オゾン濃度とは

オゾンは、3つの酸素分子（O ₃ ）で構成される青色の有毒ガスであり、大気中のどこで観測されるかに応じて、健康上の危険または地球上の生命にとって有益な可能性があります。 大気中の濃度が低いと、オゾン濃度が最小量を超えると、健康への影響、植物の成長、大気汚染や建物の損傷を引き起こす可能性があります。 地上10〜20マイル（20〜30キロメートル）の高層大気では、オゾンは太陽からの有害な紫外線が地面に到達するのを防ぐシールドとして機能します。

低レベルのオゾンは、ガソリン車や塗料溶剤に含まれる揮発性有機化合物（VOC）と石油自動車の反応から形成されます。 化合物が大気中に蓄積すると、それらは通常の酸素分子（O ₂ ）と反応し、スモッグまたは大気汚染の原因となるオゾンおよびその他の化合物を生成します。 オゾンは化学的に活性があり、呼吸すると肺組織と反応して損傷を引き起こす可能性があります。 また、腐食性であり、外部の建築製品との反応による建物の損傷を引き起こす可能性があります。

低濃度のオゾンは、細菌を除去するための消毒剤として機能できるため、制御された用途で有益です。 オゾン発生器は、水処理施設や一部の除菌用空気浄化システムに使用できます。 これは、潜在的な健康への悪影響を最小限に抑えるために、意図的に低濃度に保たれます。 空気清浄機としてのオゾンの例は、雷雨で雷が発生したときに発生し、その後空気はより新鮮な匂いがします。 雷の高い電気エネルギーは、酸素分子からオゾンを生成し、大気汚染と反応して一時的に空気を浄化します。

高層大気では、酸素分子と高強度の太陽光の反応によりオゾンが自然に形成されます。 オゾンは、人間や多くの動物で癌を促進することが知られている紫外線B（UVB）波長の非常に優れた吸収体です。 オゾンは他の粒子と絶えず反応しており、日中再生され、一定のオゾン濃度を維持します。 量は非常に少なく、10億分の1空気あたり数パーツで測定されますが、UVB保護には重要です。

クロロフルオロカーボン（CFC）は、1930年代に、可燃性または毒性のあるアンモニアや塩化メチルなどの危険な冷媒を置き換えるために必要な製品群として発明されました。 CFCを使用したテストでは、人間や動物がリスクを伴わずに家庭や小規模ビジネスで見られる少量の漏れに安全にさらされることが示されました。 短期間のうちに、CFCは冷凍、エアゾールスプレー缶、消火剤で世界中で広く使用されました。

1960年代に始まった研究では、地球上層大気の一部でオゾン濃度が低下していることが示されました。 1980年代までに、オゾン層の損失と上層大気に到達する空気に放出されるCFCの間に明確な関係がありました。 科学者たちは、非常に安定したCFC分子が長年地球の大気中に残っており、最終的に気流と天候によりオゾン濃度が最も高い大気の高さに到達することを提案しました。

オゾンを生成した同じ太陽光エネルギーも、CFC分子を分解して塩素（Cl）分子を放出するのに十分な強さでした。 これらの分子は、ほこりや高高度の氷の結晶とともに、オゾンを破壊し、通常の酸素分子を生成する反応サイトを形成しました。 これらの反応は大気中のあらゆる場所で発生しましたが、南極で見られる非常に低い温度と気象条件により、より高い反応率が発生しました。

衛星データは、数ヶ月の暗闇の後、極初期の極春に南極上でオゾン濃度が非常に低いことを示しました。 科学者とメディアは、その効果を説明するために、当時「オゾンホール」という用語を作り出しました。 オゾンホールは春ごとに一時的なものであり、比較的急速に消滅しましたが、CFCの長期的な影響に対する大きな懸念を引き起こしました。

1987年、国連に属する約200か国がモントリオール議定書に署名し、特定の期限までにCFCの生産を段階的に廃止または停止することに同意しました。 新たな証拠が当初考えられていたよりも高いオゾン層破壊を示したため、その後数十年にわたって合意に変更が加えられました。 CFCは、ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）およびハイドロフルオロカーボン（HFC）と呼ばれる、分子中に塩素をほとんどまたはまったく含まない化合物に置き換えられました。

これらの製品はオゾン層破壊を引き起こさないため、プロパンやアンモニアなどの可燃性ガスの使用に関心が集まっています。 21世紀初頭、メーカーは可燃性ガスを消費者製品に安全に組み込む方法を探していました。 また、二酸化炭素などの不燃性ガスや、冷媒ガスを使用せずに食品を冷却できるその他の技術を含むように研究が拡大されました。