오존층 보호
오존이란?
오존은 약간의 푸른색을 띄고, 특유의 냄새를 지닌 기체로서, 산화력이 강하고 표백살균에 사용된다. 지상 약 50km 이내에 지구 오존총량의 90%가 존재하는데, 고도 10-50km의 성층권 중에서도 특히 고도 20km에서 30km사이에 집중적으로 분포되어 있으며, 이 부분을 오존층이라 한다.
성층권에 존재하는 오존은 주로 태양자외선의 광화학 작용에 의하여 생성된다. 성층권에 존재하는 산소분자(O₂)에 태양의 자외선이 닿으면 산소 원자(O)로 분해되고 이렇게 분해된 산소원자는 다시 산소 분자와 결합해 오존이 생성된다. 또한 오존(O₃)은 자외선을 만나면 산소원자로 분해되면서 파괴되기도 한다. 성층권의 오존은 이러한 과정중에서 자외선을 흡수하기 때문에 인간에게 유해한 자외선을 막아주는 역할을 하고 있다. 또한, 자외선을 흡수하여 대기중에 열을 공급하는 효과를 일으키기 때문에, 지구의 열평형, 대기순환과 지구 온난화 등에도 영향을 주고 있다.
오존층의 오존무게는 약 30억톤으로 과학자들은 추정하고 있으며, 1기압하에서 지표면에 쌓을 경우에는 두께 3mm정도로 매우 얇다.
한편, 지표면 부근의 공기중에 있는 오존은 인간, 동물, 식물에 유해한 오염물질이기 때문에 환경기준을 정해서 관리하고 있다. 오존은 주로 자동차 배기가스로부터 발생되는 질소산화물이 햇빛과 반응하여 생성되며, 1차로 생성된 오염물질로부터 생성되므로 2차 오염물질이라고 한다. 이러한 지상의 오존은 플라스틱, 금속, 섬유, 고무제품을 부식시키고 섬유제품을 탈색시키며, 식물잎의 반점, 표백 등으로 성장을 저해한다, 또한, 눈과 폐를 자극하고 호흡기 질환자의 증세를 악화시킨다. 한편으로, 물의 정수, 살균 등 인간에게 유익한 용도로도 사용된다.
오존층의 파괴
오존의 발생과정만을 고려한다면, 햇빛이 가장 센 여름에 가장 많고, 겨울에 가장 적을 것으로 보이지만, 실제로 지구전체의 바람 순환과 복잡하게 연관되어 있기 때문에 일반적으로 중고위도 지역에서의 오존량은 가을철에 최소가 되고 겨울철과 봄철에 최대가 된다. 오존층 파괴문제가 대두된 것은 흔히 프레온으로 알려져 있는 염화불화탄소(CFC)라는 물질을 사용하고 나서 부터이다.
이 물질은 화학적으로 안정되고, 불연성이며 독성이 적고 생산비가 싼 이유로 냉매, 용매, 발포제, 세척제 등 다양한 용도로 사용되어 왔다. 염화불화탄소 이외에도 소화제로 널리 사용되는 할론과 농약 살충제 및 검역용으로 사용되는 메틸 브로마이드 등이 대표적인 오존층 파괴물질들이다.
1980년대에 남극상공에 오존홀이 발견되면서 오존층파괴가 주요 지구환경문제로 등장하게 되었다.
오존과 자외선과의 관계
오존층의 파괴가 지구적 이슈가 된 이유는 오존층의 오존감소가 지표면에 도달하는 자외선의 양과 관계되기 때문이다. 자외선은 파장영역에 따라 320-400nm인 장파장 자외선(UV-A), 280-320nm인 중파장 자외선(UV-B), 100-280nm인 단파장 자외선(UV-C)으로 구분된다. 이중 생물에 가장 유해한 단파장 자외선은 대기상층의 오존, 산소와 질소 분자에 의하여 완전히 흡수되어 지표에 도달하지 않는다. 장파장 자외선은 오존에 의해 흡수되지 않으므로 거의 대부분이 지표에 도달하지만 생물에는 유해하지 않은 편이다.
생물에 유해한 중파장자외선은 오존층에 의해 완전히 흡수되지 않기 때문에 일부가 지표에 도달하는데, 성층권의 오존량이 줄어들면 이 중파장 자외선의 지구표면 도달이 증가하므로 인간을 포함한 생물체가 전반적으로 좋지 않은 영향을 받게되며, 오존량과 유해 자외선량은서로 반비례 관계에 있으므로 오존량이 감소하면 생물체의 건강을 위협하게 된다.
자외선과 건강
태양 자외선에 과다 노출되면 피부암, 면역성 감퇴, 가축의 성장저해, 농작물 수확감소, 생태계파괴 뿐만 아니라 플랑크톤을 비롯한 수중생물의 변화 등 생태계가 영향을 받게된다. 자외선은 사람의 눈에도 손상을 입혀 백내장 발생 가능성을 증가시킨다. 자외선이 눈의 망막에 까지 도달하여, 망막세포를 서서히 파괴하고 일정한 시간이 지나면 시력에 손상을 준다. 자외선은 특히 아이들에게 더 큰 영향을 미치는데, 성인의 눈은 자외선을 일부 흡수하지만 아이들의 경우 자외선이 수정체를 곧 바로 통과하여 눈의 망막을 직접 자극하여 큰 피해를 줄 수 있다. 이외에도, 자외선은 면역체계를 약화시키거나, 전염성 질병을 악화시키는 것으로도 알려져 있다.
오존층 보호를 위한 국제적 노력
오존층보호를 위한 노력은 1920년대부터 시작되었다. 1924년 영국 옥스퍼드 대학의 Dobson교수가 최초로 오존층 변화를 알아보기 위해 대기중의 오존량을 관측하기 시작하였다. 그 후 1957년 세계기상기구(WMO)의 주관하에 지구적차원에서 체계적인 관측을 시작하였다.
유엔 산하의 환경분야 전문기구인 유엔환경계획(UNEP)는 1977년부터 세계기상기구등과 협조하여 오존층의 변화 동향 및 그 영향에 대하여 연구하여 왔다. 1985년 3월에는 비엔나 협약을 채택하여 국제적차원에서 처음으로 오존층보호를 위한 기본골격을 마련하였고, 1987년 9월에 오존층파괴물질의 생산 및 소비 규제를 주요내용으로 하는 오존층파괴물질에 관한 몬트리올의정서를 채택하여 1989년 1월부터 발효하였다.
몬트리올의정서 채택이후 오존층파괴가 가속화되고 새로운 오존층파괴물질이 추가로 발견됨에 따라, 1990년 영국 런던에서 의정서를 1차 개정한 이후, 1992년 11월 덴마크 코펜하겐에서 개최된 제4차 당사국총회에서 규제일정을 대폭 단축하고 규제물질을 새로이 추가하는 제2차 개정서를 채택하였으며, 제7차 당사국총회(1995년 12월, 비엔나), 제9차 당사국총회(1997년 9월, 몬트리올), 제11차 당사국총회(1999년 11월, 북경)에서 규제대상물질에 대한 감축일정을 더욱 강화하였다.
과학자들은 이러한 노력으로 오존층이 점차 회복되고 있는 것으로 평가하고 있으며, 몬트리올의정서상 규제일정이 제대로 지켜진다면, 2000년대 중반에는 오존층이 원래대로 회복될 것으로 전망하고 있다. 몬트리올의정서는 여러 국제환경협약중에서 가장 큰 성과를 보인 협약으로 평가되고 있다.