Skutki diury ozonowej

Niszczenie warstwy ozonowej prowadzi do zmniejszania się efektywności pochłaniania promieni UV. W wyniku tego organizmy są narażone na zwiększone promieniowanie ultrafioletowe.
Nadmiar promieni UV może doprowadzić do zakłócenia równowagi całych ekosystemów.
• Przenikanie promieniowania do wody, powoduje zamieranie szczególnie wrażliwych organizmów roślinnych i zwierzęcych tworzących plankton - konsekwencje w następnych ogniwach łańcucha troficznego (ryby żywiące się planktonem oraz ryb drapieżnych).
• Ponad dwie trzecie gatunków roślin jest wrażliwych na nadmierne promieniowanie UV. Należy przy tym zaznaczyć, że są to głównie gatunki roślin uprawnych i przemysłowych.
• Zmniejszenie liczebności populacji ryb na skutek zaniku planktonu doprowadzi do znacznie mniejszych połowów na określonym terenie. Ucierpi więc rybactwo i rybołówstwo.
• W wyniku niszczenia przez promienie UV chlorofilu roślin uprawnych (np. zbóż) zmniejszą się plony, a więc ucierpi rolnictwo.
Nadmiar promieni UV może negatywnie wpływać bezpośrednio na ludzi.
• Nadmierne promieniowanie UV może osłabiać u ludzi system immunologiczny i tym samym zmniejszać odporność na infekcje i choroby, szczególnie na choroby nowotworowe.
• Promieniowanie ultrafioletowe powoduje podrażnienie spojówek, a przez to występowanie licznych chorób oczu, głównie zaćmy.
• Promienie UV powodują także przyspieszenie procesów starzenia się skóry.
Jeśli do środowiska wciąż wydzielane będą freony i inne gazy niszczące ozon, to w niedalekiej przyszłości dziura ozonowa powiększy znacznie swój rozmiar i wkrótce pojawi się nad całą kulą ziemską. Nie będzie to już więc dziura ozonowa, ale całkowity zanik ozonu w atmosferze ziemskiej.
Dlaczego nad Antarktydą zanik ozonu jest największy?
Wiatry stratosferyczne spychają powietrze wzbogacone w ozon znad równika w stronę biegunów. Transport ozonu znad równika w kierunku północnym i południowym osiąga szczególnie dużą wydajność, gdy na danej półkuli kończy się noc polarna. Ruchy mas powietrznych nie są jednak symetryczne i faworyzują półkulę północną, która otrzymuje ponad połowę ozonu. Na początku antarktycznej nocy polarnej (u nas zaczyna się wiosna) nad całym obszarem Antarktydy formuje się bardzo regularny i stabilny wir, w którym powietrze przez pół roku krąży wokół bieguna. Następstwa odizolowania od dopływu powietrza równikowego są oczywiste: procesy rozpadu ozonu biorą górę nad procesami jego wytwarzania i ilość ozonu nad Antarktydą zaczyna maleć. Najmniejszą ilość ozonu stwierdza się na przełomie antarktycznej zimy i wiosny (październik), na krótko przed rozpadem zimowego wiru i dopływem świeżego powietrza od strony równika. W 1991 roku po raz pierwsy w historii w dolnych warstwach stratosfery nad Antarktydą zanotowano kilkudniowy całkowity brak ozonu.
CIEKAWOSTKA
Czy tak być musi?
Wielkiej Brytanii w 1992 roku ekologowie-działacze z organizacji Greenpeace, współpracując z Instytutem Techniki Środowiskowej, przerobili zwykłą domową lodówkę, kupioną w sklepie. Usunęli z niej freon i zastąpili go propanem - wystarczyło 29 gramów, czyli tyle, co w trzech zapalniczkach. Usunęli także izolację z pianki poliuretanowej, wydmuchiwanej freonem i zastąpili ją pianką wydmuchiwaną dwutlenkiem węgla. Ręcznie przerobiona lodówka pracowała dokładnie tak samo dobrze i oszczędnie, jak lodówka fabryczna tego samego typu, kupiona dla porównania w tym samym czasie. Przeciwnicy tej metody argumentowali, że użyte węglowodory są łatwopalne. Ilości gazu, jakimi napełnia się układ chłodzący, są jednak tak małe, że bezpieczeństwo pożarowe lodówki zawierającej mieszaninę propan/butan nie różni się istotnie od lodówki napełnionej freonem. W Niemczech i USA większość dużych chłodni używa już amoniaku jako środka chłodzącego. Wymaga to pewnych ostrożności, gdy amoniak w większym stężeniu w powietrzu jest trujący. Na szczęście jednak jest on wykrywany już w minimalnych stężeniach ze względu na ostry zapach, a w środowisku prędko ulega naturalnym przemianom.
Wielka kariera freonów
Freony czyli chloro-fluoro-pochodne węglowodorów (praktycznie metanu lub etanu), w literaturze często są określane jako CFC, co jest skrótem od ich nazwy angielskiej ChloroFluoroCarbons. Wytworzone po raz pierwszy w 1928 roku, zostały uznane za ideał substancji do powszechnego użycia, gdyż są nieczynne chemicznie, a więc niepalne i nieszkodliwe dla istot żywych. Są ponadto lekkie i rozpraszają się w powietrzu bez śladu, jak sądzono przez długi czas. Na świecie są używane mniej więcej w równych ilościach do trzech głównych celów: jako środek przenoszący ciepło w lodówkach, zamrażarkach i chłodniach; do wydmuchiwania pianek z poliuretanu, polistyrenu itp.; do wszelkich rozpylaczy-aerosoli, od dezodorantów poczynając, a na farbach "spray" kończąc. Małe ilości, rzędu 1%-5%, są używane jako rozpuszczalniki do czyszczenia precyzyjnych elementów w wytwórniach sprzętu elektronicznego. Pierwszy sygnał, który jeszcze nie musiał budzić zaniepokojenia, nadszedł pod koniec lat sześćdziesiątych XX wieku, kiedy to wykryto obecność freonów w powietrzu nad oceanami, otaczającymi Antarktydę, a więc bardzo daleko od miejsc, gdzie mogły zostać uwolnione. Był to znak, że trwają one w atmosferze i rozprzestrzeniają się wszędzie. W 1974 roku chemicy z Uniwersytetu Stanu Kalifornia w Irvine, Sherwood Rowland i Mario Molina opublikowali podsumowanie swoich badań, w których wykryli i objaśnili działanie freonów na ozon. Freony trwają w atmosferze długo, 50-100 lat. W tym czasie rozprzestrzeniają się i unoszą aż do stratosfery. Tam ulegają rozbiciu przez promieniowanie ultrafioletowe z uwolnieniem chloru atomowego. Atom chloru atakuje cząsteczkę ozonu, czego produktem jest cząsteczka zwykłego tlenu (dwuatomowa) oraz cząsteczka tlenku chloru. Ta ostatnia atakuje kolejną cząsteczkę ozonu, dając dwie cząsteczki tlenu i atom chloru, który rozpoczyna cykl od nowa. Chlor nie zużywa się przy tym i byłby wieczny, gdyby nie inne procesy atmosferyczne, na przykład reakcja z metanem, która daje chlorowodór, spłukiwany z czasem ku ziemi. Wydajność procesów usuwających chlor ze stratosfery jest, niestety, bez porównania niższa od wydajności uwalniania freonów przez przemysł. Pierwsze doniesienia Rowlanda i Moliny spotkały się z gwaltownym atakiem chemików z wielkich firm, produkujących freony, ale ich dane były udokumentowane tak solidnie, że już w 1978 roku USA, Kanada, Szwecja, Norwegia i Dania wydaly zakazy używania freonów do rozpylaczy aerosoli. Inne kraje jednak nadal pompowały freony do atmosfery, nie wycofano się też z użycia freonów w innych dziedzinach. W 1985 roku po raz pierwszy wykryto "dziurę ozonową" nad Antarktydą. W czasie tamtejszej wiosny, to jest we wrześniu i październiku, stwierdzono spadek zawartości ozonu w stratosferze o przeszło 40%. W następnych latach obserwowano dziurę regularnie. Z kół zbliżonych do przemyslu chemicznego słyszało się nadal, że jest to specyfika Antarktydy. Pod wpływem opin badaczy władze USA doprowadziły jednak w tymże 1987 roku do międzynarodowej konferenc w Montrealu, gdzie podpisano bardzo dobrą umowę. Produkcja freonu miała być zamrożona na poziomie z roku 1986 i zredukowana do połowy roku 2000. Potem jednak zaczęły się wyjątk. Kraje ubogie, mnie rozwinięte, miały być na dziesięć lat zwolnione od tych zobowiązań. Przemysł chemiczny uzyskał zgodę na "przejściowe" wprowadzenie do użytku związków, określanych skrótem HCFC. Są to freony uwodornione, które wobec tego zawierają nieco mniej chloru, ale przecież nadal go dostarczają do atmosfery. Zresztą wiele przepisów zawiera klauzule, mówiące że, w ważnych przypadkach" można nadal używać freonów. Nie ma precyzyjnego określenia, które przypadki są ważne, ani kto ma o tym orzekać, natomiast producenci sprawnie wykorzystują takie niejasności. A przecież nie chodzi tylko o freony. Źródłem stratosferycznego chloru jest też czterochlorek węgla, używany w pralniach chemicznych, są też halony...
Niszczenie warstwy ozonu przebiega prędzej, niż to początkowo oceniano, i nie jest ograniczone do Antarktydy. Na początku roku 1992 obserwowano nieprzewidywanie wysokie stężenia chloru w stratosferze na półkuli północnej i to nie tylko nad Arktyką. W dniu 12 stycznia 1992 stwierdzono pasmo chloru w miejscu zupełnie niewiarygodnym, nad Morzem Karaibskim wręcz niedaleko równika! Jak można było się spodziewać, wiosną 1992 nad Europą warstwa ozonu była już zubożona o 10%-18%. Zresztą nad Antarktydą też sytuacja pogorszyla się wyraźnie. Jesienią 1992 dziura ozonowa pojawiła się wcześniej. We wrześniu byla już głębsza niż w poprzednim roku, powierzchnia dziury była 65 razy większa niż obszar Polski, a ubytek ozonu był bardzo duży. Normalny poziom wynosi tam 280-300 dobsonów, tymczasem w październiku 1992 zanotowano 105 dobsonów! Kolejny rekord wykryto następnej jesieni: 6 października 1993 - w atmosferze nad Antarktydą zostało ozonu zaledwie 90 jednostek Dobsona. Proces ten postępuje i zaczyna nas dotykać zupełnie bezpośrednio. W dniu 28 kwietnia 1993 roku stan warstwy ozonowej nad Polską wyrażał się wartością 290 dobsonów, gdy kwietniowa średnia wieloletnia wynosi tutaj 396 dobsonów. Był to więc spadek o 27% poniżej średniej wieloletniej i wladze sanitarne przestrzegały, aby unikać przebywania na slońcu między godziną 10 a 15, używać nakrycia głowy i okularów ochronnych lub przynajmniej ciemnych. Takie ostrożności są już chlebem powszednim na Nowej Zelandii i południu Chile od paru tamtejszych wiosen (naszych jesieni). Tymczasem freony, czterochlorek węgla i halony są nadal używane (sprawdź, czym jest napełniony system chłodzący lodówki w twoim domu, czym piorą w pralni chemicznej i jakie gaśnice samochodowe sprzedają w pobliskiej stacji benzynowej). Stężenie chloru pochodzącego z tych substancji będzie w stratosferze rosło jeszcze co najmniej do roku 2000 i wtedy siedmiokrotnie przekroczy poziom naturalny, dwukrotnie zaś ten, przy którym dostrzeżono dziurę nad Antarktydą. Tak ocenia sytuację brytyjski zespół badawczy. To znaczy, że straty ozonu będą trwać jeszcze znacznie dłużej. Zespół badawczy, znany jako Program Środowiskowy Narodów Zjednoczonych, ocenia, że warstwa ozonowa może wrócić do stanu sprzed dziury w drugiej połowie XXI wieku.
Przemiany chemiczne w atmosferze i zależności między nimi są liczne i skomplikowane. Wiele zjawisk wpływa na to, w jakim tempie z freonów i innych gazów będą tworzone chlor i tlenki chloru - bezpośredni niszczyciele ozonu. Jednym z ważniejszych czynników są gazy i aerosole, wyrzucane atmosfery przy wybuchach wulkanów, które bardzo pogarszają sytuację Przypuszcza się, że wybuch wulkanu E1 Chichon w 1982 roku w Meksy miał swój udział w tworzeniu dziury ozonowej roku 1985. Należy sądzić, na zaskakująco zly stan warstwy ozonowej w latach 1992 i 1993 wpłynął jeszcze silniejszy - wybuch wulkanu Pinatubo na Filipinach wiosną 1991 roku. Uczestnicy miedzynarodowych negocjacji, którzy rozluźniaja rygory w sprawie gazów niszczących ozon stratosfery, najwyraźniej milcząco zakładaja, że nie będzie dalszych wybuchów, a zwłaszcza silniejszych wybuchów. Wulkany jednak na Ziemi są i będą wybuchać nadal. Nie wiemy kiedy i nie mamy na to wpływu. Możemy mieć wpływ na ilość freonów, jaka będzie się znajdować w atmosferze wtedy, kiedy nadejdzie ten niespodziewany wybuch.