氟氯碳化合物與臭氧洞形成的關係,近年來一直引起學界討論,並互有爭論。氟氯碳化合物主要排放自人口眾多的北半球,然而南極的臭氧層破洞反而比北極嚴重,臭氧洞形成原因究竟為何?
人們意識到臭氧層破壞問題,最早是
1974 年美國科學家羅蘭(Sherwood Rowland)和莫里納(Mario
Molina)提出氟氯碳化合物(chlorofluorocarbons, CFC,為冷媒、工業清潔劑、填充劑、噴霧劑等的主要成份)破壞臭氧層的理論;至
1985
年南極觀測站的科學家利用探空氣球發現臭氧濃度有減少趨勢後,更加確認上述論點。由於臭氧層會吸收紫外光,保護地表生物,若破洞不斷擴大,高量的紫外光將危及動、植物的健康,因此各國很快在
1987 年簽定蒙特婁公約,管制 CFC 的生產。然而,2007
年美國噴射推進實驗室的研究員波普(Francis Pope)卻得出
CFC
破壞臭氧的速率低,不足以形成臭氧洞。究竟臭氧洞與
CFC 之間的關聯性如何?
破洞形成關鍵
根據科學家測得的臭氧濃度顯示,臭氧層破洞形成於每年極區的冬天至初春,初春達最大,過了初春,破洞開始縮小,至夏、秋之際臭氧濃度逐漸升高,但到隔年冬天破洞又會逐漸形成、擴大。南極的臭氧洞問題比北極嚴重得多,目前的理論認為,關鍵在於南極有強勁的「極區渦漩」,因為臭氧洞大小及形成時間與極區渦旋正好相吻合。
中央大學大氣科學系教授王國英表示,受大氣環流、南極陸地面積小等諸多因素影響,南極冬天的平流層會出現風速每秒約
60~70
公尺的渦漩,強勁渦漩隔絕了外來的暖空氣,再加上冬天缺乏太陽輻射,致使渦漩內溫度不斷下降,低溫會持續三個月,最低可達
-100℃ 以下。
這樣的低溫會導致平流層產生冰晶,形成「極區平流層雲」(polar stratospheric clouds,
PSC),人造的 CFC 進入平流層時,會先受到光化分解形成如HCl、ClONO2 等化合物,之後再與極區平流層雲的固態冰晶碰撞,釋出氯分子,氯分子受到陽光照射,就會分解為氯原子。…more
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