平流層臭氧消耗
平流層臭氧消耗 (Stratospheric oz…
大氣(Atmosphere)
《蒙特婁議定書》和管理臭氧層破壞物質
《蒙特婁議定書》(Montreal Protocol) 和管理臭氧層破壞物質 (Ozone Depleting Substances，ODS)
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. 為什麼《蒙特婁議定書》被認為是最成功的國際協議？
2. 管制臭氧層破壞物質的努力，哪些地方有了收穫？哪些困難還要克服？
平流層臭氧可以阻擋有害的紫外線進入到地表，對於保護地球上生態系統非常重要。自從1974年兩位美國科學家Frank Sherwood Rowland和Mario J. Molina提出人造氟氯碳化物 （也稱作氟利昂）（chlorofluorocarbons 簡稱CFCs) 會破壞臭氧層的說法以來，陸續出現的觀測數據已經證實CFCs 是造成臭氧層破洞的元兇。由於CFCs自從1970年來已經被大量使用在工業產品上，要遏止臭氧層耗損繼續惡化，必須先判定到底哪些物質是會耗損臭氧層，然後才可以提出相關管制措施上的國際合作和行動。
圖1: 1980 — 2100 年國際協議對平流層中存在的消耗臭氧層物質的預測量產生的影響 (圖片來源：《全球環境展望 4》， p. 71)
對流層臭氧 （Tropospheric ozone）和平流層臭氧（Stratospheric ozone， Ozone layer）
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）
極地臭氧層空洞(Arctic and Antarctic ozone hole)和對生態的衝擊
極地臭氧層空洞(Arctic and Antarctic ozone hole)和對生態的衝擊
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. 為什麼南極的臭氧層耗損特別嚴重？
2. 臭氧層耗損會對北極地區生態系統造成哪些衝擊？
南極臭氧層空洞 (Antarctic ozone hole)
南極臭氧層空洞成為國際注目的焦點，是起於1985年發表在《Nature》的一篇文章，其中英國南極觀測站（British Antarctic Survey）的科學家Joesph Farman, Brian Gardiner, 和 Jonathan Shanklin報告他們發現，從1977~1984年，每年南半球的春季時（約9~12月）南極上空的大氣臭氧含量約減少了40%以上。其他研究機構也證實這項發現，並指出臭氧量急遽減少的區域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」（圖1）。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。南極臭氧層厚度變化極大，從100至400 Dobson Unit，而厚度若在220 Dobson Unit以下，即稱為臭氧層破洞。另一種臭氧層破洞定義方式是指臭氧密度不到1975年值的33％的區域。
圖1：1980-2006年 南極上空臭氧層空洞面積的變化情況 （圖片來源：NASA，《全球環境展望 4》p. 69 ）