オゾンホール

公害総論

こんにちは、ヘルメット犬(@helmet_dog)です。

この記事では

  • オゾン層とは
  • オゾンホールとは

について試験で問われやすい部分をサクッと整理します!

オゾン層

オゾンとはO3のことで、成層圏(0~50km上空)に約90%存在し、このオゾンの多い層をオゾン層と言います。

オゾン層では2つの反応が起こっており

  • 酸素O2が紫外線により分解 → OとO2が反応 → オゾンO3が生成
  • O3が紫外線により分解

この2つの反応のバランスでオゾン層が形成されています。

オゾン層がなくなると紫外線のUV-Bの地上への到達量が増え、人の健康(皮膚がんなど)や植物の生長に有害な影響を与えるといわれています。

紫外線は波長でUV-A/B/Cに分類され、気象庁のHPでは以下のように説明されています。

  • UV-A (315-400 nm)
    大気による吸収をあまり受けずに地表に到達します。生物に与える影響はUV-Bと比較すると小さいものです。太陽からの日射にしめる割合は数％程度です。
  • UV-B (280-315 nm)
    成層圏オゾンにより大部分が吸収され、残りが地表に到達します。生物に大きな影響を与えます。太陽からの日射にしめる割合は0.1％程度です。
  • UV-C (100-280 nm)
    成層圏及びそれよりも上空のオゾンと酸素分子によって全て吸収され、地表には到達しません。

気象庁 紫外線とは

オゾンホール

概要

オゾンホールは、南極や北極上空の成層圏のオゾン層における春期のオゾンの濃度の減少を指します。
南極上空のオゾンホールの面積は2000~3000万km3程度であり、長期的には減少傾向にあります。

生成のメカニズム

オゾンホールの原因はクロロフルオロカーボン(CFC)、ハイドロフルオロカーボン(HCFC)、ハロン等が原因といわれています。

  • クロロフルオロカーボン(CFC)、ハイドロフルオロカーボン(HCFC)
    エアコンや冷蔵庫の冷媒、半導体の洗浄剤、プラスチックの発泡剤などに使用されている。
  • ハロン
    消火剤

これらCFC等がオゾン層を破壊するメカニズムは1~3で説明されています。

  1. CFC等は化学的に安定であるため、成層圏まで到達。
  2. 紫外線に分解され、塩素原子・臭素原子を放出
  3. 塩素原子・臭素原子が大量のO3を連鎖的に破壊

また、塩素原子と臭素原子の濃度から計算される等価実行成層圏塩素は1990年半ばにピークに達し、その後徐々に減少しています。今世紀半ばごろには1980年のレベルになると予測されています。

対策

原因物質であるCFC等の消費量が段階的に削減されています。このような国際的な規制の結果、CFCなどの大気中濃度は減少傾向にある。ただし、CFCの代わりとして生産された歴史があるため、HCFCは増加傾向にある。
(気象庁フロン類の大気中濃度推移)

より詳細に学びたい方は以下動画がわかりやすく、お勧めです!

オゾン?有害?無害?（ゆっくり化学解説その32）

参考

  1. 新・公害防止の技術と法規　公害総論
  2. 気象庁HP
    オゾン層とは
    大気の構造と流れ
    紫外線とは
    フロン類
  3. Wikipedia オゾンホール
  4. 経済産業省HP フロンとは

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