環保＿札記＿臭氧層正在緩慢復原※

--------------------------------------------大意--------------------------------------------

臭氧層復原是一個「找出原因—全球管制—自然恢復」的成功案例，

也說明科學研究若能轉化成國際政策，確實可能逆轉全球性的環境問題。

----------------------------------------------------------------------------------------------

看到一影片談到地球臭氧層破洞，
已被某某科學家找到正確的解決方案，現逐漸改善，可望某某年恢復原貌。
突然覺得：對，好久沒聽人說這件事，它好像一夕之間消失在眾人目光。

見最近的新聞報導(註1)，才知此事為什麼又被說起？
臺師大頒授名譽理學博士予唐獎得主Susan Solomon（蘇珊・索羅門），
她是釐清南極臭氧洞形成機制的關鍵科學家之一。
他們這些研究提供了重要觀測證據，引起全世界重視，進而推動臭氧層復原。

1. 臭氧層是怎麼被破壞的？
最主要的破壞因素：
氯氟碳化物 CFC（chlorofluorocarbons，俗稱氟氯碳化物）
以前大量用在：

• 冰箱、冷氣的冷媒
• 噴霧罐推進劑
• 泡棉製造
• 電子工業清洗劑

另外還有含溴的 halons（海龍），主要用於滅火系統，也非常會破壞臭氧；
但歷史上最重要、最有代表性的就是 CFC。
CFC 是非常穩定的分子，飄到平流層，會被強紫外線分解，
放出氯原子 Cl，而氯會催化分解臭氧 O₃。
簡化表示如下：
\[\mathrm{Cl + O_3 \rightarrow ClO + O_2} \]

接著，氯又會被重新釋放：

\[ \mathrm{ClO + O \rightarrow Cl + O_2} \]

所以，氯並沒有被消耗掉，

可以一再循環，一再分解臭氧 O₃，這就是最可怕的地方(註2)。

2. CFC 是全球排放的，為什麼南極最嚴重？
因為南極冬季平流層極冷，會形成極地平流層雲（polar stratospheric clouds, PSCs）。
這些雲的雲粒子表面會把原本相對穩定、不太破壞臭氧的含氯物質轉變成容易被活化的形式。
到了南極春天，陽光重新出現：
陽光 + 極低溫形成的雲 + 氯／溴 → 大量催化分解臭氧。 (註3)

而所謂「臭氧洞」不是大氣真的破了一個洞，
而是南極上空平流層中的臭氧總量季節性大幅下降。

3. 怎麼把臭氧層「修好」的？
這裡有個非常重要的觀念：
人類並沒有「修補」臭氧層，我們做的是：
停止繼續放出破壞臭氧的化學物質，然後讓大氣自己慢慢恢復。

關鍵事件是 1987 年《蒙特婁議定書》以及後續多次修正，
逐步管制並淘汰 CFC、halons、HCFC 等消耗臭氧層物質。

例如冷媒，原本使用 CFC，改用其他物質代替。

用途	現在常見冷媒
家用冰箱	R-600a（異丁烷）
家用冷氣	近年常見 R-32；較早一代大量使用 R-410A
汽車冷氣	新車常用 HFO-1234yf
商用冷凍設備	CO₂（R-744）、R-290（丙烷） 等也愈來愈常見

最關鍵的變化是：
這些現代替代冷媒的臭氧消耗潛勢（ODP）為 0，不會像 CFC、HCFC 那樣破壞臭氧層。
不過像 R-32、R-410A 這類 HFC 卻會造成溫室效應，
所以，現在又進一步往低 GWP 的 HFO、CO₂、丙烷、異丁烷發展。(註4)
(GWP 是「全球暖化潛勢」。同樣重量的某種氣體跟二氧化碳比，會讓地球變暖多少倍。
以 EPA 所採用的 100 年 GWP 值為例，CO₂ = 1、R-32 = 675、R-410A = 2,088；
相較之下，R-600a = 1、R-290 = 3.3、HFO-1234yf = 1。)

臭氧層並不是已經完全修復。

依 WMO／UNEP 的評估，如果目前的管制政策持續，
全球大部分地區的臭氧層約可在 2040 年恢復到 1980 年左右的水準，北極約 2045 年，
南極則因臭氧洞特別嚴重，約需到 2066 年。(註5)



----------------------------------------------------------------------------------------------
註1: 臺師大頒授名譽理學博士予唐獎得主蘇珊．索羅門　從臭氧層修復看見科學改變世界的力量

註2: NASA: What is the Ozone Hole?
A catalytic reaction allows a single chlorine atom to destroy thousands of ozone molecules.


註3: 20 QUESTIONS & ANSWERS ABOUT THE OZONE LAYER
◎Q9：Why has an “ozone hole” appeared over Antarctica...?
○The very low winter temperatures in the Antarctic stratosphere cause polar stratospheric clouds (PSCs) to form.
○These reactions convert the reservoir forms of chlorine gases … to the most important reactive form, ClO.

◎Q8：What are the chlorine and bromine reactions that destroy stratospheric ozone?
○These cycles are most active when sunlight returns to the polar regions in late winter/early spring.


註4: Technology Transitions GWP Reference Table


註5: WMO Bulletin shows recovery of ozone layer, driven by science
If current policies remain in place, the ozone layer is expected to recover to 1980 values (before the appearance of the ozone hole) by around 2066 over the Antarctic, by 2045 over the Arctic and by 2040 for the rest of the world, according to the most recent assessment in 2022. The next assessment will be in 2026.