오존층과 오존층의 보호 역할

일반적으로 산소 분자는 두 개의 산소 원자로 구성되어 있는 데 반해 오존분자는 세 개의 산소 원자로 구성되어있다. 오존은 대단히 높은 에너지를 가진채 태양으로부터 나오는 자외선 복사에 의해 지구 대기의 상부에서 자연적으로 형성된다. 복사에 의해 산소 분자가 분해되어 자유 원자들이 만들어지며, 그 중 일부는 다른 산소 분자와 반응하여 오존을 형성한다. 대기권에 있는 오존의 약 90퍼센트 정도는 지표면에서 15-55km 떨어진 지역(대기권의 일부로서 성층권이라고 불림)에서 이같은 방법으로 형성되며, 따라서 이것을 '오존층'이라고 부른다. 오존층 내에서도 오존은 매우 소량으로 존재하며, 20-25km 고도에서의 최대 농도는 10ppm(백만분의 일, parts per million) 정도에 지나지 않는다.

오존은 불안정한 분자이다. 태양으로부터 나오는 고에너지 복사는 오존을 생성시킬 뿐 아니라, 다시 오존을 붕괴시켜 산소 분자와 자유 산소원자들을 생성시킨다. 대기권내의 오존의 농도는 오존의 생성과 파괴의 동적 평형에 달려있다.

성층권의 '오존층'은 대기권내의 오존의 90%를 차지한다.

오존층이 지구 생물에게 왜 중요한가? [TOP]

오존층은 태양으로부터의 자외선(UV) 복사를 흡수하여 이것이 지표면에 도달하기 전에 이것의 대부분을 막아주는 역할을 하기 때문에 매우 중요하다. 자외선 스펙트럼 내에서의 복사파장은 가시광선의 파장보다 짧다. 280-315 나노미터(1 나노미터는 100만분의 1 밀리미터임)의 파장을 갖는 자외선은 '자외선 B'(UV-B)라고 불리며, 모든 형태의 생물체에게 피해를 준다. 오존층은 UV-B 복사가 지표면에 도달하기 전에 그것의 대부분을 흡수해버림으로써 UV-B 복사의 악영향으로부터 지구를 보호한다. 또한 성층권의 오존은 대기권의 온도 분포에 영향을 주며, 따라서 지구 기후 조절에 영향을 미친다.

오존층과 지표부근의 오존의 차이는 무엇인가?[TOP]

오존은 대류권이라 불리는 대기의 낮은 고도에서도 존재하지만, 성층권보다는 그 농도가 낮다. 지표면과 가까운 곳에서는 태양의 고에너지 자외선 복사의 대부분이 성층권의 오존층에 의해 걸러지므로, 이처럼 낮은 고도에서는 오존을 형성하는 자연적인 반응이 일어나지 않는다. 그러나 몇몇 지역에서는 지표면의 오존 농도가 올라간 것이 발견되었는데, 그것은 주로 공해에 의한 것이었다. 화석연료와 생물자원의 연소는 일산화질소나 유기화학물과 같은 합성물질을 방출시키는데, 이런 물질들이 햇빛과 반응하여 오존을 생성시킨다. 이같이 형성된 지표면 근처의 오존은 도시 스모그의 구성 성분으로 인간에게는 호흡기 문제를 일으키고 식물에게는 해를 끼친다.

지표면의 오존과 성층권의 오존층간은 서로 아무런 상관이 없다. 성층권 오존은 태양의 해로운 복사광선으로부터 지구를 막아주는 반면에 지표면 근처의 오존은 공해 물질이다. 성층권으로부터 오존이 아래로 이동하는 것은 지표면의 오존을 형성하는데 기여하지만, 오존이 위로 이동하는 경우는 거의 없어서 공해 때문에 지표면 근처에 형성된 오존이 성층권으로 올라가 오존층을 채울 수 없다. 또한 지표면 근처의 오존은 자외선을 흡수하지만 그 효과는 매우 제한되어 있다.

토의 요점

· 대기권의 여러 구성요소와 오존층의 위치

· 성층권에서 오존의 자연적인 생성과 붕괴

· 왜 오존붕괴는 지구 표면에 도달하는 해로운 자외선 복사(UV-B)를 증대시킬 것인가?

· 성층권의 오존층과 지표면 오존의 차이