オゾンは健康に有害だと言われていますが、それでもなぜオゾン層を保護する必要があるのでしょうか?

9月16日は国際オゾン層保護デーです。オゾン層は地球上の生命の生存と繁殖を守る保護層として知られています。しかし、気候変動や人間の生産活動の激化により、この一見遠い問題である気候・環境問題は、徐々に私たちの日常生活に密接に関係するようになりました。

オゾンとオゾン層の関係は何ですか?なぜ人々はオゾンが健康に有害であるとよく言う一方で、オゾン層を積極的に保護しているのでしょうか?今日はオゾン層保護の重要性について詳しくお話しします。

01 オゾンは「良い空気」ですか、それとも「悪い空気」ですか？

オゾンは実際には酸素の「同素体」（異なる配置により異なる特性を持つ単一の化学元素）です。酸素の化学式は O₂ ですが、オゾンの化学式は O₃ です。魚のような臭いがし、常温で酸素に還元されることからこの名が付けられました。

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オゾンは酸素に分解され、変換プロセス中に二次汚染物質が生成されないため、化学生産、医療、航空宇宙などの分野で独自の利点があります。しかしオゾンは人体に有害です。オゾン濃度の高い環境に1時間いると、咳、呼吸困難、肺機能の低下などの症状が現れ、肺機能の低下、肺気腫、肺組織の損傷などの症状が現れる場合もあります。これらの症状は修復不可能な場合が多いです。オゾンは体の免疫機能を破壊する可能性もあります。妊娠中の女性が過剰なオゾンにさらされると、胎児にも悪影響が及ぶ可能性があります。

02 「地球の盾」オゾン層は人類にとって非常に重要な意味を持っています

地上から高度15〜50キロメートルの成層圏には、地球上のオゾンの約90％が集中しています。高度20～30キロメートルの成層圏では濃度が比較的高く、平均厚さはわずか3ミリメートル程度です。厚さが3mm未満のオゾン層を過小評価しないでください。それは非常に重要な役割を果たします。それは地球上の生命にとっての「保護傘」のようなものです。太陽光の可視光線を透過し、有害な紫外線を99%以上吸収して熱エネルギーに変換し、大気を温め、大気循環に重要な影響を与えます。

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これは上記の問題を説明しています。オゾンの「良い」か「悪い」かは、実はその場所に関係しています。オゾンが地表近くに侵入すると、すぐに「地球の守護者」から「健康を害する者」に変わります。我が国が制定した「環境大気質基準」によれば、最大8時間平均オゾン濃度が1立方メートルあたり160マイクログラムを超えるとオゾン汚染が発生する。 1立方メートルあたり215マイクログラムを超えると、中程度の汚染に達します。

03 地球上の「穴」をどうやって埋めるか？

（１）まずは南極のオゾンホールから

まず、オゾンホールは「穴」ではなく、オゾン含有量の少ない領域であると言う必要があります。 1980年代半ば、英国南極探検隊の科学者たちは、南極上空のオゾンホール、つまりオゾン層が薄くなる現象を初めて観測しました。このニュースは当時世界中でパニックを引き起こし、人類が直面する地球環境問題の一つとなった。

1979年から2012年にかけて観測されたオゾンホールの範囲の変化

画像提供: NASA

太陽活動による太陽放射強度の変化、大気の動き、大気温度などの要因がオゾンの濃度と分布に影響を与えます。同時に、産業革命以来、急速な発展の過程で、オゾン層を破壊する物質が発明され、生産され、応用され、消費され、排出されてきました。大気中のオゾンは多くの物質と反応し、消費され、破壊される可能性があります。より一般的なものは、炭素、水素、塩素、窒素を含むいくつかの化学物質です。この反応は成層圏のオゾンを消費し、オゾンのバランスを崩し、地上の紫外線の増加につながり、地球の生態系と人類に一連の問題をもたらします。科学者たちはさらに、オゾン層の厚さの減少は、主にスプレーや冷却装置に使用されているクロロフルオロカーボン（CFC）と呼ばれる人工化合物の一群に関連していることを発見した。

（２）冷媒は環境保護の永遠のテーマ

クロロフルオロカーボン、一般にフロンと呼ばれています。大気中に放出されると、高高度の強い紫外線の影響を受けて塩化物イオンを放出します。遊離塩化物イオンと極めて不安定なオゾンは酸素と次亜塩素酸イオンに分解されます。 2 つの次亜塩素酸イオンは光にさらされると遊離塩化物イオンと酸素に分解されます。このサイクルは継続します。塩化物イオン 1 個で数千個のオゾンが酸素に分解され、オゾン層の破壊を引き起こします。

1974 年の早い時期に、科学者たちは、クロロフルオロカーボンの生産が年間 22% の割合で増加し続け、最終的に大気中に放出された場合、地球全体のオゾン レベルは 1995 年までに 5% 低下すると予測していました。その後の衛星および地上観測データによって、この予測が確認されました。

1921 年、「空調の父」ウィリス・キャリアが初の商用遠心冷蔵庫を発明し、人類に冷蔵と空調の新しい時代をもたらしました。 1930年代には、ハロゲン化炭化水素冷媒が次々と登場しました。これらの冷媒は、安全性と性能の面で従来の冷媒をはるかに上回りました。米国のデュポン社はこれを「フロン」と名付けました。その後の数十年間で、冷凍空調産業が数十億ドル規模の産業に成長するにつれ、クロロフルオロカーボン (CFC) とハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC) 冷媒が非常に大きな割合を占めるようになりました。

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1987年9月16日、国連は工業生産におけるクロロフルオロカーボンによるオゾン層の破壊を回避するため、1985年のオゾン層の保護に関するウィーン条約に基づき、カナダのモントリオールで26の加盟国に対しオゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書（以下、モントリオール議定書という）に署名するよう呼びかけました。この議定書は、CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115の5種類のクロロフルオロカーボンと3種類のハロン（消火剤）の生産に対して厳しい管理規制を課しています。これは国連史上初めて普遍的に採択された条約であり、この日は世界中で「オゾン層保護のための国際デー」として祝われました。

私の国では、冷媒はメタンと亜酸化窒素に次いで、二酸化炭素以外の温室効果ガスの排出源として3番目に大きいものです。中国における冷媒のリサイクルと処理は、将来的にはオゾン層を保護し、温室効果ガスの排出を削減するための重要な課題の一つとなるでしょう。

周知のとおり、ハイドロクロロフルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボン冷媒はオゾン層破壊物質であり、現在のモントリオール議定書およびそれに続くキガリ改正の範囲内で管理する必要がある重要な非二酸化炭素温室効果ガスです。これらの冷媒はリサイクルされ、無害に処分される必要があります。統計と推定によると、我が国のすべての冷凍設備におけるハイドロクロロフルオロカーボンとハイドロフルオロカーボン冷媒の現在の在庫は200万トンを超えています。排出を制御できない場合、基本的にこの量の冷媒が今後 10 年間で大気中に放出されることになります。これには、今後 10 年間に市場に登場する新しい製品の数は含まれていません。

さらに、冷媒の漏れは環境にさらに有害です。既存の家庭用エアコンを修理する際に、メンテナンス担当者から冷媒の追加（フッ素やフロンの追加）を依頼された場合は、必ず冷媒漏れの原因を突き止め、フッ素（冷媒）を追加する前に漏れを修理してもらうようマスターに注意喚起してください。そうしないと、漏れが起こり続け、メンテナンス効果が得られないだけでなく、排出された冷媒によって気候変動が悪化してしまいます。

規制に準拠した冷媒リサイクルの利点は 2 つあります。 1つ目はリサイクルによる大気汚染物質（オゾン層破壊物質、非CO2温室効果ガス、揮発性有機化合物）の排出削減であり、2つ目はリサイクル処理の総合的活用による経済効果の向上です。

10年間にわたる広範な宣伝とたゆまぬ努力の結果、わが国における冷媒のリサイクルと処理の量は、当初の年間10トン以上から2022年には約1,800トンにまで増加しました。しかし、わが国の冷媒のリサイクルと処理の取り組みはまだ発展の初期段階にあります。次のステップは、冷媒の適切なリサイクルと処理を確実に促進するための規制とシステムを確立し、実施することです。これらのタスクは繊細かつ複雑であり、時間と練習が必要です。

04 人類共通の未来に向けたグローバルな行動

「地球の盾」を守るため、世界は協力してオゾン層破壊物質を段階的に廃止することに取り組んでいます。 2023年1月、世界気象機関と国連環境計画は、現在の対策が続けば、南極のオゾンホールは2066年までに1980年の水準に戻ると発表しました。その時、人類は初めて、緊密な国際協力を通じて文明の存続に関わる大きな環境問題を解決することになります。

中国は1991年にモントリオール議定書に加盟してから2020年までの30年間、オゾン層破壊物質の段階的廃止の過程で二酸化炭素換算で約260億トンの温室効果ガス排出を回避し、オゾン層を保護しながら気候変動を緩和することに重要な貢献を果たした。 「すべてのものは調和して生き、栄養を得て成長する。」科学的認識と技術の発展により、オゾン層を保護するための人間の行動の基盤が築かれました。自然を尊重し、人間と自然の関係を理解することは、誰にとっても考える価値のある問題となるでしょう。

著者：

中国冷凍学会科学普及部長 李 金浩 上級エンジニア

王海涛 中国冷凍学会科学普及作業委員会委員、中国冷凍学会科学普及教育基地天津奥紅環境保護材料有限公司の上級エンジニア

監査：

中国冷凍学会科学普及委員会事務局長、上級エンジニア、チャン・リン氏

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社