臭氧層破洞是什麼?

文/Lea Hung |2022.06.28
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圖/123RF

文/Lea Hung

大氣層就像是一層覆蓋著地球表面的透明薄膜,離地面10~50公里之間的大氣為平流層,大氣中90%的臭氧分布在此範圍之內,臭氧層則能吸收大部分的紫外線,其中離地面25公里附近的臭氧濃度達到最高。

來自太陽高能量的紫外線,可將大氣中的氧分子分解為氧原子,氧原子再與氧分子結合,就形成臭氧,臭氧分子會吸收低能量紫外線,分解為氧原子和氧分子,這個循環,能讓平流層的臭氧濃度,維持在穩定的範圍,保護著地球表面生物免受紫外線的傷害。

1973年,美國化學家馬里奧·莫利納(Mario Molina),首次提出氟氯碳化物(CFCs),對臭氧層有影響;在常溫常壓下,氟氯碳化物多半是易揮發的液體,適用於冷氣機、冰箱的冷媒,以及噴霧罐推進劑,如髮膠、殺蟲劑等,這些產品使用後如果沒有適當處理,容易讓氟氯碳化物擴散至大氣中,而它在對流層內幾乎不易被分解,可以慢慢上升到平流層。

在平流層中,因為有高能幅射的照射,使氟氯碳化物分解而釋放出一個氯原子,而這氯原子可和臭氧分子反應,生成氧分子,已反應的氯原子,又可再生,重複和其他臭氧分子反應。經過一連串的反應後,一個氟氯碳化物分子,甚至可以使10萬個臭氧分子產生反應。

後來科學家進一步發現到,因為南極冬天的酷寒,讓南極上空的臭氧濃度快速降低,有如出現一個破洞般,讓紫外線長趨而入,稱為「臭氧洞」。當南極地區的臭氧層發現到破洞後,全球的臭氧層逐漸稀薄,代表了原本地球對生物的保護也將逐漸消失,紫外線的侵害會愈來愈大,最終甚至引發物種滅絕的危機。

先進的國家為了保護臭氧層,1987年在加拿大蒙特婁簽訂了《蒙特婁爾議定書》(Montreal Protocol),全面禁止使用氟氯碳化物,避免臭氧層繼續被破壞,此協定生效後,地表破壞臭氧的物質,預計將在2030年被全面淘汰,有助於緩解全球變暖趨勢,推進平流層臭氧的持續恢復。

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