Dziura ozonowa

Jeszcze 30 lat temu niewielu ludzi słyszało o warstwie ozonowej. Obecnie, dzięki odkryciom naukowców, zdaliśmy sobie sprawę z jej znaczenia dla ochrony życia na Ziemi i z wynikającej stąd konieczności jej zachowania.

Co to jest ozon? W wesołych miasteczkach można nieraz spotkać stanowisko ze zderzającymi się miniaturowymi samochodzikami. Unosi się tam często charakterystyczny, ostry zapach. To właśnie ozon - niebieski gaz o cząsteczkach zbudowanych z trzech atomów tlenu 03,a nie jak w przypadku "zwykłego" tlenu atmosferycznego – dwóch O2.
Ozon znajduje się zarówno tuż nad powierzchnią Ziemi jak i od kilku do czterdziestu kilku kilometrów ponad nią (ozonosfera). W pierwszym wypadku, w troposferze, obecność ozonu niekorzystnie wpływa na środowisko, gdyż należy on do gazów cieplarnianych - ale to już inny problem. Ten sam gaz, wysoko w stratosferze, spełnia bardzo ważną rolę, ochraniając naszą planetę przed nadmiernym promieniowaniem ultrafioletowym ze Słońca. (Z powierzchni Słońca wędruje ku Ziemi promieniowanie widzialne i nadfioletowe. Pierwsze, po dotarciu do Ziemi, wykorzystywane jest przez człowieka i inne istoty żywe. Wysokoenergetyczna część promieniowania nadfioletowego pochłaniana jest w atmosferze przez azot i tlen. Niestety niżej energetyczna część owego promieniowania nie jest wychwytywana przez powyższe gazy. Promieniowanie to osłabiane jest właśnie przez warstwę ozonu.) Generalnie, wszystkie promienie o wyższej energii niż światło widzialne mają negatywny wpływ na zdrowie. Co prawda promieniowanie UV o najniższej energii umożliwia wytwarzanie w organiźmie ludzkim witaminy D, ale co za dużo to nie zdrowo. Dzięki obecności ozonu dawka promieniowania do nas docierająca nie jest już taka szkodliwa.
Zmniejszenie koncentracji ozonu w ozonosferze jest nazywane jest właśnie dziurą ozonową.
Co powoduje powstawanie dziury ozonowej? Problem pojawił się gdy zaczęto używać związków: dichlorodifluorometanu CCl2F2, zwanego freonem 12, dichlorotetrafluoroetanu C2Cl2F4 zwanego freonem F-114 oraz innych fluoropochodnych metanu i etanu (nazwanych wspólnie freonami lub CFC) Związki te wykorzystywane były w konstrukcji systemów chłodniczych:
• w sprężarkach lodówek
• chłodniach i urządzeniach klimatyzacyjnych
• do produkcji lakierów
• w przemyśle kosmetycznym, dezodoranty,
• w medycynie
• jako delikatne środki czyszczące w przemyśle komputerowym
Tlenki azotu także niszczą powłoke ozonową. Powstają w ozonosferze głównie w wyniku spalania paliw przez silniki samolotów i rakiet. W znacznych ilościach tlenki azotu wydzielane są do ozonosfery również w wyniku wybuchów jądrowych.
Obecnie oblicza się, że w atmosferze znajduje się ponad 20 mln ton freonów.
Jak niszczona jest ozonosfera? Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego freony ulegają fotolizie, w wyniku czego uwalniane zostają atomy chloru. Chlor wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc równie aktywny tlenek chloru (ClO) oraz zwykły tlen (O2). Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO2) oraz uwolnienia kolejnego atomu chloru, który rozbija następne cząsteczki ozonu. Oprócz tego dwutlenek chloru może ulegać rozpadowi na atom chloru oraz dwuatomową cząsteczkę tlenu.
Przedstawione powyżej reakcje przebiegają aż do całkowitego wyczerpania się cząsteczek ozonu lub do momentu usunięcia chloru wskutek innych reakcji chemicznych.
Ocenia się, że roczne tempo spadku zawartości ozonu wynosi poniżej 0,2% w okolicach równika oraz od 0,4 do 0,8% w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Jednak największe (i wciąż zwiększające się) tempo spadku ozonu stratosferycznego obserwuje się w rejonie bieguna południowego w okresie wczesnojesiennym (przełom września i października). W okresie 1987-92 całkowita zawartość ozonu stratosferycznego zmniejszyła się o ponad 50% w stosunku do zawartości z 1970 roku, kiedy to średnia październikowa wynosiła jeszcze 300D ( 1D [dobson] - jednostka używana do określania koncentracji ozonu, nazwana na cześć konstruktora przyrządów pomiarowych ).
Niszczenie ozonu jest groźne dla życia na Ziemi. Warstwa ozonowa jak tarcza chroni życie na Ziemi i zatrzymuje ogromnie niebezpieczne promieniowanie ultrafioletowe zwane UV-C. Likwidacja tej tarczy zagraża ludzkiemu zdrowiu. Spadek zawartości ozonu w atmosferze o 10% pociąga ze sobą wzrost liczby przypadków raka o 26%.(wg raportu ONZ z 1991 r.). Ustalono także, że zmniejszenie warstwy ozonu chroniącej przed promieniowaniem UV-B, które powoduje obniżenie odporności organizmu, wywołuje wiele uszkodzeń wzroku- zaćmę, nadwzroczność nawet ślepotę. Promienie UV powodują także przyspieszenie procesów starzenia się skóry.
Promieniowanie ultrafioletowe przenika wodę do kilku metrów wgłęb (w przypadku wód czystych nawet do kilkunastu metrów). Powoduje to zamieranie szczególnie wrażliwych organizmów roślinnych i zwierzęcych tworzących plankton. Konsekwencje tego są widoczne w następnych ogniwach łańcucha troficznego. Zmniejszy się więc występowanie ryb żywiących się planktonem oraz ryb drapieżnych. Zmniejszenie liczebności populacji ryb na skutek zaniku planktonu doprowadzi do znacznie mniejszych połowów na określonym terenie. Ucierpi więc rybactwo i rybołówstwo.
Promieniowanie ultrafioletowe wpływa również niekorzystnie na rośliny. Wśród roślin, które wykazują reakcję na promienie UV, ponad dwie trzecie gatunków jest na nie wrażliwe. Należy przy tym zaznaczyć, że są to głównie gatunki roślin uprawnych i przemysłowych.
Zwiększenie się natężenia promieniowania ultrafioletowego na Ziemi odbije się z pewnością w gospodarce człowieka. W wyniku niszczenia przez promienie UV chlorofilu roślin uprawnych (np. zbóż) zmniejszą się plony, a więc ucierpi rolnictwo.
Zniszczenia warstwy ozonowej można uniknąć. Istnieją alternatywy dla zastosowań freonu. Na przykład rozpylacze aerozolowe, w których używa się freonu, można zastąpić rozpylaczami działającymi na zasadzie nieszkodliwej dla środowiska pompki. Pianki, które służą do opakowań, można produkować bez freonu. Freon z zużytych lodówek i klimatyzatorów może być użyty ponownie! Unikając dalszego powiększania się dziury ozonowej w każdej gminie powinien powstać choćby jeden punkt odzyskiwania gazów szkodliwych dla środowiska. Aby, powstrzymać niszczenie warstwy ozonowej, 24 kraje podpisały we wrześniu 1987 roku układ zwany Protokołem Montrealskim, ograniczający emisję freonów. W myśli tego protokołu, który został rozszerzony w Londynie w roku 1990, 80 państw - zobowiązało się do wstrzymania produkcji tych gazów. Powoli freony i halony są wycofywane ze sprzedaży i zastępowane gazami „przyjaznymi dla ozonu” takimi jak amoniak, który stosowany jest jako gaz chłodzący w lodówkach, lecz tylko w niektórych państwach. Dziury ozonowej prawdopodobnie nie uda się „załatać” za naszego życia, lecz możemy zapobiec dalszemu jej powiększaniu.