南極臭氧洞


2011年9-11月的南極臭氧洞(資料來源:http://ozoneaq.gsfc.nasa.gov/

*杜伯生單位(Dobson Units),代表在標準狀態下(0℃,一大氣壓),有多少μm的臭氧層厚度 (1 DU相當於10μm的臭氧層厚度)。


氟氯碳化物的化學性質非常穩定,因此早年被認為是相當環保的工業用物,常用在冰箱或冷氣機的冷媒。而這些氣體在幾年之內就會從地表的排放源逐漸擴散達到平流層。

兩極地區每年有幾個月見不到陽光,所以那裡的平流層氣溫可以降到-80℃以下,因此極區平流層內一些氣懸粒子、水氣與硝酸在極低溫下會形成極地平流層雲。雲粒子的表面會發生特殊的化學反應,將空氣中一些原本無害的氟氯碳化物轉換成氯分子而散發至空氣中。在春天太陽露面之後,陽光將氯分子分解而釋放出氯原子,少量的氯原子就可以破壞很多的臭氧,造成極地初春的臭氧洞現象。

O3+Cl→ClO+O2

ClO+O3→Cl+2O2

南極的冬季比北極的冬季寒冷,比較容易產生極地平流層雲;同時,南極的繞極環流比較強烈,故在其外界較暖、含臭氧較多的空氣不易混入,造成南極臭氧層破洞問題比北極嚴重。

CFC-11 是造成臭氧破洞的主要氟氯碳化物之一。自1930 年代發明並使用CFC-11 之後,其在大氣中的濃度不斷增加,直到國際間在1987 年訂定蒙特婁議定書,限制氟氯碳化物的使用,才開始緩和下來。目前對流層中CFC-11 的濃度已經穩定並下滑。在平流層內,由於對流層與平流層間物質交換速率相當緩慢,CFC-11 的濃度大約會在10 年後才達到最高峰,而後再緩慢下降。


臭氧洞監測資料的網站(http://ozoneaq.gsfc.nasa.gov/
Ozone Watch(http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/


上圖是臭氧洞的臭氧含量最小值在過去20多年的變化,下圖則是臭氧洞的面積大小在過去20多年的變化。可以看見在2006-2007年時,臭氧洞的臭氧含量降到了歷史最低,且臭氧洞的範圍仍在持續增加。因此,我們對於臭氧層的保護,仍不應該稍有鬆懈。


上圖是臭氧洞的臭氧含量最小值在一年內的變化,下圖則是臭氧洞的面積大小在一年內的變化。可以發現臭氧洞狀況在每年九月到十月間最為嚴重。

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