對流層臭氧

好臭氧vs.壞臭氧

2013/11/04
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好臭氧vs.壞臭氧
國立臺灣大學大氣科學研究所王啟芸研究生

眾所皆知，如果不是因為臭氧層的存在，吸收了大部分的紫外線，生物無法得以由海洋往陸地發展。因此，大家對臭氧的印象都是幫助生物生存與繼續演化的好角色。然而，在對流層的臭氧則扮演截然不同的角色。相對於平流層的「好」臭氧，我們也許可以稱對流層內的臭氧為「壞」臭氧，因為人類若暴露在過量的臭氧環境之下，容易產生急性呼吸道病變，並且容易引起氣喘患者的死亡。除此之外，植物若暴露在高臭氧濃度環境中，會降低其初級生產力。此外臭氧為溫室氣體的一種，人類污染所製造的臭氧因此會幫助全球暖化。

好臭氧和壞臭氧的產生方式也不盡相同(圖1)。平流層臭氧的形成主要是藉由氧分子被短波長的紫外線光解而產生氧原子，其再與氧原子結合所形成。而對流層中短波長紫外線微弱，因此臭氧主要是經由二氧化氮(NO2)光解所產生的氧原子，其再與氧分子結合而形成。空氣在高溫燃燒下，會產生大量的一氧化氮氧(NO)以及一些NO2，而大部分NO會迅速氧化為NO2。因此人類燃燒活動，包括汽機車排放、工廠排放、生質燃燒等，都會間接影響臭氧濃度。像是VOC (Volatile Organic Compound, 揮發性有機化合物)更會加強這個過程。

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對流層臭氧 （Tropospheric ozone）和平流層臭氧（Stratospheric ozone， Ozone layer）

2011/07/06
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對流層臭氧 （Tropospheric ozone）和平流層臭氧（Stratospheric ozone， Ozone layer）
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 臭氧在對流層和平流層裡對人類健康有何不同影響？

為什麼平流層臭氧對於生態系統非常重要？

臭氧
臭氧（O3）是氧氣（O2）的同素異形體（allotrope），在常溫下，它是一種有特殊刺激味的淡藍色氣體。英文臭氧（Ozone）一詞源自希臘語動詞ozein，意為「嗅」。這個命名是1840年瑞士化學家Christian Friedrich Schönbein 提出的，1865年瑞士化學家Jacques-Louis Soret首次確定臭氧的分子式，1867年Schönbein證實這個分子式是正確的。

對流層臭氧 （Tropospheric ozone，Low level ozone）
低層空氣中臭氧（也稱為對流層臭氧）屬於一種對生物有害的污染物，是光化學煙霧（Photochemical smog）的組成部分之一，有時被稱為「有害的」臭氧。因臭氧反應活性遠遠比氧（O2）強，是強氧化劑，對植物、動物及很多結構材料如塑膠、橡膠有害。也會傷害肺組織，嚴重時可能導致肺出血而死亡，因此當空氣中臭氧含量過高時，一般建議老人和幼兒不宜於戶外作劇烈運動，以免吸入過量臭氧。

圖1：臭氧層中，臭氧與氧氣的循環。 （圖片來源：作者修改自：NASA， http://en.wikipedia.org/wiki/Ozone_layer）

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全球的大氣排放和空氣污染發展趨勢

2011/05/31
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全球的大氣排放 (atmospheric emissions) 和空氣污染發展趨勢 (air pollution trends)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題:

1. 發展中國家的許多大城市目前遇到那些空氣汙染的問題?

2. 那些空氣汙染問題過去得到改善? 那些問題繼續惡化?

二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOX）和可吸入顆粒物（PM10）

空氣污染的趨勢因為區域的不同而有變異。以二氧化硫和氮氧化物排放為例，歐洲和北美洲比較富裕國家的全國排放總量自1987 年以來一直呈下降趨勢。最近，歐洲除了關注有法規管制的陸源硫污染物排放，也注意到國際航運帶來的不受法規約束的硫化物排放的問題。而亞洲工業化國家在過去20年間，污染物排放量已經持續增加，有時增長幅度非常大。例如，2000 — 2005 年，中國的二氧化硫排放量大約增長了28%，而其氮氧化物的排放量在1996—2003年增長了50%。這種變化引起的後果就是，與1990年相比，全球二氧化硫和氮氧化物的排放量呈現持續增長的趨勢。其他工業不是特別密集的地區（非洲、拉丁美洲和加勒比地區）則有小幅度增長。

圖一：全球特定城市市區污染物的年均濃度變化趨勢 （圖片來源：GEO-4 p.52）

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