지구의 방패 : 오존층의 파괴

가. 오존층의 생성과 분해

 

O2 → O + O, O + O2 → O3

자외선 자외선

 

또는,

 

O3 → O2 + O

자외선

 

→ 자외선에 의한 오존의 생성 및 분해의 균형

→ 대기 중에는 일정량의 오존이 존재

 

나. CFC에 의한 오존층 파괴

- 지상에서 방출된 CFC가 성층권에 도달하면 자외선에 의해 분해되어 염소원자를 방출

 

CF2Cl2 → CF2Cl + Cl

자외선 흡수

 

Cl + O3 → ClO + O2

 

ClO + O → Cl + O2

 

- 생성된 염소는 또다시 오존과 반응하여 계속적으로 오존을 파괴한다.

- CFC의 긴 체류시간과 염소 원자사이의 연쇄적인 반응에 의해 한 개의 CFC분자가 오존 10만개를 파괴한다.

 

다. 성층권 오존농도에 영향을 주는 기타 인자

 

1) 대기중의 핵폭발 실험 → 대단위의 NOX를 방출

→ 오존을 감소

2) 화산폭발로 인한 HCl, SO2, H2O등 가스의 대량분출

→ 오존감소에 영향

예) 1991년 6월 필리핀의피나투보 화산폭발

→ 20세기 들어 가장 큰 화산폭발

→ 1,800만톤의 SO2를 성층권

3) 대기 중의 이온화 현상

→ 복잡한 화학반응을 거쳐 NO와 OH 기를 생성

→ 오존의 증감에 영향을 준다.

 

4) 초음속 여객기(성층권)에서의 NO 배출

→ 촉매적으로 오존을 파괴

 

라. 오존 전량

대기 중의 오존을 0℃, 1기압 상태로 압축했을 때의 두께를 mm로 나타낸 것을 오존 전량이라고 하며, 그 단위는 mm의 100배인 돕슨 단위 DU(Dobson Unit)를 사용한다. 예를 들어, 300DU은 3mm의 두께와 같다.

 

마. 오존 구멍(Ozone Hole)

- 남극에서의 오존량은 영국 과학자들에 의해 1957년부터 핼리 만의 자상 관측소에서 측정

- 1982년 10월(남극의 봄)에 성층권의 오존량이 20%나 감소한 것을 발견

- NASA의 기상 위성 관측 결과

→ 남극에서 오존의 감소가 급속도로 일어나고 있음

- 오존 구멍은 정상 상태보다 오존의 농도가 낮아 오존층에 구멍이 뚫린 것처럼 보이는 부분으로 남극 상공에 동심원 모양으로 나타난다.

- 남극의 성층권에서는 오존 구멍이 1년에 4%씩 증가 함.

 

- CFC 배출이 대부분 북반구에서 이루어지고 있음에도 불구하고 남극 상공의 오존층 파괴가 특히 심한 것은 남극 지방이 갖는 특이한 기상 현상 때문이다. 즉, 겨울철 북반구 성층권의 대기순환은 파동 형태로 매우 복잡한 모양인데 비해, 남극에서는 남극을 중심으로 거의 원형을 이루고 있다. 이로 인해 북극 상공의 대기는 오존이 풍부한 중위도의 대기와 혼합을 잘 이루지만, 남극 상공의 대기는 거의 고립되어 있어서 오존이 파괴된 후에도 중위도 지방으로부터 오존이 공급되지 못하기 때문이다.

바. 오존의 파괴와 그 피해

 

1) 오존량이 현재보다 10 %정도 감소할 경우 지상에 도달하는 자외선의 양은 약 20 % 증가한다.

2) 자외선은 생물의 세포 결합을 파괴하고 DNA를 파괴 시켜 큰 피해를 준다.

3) 오존층이 1%감소하면 자외선이 증가하여 피부암이 5%증가하며, 피부의 노화, 백내장이 증가한다.

4) 식물 플라크톤이 감소하여 해양의 먹이 사슬이 깨진다.