CHERRY~

雖然臭氧洞出現得地方是在遙遠的南極，但其實世界各地大氣中的臭氧都已日漸稀薄。從皮膚癌到汽車冷媒，臭氧洞不再只是科學家的研究對象，或是報紙上的新聞事件，而是與每個人都有切身關係的環保課題！

大氣臭氧量少作用大

　　我們所居住的地球周圍。環繞著一層大氣。這層大氣的主要成分是氮和氧，約占99%以上。此外，還有少量的氬、二氧化碳、水汽和臭氧(O3)等等。雖然大氣中二氧化碳、水汽和臭氧含量很少，但對整個地球氣候的變化卻影響很大。

　　包圍地球的大氣，其特性會隨高度不同而有許多變化，科學家便依照氣溫梯度，來劃分大氣的垂直結構。最接近地表的是「對流層」，其次為「平流層」、「中氣層」和「熱氣層」。熱氣層是大氣的最外圈，大氣愈向外愈稀薄，並沒有一條明顯的界限。由於大氣是受地球重力吸引而環繞在地球四周，因此離地表越近，空氣密度越高，大約90%的空氣都聚集在離地表30公里的範圍之內；到了離地100公里處，大氣密度已不及海平面的百萬分之一，故若與地球半徑約6370公里相比，大氣的確只有薄薄一層而已。



　　平流層的位置大約在離地10~50公里處，但大氣中的臭氧絕大部分都集中在離地面大約25~30公里的上平流層中，稱為「臭氧層」。名雖為一層，但實際上臭氧分佈各地並不均勻，而且大氣中臭氧的總含量非常少，尚不到1ppm。這極薄的一層臭氧，對於地球上的生命非常常重要，因為臭氧能吸收陽光中的紫外線，將這些波長很短，而且有致命危險的輻射線，轉換成熱能，只有極少量能到達地表。紫外線會破壞包括DNA在內的生物分子，增加罹患皮膚癌、白內障的機率，而且和許多免疫系統疾病有關。此外，紫外線對於農作物，甚至海洋生態系都會造成負面影響。然而這層重要的臭氧已經受到嚴重破壞，而且清形一年比一年惡化。

全球臭氧普遍減少

　　科學家大約在10年前，就已實際觀測到臭氣層的「破洞」。西元1985年，英國南極觀測站(British Antarctic Survey)的科學法曼(Joseph C. Farman)等人發現，從1977~1984年，南極郝利灣(Halley Bay)上空，春季時的大氣臭氧含量大約減少了40%以上。其他研究團體也迅速證實了這項發現，並指出臭氧量急遽減少的這塊區域，其面積甚至大於南極大陸，高度則是介於12~24公里之間的平流層。這就是所謂的「臭氧洞」(ozone hole)。





　　臭氣洞其實並不是真正有個「洞」，而只是表示臭氧含量反常稀少的區域。雖然科學已經知道CFCs(chloroflurocaaarbons，氟氯碳化物)是造成臭氧洞的主要原因，但是由於南極地區特殊的氣候型態，使科學家相信，南極臭氧洞應是平流層化學反應與大氣環流變化等多種因素交互作用下的結果。

　　然而，不僅是南極，北極上空平流層的臭氧，也發現有在冬季減少，形成類似臭氧洞的現象。尤有甚者，根據世界各地地面站和人造衛星的觀測結果，長期以來，全球除熱帶地區之外的大部分區域，平流層臭氧都有稀薄化的傾向。

　　南極和北極地區人煙稀少，臭氧洞對人類所造成的影響尚不明顯，但如果臭氧減少的範圍擴及全球，則包括東北亞、歐洲和北美洲等人口密集的地球，有害紫外線就會大量增加，對人類的為害亦將相應擴大。目前澳洲和加拿大等國都已採取具體因應措施，如發佈警報以提醒居民不要在陽光下過度曝曬等。

南極臭氧連創新低

長期以來的觀測紀錄顯示，從1991年開始，南極上的臭氧含量每年都創下新的最低紀錄。

1985年以前，南極臭氧洞的大小和深度，大約以2年為消長週期。但從1989~1991年，卻連續3年觀測到大規模的臭氧洞。根據日本氣象廳發佈的資料顯示，從1982~1991的10年間，南極臭氧洞的面積擴大了10倍，深度增加了2倍，被破壞的臭氧量則估計為過去的4.3倍。而且自1990年之後，南極上空臭洞的形成時間也開始提早。

　　1992年，南極臭氧洞最大時範圍曾一度超過2300萬平方公里，約為南極大陸面積的1.5倍，而1993年的情形亦相當不樂觀。根據NASA和「世界氣象組織」(WMO)的調查，己經確定1993年南極臭氧層的破洞不但偏及南極大陸，而且將擴及南美洲部分地區。

　

北極臭氧層亦將不保

　　過去科學家認為，由於北極和南極上空的氣象型態不同，除非北極氣溫顯著下降，否則北極臭氧不會像南極一樣大量減少。但現在情形也有了變化。

1989年，NAS科學家布洛維爾(Edward V. Browell)和美國「海洋暨大氣總署」(NOAA)的普羅斐特(Michael H. Proffite)，發現北極上空大約6%的臭氧遭到破壞。雖然相較於同時期南極上空的50%要低得多，但後續發展顯示，北極上空的臭層也已陷入危機。

　

罪魁禍首CFCs

早在西元1896年，科學家就已經發現，燃燒煤所產生的二氧化碳，會升高地球表面的溫度；比較之下，人類對大氣臭氧層遭到破壞的問題，就顯得非常後知後覺，以至於今天南極臭氣洞一年比一年擴大，而且速度之快，幾乎令科學家們措手不及。

真正使臭氧問題「國際化」的關鍵，則應該算是兩位加州大學爾汶分校(U.C.Irvine)的化學家─莫裡納(Mario J. Molina)和羅蘭德(F. Sherwood Rowland)，雜誌上的一篇文章。他們兩人在文章中明白指出：完全由人工合成的「氟氯碳化物」(CFCs)，由於工業上應用範圍廣泛，所以在過去的50年間，排放在大氣中的量已經相當可觀，而且它非常安定，生命期長達40~150年，因此會在大氣中不斷累積，最後將上升至平流層，在這裡因受紫外線照射而分解產生氯原子，活潑的氯原子會與臭氧反應，使臭氧分解消失。莫裡納和羅蘭德並強調，平流層所能接納的氯相當有限，而且即使大幅降低CFCs的使用量，大氣也需要一段相當長的時間才能減緩臭氧的分解。

CFCs對臭氧的威脅，很快就引起大眾傳播媒體的重視。原本是工業寵兒的CFCs，現在已成為惡昭彰的臭氧殺手。

　

平流層中的臭氧反應

　　CFCs所以會對臭氣層造成如此嚴重的傷害，主要關鍵就在其所含的「氯」(Cl)。科學家估計，由CFCs所釋出的1個氯原子，只要數個月的時間，就能使大約10萬個臭氧分子消失。

　　在正常狀況下，平流層中的臭氧分子，是處於一種動態平衡的狀態。高層大氣中的氧分子(O2)吸收紫外線，分解成活潑的氧原子(O)：

　　O2+hv→O+O

氧原子再與鄰近的氧分子反應生成臭氧：

　　O+O2→O3

臭氧也會因受強烈紫外線照射而分解，生成氧原子和氧分，或是與活潑的氧原子作用形成氧分子：

　　O3+hv→O2+O

　　O3+O→O2+O2

臭氧就在這些反應中不斷生成與分解，維持著微妙但脆弱的平衡。

　　氯則會破壞這種平衡。CFCs在平流層受強烈紫外線照射而分解產生氯，氯會與臭氧反應，生成氧化氯自由基(ClO)：

　　Cl+O3→ClO+O2

帶有自由基的ClO非常活潑，若與同樣活潑的氧原子反應，便生成氯和較安定的氧分子：

　　ClO+O→Cl+O2

　　而這個被釋出的氯，又可以再與臭氧反應，因此氯一方面能夠不斷消耗臭氧，另一方面卻又能在反應中再生。

　

臭氧減少使UV-B大增

　　平流層臭氧會吸收紫外線(ultraviolet,UV)，倘若臭氧減少，紫外線的照射強度自然會增強。

在電磁波譜中，波長在200~300mm(豪微米，1mm=10-9m)之間的屬於「近紫外線」，波長在10~200mm之間的屬於「遠紫外線」。近紫外線可分為A、B、C三種，其中以波長在280~315mm的「紫外線B」(UV-B)對生物危害最大。

　　UV-B的強度，會隨著時間、地點不同而異。通常夏季較冬季強，低緯度比高緯度地區強，而高海拔則比低海拔地區強。但無論如何，大氣中臭氧減少，全球各地的UV-B都會增強。據估計，臭氧若減少1%，UV-B大約就會增加2%；而在出現臭氧洞的南極地區，臭氧大量減少的結果，已使紫外線量加倍增加。

　

紫外線增加所造成的危害

1. 皮膚癌罹患率大增

2. 白內障的產生

3. 破壞地球生態