肺にダメージを与える重度のスモッグがロサンゼルスやミラノのような都市に降り注ぐと、拳を上げてオゾンを呪うのは当然のことだ。 3 つの酸素原子が結合しただけのオゾン分子は非常に反応性が高く、地上で重大な被害を引き起こす可能性があります。しかし、より高い層では、オゾンは地球の大気にとって有益かつ重要な成分です。
成層圏（私たちが呼吸する大気圏のすぐ上にある大気の層）には、オゾンの薄い層しか含まれていません。 1,000 万個の空気分子ごとに約 3 個のオゾン (O 3 ) 分子が存在し、この層は赤道よりも極の上でより厚くなります [出典: ]。他の大気の深さに比べれば取るに足らないように思えるかもしれませんが、非常に重要な役割を果たします。太陽の紫外線 B (UV-B) 光の大部分が地球に到達するのを防ぎます。この紫外線は、皮膚がん、白内障、その他の疾患を引き起こす可能性があります。
オゾンは光と相互作用することで私たちを太陽から守ります。これは、成層圏で紫外線が酸素分子 (O 2 ) に当たり、分子が 2 つの酸素原子 (O) に分裂するときに生成されます。この原子が別の酸素分子と出会うと、その 2 つが結合してオゾン (O 3 ) が生成されます。紫外線はまた、オゾンを酸素分子と酸素原子に分解します。これがどのように機能するかについては、 NASAからチェックしてください。
このプロセスはオゾン酸素サイクルと呼ばれ、紫外線を熱に変換して地球を保護します。成層圏にある塩素などの他の物質は、オゾンを酸素分子と原子に分解します。通常、構築と崩壊はバランスのとれたプロセスですが、季節や火山噴火などの自然現象によって変化することがあります。
しかし、ほとんどの科学者は、人間の活動が酸素とオゾンの循環の不均衡を引き起こし、それが南極のオゾン層に穴をもたらしたことに同意している。この記事では、穴の原因は何か、パッチを作成できるかどうか、そして重要な UV 防御機能の低下を防ぐために何ができるかを調べます。
では、そもそもオゾン層破壊はどのようにして起こるのでしょうか?
オゾンホール
オゾン層を比較的安定に保つオゾンと酸素のサイクルが狂った。問題は、太陽が再構築できる以上に多くのオゾンが分解されていることです。この不均衡は、南極のオゾン層の「穴」、つまり薄くなることによって生じます。人間が生成したオゾン層破壊化合物が被害のほとんどを引き起こしています。
オゾン層破壊化合物には、臭素、塩素、フッ素、炭素および/または水素がさまざまな組み合わせで含まれています。おそらく、クロロフルオロカーボン( CFC ) として知られる、最も一般的なタイプのオゾン層破壊化合物の 1 つについて聞いたことがあるでしょう。 CFC にはフッ素、炭素、塩素のみが含まれており、伝統的に冷凍、空調、エアゾール缶、および工業用溶剤として使用されてきました。人間の活動によってこれらの化合物が過剰に大気中に放出されたため、南極のオゾンホールが発生しました。
冬から春にかけて南極で起こる複雑な化学反応は、オゾンを破壊する作用があります。冬には太陽が南極に届かず、 極渦が発生します。極渦は、空気を隔離する極の周りの気流です。渦巻きに到達したフロンは外に出ることができないため、渦巻きに集中します。
春に南極に太陽光が戻ると、これらの雲の表面での化学反応がオゾン層破壊化合物を塩素と臭素の原子に分解します。これらの原子はオゾンにとって致命的です。 1 つの塩素原子は 100,000 個のオゾン分子を分解することができ、臭素はその 40 倍の破壊力を持っています [出典: ]。これは成層圏で自然に起こりますが、そこでの塩素と臭素は南極の春ほど濃度が高くありません。これらの原子は南極のオゾンの大部分を破壊し、残りのオゾン層のバランスを崩します。
極渦は南極の上空にしか存在しないため、オゾンの「穴」は南極の上にのみ存在します。しかし、穴が大きくなればなるほど、地球の他の部分のオゾン層は薄くなるでしょう。これは、より危険な紫外線が地表に到達することを意味します。
したがって、明白な解決策は、より多くのオゾンをそこに汲み上げて、薄化を阻止しようとすることである。しかし、オゾンパッチを作るのは簡単なことではない。
オゾンホールを修復できるか?
南極の穴を埋めることができれば、自然のオゾンと酸素の循環のバランスが戻るかもしれません。しかし、残念ながら、穴をふさぐためにオゾンをさらに作ることはできません。オゾン分子を生成するには多量のエネルギーが必要です。大気中では、太陽の強烈なエネルギーがそのほとんどの働きを引き起こします。しかし、地上レベルでは、それは現実的な提案ではありません。さらに、オゾンは地上では非常に危険な汚染物質であるため、たとえ生成するのが簡単だったとしても、生成するのは賢明ではないかもしれません。
オゾン層を修復するには、オゾン層を破壊する化合物の大気中への放出を止めなければなりません。 1987 年、180 か国以上がモントリオール議定書でこの問題に対処することに同意しました。この議定書に署名する際、これらの国々はCFC、ハロン、四塩化炭素などのオゾン層破壊化学物質を段階的に廃止することに同意した。米国では、これらの化合物を含む製品には警告ラベルが貼られており、オゾン層を破壊しない適切な製品がない場合にのみ使用できます。
科学者たちは、これらの化合物が完全に廃止されれば、オゾン層は 2050 年までに正常に戻ると期待しています [出典: ]。
それまでは、日焼け止めを塗り、漏れのある冷却機器を直ちに修理し、除去した冷媒を適切に処理することが認定された HVAC 修理サービスのみを利用するようにしてください。
各国がオゾン層を破壊する CFC を段階的に廃止し始めたとき、HFC (ハイドロフルオロカーボン) として知られる代替品が考案されました。 HFC はオゾンを破壊しません。しかし、HFC はかなり有害な救世主となるかもしれません。米国科学アカデミー紀要に掲載された最近の研究では、それらが地球温暖化に寄与している可能性があることが示されています [出典: ]。
