オゾン･ケミストリー2

オーロラが美しい南極上空にオゾンホール

南半球のシドニーで行われたオリンピックの話から、オゾンの化学
構造にまで話が進んだ。では、その南半球をさらに南へと進んだ南
極へと話を進めてみよう。

実は筆者の手元に、時折り南極から電子メールが届いていた。今は
その任務を終えて帰途にある第41次日本南極地域観測隊のメンバー
として越冬隊に加わっていた友人からである。

南極の美しいオーロラ。太陽が１カ月半にわたって姿を隠す極夜期
の終わりに来る久方の夜明け。南極でも捉えることができた皆既月
食。そんな美しい写真の数々とともに、彼の元気に活躍している姿
が届けられる。南北距離１万数千キロメートルを越えて瞬時に届く
電子メールのおかげである。

ところで、地球環境汚染の象徴ともいえるオゾンホールを発見した
のが、かつてこの南極昭和基地で観測を続けていた日本人観測隊員
であったということはあまり知られていない。いわば友人の先輩格
にあたる観測隊員である。南極上空のオゾンが減少している現象に
着目してその正確な観測をし続け、これが決め手となってオゾンホ
ールという現象が明らかにされたのである。

地球を包む大気の層は地表10キロメートル程度の高さまでの対流圏
とその上に50キロメートルほどの高さで続く成層圏によって形成さ
れている。そのさらに上には中間圏、熱圏というものもある。

こうした大気圏の中の成層圏中程にオゾン層がある。ここでは酸素
分子が紫外線エネルギーによって２つの酸素原子に分解され、その
酸素原子が他の酸素分子と結びついてオゾンが形成される。

そしてこのオゾンが再び紫外線によって分解されて酸素分子と酸素
原子になると、この酸素原子がオゾンと反応して再び安定な酸素分
子になる。こうした反応の過程で大事なのが､紫外線の存在である｡
ことにこの反応プロセスで使われる紫外線の波長が320ナノメート
ル以下であるということが重要なのだ。

紫外線には、波長によって長波長紫外線、中波長紫外線、短波長紫
外線の３つがある。長波長のものは日焼けを起こす程度のものだが
これに対して中波長以下の紫外線は皮膚に炎症を起こしたり皮膚ガ
ン発症の原因になったりする危険なものだ。オゾン層が反応によっ
て取り込む紫外線は、この中波長以下の紫外線である。ここにオゾ
ン層が地表の生物を守っている姿の特質がある。

このオゾン層にフロンが届くとその中の塩素がオゾンと反応して一
酸化塩素と酸素を作り出す。そしてこの一酸化塩素は再び、オゾン
層内において紫外線反応によって生成された酸素原子と反応して塩
素と酸素に戻る。すると再びこの塩素はオゾンと反応して……。

つまり、こうした循環が無限に繰り返されることになるのだ。だか
ら少量の塩素でもこれがオゾン層に入り込んでいくとオゾンが雪崩
現象的に消滅していきかねない事態を招くのである。

そして紫外線を一連の酸素反応で吸収するオゾンの層が消滅すると
き、先程述べた中波長以下の紫外線が地表へ直接降り注ぐという危
険な事態が将来的に予想されるのである。

ただし、オゾン層破壊の原因はフロンの中の塩素だけと確定された
わけではない。塩素と同じような触媒反応によりオゾンを分解する
ものとして窒素や水素も同様ではないかと考えられていることを断
っておこう。フロンだけが悪者でもないようである。

ただ、フロンがオゾン層破壊をすることは事実である。それ故に厳
しいフロン規制が敷かれるようになったのだ。今後、フロン以外の
因子が特定されれば、その物質も規制対象になるだろう。

[3]へ続く