강렬한 자외선 –내 눈이 멀어요. 내 피부가 타요. 여기가 지옥인가요??? 오존층 파괴 강렬한 자외선 –내 눈이 멀어요. 내 피부가 타요. 여기가 지옥인가요???

오존의 두 얼굴 오존층 파괴 문제는 지상 10∼30km 상공의 성층권에서의 문제 오존층에는 가능한 한 많은 오존이 있어 태양으로부터 오는 유해한 자외선을 차단하여 생물들을 보호하는 역할을 해야 함

오존이란 대도시 대기의 오존 문제는 호흡을 통하여 들이마시고 내쉬는 일상 주변 공기(대류권)에서의 문제 우리가 숨쉬는 공기 중에는 건강을 해치지 않을 정도의 오존이 존재하여야 함 기준치: 8시간 평균 0.06ppm, 1시간 평균 0.1ppm 현재 우리가 당면하고 있는 오존의 문제 성층권에서 오존 농도 감소 대류권애서는 농도 증가

오존층의 생성 성층권에서 오존은 산소분자가 태양으로부터 방출되는 강력한 자외선에 의해 두 개의 산소원자로 분해되면서 발생된 산소원자가 산소분자와 결합하여 생성 UV O2 O + O O2 + O O3

오존층의 기능 태양으로부터 지구로 방출되는 자외선 (Ultraviolet Radiation: UV)를 차단 태양빛에는 우리 눈에 보이는 가시광선과 적외선, 자외선 등이 포함하고 있다. 사진은 무지개.

오존층과 자외선 자외선: 200-400nm의 파장을 갖는 태양광선 1) UV-A 파장: 320-400nm UV-B,C와 비교할 때 상대적으로 생물학적으로 덜 유해 파장이 길고 에너지는 낮음 오존층에 의해 소량 흡수되지만, 대부분은 지구 표면으로 흡수

2) UV-B 파장: 280-320nm 생물학적으로 가장 중요함 주로 이 파장의 자외선이 오존을 파괴함 영향 인체에 피부암이나 백내장 유발, 그을림 육상 식물과 해양과 호수의 플랑크톤에 악영향 프로비타민 D를 활성화시켜 비타민 D 합성 오존층에 의해 약 1/2 정도 흡수

3) UV-C 파장: 200-280nm 파장은 가장 짧고 에너지는 가장 높음 오존층에 의해 거의 모두 차단되어 지구 표면에 도달하지 않음

자외선에 의한 피해

자외선이 건강에 미치는 영향 UV-B는 강한 에너지 – DNA 손상(thyimine dimer 생성) 손상된 DNA는 DNA 복구시스템으로 정상 상태 복구되지 않은 DNA - 피부암 유발 바다에서 유전자적으로 영향을 미치는 용량의 UV-B는 2.7m까지 들어감 면역체 생성, 비타민 D 합성 방해 - 건강 위협

피부암 오존농도 1% 감소  2% UV-B 증가  4% increase in basal carcinomas and 6% increase in squamous cell 90%의 피부암은 UV-B에 대한 노출에서 기인

Malignant Melanoma (악성흑색종) There appears to be a correlation between brief, high intensity exposures to UV and eventual appearance (as long as 10-20yrs!) of melanoma (악성흑색종). 미국의 경우, 남부 Texas와 Florida에서는 북부인 Wisconsin and Montana보다 악성흑색종에 의한 사망 두 배 이상 자외선에 의하여 피부가 죽음. 노화된 피부의 경우 DNA의 손상, 피부에서 연결 세포의 괴사 등으로 암조직화. 피부암에 관한 연구 결과에 의하면 흑인에 비해 백인이 자외선에 더 민감하며 약품, 비누, 화장품, 세척제 등에 들어있는 화학물질들이 자외선에 대해 피부가 더욱 민감하게 반응하도록 함. 따라서 자외선에 실제 노출된 것보다 영향은 더욱 커질 수 있음.

자외선에 의한 발암과정

Apoptosis(괴사, 세포소멸) 기작이 망가지면 발암 대표적인 발암 기작 - 피부암 자외선: G-C 결합을 A-T 결합으로 변경 DNA 복구시스템이 작동 안 되면 조직 내에 A-T 결합으로 변경된 세포 존재 주위의 정상적인 세포가 자외선, 화학물질 등으로 사멸하면(즉, apoptosis가 일어난 후에) A-T 결합으로 변경된 세포가 증식 죽지 않는 암세포가 됨

햇빛= 자외선 =피부암 강한 자외선은 피부암을 유발한다. 특히 콧잔 등에…. 여름에 강한 자외선에 피부를 노출시키는 것은 자살행위와 같다!!!

There is no such thing as a safe tan 얘야! 옷 입어라

Beach는 더 이상 안전한 곳이 아니다

미래의 우리 모습은 ???

안과질환 (Possible eye damage) 각막(cornea)는 자외선을 잘 흡수 강한 자외선은 순간적으로 설맹(snow-blindness) 유발 높은 양의 UV를 장기간 조사  백내장 (cataracts) 유발(1% 오존 감소  0.6% 백내장 환자 증가  년간 10만 명 정도 더 증가) Tibet and Bolivia와 같은 고산지대, 적도지대에서는 백내장의 비율이 높음

특명 - Sunglass를 착용하라!

방목하는 양 떼 중에는 강한 자외선에 의한 백내장 증가

해양생태계에 미치는 영향 해양에서 생산자인 식물플랑크톤 - 표층 2m에 집중 분포 UV는 2.7m까지 침투 가능 식물세포는 강한 빛 - 더 많은 엽록소 생성(방어 기작) 그러나, UV-B에 의하여 증가하지 않음

고래는 해양 생태계의 정점을 차지하고 있다. 그러나, 식물플랑크톤이 자외선에 의하여 줄어들면, 자연히 고래 개체수도 줄어들게 된다.

농작물에 미치는 영향 UV-B에 대한 적응력은 식물마다 다르다. 콩의 경우, 어느 품종은 16%의 생산량 감소를 보이지만, 어떤 품종은 아무 영향도 받지 않는다. 그러나, 엽록소의 파괴로 생산성 감소-식량 부족-인구 이동의 연쇄적인 반응이 일어난다. UV-B 양의 증가 – 광화학스모그(photochemical smog)의 증가 - 2차 오염으로 인한 농작물 피해 개화수 감소, 기공의 축소, 돌연변이 등.

늘어나는 인구를 먹이기에는 지금도 식량은 충분하지 않다 늘어나는 인구를 먹이기에는 지금도 식량은 충분하지 않다. 그나마, 오존층 파괴로 적도 지역의 쌀 농사 집적 지역이 피해를 입는다면…..

지구 기후에 미치는 영향 오존층 파괴 물질 중 일부는 장파 복사에 대한 강력한 흡수 기체로서, 온실 기체로 작용하여 지구 온난화에 5-15% 정도 기여 또 오존 감소로 성층권의 온도 감소 연구에 따르면, 고도에 따라 10℃까지 감소 성층권의 온도 분포는 대기 대순환과 밀접한 관계를 갖고 있기 때문에 성층권의 오존 감소에 따른 온도 변화는 기존 대기 대순환을 바꾸게 하여 지구 기후도 달라지게 한다.

실험에 의하면 오존 전량이 15% 감소할 때 고도 약 40km의 층에서는 오존 농도가 약 40% 감소하며, 오존 감소량은 고도에 따라 다르다는 것이 밝혀졌다. 이에 따라 온도도 고도에 따라 10℃까지 감소된다고 추산되고 있다. 성층권의 온도 분포는 대기 대순환과 밀접한 관계를 갖고 있기 때문에 성층권 오존 감소에 따른 온도 변화는 기존 대기 대순환을 바꾸게 하여 지구 기후도 달라진다.

오존층 파괴의 발견 1974년 “염화불화탄소(CFC, 일명 프레온 가스)가 오존층을 파괴한다”고 처음으로 발표 1985년에는 1957년 이래 남극 오존층을 정기적으로 관측하고 있는 영국 남극 조사팀에 의해 남극 오존층 파괴 현상이 처음 발견되었다

오존홀(Ozone Hole) 1987년 10월에는 소위 오존홀이라고 명명될 정도로 오존층 파괴가 현저하게 나타남 오존층 파괴가 가장 심각한 남극 15∼20km 고도 내에서 오존 전량의 약 95%가 파괴되었으며, 핼리만(Halley Bay)에서 관측된 오존 전량은 1970년 오존 전량의 반 이하로 감소 1989∼1990년 동안에 오존층은 아주 심각하게 파괴되었으며, 1979년 이래 전지구적 오존전량은 년 3% 정도 감소

오존 감소의 확대 현재 전세계 도처에서 오존층이 엷어지고 있는 현상에 끊임없이 나타나고 있으며, 최근인공위성으로 관측된 자료를 재분석한 결과 과거 12년 동안 북반구에서 6∼8%의 오존이 감소되었고 특히 4∼5월에 4∼6%의 오존이 감소

오존층 파괴

남극 오존 구멍의 크기가 1991년에 1,700km2에서 1992년에는 2천 3백만 평방 km2로 확장되었다. 침고: 미국의 넓이: 936만 3520㎢

왜 남극인가??? 남극 상공의 낮은 온도설이다. 겨울철 동안 남극의 성층권에서 강력한 공기의 수렴 현상이 발생하여 기온이 -80℃까지 하강하며, 그로 인해 질산염을 응결핵으로 하는 극성층 구름(para-stratospheric cloud)의 형성에 적합한 기상 조건이 되는데 이러한 현상이 북극 성층권 보다 남극 성층권에서 더 잘 일어나 남극의 성층권 오존이 더 많이 파괴되어 남극에 오존 구멍을 생성시킨다고 한다

역학적 과정으로 온실효과 등에 의한 대기 순환의 변화를 생각할 수 있다. 북극에서도 오존의 감소가 있다. 노르웨이의 북쪽에 있는 스핏츠버그 섬(Spitsbergen Island) 상공을 중심으로 매년 약 1.5∼2%씩 감소하는 엷은 오존지역이 나타나고 있다. 그러나 그 넓이는 남극 오존 구멍의 3분의 1에 불과하다. 역학적 과정으로 온실효과 등에 의한 대기 순환의 변화를 생각할 수 있다. 자연적 원인으로 태양 흑점의 주기 변화 등에 의한 남극의 특수 기후 변동 때문인 것으로 생각할 수 있다.

오존층 파괴의 원인 CCl2F2 + UV  Cl + CClF2 Cl + O3  ClO + O2 염화불화탄소(CFC, 일명 프레온 가스)에 포함된 염소가 오존 파괴의 주범이다. CCl2F2 + UV  Cl + CClF2 Cl + O3  ClO + O2 ClO + O  Cl + O2

CFC와 오존층량과의 관계

각종 스프레이에는 프레온 가스가 들어있다.

프레온 가스는 에어컨 등의 냉매, 스프레이 repellant(구충제), 전자 제품 세정제, 플라스틱 발포제에 사용된다. 자동차는 프레온 가스 덩어리이다.

새로운 머리모양 창조를 위해 Freon gas가 들어있는 hair spray를 사용한 결과 지구에는 새로운 ozone hole를 창조해 내었다.

오존 파괴의 원인 - 2 산화질소(NOX)도 원인 물질이다. Source 화석 연료의 연소 질소 비료 지표면에서 발생 - 미미한 영향 항공기 - 큰 영향 질소 비료 미생물의 질화, 탈질에 의하여

오존층 보존을 위한 국제 협약 1985년 3월 - 비엔나 협약 채택 1987년 9월 - 몬트리올 의정서 채택 1988년 9월 - 비엔나 협약 발효 1989년 1월 - 몬트리올 의정서 발효 1989년 5월 - 비엔나 협약에 대한 1차 회의, 몬트리올 의정서 1차 회의 헬싱키 선언 채택 1990년 6월 - 몬트리올 의정서 2차 회의(런던) 1991년 6월 - 비엔나 협약 2차 회의, 몬트리올 의정서 3차 회의 (나이로비) 1992년 11월 - 몬트리올 의정서 4차 회의(코펜하겐) 1993년 11월 - 비엔나 협약 3차 회의, 몬트리올 의정서 5차 회의(방콕) 1994년 6월 - 코펜하겐 의결사항 발효 1994년 8월 - 몬트리올 의정서 6차 회의(나이로비)

오존층 파괴와 경제 오존층의 파괴는 지구온난화와 더불어 전세계적인 환경 이슈 CFCs 등 오존층 파괴 물질 생산 금지 - 몬트리올 의정서 CFCs는 규제되고 있지만 CFC-12의 농도는 실제로 증가 - 기존에 사용된 냉매가 45년간 방출 가능성 단순한 CFCs 및 오존층 파괴 물질을 규제하는 것보다는 기존에 CFCs를 사용하여 생산했던 폐기물들에서 CFCs를 분리 회수하는 능동적인 자세로의 전환이 시급 또한 CFCs의 대체물을 개발 시급 – HCFCs, HFCs 등

북반구의 오존층 파괴도 예상보다 훨씬 급속히 진행되고 있음 북반구의 오존층 파괴도 예상보다 훨씬 급속히 진행되고 있음. 미국, 캐나다, 북유럽, 러시아 등 북위 50° 주변 지역이 특히 위험하다는 지적이지만 오존홀은 북위 20∼50°지역 어디서나 발생할 수 있다는 것이 전문가들의 의견 오존층 파괴는 다음 세기에는 멈출 것이라고 한다. 그러나 이를 위해서는 몬트리올 의정서의 충실한 이행이 필요 각국은 프레온 가스가 사용되었거나 함유된 제품의 수입 금지 - Green Round의 한 예

대체물질의 개발 CFC 대신 HCFCs, HCFs 등 오존을 파괴하는 정도가 적은 물질 예) CHClF2 CHF3

대체물질 미 듀퐁사에서개발한 CFC 대체물질인 Suva(HFCs). 이 냉매는 기존의 CFC와는 밀도 등 기체 성질이 다르므로 compressor 등의 기기도 바꾸어야 한다. 관련부분이 모두 특허로 걸려 더 많은 비용 지불 따라서, 오존홀 파괴를 시킨 듀퐁이 이것을 기회로 더 많은 이익을 얻는다는 비난을 받음