それが何であるか、影響を与えるガスは何か、オゾン層がいつ再生されるべきかを知る
オゾン層とは何ですか？これは、地球の健康、ひいては私たちの健康に関心のある人にとって非常に重要な質問です。しかし、最初にそれに答えるには、大気中のいくつかの基本的なプロセスがどのように機能するかを理解する必要があります。
化学と大気汚染に関連する主な環境問題の1つは、オゾン層の枯渇（または劣化）です。あなたはこれを聞いたことがあるに違いありません。オゾン層は、その名前が示すように、高濃度のオゾン（O3）を含む地球の大気の層です。最も集中しているのは成層圏で、地表から約20kmから25km離れています。これらの濃度のピークは高緯度（極）にあり、最も低いのは熱帯地域で発生します（ただし、O3の生成率は熱帯地域で高くなります）。
私たちの記事「オゾン：悪役か善人か？」ですでに述べたように、このガスは地球上の生命にとって非常に重要かつ不可欠であると同時に、非常に有毒な汚染物質である可能性があります。それはすべて、それが存在する大気層に依存します。熱帯圏では、彼は悪人です。成層圏では、いい人。この問題では、成層圏オゾンについて、その機能、その重要性、劣化の仕方、およびこれを防ぐ方法について説明します。
機能
成層圏オゾン（善人）は、特定の種類の癌を引き起こす可能性のあるいくつかの波長の太陽放射をフィルタリングする役割を果たします（UV-Bと呼ばれるすべての紫外線B放射と他の種類の放射の一部を吸収します）最悪ののはメラノーマです。また、地球を暖かく保ち、惑星の表面から放出されるすべての熱が放散されるのを防ぐ機能もあります。
オゾン層とは何ですか？
オゾン層は、前述のように、O3分子の約90％を濃縮する層です。この層は、B型紫外線太陽放射をフィルタリングすることですべての生物を保護するため、地球上の生命にとって不可欠です。オゾンは、発見された高度に応じて動作が異なります。1930年、Sydnei Chapmanという名前の英国の物理学者は、次の4つの段階に基づいて成層圏オゾンの生成と分解のプロセスを説明しました。オゾン生成; オゾン消費量I; オゾン消費II。
1.酸素光分解
太陽放射はO2分子に到達し、その2つの原子を分離します。言い換えれば、この最初の段階では、2つの遊離酸素（O）原子が生成物として取得されます。
2.オゾン生成
このステップでは、光分解で生成された各遊離酸素（O）がO2分子と反応し、生成物としてオゾン分子（O3）を取得します。この反応は、原子または触媒分子の助けを借りて発生します。これは、反応をより迅速に発生させる物質ですが、積極的に作用することなく、試薬（OおよびO2）または生成物（O3）に結合することもありません。
手順3と4は、オゾンをさまざまな方法で分解する方法を示しています。
3.オゾン消費量I
次に、製造段階で形成されたオゾンは、太陽放射の作用によって（400ナノメートルから600ナノメートルの範囲の波長が存在する場合）、再びO分子とO2分子に分解されます。
4.オゾン消費II
オゾン（O3）が分解される別の方法は、遊離酸素原子（O）と反応することです。このようにして、これらすべての酸素原子が再結合し、2つの酸素分子（O2）を生成物として生成します。
しかし、オゾンが生成されて分解された場合、何がオゾン層を維持するのでしょうか？この質問に答えるには、2つの重要な要素を考慮する必要があります。分子の生成/破壊の速度（分子が生成および破壊される速度）と、それらの平均寿命（ある化合物の濃度を半分に減らすのに必要な時間）です。初期濃度）。
分子の生成/破壊の速度に関して、ステップ1と4はプロセスのステップ2と3よりも遅いことがわかりました。しかし、すべてが酸素光分解段階（段階1）から始まるので、生成されるオゾンの濃度はそれに依存していると言えます。これは、25kmを超える高度とそれより低い高度でO3濃度が低下する理由を説明しています。 25 kmを超える高度では、O2濃度が低下します。より低い大気層では、より長い波長が優勢であり、酸素分子を分解するためのエネルギーが少なく、それらの光分解速度が低下します。
これらのステップの素晴らしい発見にもかかわらず、これらの破壊プロセスのみを考慮すると、実際に観察された値の2倍のO3濃度値が得られます。示されている手順に加えて、オゾン枯渇物質（SDO）によって引き起こされる不自然なオゾン枯渇サイクルもあるため、これは発生しません。ハロン、四塩化炭素（CTC）、ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）などの製品。クロロフルオロカーボン（CFC）および臭化メチル（CH3Br）。それらが大気中に放出されると、成層圏に移動し、そこでUV放射によって分解され、塩素を含まない原子を放出します。これにより、オゾン結合が切断され、一酸化塩素と酸素ガスが形成されます。形成された一酸化塩素は、無酸素原子と再び反応します。より多くの塩素原子を形成し、酸素などと反応します。各塩素原子は成層圏で約10万個のオゾン分子を分解でき、75年の耐用年数があると推定されていますが、オゾンとほぼ100年反応するのに十分な放電がすでにあります。成層圏O3とも反応する水素酸化物（HOx）および窒素酸化物（NOx）との反応に加えて、それを破壊し、オゾン層の劣化に寄与します。成層圏O3とも反応する酸化水素（HOx）および窒素酸化物（NOx）との反応に加えて、それを破壊し、オゾン層の劣化に寄与します。成層圏O3とも反応する水素酸化物（HOx）および窒素酸化物（NOx）との反応に加えて、それを破壊し、オゾン層の劣化に寄与します。
以下のグラフは、ブラジルでのSDOの消費履歴を示しています。
オゾン枯渇物質はどこにあり、それらを回避する方法は？
CFC
クロロフルオロカーボンは、塩素、フッ素、炭素によって形成される合成化合物であり、いくつかのプロセスで広く適用されています。主なものを以下に示します。
- CFC-11：発泡剤としてのポリウレタンフォームの製造、推進剤としてのエアロゾルおよび医薬品、流体としての家庭用、商業用および工業用冷凍で使用されます。
- CFC-12：CFC-11が使用されたすべてのプロセスに適用され、滅菌器としてエチレンオキシドとの混合物にも適用されます。
- CFC-113：精密電子部品で、洗浄用の溶剤として使用されます。
- CFC-114：推進剤としてエアロゾルおよび医薬品に使用されます。
- CFC-115：商業用冷凍の流体として使用されます。
これらの化合物は、CO2（二酸化炭素）よりもオゾン層に約15,000倍有害であると推定されています。
1985年、オゾン層保護のためのウィーン条約が28カ国で承認されました。CFCの研究、監視、製造における協力が約束されたこの大会は、その影響が感じられるか科学的に証明される前に、地球レベルで環境問題に直面するという考えを提示しました。このため、ウィーン条約は、主要な国際交渉における予防原則の適用の最大の例の1つであると考えられています。
1987年、4カ国から150人の科学者のグループが南極大陸に行き、一酸化塩素の濃度が地球上の他のどこよりもその地域で約100倍高いことを確認しました。その後、同年9月16日、モントリオール議定書は、CFCを段階的に禁止し、オゾン層に害のないガスに置き換える必要性を確立しました。このプロトコルのおかげで、9月16日はオゾン層の保護のための世界の日と見なされます。
オゾン層保護のためのウィーン条約とモントリオール議定書は1990年3月19日にブラジルで承認され、同年6月6日に政令第99,280号によって国で公布されました。
下のグラフに示すように、ブラジルでは、2010年にCFCの使用が完全に停止されました。
HCFC
ハイドロクロロフルオロカーボンは、ブラジルに最初は少量輸入された人工物質です。ただし、CFCの禁止により、使用が増加しています。主なアプリケーションは次のとおりです。
製造部門
- HCFC-22：空調およびフォームの冷凍。
- HCFC-123：消火器;
- HCFC-141b：フォーム、溶剤、エアロゾル。
- HCFC-142b：フォーム。
サービス部門
- HCFC-22：空調冷凍;
- HCFC-123：冷凍機（チラー）;
- HCFC-141b：電気回路の洗浄;
- HCFC混合物：空調冷蔵庫。
環境省（MMA）によると、ブラジルでは2040年までにHCFCの消費がなくなると推定されています。以下のグラフは、HCFCの使用における進化を示しています。
臭化メチル
それは、加圧下で液化ガスであり、天然または合成起源を有する可能性があるハロゲン化有機化合物である。臭化メチルは非常に有毒であり、生物にとって致命的です。それは農業でそして貯蔵された商品の保護でそして堆積物と製粉所の消毒のために広く使われました。
ブラジルでは、1990年代半ば以降、すでに輸入量の臭化メチルが凍結されています。2005年には、輸入量が30％減少しました。
以下の表は、臭化メチルの使用を廃止するためにブラジルが規定したスケジュールを示しています。
臭化メチルの使用を廃止するためにブラジルが規定したスケジュール | |
|---|---|
| 締め切り | 文化/用途 |
| 9/11/02 | 保管されている穀物や穀物のパージ、および収穫後の作物の処理：
|
| 2004年12月31日 | 煙 |
| 2006年12月31日 | 野菜、花、殺虫剤の播種 |
| 2015年12月31日 | 輸出入を目的とした検疫および植物検疫処理：
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| 出典：Joint Normative Instruction MAPA / ANVISA /IBAMAnº。2002年1月。 | |
MMAによると、臭化メチルの使用は、輸入および輸出のために予約された検疫および出荷前処理に対してのみ許可されています。
以下のグラフは、ブラジルでの臭化メチル消費の履歴を示しています。
ハロンズ
ハロン物質は、ブラジルによって人工的に製造および輸入されています。それは、臭素、塩素またはフッ素と炭素で構成されています。この物質は、あらゆる種類の火の消火器で広く使用されていました。モントリオール議定書によれば、2002年には、1995年から1997年までのブラジルの輸入の平均を参照するハロンの輸入が許可され、2005年には50％減少し、2010年には輸入が完全に禁止されます。しかし、2000年12月14日のコナマ決議第267号はさらに進んで、2001年以降の新しいハロンの輸入を禁止し、再生されたハロンのみを輸入することを許可しました。
ハロン-1211とハロン-1301は、主に海洋火災の撲滅、航空航行、石油船と石油採掘プラットフォーム、文化的および芸術的コレクション、発電所と原子力発電所で使用されています。軍隊。これらの場合、残留物を残さず、システムに損傷を与えることなく消火する効率があるため、使用が許可されます。
下のグラフによると、ブラジルはすでにハロンの消費を排除しています。
塩素
塩素は、主に前述のCFC（クロロフルオロカーボン）を使用することにより、人為的な方法で（人間の活動を介して）大気中に放出されます。それらはガス状の合成化合物であり、スプレーの製造や古い冷蔵庫や冷凍庫で広く使用されています。
窒素酸化物
いくつかの自然放出源は、微生物の変化と大気中の放電（光線）です。それらはまた、人為的発生源によって生成されます。主なものは、高温での化石燃料の燃焼です。このため、これらのガスの放出は、私たちが住む大気の層である熱帯圏で発生しますが、対流メカニズムを介して成層圏に容易に運ばれ、オゾン層に到達して劣化します。
NOおよびNO2の排出を回避する方法の1つは、触媒の使用です。産業や自動車の触媒は、汚染物質を大気中に放出する前に、人の健康や環境への害が少ない製品に変える化学反応を促進する機能を持っています。
酸化水素
成層圏におけるHOxの主な発生源は、オゾンの光分解によるOHの形成であり、これにより励起された酸素原子が生成され、水蒸気と反応します。
オゾン層の穴
画像：NASA
1985年には、南半球の春の時期に相当する9月から11月の間に、成層圏オゾンが約50％大幅に減少したことがわかりました。その責任は、CFCからの塩素の作用に起因していました。いくつかの研究は、このプロセスが1979年以来行われていることを示しています。
オゾン層の唯一の穴は南極大陸の上にあります-他のどこでも、起こったのはオゾン層のゆっくりとした漸進的な減少でした。
しかし、国連開発プログラム（UNDP）の情報によると、モントリオール議定書で採用された措置により、オゾン層への損傷が逆転するという現在の大きな傾向があります。2050年までに、レイヤーは1980年以前のレベルに復元されることが期待されています。
好奇心：なぜ南極だけなのか？
南極上空でのみ発生する穴の説明は、低温や大気循環の孤立したシステムなど、南極の特別な条件によって説明できます。
対流により、空気塊は途切れることなく循環しますが、南極では冬が非常に厳しいため、空気循環が起こらず、極渦または渦と呼ばれる領域に限定された対流円が生成されます。
CFCによるオゾン層の劣化について国立宇宙研究所（Inpe）が作成したこの短いビデオも参照してください。
