성층권에 존재하는 두께 약 20~50km의 오존층은 유해한 자외선을 차단하여 돌연변이와 발암의 위험으로부터 지표에 살고 있는 동식물과 인간을 보호한다. 자외선에 의해 오존 분자가 파괴되나 다시 오존이 재합성되며 이 과정에서 열 에너지가 발생한다. 이런 과정을 통해 오존층은 보존되며 자외선을 열에너지로 전환시키게 된다. 따라서 만약 이러한 역할을 수행하는 오존층이 존재하 지 않는다면 지구 표면은 생물이 살 수 없는 환경으로 변할 것이다. 그러나 1983년부터 수행된 위성사진분석을 통해 남극상공의 오존층에 구멍이 발생하였음이 알려졌고, 1992년 9월의 관찰에서는 남극상공 오존 구멍의 크기가 당시까지 기록된 것 중 최대였으며 미국 국토의 약 3배에 달했다. 현재까지 알려 진 오존층 파괴의 원인은 다음과 같이 크게 3가지로 볼 수 있다.
① CFCs ② 초음속비행기 ③ 원자폭탄 CFCs는 불활성, 비독성, 불연소특성을 가져 수십년 동안 냉장고와 에어컨의 냉매, 각종 분무기에 유용하게 사용되어 왔다. 상업적으로 가장 널리 쓰이는 CFCs는 halogenated metanes, Freon-11과 Freon-12이다. CFCs는 불활성 이므로 대기 중으로 방출되면 파괴되지 않고 공기의 순환을 통해 자외선의 영향 을 받는 성층권으로 유입된 후 염소기를 형성하는데, 바로 이 염소기가 오존층을 파괴하는 주요인이다. CFCs가 오존층을 파괴한다는 증거는 1987년에 수집되었다. 1987년 8월과 9월 사이 미국 NASA에서 수행한 남극상공 성층권에서의 오존 구멍에 대한 조사결과 CIO의 농도가 증가할수록 오존 농도는 감소한다는 사실을 알아 냈으며 오존층 파괴의 약 80%는 염소기가 관여된 아래의 연속적인 반응 때문인 것으로 추측하고 있다. 반응식을 보면 CIO-와 산소원자가 반응하여 발생하는 Cl-는 다시 오존 층을 파괴하는데, 이러한 반응은 Cl-의 소모 없이 계속 반복된다는 사실을 알 수 있다. CFCs 이외에 흔히 Hallones로 불리는 브롬 화합물과 염화메틸, carbon tetrachloride 등의 물질도 오존층을 파괴하는 것으로 알려져 있다.
성층권을 비행하는 초음속비행기의 제트 엔진으로부터 방출되는 일산화질소도 오존과 반응하여 이산화질소와 산소를 발생시켜 성층권의 오존을 파괴한다고 추측되고 있다. 1971년 미국 국회는 300대에서 400대의 초 음속비행기 건조계획을 철회한바 있다. 그러나 영국-프랑스 합작으로 건조된 콩코드라는 초음속비행기는 비행횟수는 제한되었지만 아직까지 운행되고 있으며 이는 미국산 비행기 보다 연료를 덜 소비한다는 경제적 이유 때문이다. 그러나 초음속비행기가 아닌 일반적인 비행기에서도 일산화질소는 배출되어 오존층 파괴에 영향을 준다. 원자폭탄의 대기 중 폭발도 오존층을 파괴하는데, 1940년대와 1950년대 대기 중 원폭실험이 활발히 실시되었으며 이로 인해 중 단기적으로 오존층이 파괴되었다.
농업활동에서 사용되는 질소비료도 오존층을 파괴하는 또 다른 요인이다. 즉, 사용된 질소비료는 일산화질소로 산화되어 조금씩 성층권으로 확산되어 오존층을 파괴할 수 있다. 그러나 지난 수십 년 동안 대규모로 사용된 질소비료에 의해 오존층이 파괴되었다는 직접적인 증거는 아직 알려지지 않았다. 화산활동에 의해 발생하는 질소산화물과 해수염 분무 중의 염소이온 등 자연적인 배출물질도 오존층을 파괴할 수 있으나 이는 자연적인 오존 발생과 균형을 이룰 것으로 추측된다.
남극상공의 오존 구멍은 남극의 기상조건에도 기인한다. 즉, 매년 봄에 오존의 파괴가 가속화된다. 햇빛이 없는 겨울 동안 매우 낮은 온도와 바람이 빠르게 회전하는 소용돌이를 성층권 얼음구름의 생성높이에 발생시켜 반응성이 강한 염소의 화학종이 구름 표면에 응결되고, 이후 봄에 햇빛에 의해 오존이 분해되는 반응이 시작되는 것이다. 또한 따뜻해진 기후조건 때문에 소용돌이가 소멸되고 오존이 결핍된 공기덩어리가 오스트레일리아, 뉴질랜드, 아메리카와 아프리카의 남단지역으로 퍼진다. 이 때 자외선 조사량은 약 20% 정도 증가하는데, 이로 인해 그 지역에 심각한 환경문제가 발생한다. 파장이 아주 짧은 자외선은 박테리아를 죽이며 파장이 약간 더 긴 자외선은 인간의 피부를 그을리고 심할 경우 흑색종을 비롯한 여러 종류의 피부암을 일으킨다.
실내 대기오염
인류는 실내 대기오염이 없는 쾌적한 환경을 원하지만 실내 대기오염으로부터 완전하게 보호된 환경은 거의 없다. 환기가 제대로 이루어지지 않아 건물 내 오염물질이 위험한 수준까지 축적되기도 한다. 이것은 실내의 주된 오염원을 나타내고 있다. 담배연기는 매우 위험한 실내 대기의 오염원이다. 타르나 니코틴 등이 함유된 담배연기는 폐기종, 폐암, 심장질환을 유발하며, 흡연자의 경우 발병률이 비흡연자에 비해 매우 높다. 특히 어린이가 흡연을 할 경우 천식이나 기관지염이 발생할 확률이 더 높다.
가스 난로, 기름 난로, 나무 난로 그리고 상태가 좋지 않은 벽난로는 질소산화물과 일산화탄소의 잠재적 발생원이다. 지하실에 보관된 페인트, 페인트 제 거제와 희석제, 가솔린, 살충제 등도 매우 유독한 오염원이며, 포름알데히드, 드라이 크리닝으로 세탁한 옷 등도 실내 대기를 오염시킬 우려가 있다. 먼저 오염물질의 건물내 유입을 막기 위해서는 환기가 가장 중요하며, 에어컨, 담배연기 제거제, 진공청소기, 물을 이용한 오염원의 제거도 좋은 방법이다.
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