流層的位置,其中又以距地表25~30公里附近高空臭氧的濃度最大,此處稱為臭氧層。早期大氣層的氣體,包含甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、水氣(H2O)、氮氣(N2)、氨(NH3)與其他含量較少的氣體,後來海洋中藻類大量繁殖,因為行光合作用使得大氣中的氧氣開始增多,氧受到紫外線的照射產生臭氧。

 

臭氧層對地球的影響包括:具保護的功能,能夠吸收太陽光中波長306.3 μm  以下的紫外線;具加熱的功能,吸收太陽光中的紫外線並將其轉換爲熱能加熱大氣;作為溫室氣體,將熱量保留在地面附近的大氣中。

 

人們常說的「臭氧層破洞」並非是指臭氧層破了一個洞,而是臭氧層「變薄」。這是因為人造物質中的氟氯碳化合物(CFCs)所致。CFCs常用於冰箱和空調冷媒、噴霧劑、食品冷凍劑、滅火劑、發泡劑等,是一種相當穩定的氣體,在大氣對流層中不容易受到破壞。當CFCs飄移到平流層中,吸收紫外線,產生光解作用而生成氯離子(Cl-),Cl-催化,使臭氧還原成氧原子,而自己卻可以經過後續化學反應釋放回大氣中,繼續破壞臭氧,這使得原先具保護作用的臭氧層被破壞而變薄。

 

1980年代中,科學家們首次發現南極上空的臭氧層大幅變薄。1987年,各國簽署蒙特婁公約,全面禁用CFCs。如今禁用CFCs的環保作為終於獲得初步成果,根據前述2015年最新的研究,南極臭氧層首見可能的修復徵兆。

臭氧層被破壞之後造成紫外線輻射增加,對人類的影響則是可能會產生皮膚癌、白內障等疾病,且臭氧的強氧化性對人體也有毒害作用。紫外線與汽車尾氣發生反應時也會產生臭氧。紫外線輻射增加也影響農作物和動物,對動物是易致表皮損傷,對農作物則有可能影響其生長。

 

表: O3濃度與空氣污染指標值(PSI)對照表與其對人體的影響

 

PSI值

對人體健康的影響

O3濃度(ppb)-24

人體健康影響

50

良好

60

對一般民眾身體健康無影響

100

普通

120

對敏感族群健康無立即影響

200

不良

200

對敏感族群會有輕微症狀惡化的現象,如眼鼻會略有刺激感

300

非常不良

400

對敏感族群會有明顯惡化的現象,降低其運動能力;一般大眾則視身體狀況,可能產生各種不同的症狀

400

有害

500

對敏感族群除了不適症狀顯著惡化並造成某些疾病提早開始;減低正常人的運動能力

500

有害

600

對敏感族群除了不適症狀顯著惡化並造成某些疾病提早開始;減低正常人的運動能力

 
(本文由科技部補助105年度《「新媒體科普傳播實作計畫」─以環保永續、環境教育、財務金融、應用科學暨新媒體藝術等領域為例》執行 團隊撰稿)
 
責任編輯:蔡美瑛|世新大學廣播電視電影學系

 

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