Dziura ozonowa.pdf

Dziura ozonowa

Kiedy na szerszą skalę zastosowano związek CCl2F2 zwany freonem 12 oraz inne fluoropochodne

metanu i etanu (nazwanych wspólne freonami lub CFC) do produkcji aerozoli, wydawało się to

prawdziwą rewolucją w zastosowaniu chemii w przemyśle i gospodarstwie domowym. Związki te

zaczęto używać powszechnie w czasie II wojny światowej w urządzeniach rozpylających substancje

służące do zwalczania komarów roznoszących malarię. Jeszcze wcześniej odkryto przydatność

freonów w konstrukcji systemów chłodzących: w sprężarkach lodówek, chłodniach i urządzeniach

klimatyzacyjnych. Z dnia na dzień pojawiały się następne zastosowania przy produkcji lakierów, w

przemyśle kosmetycznym i medycynie. Związki te okazały się też użyteczne jako delikatne środki

czyszczące w przemyśle komputerowym. Wydawało się, że freony mają cechy idealnej wprost

substancji chemicznej. Zupełnie nieszkodliwe, są bowiem nieaktywne chemicznie, czyli nie reagują

z substancjami, z którymi się stykają, a więc nie powodują korozji, nie drażnią skóry, nie

rozpuszczają się w wodzie, a ponadto nie gromadzą się w dolnej warstwie atmosfery ziemskiej,

czyli tam, gdzie miałyby styczność z żywymi organizmami. Jednak okazało się, że pozornie

cudowne cechy freonów: trwałość, obojętność i nietoksyczność, szykują ekologiczny podstęp.

Cząsteczki tych gazów nie wchodzą w reakcję z innymi substancjami i nie rozpadają się, mogą więc

żyć w atmosferze ponad 100 lat. Właśnie owa niezniszczalność freonów oraz lekkość pozwalająca

na przenikanie aż do ozonosfery zaniepokoiły w 1971 r. dwóch chemików: amerykańskiego

profesora Sherwooda. Rowlanda i Meksykanina dra Mario Molina. Z ich założeń wynikało, że w

ozonosferze miliony ton lekkich freonów pod wpływem promieniowania ultrafioletowego

rozkładają się na pierwiastki : węgiel (C - spala się), fluor (F) oraz chlor (Cl - reaguje z ozonem)

W prawdzie węgiel spala się, ale fluor i jeszcze silniej chlor rozpoczynają reakcję łańcuchową z

ozonem powodując tworzenie się tlenków i powstawanie "zwykłego" tlenu dwuatomowego.

Tę hipotezę Rowlanda i Molina zaatakowali chemicy z koncernów produkujących aerozole, co

zdopingowało obu chemików do dostarczenia dowodów eksperymentalnych. Po badaniach

laboratoryjnych oraz pomiarach prowadzonych na wysokości 34 km za pomocą stratostatów z

freonem uzyskano wyniki potwierdzające (niestety!) słuszność wysuniętej hipotezy. Hipoteza stała

się teorią, ale dopiero w 1976r.Komisja do spraw Ochrony środowiska ONZ oraz rządy USA,

Kanady i krajów należących do Wspólnego Rynku zwróciły uwagę na to niebezpieczne zjawisko.

Freony znalazły się na liście związków groźnych dla środowiska.

Mimo świadomości zagrożenia wynikającego ze zmniejszenia się ilości ozonu i uświadomienia w

1974r.niewątpliwego wpływu freonów na ten proces, światowe postępy akcji zapobiegawczych były

przez kolejne lata raczej mizerne, aż do 1982r.,kiedy to dr Joe Farman wraz z zespołem w czasie

rutynowych badań brytyjskiej Stacji Naukowej "Hallei Bay" na Antarktydzie Zachodniej odkrył, że

znaczna część pokrywy ozonowej nad biegunem zniknęła. Odkrycie było tak szokujące, że

podejrzewano raczej błąd urządzeń pomiarowych, tym bardziej że pomiary ozonu prowadzone

równolegle przez satelitarną stację meteorologiczną NASA (Agencja Badań Przestrzeni

Kosmicznej) niczego takiego nie wykazały. Badania z następnych lat potwierdziły (a nawet były

jeszcze bardziej alarmujące) wyniki Farmana. Jeszcze raz sprawdzono pomiary satelitarne i okazało

się, że też wskazały na zanik ozonu tylko, że komputery odrzuciły wyniki, bo nie był przewidziany

w programie.

Przez następne lata "dziura" nad biegunem powiększyła się tak, że w październiku 1987r.ilość

ozonu była tam o 50% mniejsza, niż przed jej odkryciem, w 1979r. w wyższych warstwach zniknęło

nawet ponad 95% ozonu.

Geofizycy używają do określania koncentracji ozonu jednostek nazywanych (na cześć konstruktora

przyrządów do pomiaru) dobsonami. W dalszych rozważaniach do określania koncentracji ozonu

będziemy się posługiwać tą jednostką. Średni poziom ozonu nad Ziemią wynosi 300D. Najmniej

ozonu jest nad równikiem (ok.250D).

Szczegółowe badania prowadzone przez 150 naukowców wykazały ponad wszelką wątpliwość, że

za zanik ozonu odpowiedzialna była rosnąca koncentracja freonów.

Czemu właśnie nad Antarktydą zanik ozonu stał się tak wyraźny?

Gdyby w stratosferze nie wiały żadne wiatry, największe ilości ozonu obserwowalibyśmy na

wysokości ponad 30 km nad równikiem. Wiatry stratosferyczne jednak istnieją i spychają powietrze

wzbogacone w ozon znad równika w stronę biegunów.

Na początku antarktycznej nocy polarnej (czyli wtedy, gdy u nas zaczyna się wiosna) nad całym

obszarem Antarktydy formuje się bardzo regularny i bardzo 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. Do 1970r. średnia październikowa utrzymywała się w poziomie 300D.

W latach 70.i 80. obniżała się niemal bez przerwy, by w 1990r. osiągnąć już tylko połowę swej

dawnej wartości. W tymże roku po raz pierwszy w historii w dolnych warstwach stratosfery nad

Antarktydą zanotowano kilkudniowy całkowity brak ozonu.

Aby zrozumieć ciężar wytaczanego freonom oskarżenia o zabójstwo ozonu, należy uświadomić

sobie, co oznacza warstwa ozonu w atmosferze ziemskiej dla wszystkich form życia na planecie.

Ozon, forma tlenu z trzema atomami (zamiast dwóch jak w "normalnym" tlenie), jest sam w sobie

wyraźnie toksyczny. Nawet 1 cząstka tego gazu na milion części powietrza jest już dla ludzi trująca.

Blisko powierzchni Ziemi ozon jest trucizną, która współuczestniczy w tworzeniu smogu

fotochemicznego i kwaśnego deszczu. Na szczęście w niższej warstwie atmosfery - troposferze -

znajduje się nie więcej niż 10% ozonu, pozostałe 90% gromadzi się wysoko w stratosferze.

Już 15 - 50 km w górę od powierzchni Ziemi ozon staje się pożyteczny, tworzy warstwę ochronną

dla życia. Ozon jest bowiem jedynym gazem w atmosferze, który zatrzymuje nadmiar

promieniowania ultrafioletowego. Już w 1881 r. stwierdzono, że zawartą w tym promieniowaniu

energię przetwarza na ciepło, dzięki czemu spełnia też funkcję atmosferycznego termoregulatora.

Gdyby nie ten filtr, promieniowanie UV mogłoby zniszczyć życie na lądzie i w powierzchniowych

warstwach wody.

Naukowcy twierdzą, że jeżeli freon zwiąże kilka procent ozonu z ozonosfery, to może dojść do

znacznego zniszczenia życia na Ziemi. Już strata 1% ozonosfery spowodować może wzrost

promieniowania UV na Ziemi, a przez to niszczenie chlorofilu , zmiany klimatyczne, wzrost liczby

zachorowań na raka skóry i choroby oczu (głównie na zaćmę). A w atmosferze jest już ponad 20

mln ton freonu!

W Polsce systematyczne pomiary ilości ozonu prowadzi od 30 lat Centralne Obserwatorium

Geofizyczne PAN w Bielsku koło Grójca. Ozon potrafi zachowywać się kapryśnie. Jego ilość nad

Bielskiem potrafi wzrosnąć niemal dwukrotnie w ciągu paru dni, by w ciągu następnych paru dni

opaść do stanu wyjściowego. Jednak od piętnastu już lat z tych ozonowych szumów wyłania się

coraz wyraźniejszy i coraz bardziej niepokojący sygnał: ogólnie rzecz biorąc, ozonu nad nami jest

coraz mniej. Spadek ilości ozonu zaznacza się szczególnie wyraźnie w miesiącach zimowych, w

których jest go teraz ok. 4% mniej niż w miesiącach zimowych przy końcu lat 60.

Na przełomie stycznia i lutego 1992r.przykrywająca Polskę warstwa ozonu była przez kilka dni

niemal dwukrotnie cieńsza od przeciętnej. Zanotowano 191 D, gdy zazwyczaj o tej porze pomiary

wynosiły 350 D.W połowie lutego sytuacja się poprawiła, co nie oznacza jednak, iż zniknęły

wszelkie powody do obaw. Choroba, która trapi naszą atmosferę i która polega na stopniowym

zaniku warstwy ozonu, najwyraźniej nie zamierza ograniczyć się do obszaru Antarktydy (gdzie

wystąpiła najwcześniej) ani nawet do półkuli południowej. Podobne do antarktycznej "dziury

ozonowe" mogą pojawiać się wprost nad naszymi głowami.

Nawet skutki tej niewielkiej ilości promieniowania, jaka zwykle docierała do powierzchni Ziemi,

może już stanowić poważne ostrzeżenie wobec sytuacji, która będzie powstawała po zubożeniu

warstwy ozonowej. Organizmy ludzkie bronią się wprawdzie przed nadmiarem ultrafioletu

produkując ochronną warstwę pigmentu (efekt takiej obrony nazywamy opalenizną). Także niektóre

gatunki drobnych organizmów planktonowych w strefie Antarktydy, nad którą nastąpiło już

zubożenie warstwy ozonowej, produkują pigment - melaninę, ale te możliwości samoobrony są

ograniczone. Nadmiar promieni UV (a zwłaszcza szczególnie groźnej frakcji UVB) powoduje

osłabienie odporności na zarażenia chorobami wirusowymi (np. wirusem opryszczki - herpes, czego

często doświadczają narciarze na wiosnę w górach, gdzie jest szczególnie dużo UV) i

pasożytniczymi. Co najgroźniejsze jednak, uszkodzony system odpornościowy organizmu ułatwia

powstawanie różnych form nowotworów, zwłaszcza skóry. Najzłośliwsza forma raka skóry -

czerniak, rozwija się często z przebarwień (powstałych także po opalaniu), znamion i "pieprzyków".

Szczególnie więc osoby z takimi znamionami skóry powinny unikać słońca.

Według danych Programu Ochrony środowiska ONZ usunięcie 10% ozonu spowoduje zwiększenie

zachorowań na raka skóry o 26%.Według statystyk amerykańskich w samych tylko Stanach

Zjednoczonych umiera co roku na raka skóry 12000 osób, a największy procent zgonów obserwuje

się w najsłoneczniejszych stanach: Kalifornii i Florydzie.

Nawet bez takich groźnych przypadków chorób który ,jak rak, mało komu nadmiar UV poprawia

urodę. Promieniowanie ultrafioletowe przyspiesza proces starzenia się skóry i wczesne pojawianie

się takich zmian, jak zgrubienia, przebarwienia, zmarszczki. Również w niebezpieczeństwie są

oczy. Wiele osób zna już skutki długiego przebywania na słońcu, zwłaszcza nad wodą czy na śniegu

- zaczerwienienie, podrażnienie spojówek. Lekarze uważają, że jest to też jedną z przyczyn

powstawania zaćmy, szczególnie u ludzi na najsłoneczniejszych obszarach globu. Na całym

świecie, jak podaje światowa Organizacja Zdrowia, żyje co najmniej 40 mln ludzi, którzy z powodu

zaćmy utracili wzrok lub mają ograniczone widzenie, a liczba ta stale wzrasta, zwłaszcza w strefach

szczególnie pogarszającego się stanu warstwy ozonowej. Wzrost promieniowania UV na obszarach

największego rozrzedzenia warstwy ozonu nie tylko wpływa niekorzystnie na zdrowie ludzkie,

także wpływa na produkcję żywności i pogorszenie się jej jakości. Ponad dwie trzecie gatunków

roślin, u których sprawdzono reakcję na ultrafiolet, okazało się wrażliwych na promieniowanie.

Większość z nich to podstawowe gatunki zbóż i innych roślin uprawnych.

Promieniowanie UV przenika także w głąb wody, nieraz nawet poniżej 20m w przypadku wód

przezroczystych. Plankton zwierzęcy i roślinny jest szczególnie wrażliwy na promieniowanie

wszelkie uszkodzenia i zmniejszenia produkcji planktonu odbijają się natychmiast w dalszych

ogniwach łańcucha pokarmowego. Ucierpi więc produkcja ryb i zmniejszą się wyniki połowów.

Polska podpisała Protokół Montrealski i jest także od 11 października 1990r.członkiem Konwencji

Wiedeńskiej w sprawie ochrony warstwy ozonowej. Przystąpiliśmy do tej konwencji tylko jako

użytkownicy, ponieważ nie produkuje się u nas freonów ani halonów. Zobowiązania wobec

konwencji dotyczą zakazu importu i używania produktów zawierających te substancje. Nie będzie

to jednak takie proste. W Polsce większość lodówek zawiera freony i dużo czasu upłynie, nim

zastąpi je generacja bezfreonowych urządzeń. Ciągle też mimo podpisanej konwencji ukazują się w

sklepach dezodoranty i inne kosmetyki oraz farby w aerozolach wycofane już w innych krajach...

Pomimo podjętych działań i zakładając, że rzeczywiście zobowiązania międzynarodowe okażą się,

iż są przeprowadzone zgodnie z deklaracjami, musi upłynąć dużo czasu, nim warstwa ozonu znów

zostanie odbudowana. Naukowcy przewidują, że powrót chociażby do stanu obserwowanego w

1982r.potrwa nawet i do 100 lat. Co jednak może zwykły obywatel, by przyspieszyć proces

oczyszczania atmosfery? W wielu przypadkach od naszej decyzji zależy, co wybierzemy:

dezodorant oparty na freonie czy dezodorant z "kulką" lub z napisem "ozone friendly" (przyjazny

ozonowi) lub "CFC free" i oparty na nieszkodliwych nośnikach (np. gazach propan butan).

Taka osobista decyzja, choć może wydaje się śmiesznie nieistotna, jeśli chodzi o ilość

"zaoszczędzonego" ozonu, jest dowodem naszej odpowiedzialności wobec środowiska i pewnej

ekologicznej samodyscypliny. Z sumy maleńkich decyzji powstają duże efekty.

To możemy zrobić dla Ziemi. Co możemy zrobić dla siebie? Musimy przyjąć zasadę, że wpływ

promieni słonecznych jest bardziej szkodliwy niż dobroczynny. Oznacza to rezygnację ze smażenia

się na słońcu, zwłaszcza w godzinach południowych. Nie zapominajmy też o delikatnych brzegach

uszu. Oczy najlepiej chronią okulary ze specjalnego szkła zatrzymującego promieniowanie UV.

Zwykłe ciemne szkła nie są dobrym zabezpieczeniem. Wszystko wskazuje, że taka będzie moda na

nadchodzące lata z "dziurą".

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: