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第1章 オゾン層ってなんだろう？
1 第 章 オゾン層ってなんだろう? れきし オゾン層は、長い地球の歴 史の中で ゆっくり時間をかけてつくられた地球の きゅうそく こわ バリアです。それが今、急速に壊されて います。どうしてでしょう。 は やくわり ここでは、オゾン層が果たす役割と壊 げんいん れていく原因を学んでいきましょう。 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 1 地球にオゾン層ができた！ 約46億年前 微惑星の衝突合体の中か ら地球の原形が生まれる。 約40億年前 微惑星の衝突で地球の地 表はマグマの海となる。 水蒸気大気が雲となり、 いつ果てるともない嵐 が地球を冷やしていく。 原始太陽系のガス び しょう の中で微惑星が衝 とつ 突をくり返す。 約35億年前 し がいせん 海が生まれる。水の惑星の出現。強い紫外線が降 り注ぐが、海中では光合成が始まり、生物誕生。 約25億年前から6億年前 海中では生物は満ちあふれ、光合成で作られ た酸素が少しずつ大気にオゾンを作り出す。 オゾン層が地球をおおうようになる と、生物は陸上へ世界を広げ始める。 オゾン層に守られ、生物は次々 と種類や数を増やしていく。 6 第1章 オゾン層ってなんだろう？ わくせい おく たんじょう 私たちが住んでいる惑星「地球」は、今から約46億年前に誕生したといわれています。 そのころは、水も空気もなく、もちろん生物もすんでいませんでした。それから、海がで こうごうせい さ ん そ き、生命が誕生し、海の中の植物が光合成をして酸素を出し、その酸素が大気中の高いと ころでオゾンとなって、オゾン層が作られました。オゾン層ができると、今まで海の中に いた生物が陸上に上がることができるようになりました。 へ このように長い時間をかけてさまざまな気候の変化や生命の進化を経て、今のようにた すがた くさんの動物や植物がすむ現在の地球の姿ができました。 現在 約700万年前 人類登場。 約6500万年前 恐竜が滅び、代わってほ乳 ばくはつてき 類が爆発的に増えていく。 約2億1000万年前 ほ乳類登場 約1億8000万年前 恐竜が地球を支配す るようになる。 7 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 2 地球にすむいろいろな生物 地球にはさまざまな種類の生物がいます。それらの きょうそう 生物は、助け合ったり、競争したり、食べたり、食べ たが られたり、互いに関係しあってくらしています。この たようせい ようにいろいろな生物がいることを生物多様性といい、 せいたいけい その集まりである生態系は地球の自然そのものです。 しゅ くる 生態系のひとつの種でも欠ければバランスが狂い、そ れまでとはちがう自然の姿になってしまいます。 らんかく 数 いろいろな生物種が、 人間の乱獲や開発のために、 ぜつめつ そうはかい が減ったり絶滅しています。ここにオゾン層破壊や地 おん だん か 球温暖化が追いうちをかけているのです。 8 自然の主体となっている生物を守る ことが大切なんだよ。そこで、1992年 には「生物多様性条約」が結ばれ、生 物種の保存や生息地の保全について国 際的な取り組みが行われている。 でも、残念ながら種の絶滅はそれ以 上にすすんでいるんだ。 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 紫外線と生物 今から20億年以上も前のことです。そのころ地球の生物は海の中だけにすんでいました。大 しがいせん 気中には酸素がなく、 オゾン層がまだできていない地球では、降りそそぐ紫外線がいまよりずっ と強かったためです。 さいぼう い で ん し きず な たんじゅん 紫外線は、細胞の中の遺伝子を傷つけます。少ない細胞から成る単純な生物は、遺伝子が傷 つくと死んでしまいます。そのため、5億年ほど前にオゾン層ができて地上に降り注ぐ紫外線 りくじょう が弱まるまで、生物は陸上にすむことができませんでした。 ふくざつ ひょうめん 人間のようにたくさんの細胞から成る複雑な生物は、紫外線でからだの表面の細胞の遺伝子 が傷ついても、それをなおす力を持っているので、すぐに死んだりすることはありません。（人 間への紫外線の影響は15ページをみてください） 9 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 3 オゾン層の役割 し がい せん 地球には太陽からいろいろな光がとどいています。紫外線もその光の一つですが、目で はちょう 見ることはできません。紫外線は強いエネルギーをもっています。その強さは波長の長さ に関係し、エネルギーの弱いほう（波長の長いほう）からA波、B波、C波と区別されてい ゆうがい えい きょう さっきん （殺菌な ます。特に紫外線B波とC波は有害で、地球上の生物に何らかの影響を与えます。 せいしつ ） どに使われることがありますが、これは紫外線の性質を利用したものです。 せいそうけん 太陽から降り注ぐ紫外線B波とC波 オゾン層は地上から約10 ～ 50kmの成層圏にあって、 ふせ を防いでくれているのです。ところが、フロンによってオゾン層が破壊され、うすくなっ たところから地上にとどく紫外線B波の量が増えてきました。 オゾン層を地上付近（約1気圧）までおろしてくることができたら、 厚さは約3mmにしかなりません。 3mm 3mm こんなに薄い層が私たち地上の生き物を守ってくれているのです。 (km) 80 中間圏 UV-A 50 UV-B UV-C オゾン層 成層圏 10 対流圏 0 「紫外線」は英語で「Ultraviolet rays（ウルトラバイオレット・レイズ）」とよびます。略して「UV（ユーブイ）」 です。波長の長さによって、長いほうから「UV-A」 「UV-B」 「UV-C」とよばれることもあります。 10 第1章 オゾン層ってなんだろう？ オゾンの生成と分解のサイクル こう オゾンは酸素原子が3つで構 O2 → O + O せい 成されています。 右の反応をくり返し、20億年 さいげつ 以上の歳月をかけて地球上のオ ゾン量は徐々に増えてきました。 今も、上空では、このオゾンの せいせい ぶんかい 生成と分解が常にくり返されて 酸素分子：O2 います。このサイクルが、バラ ンス良く行われている間は、オ ゾン層は保たれています。 O + O2 → O3 強い紫外線によって分 解される。 安定した状態。 オゾン分子：O3 結びついてオゾン分 子「O3」になる。 「オゾン」と「オゾン層」 オゾンは身の回りにあれば しげきしゅう 刺激臭があり、人間にとって有害 な物質ですが、一方オゾン層は成 1つの酸素原子「O」 と酸素分子「O2」が これが集まってオゾン層にな る。でも不安定なので、やが て分解して酸素分子に戻る。 いっていりょう 層圏でオゾンが一定量に保たれて 地球の誕生から現在までを いるもので、有害紫外線を防いだ 12時間とすると、オゾン層が つくられるのに5時間半近く り、気候の安定に役立っています。 かかったことになる。これだ け長い時間をかけてつくられ たオゾン層が、今たった0.001 秒でこわされてしまったんだ。 これからその「一瞬の出来 事」を詳しく見ていくよ。 11時59分59.999秒 フロン発明 オゾン層破壊が始まる 0時00分 地球誕生 （約46億年前） 11時58分50秒 人類誕生 （約700万年前） 5時13分 オゾンが作られ始める （約25億年前） 10時41分30秒 オゾン層完成 （約5億年前） 地球の歴史時計 11 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 4 オゾン層はどれくらいこわれているの？ なんきょく ほっきょく 下の図は南極と北極上空のオゾン量を測定したデータです。オゾン量はm atm-cm（ミ た ん い リアトムセンチメートル）という単位で表し、220m atm-cmより少ない部分がオゾンホー ルと呼ばれています。 1982年から発生したオゾンホールはどんどん拡大し、1990年代半ばには南極大陸のほ じょうたい ぼ2倍（日本の約80倍）に達し、現在もその状態が続いています。 じょうくう お ん ど ふ そそ 南極上空の成層圏では、冬に温度がとても低くなります。そして春先に紫外線が降り注 え ん そ ぐと、フロンが分解してできた塩素がオゾンを急速に壊していきます。 南極上空のオゾン層 1979年10月平均値 1989年10月平均値 1999年10月平均値 灰色の部分がオゾンホールです。上の図の左から 右へオゾンホールが年々大きくなっているのがわか ります。 右の図は、2011年11月の様子です。21世紀に 入っても、オゾンホールは回復していません。 北極上空のオゾン層 2011年11月 NASAの衛星観測データを元に作成 気象庁 左の図を見ると、2011年には2010年よりオ レンジ色の部分が減って、中心に青色の部分が 増えてきたのがわかります。つまり、私たちの住 2010年 3月19日 12 2011年 3月19日 む北半球でもオゾンの量が少なくなっているの です。 第1章 オゾン層ってなんだろう？ オゾン層破壊のメカニズム せいせい ぶんかい つね たも オゾン層では、オゾンの生成と分解が常に行われてバランスが保たれているのですが、 そ こにオゾンを壊す物質が入ると、バランスがくずれ、オゾン層破壊へとつながっていきま しゅうか しゅうそ す。オゾン層を破壊するのは、フロン、臭化メチル、ハロンなどといった塩素や臭素を含 む化学物質です。 フロンによるオゾン破壊 ❶地上で放出されたフロンは、 分解されずに成層圏にのぼっ ていきます。 50km O2 O3 O3 紫外線 O3 ❸オゾンを分解 ❷塩素を出す ❸塩素が次々にオゾンを分解し ていきます。1つの塩素が約 10万個のオゾンを破壊する 威力があります。 ClO Cl 成 層 圏 Cl Cl ClO Cl + O3 → O2 + ClO O3 フロン O3 O3 ClO + O → Cl + O2 O + O → O2 オゾンをこわ す塩素をもっ ているぞ。 O2 フロン ❷太陽からの紫外線を受けて、 フロンが分解して、塩素（Cl） を出します。 O2 塩素 どんどんオゾ ンをこわすよ。 フッ素 炭素 10km フロン 空の上で集 まってオゾン 層になるんだ。 ❶放出されたフロン オゾン（O3） 塩素（Cl） オゾンがこわれ て、ぼくたちに もどっちゃうん だよ。 酸素（O2） 13 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 南極上空のオゾン層は全滅！ ぶんあつ 「オゾン分圧」とは、そこにあ るオゾンの量のことです。オゾ 気圧（hPa） 高度（km） 5 ン層が壊れる前（黒線）は、高 度15 ～ 20kmに た く さ ん の オ ゾンがありました。2009年（赤 線）にはその部分のオゾンはゼ 昭和基地 30 10 25 20 ぜんめつ ロ、つまり全滅してしまってい ます。 南極では1990年代からこの ような状態が続いており、回復 は今世紀後半になるといわれて 20 50 15 100 10 200 います。 5 2009 年 10 月 4 日 オゾンホール発生 以前の 10 月の平均値 0 10 15 20 500 1000 0 5 オゾン分圧（mPa） オゾンホールの面積の変化 めんせき グラフの青の線が南極大陸の面積。1979年にはほとんどなかったオゾンホールが、毎年 大きくなり、1985年、ついに南極大陸の面積を超えました。また、この年にイギリスの はっぴょう ファーマンらが、はじめてオゾンホールを発見したことを発表しました。 3000 面積（万 ） km2 1.5 2000 1500 1.0 1000 0.5 500 0 14 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 0 南極大陸との面積比（倍） 2.0 2500 （出典 気象庁） 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 5 オゾン層破壊の影響 ゆう がい し がい せん オゾン層が1％こわれると有害紫外線が2％増加するといわれています。太陽からの有害 どうしょくぶつ あく えい きょう げんしょう たい き 紫外線は人間や動植物にさまざまな悪影響があります。また、オゾンの減少によって大気 き こう さいがい か のう せい の環境が変化し、地球規模で気候に影響を与え、大きな災害を引き起こしてしまう可能性 もあります。 ヒトへの影響 ひ ぞうか 皮フがんの増加 はくないしょう めんえきりょく 白内障の増加 ていか 免疫力の低下 こうかがく 光化学スモッグ オゾン層破壊による有害紫外線の増加は、ヒトのからだの細胞に傷をつけ、目の病気や皮フの病気を 引き起こすほか、免疫力を低下させます。また、紫外線が地上に降り注ぎ、地上付近の酸素が反応し、 たいりゅうけん 対 流圏オゾンが増えて光化学スモッグの原因にもなります。 「有害紫外線とのつき合い方」については40ページを見てください。 動植物や物質への影響 かいようせいぶつ 海洋生物への影響 動植物の成長をさまたげる れっか 物質の劣化 びせいぶつ 微生物は有害紫外線の影響を受けやすく、プランクトンやさまざまな動植物の成長がさまたげられま ぎょかくりょう のうさくぶつ ひがい しょくりょう す。そのため、漁獲量の減少や、農作物への被害など、私たちの食糧にも大きな影響が出てきます。有 害紫外線によって、プラスチックなどは劣化しやすくなります。窓ぎわや屋外に置いてあるものなど、 色があせたりするのも紫外線の影響です。 15 第1章 オゾン層ってなんだろう？ オゾン層破壊と海の生き物 せいそく 「ナンキョクオキアミ」は、 南極大陸沿岸の冷たい海に生息する小さなエビのような形を した生物です。クジラやペンギンのえさとして重要で、巨大なシロナガスクジラのえさの ９割をしめています。ところが、このナンキョクオキアミが年々減っているのです。 すいさんちょう ちょうさせん かいようまる い へ ん け っ か 水産庁の調査船「開洋丸」は、この異変の理由を調べています。その結果、ナンキョク へ ん か オキアミのえさとなっているプランクトンが変化していることがわかってきました。これ は、オゾン層破壊で有害紫外線が増えたためと考えられています。 プランクトンのなかには、紫外線の影響を受 けやすいものと受けにくいものがある。オゾン 層破壊により紫外線が強まると、影響を受けや すいものが減って、海の生態系が変わってしま うのだよ。 食物連鎖 しぜんかい いのち 自然界では、ある生物が別の生物のえさとなって食べられることによって、命がめぐっ ていくのです。 ペンギン オキアミ類 さかな ヒョウアザラシ プランクトン類 シロナガスクジラ さかなやクジラが死ぬとプランク トンの養分となる 16 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 紫外線とカエルの実験 たまご い へ ん 日本でも、カエルの卵の異変に気がついたひとりの青年がいます。1993年、日本で う つ き こういち 初めて専門のフロン回収業をはじめた宇津木浩一さんです。宇津木さんは、自宅近く の池でカエルの卵を見つけたとき、黒いはずの卵の中心部が白く変わっていることに 気がつきました。その原因が紫外線ではないかと考えた宇津木さんは、カエルの卵に 紫外線をあてる実験をおこないました。 宇津木さんが行った実験の様子 写真提供：宇津木浩一氏 ［水槽①］ 紫 外 線15 ％ カ ッ ト の フィルムでおおう ［水槽②］ 卵200個を入れる 僕たち 元気いっぱいだよ！！ 宇津木さんの実験から、カエルの 卵が紫外線に弱いことがよくわか る。カエルは、オゾン層破壊で紫 外線が増えると被害を受けやすい 生物というわけだな。 卵200個を入れる ……2週間後 ヨタヨタ∼もうだめだ 生まれたオタマジャクシ 197匹（98.5％） 元気いっぱい！ 生まれたオタマジャクシ 149匹（74.5％） 元気なし 17 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 6 地球温暖化も大変だ! 北極の氷が溶ける と こおり 北極の海は、一年中溶けない氷でおおわれています。ところが、最近はその氷が年々溶 かんそく けており、2012年夏には、その面積が観測史上一番小さくなりました。1980年代の平均 的な面積との比較では、半分以下になりました。その原因には、北半球の気温が高くなっ ているために、氷全体が年々薄くなってきていることがあげられます。 〈北極の氷のようす〉 夏の氷が最も溶けた時の北極の様子です。10 年で氷がとても小さくなっていることがわかります。 10年後 2002年9月20日 2012年9月20日 出典）宇宙航空研究開発機構 北極海の氷がなくなり、シロクマが絶滅の危機 北極で暮らすホッキョクグマ（シロクマ）は、アザラシを エサとしています。アザラシは水中での泳ぎが得意ですが、 にぶ 氷の上では動きが鈍く、シロクマにとらえられます。しかし、 氷が小さくなることで、シロクマの狩り場がなくなり、多く う のシロクマが餓えて死んでしまっています。このままでは自 然界ではシロクマが絶滅すると言われています。 18 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 世界中で異常な気象が起きている き ぼ かつて記録されなかった規模の大きな気候の変化が、 世界で相次いで起きています。 台風 しゅうちゅうごうう こうずい かん ね っ ぱ きょく やハリケーン・サイクロンの大型化、集中豪雨や大規模な洪水、干ばつや熱波といった極 たん き しょう た は つ さいがい たつまき 端な気象が毎年多発し、日本でも台風や集中豪雨で大きな災害がおきています。また竜巻 も増えています。このような異常気象が農業や漁業をはじめ産業全般に及ぼす影響はとて しんこく も大きく、深刻です。 米国 6月頃から著しい高 温と少雨。穀物の作柄が急 速に悪化、穀物の先物価格 が急騰した。南部では45℃、 首都ワシントンでも40℃ 中国 7月下旬北京で 豪雨、1951年の観測開 始以降最多雨量記録 英 国 6 ～ 7月 上 旬を中心に記録的 な多雨と低温 ロシア 7月、南部で 洪水170人以上死亡 北 朝 鮮 6 ～ 7 月、豪雨や水害 約170人が死亡 2012年におきたこと ブラジル 5月、地元当局が アマゾン川の支流の水位が 1902年の観測開始以来、最高 記録と発表 ヨーロッパ 1 ～ 2月に大寒波 インド 6 ～ 7月、北 東部で大規模な洪水発 生、80人以上死亡 2013年におきたこと 10月 日本 11月 フィリピン 12月 欧州 エジプト 巨大台風が連続襲来し、伊豆大島では大規模な土 砂崩れ。京都嵐山ほか各地で大洪水。 大型台風が直撃。被害者１万人規模。 大規模な洪水。 カイロで100年ぶりといわれる降雪。 日本 7月・九州 北部豪雨、9月・ 大型台風襲来 温暖化による海水温の上昇が、台風 の強大化を招き、世界各地に大きな 被害をもたらすのだよ。 2014年におきたこと オーストラリア 昨年に引き続き、熱波。 カリフォルニアで史上最悪の大干ばつが起こり、 米国 緊急非常事態発令。 1月 大寒波。マイナス40℃以下の地域が観測されるな 北米 ど、北極並みの寒さ。 19 第1章 オゾン層ってなんだろう？ 地球温暖化の原因は人間の活動 地球温暖化は、人間が、石 てんねん 油や石炭、天 然 ガ ス を 燃 や して、温室効果ガ ス で あ る に さ ん か た ん そ 二酸化炭素をたくさん大気中 に出していることが主な原因 です。また人工的につくった ほうしゅつ フロンの大気放出も温暖化を すすめる大きな原因となって います。 そして、この100年で温室 効果ガスはどんどん増えてい ます。 IPCC第5次報告より この地球で生きていくために じょうしょう このまま温暖化が進むと、2100年までに地球の平均気温は5℃くらい、現在より上昇す ると言われています。地球の平均気温は1℃上昇するだけで小さな生き物を土台にしてい じんるい る生態系がこわれ、多くの生物が生きていけなくなります。人類も、2℃の上昇で深刻な み ま ん 被害を受けると言われています。なんとか2℃未満の上昇に抑えるために、温暖化の原因 になっている二酸化炭素やフロンの放出を止めなければなりません。 ℃ 5.0 4.8 4.0 2100年に最大で4.8℃上昇 3.0 2℃目標 2.0 1.0 0 -1.0 700 20 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 年 IPCC第4次及び第5次報告書などより作成