南極臭氧層破洞(圖:NASA )

NASA 於今年九月時,測量了南極上空的臭氧層破洞。顯示其面積為 19.6 百萬平方公里,而臭氧濃度為 136 多布森單位。為自 1998 以來所測量到的最大值,面積也較去年的 22.2 百萬平方公里小,但仍舊遠低於在 1960 年前約 250 ~ 300 多布森單位的臭氧濃度。

 

氯氟碳化物

氟氯碳化物( Chlorofluorocarbons ,簡稱 CFCs ),在過去普遍被當作冷凍劑使用,因為其無毒、低活性的特性被認為較不會造成污染,但當時也曾有三位科學家提出其對臭氧層破壞性的質疑。而在 1985 年,科學家在南極的上空發現了臭氧層的破洞後,才證實了此事。並進而促使各國在 1987 年簽署了《蒙特婁議定書》,管制 CFCs 的使用而開始讓臭氧層修復。

CFCs 在平流層會受紫外線照射而分解出氯自由基( Cl· ),進而與臭氧( O3 )反應,使其變成氧氣與不穩定的氧化氯( ClO )。而因為氧化氯為不穩定的自由基,會兩兩形成過氧化氯( ClOOCl )。最後在受到紫外線的照射裂解為氯自由基與氧氣。這一系列過程導致臭氧不斷被分解成氧氣,而氯自由基會不斷的參與反應並回復原狀,使得僅需一部份的 CFCs 便可瓦解臭氧層。

過氧化氯在臭氧層的反應。(圖:Pearson Education)

南極臭氧層

而臭氧層的破洞出現於南極上空,則是由於南極上空平流層在冬季時的極低溫,有助於產生極性冰雲( Polar stratospheric clouds )。而極性冰雲提供了氯貯存物質( 如:ClONO2、BrONO2 )附著的表面,當南極的春天來臨時,紫外線使得這些在冬季大量儲存的氯貯存物質開始發生反應,裂解出大量自由基而發生上述反應。

實際狀況

然而,今年測量到的濃度提升,並非代表了臭氧層破洞修補的速率增快了。保羅・紐曼( Paul Newman),戈達德太空飛行中心( Goddard Space Flight Center )的首席地球科學學家:「這情況是在南極現在氣候狀況下,我們已預期到的」。這兩年的臭氧層破洞面積縮小,是由於極地渦旋產生的自然現象。極地渦旋使得南極上空將會經歷幾年較為溫暖且不穩定的狀況,使得極性冰雲不容易產生,降低了臭氧裂解的速率,才出現這兩年測量到的樂觀結果。各國仍需謹慎面對未來的氣候問題。

 

參考資料:

  1. Pappas, S. (2017, November 03). Good News on Warming: Ozone Hole Is Smallest Since 1988. Retrieved November 09, 2017.LIVESCIENCE
  2. Science, S. P. (2017, November 06). The Hole in the Ozone Layer Is at It’s Smallest in Nearly Three Decades. Retrieved November 09, 2017.SEEKER
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