地球之盾的危機:臭氧層被破壞的原因

臭氧層是地球大氣層中的一個重要組成,它位於平流層上部,能夠過濾掉來自太陽的有害射線,保護地球上的生物免受各種輻射線的傷害。然而,這個地球之盾卻因為人類活動而破了一個大洞,成千上萬年形成的生態平衡因此而被打破。那麼,究竟是什麼原因導致了這個重要的保護盾遭受破壞呢?讓我們往下繼續看下去。

圖片取自Unsplash

臭氧層的具體位置和如何產生?


臭氧層位於平流層(Stratosphere)內,大約距離地表15至35公里的高度。平流層是大氣層中的第二層,位於對流層(Troposphere)之上,其上邊界是平流層頂(Stratopause),下邊界是對流層頂(Tropopause)。對流層是最接近地球表面的一層,大部分天氣現象和大氣變化都發生在這一層。

臭氧的產生遵循以下反應:

  1. 太陽光照射到大氣中的氧分子(O2)上,將其分解為兩個氧原子(O):O2 + 光子 → 2O
  2. 這些單一的氧原子與其他氧分子結合形成臭氧分子(O3):O + O2 → O3
  3. 臭氧分子在吸收特定波長的光能量後(310-200nm),又會分解成一個氧氣分子和一個氧原子,最終氧原子和臭氧分子有機會結合形成兩個氧氣分子:O + O3 → 2O2

三者的相互轉換,周而復始,構成了臭氧層的氧原子(O),氧氣分子(O2)和臭氧(O3)的動態平衡過程。

臭氧層的功用是甚麼?


以下是臭氧層的主要功用:

  1. 吸收和散射紫外線: 臭氧層主要功能是吸收和散射來自太陽的紫外線B(UV-B)和紫外線C(UV-C)。這些短波長的紫外線會對人類、動植物和生態系統造成嚴重傷害,臭氧層通過吸收和散射這些紫外線,減少它們到達地球表面的量,保護地球生物免受傷害。
  2. 保護人類健康: 紫外線B是造成皮膚癌和白內障的原因之一,並可能對免疫系統造成不良影響。臭氧層可以減少這些健康風險,保護人類免受UV輻射的傷害。
  3. 維持生態平衡: 臭氧層有助於維持生態系統的穩定,保護植物和動物免受紫外線的傷害,確保生態多樣性和物種存活。
  4. 調節大氣溫度: 臭氧層吸收紫外線能量的同時也釋放熱能,這些熱能有助於調節平流層的溫度,這對大氣層的熱平衡和氣候調控具有重要影響。
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如果沒了臭氧層,世界會變成怎樣?


如果失去臭氧層的保護,將導致地球生物暴露於更多的輻射線之下,這可能會造成:

  1. 破壞生物分子:高能量的輻射線可以破壞生物分子,特別是DNA分子。臭氧層的存在可以阻擋大部分的紫外線B和C,如果失去臭氧層的保護,更多的紫外線將會進入地球表面,可能導致生物分子受到損害,影響生物體的生存和功能。
  2. 皮膚癌、白內障的罹患率增加:短波長紫外線是造成皮膚癌和白內障的主要原因之一。失去臭氧層的保護,更多的短波長紫外線將沒有阻礙地到達地表,從而提高人們患上皮膚癌和白內障的風險。
  3. 免疫系統受抑制:紫外線也可能對免疫系統造成不良影響,這將使人們對病原體的抵抗力下降,更容易生病。
  4. 破壞自然生態平衡:一些物種可能無法適應更多的紫外線,進而導致物種滅絕或遷徙,影響整個生態鏈的穩定性。
  5. 植物生長受阻、農作物減產:短波長紫外線會抑制植物的生長和發育,影響農作物的產量和品質。
  6. 氣候變化、造成溫室效應,使海平面上升:臭氧層具有調節平衡大氣的功能,因此臭氧層的破壞可能會導致氣候變化,對全球氣候和地球生態系統產生廣泛的影響。
  7. 產生光化學煙霧,造成空氣污染:紫外線和臭氧層中的其他化學物質反應可能產生光化學煙霧,這是一種空氣污染物,對人類和環境都有害。
  8. 橡膠製品和塑料加速老化:紫外線也會對塑膠、橡膠等材料造成損害,使它們加速老化和破損。

驚!臭氧層被破壞的原因是?


臭氧層被破壞的主要原因,是由於人類活動所釋放的化學物質所造成的,特別是氟氯化碳(CFCs)氟溴烴(HBFCs)氟氯烴(HCFCs)鹵化烷(Halons)等物質。這些化學物質被稱為臭氧層破壞物質(ozone-depleting substances,ODS),它們主要用於工業、冷凍設備、空調和噴霧劑等。當這些物質釋放到大氣後,它們會逐漸上升至平流層,進而進入臭氧層的範圍內。

在臭氧層中,這些ODS會受到太陽光的影響,特別是在紫外線的作用下,ODS會進行光解反應,釋放出氯原子(Cl)氟原子(F)。這些氯和氟原子會與臭氧分子進行反應,導致臭氧分子的破壞。並且這些ODS物質會在大氣中留存很長一段時間,在它們消散分解時,可能已經對數千個臭氧分子進行了破壞。最嚴重的臭氧層破壞發生在南極和北極地區,特別是在南極形成的臭氧空洞。這破洞形成的原因,是由於特殊的地理環境和極端低溫使得ODS的破壞作用更加劇烈。

自從20世紀中期開始使用ODS後,各國學者經過大量的研究和分析,證明了臭氧層的破壞與這些ODS物質有著密切的關係。為了減緩臭氧層的破壞,各國於1987年簽署了「蒙特婁議定書」,該議定書旨在限制和逐步淘汰使用ODS的產品,避免臭氧層繼續受損及惡化。在這項國際協議的推動下,許多國家采取了各項措施來減少ODS物質的使用,並逐漸讓臭氧層的空洞得以修復。

圖片取自Pixabay by Gerd Altmann,由作者改編

如何保護我們的臭氧層?


保護臭氧層是全球共同的責任,以下是一些可以採取的措施來保護臭氧層:

  1. 限制和淘汰臭氧層破壞物質(ODS)的使用: 最直接的方法是限制和逐步淘汰使用導致臭氧層破壞的化學物質,如CFCs、HCFCs和halons等。通過國際協議和法規,限制這些物質的生產、進口和使用,促使產業轉向更環保的替代品。
  2. 促進綠色技術和替代品的研發: 研發更環保的替代品,取代對臭氧層有害的化學物質。
  3. 提高公眾意識: 提高公眾對臭氧層保護的意識,鼓勵人們減少使用有害物質。
  4. 支持研究和監測: 繼續進行關於臭氧層的科學研究,監測臭氧層的狀態和變化,並制定相應的保護措施。
  5. 減少溫室氣體排放: 溫室氣體的排放也可能對臭氧層造成影響,加劇臭氧層破壞的風險。因此,減少溫室氣體的排放,特別是二氧化碳和甲烷等,對於保護臭氧層和緩解氣候變化都非常重要。
  6. 支持國際協議和政策: 支持國際環保協議,如蒙特婁議定書等,推動國際間合作,制定和實施更強有力的政策和措施,以確保臭氧層得到有效的保護。

臭氧層的恢復成果


自1987年簽署蒙特婁議定書以來,國際社會通力合作,針對臭氧層的破壞問題進行了多項措施。這些努力取得了一定的成果,而臭氧層的恢復進展也逐漸顯現:

  1. 臭氧層厚度增加: 自1990年代以來,隨著CFCs等臭氧破壞物質的使用量減少,臭氧層的厚度開始增加。根據科學研究證實,臭氧層的厚度每年增加約1%至3%,這表明臭氧層的恢復進程正在進行中。
  2. 南極臭氧空洞的縮小: 南極洲是全球臭氧層破壞最嚴重的地方。由於國際合作和ODS的淘汰,自2000年以來,南極臭氧空洞的規模逐漸縮小,而NASA也在2019年宣布南極臭氧空洞是自1982年發現以來最小的。
  3. ODS產品使用量的減少: 許多國家已經減少了ODS產品的生產和使用量,這對臭氧層的恢復產生積極的影響。
  4. 公眾意識的提高: 對臭氧層保護的宣傳和教育取得了非常大的成效,這使得公眾對於臭氧層的重要性有了更深刻的認識,越來越多人開始關注環境保護,積極參與減少對臭氧層的破壞。
圖片取自Pixabay by annca

臭氧層的節日 – 保護臭氧層國際日


保護臭氧層國際日(International Day for the Preservation of the Ozone Layer),也被稱為「世界臭氧層保護日」,是一個每年定於9月16日的國際紀念日。這個特殊的日子是為了提醒世界各國和公眾的關注、宣傳和行動,共同保護地球的臭氧層,並慶祝全球為此所做的努力和成果。

保護臭氧層國際日於1994年由聯合國正式確定,並於每年的9月16日進行慶祝。這一日期的選定是因為在1987年的同一天,即9月16日,國際社會正式簽署「蒙特婁議定書」,這個議定書旨在限制和淘汰對臭氧層造成破壞的化學物質。

外部連結


參考資料


1. 什麼是臭氧層?破洞能修復?經典案例帶給拯救氣候的啟示 – Greenpeace 綠色和平

2. 臭氧層空洞 – 維基百科

3. 臭氧層 – 知識百科

4. Neha Jain, A Literature Review on Ozone Layer Effect. IJARIIE-ISSN(O)-2395-4396

5. 文章圖片均源自於CC0免費圖庫。

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MillionQuesn
MillionQuesn

一個旅居台灣的異鄉人,分享突然靈光一現的亮點。

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