Ogólne informacje.

Termin "dziura ozonowa" oznacza w rzeczywistości zmniejszenie koncentracji ozonu w górnych warstwach atmosfery a dokładnie w stratosferze. Ozon jest to trójatomowa odmiana tlenu o symbolu O3. Warstwa ozonu czyli ozonosfera znajduje się na wysokości od 20 do 50 km nad powierzchnia ziemi, jednak największe stężenie ozonu występuje na wysokościom 25 km. Spadek ilości ozonu w ziemskiej atmosferze zaobserwowano już w latach 70 poprzedniego stulecia. Spadek ten najbardziej zaznaczył się nad obszarem bieguna południowego. Obecnie wiadomo już że odpowiedzialne za niszczenie warstwy ozonowej są związki z grupy freonów. Składają się one z chloru, fluoru i węgla. W stratosferze freony podlegają fotolizie, rozpadają się na pojedyncze atomy. Najniebezpieczniejsze dla ozony są atomy chloru. Niszczą one ozon zamieniając go w zwykły tlen dwuatomowy. Jedna cząsteczka chloru niszczy 100 000 cząsteczek ozonu.

Budowa atmosfery.

Skład chemiczny ziemskiej atmosfery:

  • Azot - 78,1%
  • Tlen - 20,9%
  • Argon - 0,9%
  • Dwutlenek węgla - 0,3%
  • Neon - 0,002 %
  • Hel - 0,0005%
  • Krypton - 0,0001%
  • Wodór - 0,00005%
  • Ksenon - 0,000009%
  • Ozon - 0,000001%

Poza wymienionymi powyżej składnikami gazowymi w powietrzu znajduje się jeszcze zmienna ilość pary wodnej (0-4%), oraz substancji organicznych i mineralnych. Powietrze atmosferyczne, szczególnie troposferyczne zawiera substancje takie jak pyłki roślinne, popioły przemysłowe oraz wulkaniczne, sadzę, bakterie, cząstki soli. Ogólnie wszystkie te substancje stałe oraz ciekłe zwane są aerozolami.

W atmosferze możemy wyróżnić kilka warstw różniących się znacznie od siebie.

Zaczynając od poziomu gruntu wyróżniamy:

Troposfera - warstwa atmosfery w której żyjemy, w niej zachodzą wszystkie procesy pogodowe, sięga od 7 do 17 km. Troposfera najwyższą wysokość osiąga nad równikiem, natomiast najcieńsza jest w polarnych szerokościach geograficznych. W troposferze zgromadzone jest ok. 80% powietrza atmosferycznego, i niemal cała para wodna. Ciśnienie atmosferyczne przy górnej granicy troposfery wynosi ok. 200 hPa, a temperatura powietrza równa jest - 55ºC. W troposferze zauważalny jest spadek temperatury powietrza wraz ze wzrostem wysokości, w zależności od wilgotności powietrza pionowy gradient temperatury wynosi od 0,5ºC do ponad 1ºC na każde 100 metrów wysokości.

Tropopauza - cienka warstwa oddzielająca troposferę od stratosfery, znajduje się na wysokości od 7 do 17 km, w zależności od szerokości geograficznej, charakterystyczną cecha tropopauzy jest jednakowa temperatura powietrza w całym przekroju pionowym, wynosi ona ok. -55ºC, ciśnienia atmosferyczne utrzymuje się na poziomie 200 hPa.

Stratosfera - warstwa sięgająca od 7 - 17 km do 50 km, w stratosferze dochodzi do ciekawego zjawiska, mianowicie do wysokości ok. 25 km temperatura powietrza nie zmienia się i jest na poziomie -55ºC, natomiast wyżej następuje wzrost temperatury, na wysokości 50 km osiąga ona 0ºC. Wzrost temperatury odbywa się w interesującej nas warstwie ozonowej która znajduje się w górnej stratosferze, w wyniku reakcji w których pod wpływem promieniowania słonecznego powstaje ozon, powstaje również ciepło, dlatego dochodzi do ogrzania górnej warstwy stratosfery.

Stratopauza - cienka warstwa oddzielająca stratosferę od mezosfery, panuje tam temperatura ok. 0ºC w całym 5 kilometrowym przekroju pionowym.

Mezosfera - znajduje się między 55 a 85 km, w mezosferze następuje gwałtowny spadek temperatury powietrza, w jej górnej części temperatura wynosi ok. -90ºC.

Menopauza - cienka warstwa zamykająca mezosferę, o stałej temperaturze ok. -90ºC

Termosfera - w warstwie tej dochodzi do gwałtownego wzrostu temperatury na skutek silnej jonizacji gazów, na wysokości 120 km temperatura wynosi ponad 100ºC, w warstwie termosfery a dokładnie w jej podwarstwie jonosferze powstaje zjawisko zorzy polarnej.

Egzosfera - najbardziej zewnętrzna warstwa atmosfery, przechodząca płynnie w przestrzeń kosmiczną. Jony poszczególnych gazów mogą uciekać w przestrzeń pokonując siłę ziemskiej grawitacji która na tej wysokości jest już znikoma. Egzosfera rozpoczyna się na wysokości 800 km.

Promieniowanie ultrafioletowe.

Widzimy już jak cienka jest warstwa ozonu w naszej atmosferze. Ta cienka warstwa jednak jest gwarantem życia na ziemi. Ozon powstrzymuje zabójcze dla organizmów żywych promieniowanie ultrafioletowe.

Promieniowanie ultrafioletowe jest częścią promieniowania widzialnego docierającego do ziemi ze słońca. Są to fale z zakresu 200 - 400 nm. Dzielimy e na trzy rodzaje: promieniowanie UVC, UVA, UVB. Zabójcze dla organizmów żywych jest promieniowanie rodzaju C. Jest ono niemal całkowicie pochłaniane przez ozonosferę.

Zanik ozonosfery powoduje zwiększenie dawki promieni UV docierających do powierzchni ziemi. Promieniowanie to doprowadzi do zmian w całych ekosystemach zarówno lądowych jak i wodnych. Dociera ono nawet do kilkunastu metrów w głąb wody, niszcząc szczególnie delikatny fito i zooplankton. Jest to bardzo niekorzystne zjawisko ponieważ fitoplankton oceaniczny jest odpowiedzialny za pochłanianie znacznych ilości dwutlenku węgla, gazu odpowiedzialnego za powstawanie efektu cieplarnianego na naszej planecie. Plankton zarówno zwierzęcy jak i roślinny znajduje się na początku łańcucha pokarmowego w oceanie. Jego zanik odbije się niekorzystnie również na innych organizmach.

Promieniowanie ultrafioletowe bardzo niekorzystnie wpływa na rośliny lądowe. Większość gatunków uprawnych jest wrażliwa na to szkodliwe promieniowanie. Dziura ozonowa w znacznym stopniu wpływa na obniżenie plonów już teraz, a kiedy zanik ozonu pogłębi się wiele rolniczych krajów będzie mieć poważne problemy gospodarcze.

Promienie UV działają niekorzystnie bezpośrednio na ludzi. Najbardziej narażona jest nasza skóra, mechanizmem obronnym organizmu jest wytwarzanie ciemnego barwnika czyli popularna opalenizna. Jednak nadmierna ilość promieniowania UV prowadzi do powstawania niebezpiecznych zmian nowotworowych. Promieniowanie UV jest również szkodliwe dla naszych oczu. Już zaledwie 1% ubytek ozony w stratosferze powoduje drastyczny wzrost promieniowania ultrafioletowego, przez co znaczny wzrost zachorowalności na raka skóry.

Naukowcy szacują iż 10% ubytek ozonu spowoduje zwiększenie zachorowalności na raka skóry o 26%, Badania wykazują iż w Europie liczba zachorowań na to groźne schorzenie wzrasta w tempie 7% rocznie.

Powoduje liczne schorzenia w tym zaćmę i kataraktę prowadzącą do ślepoty. Jedynym naszym zabezpieczeniem jest ograniczenie kąpieli słonecznych i stosowanie kremów ze specjalnymi filtrami przeciwko promieniowaniu UV.

Powstawanie dziury ozonowej.

Naukowcy szacują iż roczne tempo zaniku ozonu wynosi do 0,4 - 0,8% w szerokościach umiarkowanych i 0,2% w strefie równikowej. Największy i najszybszy zanik ozonosfery stwierdzono jednak nad Antarktydą. W latach 1987-1992 stwierdzono 50% zanik ozonu w stratosferze w stosunku do stanu z roku 1970.

Przez długi czas naukowcy nie wiedzieli dlaczego największy zanik ozonosfery występuje właśnie nad biegunem skoro brak tam jakichkolwiek źródeł zanieczyszczeń.

Odpowiedzią jest układ wiatrów jaki występuje na ziemi. Powietrze zanieczyszczone szkodliwymi gazami może być przenoszone na wielkie odległości dzięki stałym wiatrom stratosferycznym, obejmującym całą planetę. Transport powietrza nasyconego ozonem z szerokości równikowych ku szerokością polarnych zachodzi najintensywniej w momencie zakończenia na danej półkuli nocy polarnej, jednak w wyniku układu wiatrów stratosferycznych ponad połowa ozonu trafia nad półkulę północną. Kiedy nad biegunem południowym panuje noc polarna, tworzy się trwający pół roku stały wir powietrza wokół Antarktydy. Powietrze to izoluje Antarktydę od mas powietrza z niższych szerokości które są zasobne w ozon. Brak energii słonecznej (noc polarna) uniemożliwia powstawanie ozonu, natomiast obecność freonów powoduje niszczenie warstwy ozonowej. W roku 1982 nad Antarktydą stwierdzono kilkudniowy całkowity zanik ozonu w dolnych warstwach stratosfery.

Dziura ozonowa to problem który dotyczy nie tylko Antarktydy, również nad innymi obszarami naszej planety stwierdzono znaczny spadek ilości ozonu stratosferycznego. Najniższe wartości stężenia ozonu notowane są w miesiącach zimowych, W 1992 nad terenem Polski stwierdzono kilkukrotny spadek ilości ozonu. Zanotowano wówczas 190 dobsonów, kiedy przeciętna wartość to ok. 350 dobsonów.

Dobson to jednostka która wzięła swoją nazwę od nazwiska naukowca który stworzył aparaturę pozwalającą mierzyć stężenie ozonu w atmosferze. Ozon nie jest równomiernie rozłożony w atmosferze. Średnie wartości to ok. 300 D. Największe stężenie powinno występować nad równikiem jednak w rejonie tym jest tylko 250 D. Jest to spowodowane układem cyrkulacji powietrza. Powietrze z tego obszaru jest przenoszone w wyższe szerokości geograficzne.

Bardzo dużą rolę w zapobieganiu dziury ozonowej pełnią lasy równikowe. Produkują one ogromne ilości tlenu który może być zamieniany w ozon i roznoszony po całej planecie. Jednak człowiek w wyniku swojej rabunkowej gospodarki niszczy wiecznie zielone lasy deszczowe w szybkim tempie, pogłębiając tym samym problem.

Związki niszczące ozon

Jak już wcześniej wspomniałem związki niszczące ozon to freony. Należą one również do gazów szklarniowych, a więc odpowiadają za zwiększanie się efektu cieplarnianego. Freony są nietoksyczne i bezbarwne, dzięki swoim właściwością znalazły wiele zastosowań, przede wszystkim w urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych. Stosowano je również w różnego rodzaju kosmetykach w aerozolach. Naukowcy szacują iż obecnie w ziemskiej atmosferze znajduje się ok. 20 mln ton freonów. Najczęściej stosowany był dichlorodifluorometan czyli freon F-12, oraz dichlorotetrafluoroetan zwany freonem F-114. Niebezpieczeństwo stosowania freonów polega na tym iż związki te są niemal całkowicie nieaktywne chemicznie, mogą przebywać w naszej atmosferze nawet 150 lat niszcząc w tym czasie ozon. Freony były stosowane bardzo powszechnie i na wielką skalę, np. podczas II Wojny Światowej używano ich do rozpylania środków zwalczających komary malaryczne. W samolotach myśliwskich freony stosowano do chłodzenia gazów wylotowych z silnika samolotu, aby zmniejszyć jego wykrywalność przez urządzenia naprowadzające na podczerwień.

W 1971 roku dwaj chemicy prof. Sherwood Rowland i dr Mario Molina, stwierdzili niszczący wpływ freonów na warstwę ozonową naszej planety. Chemicy ci w 1995 roku otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Jednak dopiero w roku 1976 komisja ONZ ds. ochrony środowiska zwróciła uwagę na problem dziury ozonowej. Postanowiono umieścić freony na liście związków niebezpiecznych dla środowiska naturalnego. Kiedy w 1982 naukowiec Joe Farman stwierdził nad Antarktyda całkowity zanik ozonu, postanowiono podjąć konkretne działania mające poprawić sytuacje i zatrzymać postępujący proces zaniku ozonosfery.

W roku 1987 doszło do podpisania przez 31 państw tzw. Protokołu Montrealskiego. Wydarzenie to zostało zainicjowane przez UNEP czyli Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych. Wśród 31 krajów znalazła się również Polska. Podstawowym założeniem dla państw które podpisały protokół było zmniejszenie emisji freonów o połowę w stosunku do wielkości emisji sprzed 1986 roku. Od roku 1990 naukowcy stwierdzili zwolnienie tempa wzrostu stężenia freonów w atmosferze z 5% do 3% rocznie.

Kontynuacja Protokołu Montrealskiego było podpisanie w 1990 Konwencji Wiedeńskiej. Dotyczyła ona całkowitego zakazu produkcji freonów oraz importu urządzeń zawierających ten szkodliwy gaz. Polska również zobowiązała się spełnić te założenia. Przez wiele lat prowadzona była przez środki masowego przekazu kampania mająca na celu uzmysłowić społeczeństwu niebezpieczeństwo jakie nam zagraża ze strony freonów.

Pomimo iż nasz kraj należy podpisał wszelkie międzynarodowe umowy, nie do końca wywiązuję się z nich. Do tej pory w sprzedaży można spotkać kosmetyki zawierające freony, sprowadzane z krajów które nie podpisały Konwencji Wiedeńskiej. Kolejnym problemem jest bardzo dużo starego sprzętu chłodniczego który znajduje się w wielu polskich gospodarstwach domowych. Urządzenia te zawierają freon który po wyrzuceniu sprzętu ulotni się do atmosfery.

Iwona Dąbrowska

Ocena 4

Teks ten nie może być dłuższy, ponieważ tekst źródłowy nie zawiera wystarczająco dużo informacji (wszystko się powtarza). Myślę że temat został wyczerpany.