臭氧問題大 北半球熱力無法擋

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【大紀元8月15日訊】自由時報特派記者胡蕙寧報導

這個夏天,整個北半球似乎只能用一個字來形容,那就是「熱」!熱到臭氧問題又成為環保焦點,並在全球掀起討論。

 首先上場的是臭氧層逐漸稀薄與破洞的問題,在夏日高溫的日照強烈之下,被認為將引起連鎖的人類「生理反應」,例如病變比例的增高與罹患皮膚癌的比例上升,臭氧直接落地會刺激眼睛黏膜引發白內障,造成頭痛、傷害肺功能和許多免疫系統相關的疾病,也就是說,整個地球氣候的變化與臭氧息息相關,而人類接下來的生存問題更是受到挑戰。

 根據德國臭氧環境聯盟的資料,有百分之十五的德國民眾對於臭氧層破洞引起「生理的敏感反應」。

 在相關研究證實後發現,臭氧層稀薄甚至會破壞遺傳基因,提高罹患癌症的可能性,其中嬰兒與幼齡兒童尤其被列為該敏感反應的「風險族群」。不只是人類與動物,植物也是這個問題的「被害族群」,一些森林就是在這種生態失調的條件下逐漸死去。

 所謂臭氧(O3)是一種刺激味濃重的淺淡藍色氣體,存在於距離地球表面約二十五到三十公里的上平流層中。包裹地球的平流層是介於最接近地表的對流層,與遠離地表的中氣層和熱氣層之間的一個氣層,寬約三十公里,裡面含有臭氧比例約百分之九十。

 這層叫做「臭氧層」的薄氣流分布各地並不均勻,卻可以擋住百分之九十九的紫外線,功能猶如「太陽眼鏡」般,保護地表生物免於直接受到紫外線照射的傷害,在過濾致命危險的輻射線之後,提供光線與熱度給地球生物生存。在臭氧層逐漸稀薄之後,麻煩就在過量的紫外線開始「直接入侵」地球。

 臭氧層稀薄與破洞的殺手何在?科學家認為氟氯碳化物(CFCs)是罪魁禍首,這在德國工業界已經完全禁用。事實上,在一八九六年時,科學家就發現煤燃燒所產生的二氧化碳會提升地表的溫度。

 一九七○年代初期,開始有人警覺到臭氧問題。環保與科學人士先是認為「超音速航空器」(supersonic transport,SST)在平流層飛行所排出的氮氧化物(NOx)、硫化物和水汽,會對高層大氣造成「不良影響」。一九七一年加州大學柏克萊物理化學家瓊斯頓(H.Johnston)也正式提出警告,說超音速航空器確實嚴重破壞臭氧層。

 但是一九七二年美國航空暨太空總署(NASA)卻發表聲明,指出太空梭的「固體燃料火箭推進引擎」(solid rocketbooster,SRB) 直接排放「氯」到平流層中,威脅了臭氧層。這一發表轉移了科學界的注意力,一改在過去認為平流層中氯的唯一來源是火山爆發,因為爆發量稀少而可以被忽視的情況。

 美國航空暨太空總署委託史托拉斯基(R. S. Stolarski)和塞西隆(R. J. Cicerone)兩位教授所做的評鑑報告在一九七三年也指出,太空梭所排出的氯確實會嚴重破壞平流層中的臭氧。

 在國際間真正將「臭氧責任」指向人工合成的氟氯碳化物,是由加州大學爾汶分校的莫里納(Molina)和羅蘭德(Rowland)所提出。這兩位先驅證實,生命期長達四十到一百五十年的氟氯碳化物本身相當安定,可以在大氣中不斷累積,最後上升到平流層中,在那裡受紫外線照射而分解產生氯原子。活潑好動的氯原子與臭氧反應後,開始分解消失臭氧。一個氯原子在失去活性以前,具有足以破壞一萬個臭氧分子的「殺傷力」。

 莫里納和羅蘭德強調,平流層所能接受的氯很有限,而在過去五十年當中,排放在大氣中的氯量已經非常可觀,目前即使大量降低氟氯碳化物的使用量,大氣層也需要「好一段長時間」才能逐漸減緩臭氧的繼續分解。這篇發表於一九七四年科學龍頭雜誌「自然」的文章,一舉重創氟氯碳化物過去在工業界的「寵兒地位」,在媒體的大幅報導下,立刻豬羊變色的成為損耗臭氧的「環境頭號殺手」!

 過去因為相信俗稱氟利昂(Freon)的氟氯碳化物穩定性高,不自燃、不助燃、也不易起化學變化與對人體傷害較小等等優點,被工業界普遍使用在家用與日常品的製造。

 使用範圍之廣包括發泡劑,冷凍機、冰箱、汽車、空調用冷媒,印刷基板、半導體材料等電子零件與光學零件清洗劑,以及化學品、醫藥品、清潔用品等需要推進之噴霧裝劑。而常作為滅火劑原料的海龍(Halon)也是全鹵化碳氫化合物,據檢驗破壞臭氧的能力更甚於氟氯碳化物。

 問題在工業界於一九七○年之後火速又大量的使用氟氯碳化物,一九八六年全球消費量就達到一百十三萬公噸。在其未受管制前,據估計全球每年要排放約一百萬噸以上到大氣中,目前估計就有總重量約兩千萬噸的氟氯碳化物還留在對流層中。而因為世界主要的工業國家多分布在北半球,因此北半球大氣中氟氯碳化物的平作度就相較於南半球高。

 一九八五年,第一個臭氧破洞在南極地帶被發現,這個至今最大的臭氧破洞出現在南極而不是其他地方,科學界歸因於南極特殊的地理環境和氣候狀況。

  全球環境組織在一九八五年同年就簽署了維也納協定,一九八七年又通過蒙特婁公約以限制氟氯碳化物的生產與使用量,開始在一九八九年逐年削減。

 科學家於一九九二年再測量南極,發現兩千三百萬平方公里地區的臭氧濃度已經被稀釋了一半。北半球的臭氧層也經測量後發現越來越稀薄。情況還不只如此,臭氧問題依然擴張中,該薄的不薄、該厚的不厚,在平流層臭氧逐漸稀薄的同時,地球表面的臭氧密度卻日漸高升。

 地表交通的廢氣排放量急遽上升,加劇地面的臭氧密度量,德國專家測量後發現,特別是在下午與傍晚時間,臭氧密度測量值通常最高。德國在一九九五年開始施行臭氧法(Ozongesetz),這個俗稱為「夏日煙霧規則」中規定,在臭氧密度達到一百八十微克時,警告民眾減少戶外活動;到達兩百四十微克量時,必須施行汽車交通禁行。但是這個法規在一九九九年終止,綠黨環境部長特立丁沒能夠讓新臭氧法於國會中通過,於是德國目前就處於無「法」處理夏日臭氧煙霧瀰漫的狀態。

 在今年夏天德國衝破歷史高溫攝氏四十度的同時,許多地方的臭氧密度測試都超過歐盟指令所要求的一百八十微克的臨界點,六成德國民眾在電視問卷調查中表示,希望在臭氧密度值過高的地區再度實施交通禁令。

 在悶熱氣溫與臭氧密度過高的地區,歐盟方面的呼籲是禁駛汽車交通工具,大人小孩在外頭盡量減少激烈活動。德國綠色和平組織則要求「立刻施行交通禁運措施」,且不能是局部的,因為臭氧會隨著風吹「到處運行」。

 德國綠色和平組織氣候專家馮葛任(von Goerne)在媒體上大聲疾呼,在臭氧密度過高地區必須大幅度的限制汽車使用,必要的危險狀況下,甚至可能施行全國性汽車停用!該組織根據的是世界衛生組織(WHO)的標準,在臭氧值一百二十微克的界線點達到時,沒有安裝催化劑的摩托車與其他交通工具都必須停止使用。在達到臭氧值一百八十微克的情況下,運貨大卡車也必須停駛。而令人憂心的是,德國許多地區在這個高溫的夏日中,臭氧值都已經超過兩百微克!

 德國社會民主黨國會黨團代理主席米歇爾.米勒呼籲工業界共同來注意環保問題,建議多使用再生與太陽能源,因為環境保護已經到了「刻不容緩的時候」。在「臭氧層破壞能力指數」(OzoneDepletion Potential, ODP)過高的壓力下,許多國際化學大廠都積極投入氟氯碳化物替代品的研發工作。

 但是緩不濟急。自一九七八年之後的十年內,據統計全球各緯度平流層的臭氧含量還是逐漸降低約百分之一.二到十不等,南極上空依然是臭氧破壞最嚴重的地區,在春季期間會有「臭氧洞」的出現。

 而估計目前全世界臭氧層正以每年百分之二至三的削減速度持續進行中,依此速度推算「進程」,二十一世紀末的平流層臭氧含量可能降至目前的一半多,到時人類還能否「對上挺住」輻射傷害,「對下力抗」臭氧密度高升,將是「活生生的一大考驗」!
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