Co to jest dziura ozonowa i jak powstaje?

Atmosfera ziemska stanowi najbardziej zewnętrzna powłokę Ziemi. W skład atmosfery ziemskiej wchodzi również ozon. Stanowi on około 0,000001% składu całej atmosfery. Wydaje się, że tak mała ilość nie może mieć żądnego znaczenia. Nic jednak bardziej błędnego , jak pokażą dalsze rozważania.

Ozon stanowi odmianę alotropowa tlenu. W cząsteczce ozonu występują trzy atomy tlenu. Jest on bardzo nietrwały. Jest to gaz bardzo interesujący pod wieloma względami. W niższych warstwach atmosfery jego występowanie w zwiększonych ilościach jest zjawiskiem niepożądanym. Jest to bowiem gaz trujący.

Natomiast jego obecność jest bardzo potrzebna w górnej warstwie atmosfery tzw. ozonosferze. Znajduje się ona na wysokości 15 do 50 kilometrów. W warstwie tej znajduje się podwyższona ilość ozonu. Największa koncentracja ozonu występuje na wysokości około 15 kilometrów.

Dzięki obecności ozonu zatrzymaniu ulega część promieniowani ultrafioletowego. Energia pochłoniętego promieniowania zamieniana jest na ciepło i dlatego warstwa ozonowa dodatkowo pełni rolę termoregulacyjną.

Gdyby więc nie ta warstwa ochronna to mogłoby dojść do sytuacji, że promieniowanie ultrafioletowe niczym nie hamowane mogłoby poczynić olbrzymie szkody na powierzchni Ziemi łącznie z całkowitym zniszczeniem życia na lądach.

Szkodliwy jednak byłby nie tylko całkowity brak warstwy ozonowej , ale ubytek o chociażby jeden procent. Miałoby to zdecydowany wpływ na klimat na Ziemi. Człowiek narażony byłby na znacznie zwiększone ryzyko zachorowania na czerniaka a także choroby oczu.

Czerniak jest jednym z najgroźniejszych nowotworów. Jeśli nie zostanie w porę zdiagnozowany rozwija się bardzo szybko dając liczne przerzuty. W takiej formie jest już nie do opanowania. Dlatego tak ważne jest chronienie przed promieniowaniem słonecznym wszelkich znamion i przebarwień na skórze. Człowiek ma wprawdzie naturalny mechanizm obrony przed promieniowaniem ultrafioletowym czyli melanocyty, które produkują melaninę, ale przy nadmiernym natężeniu promieniowania jest to mechanizm niestety nie wystarczający.

Należy zdawać sobie sprawę, że zwiększone natężenie promieniowania ultrafioletowego jest przyczyną zaburzeń w pracy układu immunologicznego. Powoduje to , że organizm staje się podatny na rozmaite schorzenia wirusowe i pasożytnicze.

Wyniki badań wskazują, że ekspozycja na promieniowanie ultrafioletowe powoduje przyspieszenie procesów starzenia się skóry. Tworzą się liczne przebarwienia i znamiona. Jest to kolejny powód do maksymalnej ochrony przed Słońcem. Zaleca się stosowanie kremów z odpowiednimi filtrami ochronnymi.

Bezwzględnie zaleca się również zakładanie okularów słonecznych z odpowiednimi warstwami ochronnymi w celu zminimalizowania wpływu promieniowania ultrafioletowego na gałkę oczną.

Promieniowani ultrafioletowe wpływa również niekorzystnie na wiele roślin uprawnych. Chodzi tutaj przede wszystkim o wiele gatunków zbóż. Jeśli woda ma dużą przejrzystość to promieniowanie ultrafioletowe potrafi wniknąć nawet na głębokość dwudziestu metrów i większą powodując znaczne ubytki w planktonie. Powoduje to, że zmniejsza się ilość pokarmu dla zwierząt żyjących w zbiorniku wodnym.

W tym miejscu należy wyjaśnić co rozumie się pod pojęciem dziury ozonowej. Mianowicie jest to obniżenie zawartości ozonu na wysokości około 15 - 20 kilometrów. Takie zdarzenie zostało odkryte nad biegunem południowym w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku. Szacuje się , że w ciągu każdego kolejnego roku zawartość ozonu spada w tym obszarze o kolejne 3 procent. Od momentu odkrycia dziury ozonowej jej powierzchnia znacznie się więc powiększyła. I co niebezpieczne rozprzestrzenia się ona na obszar nad Argentyną i Chile. W roku 1991 w obszarze stratosfery nad Antarktydą po raz pierwszy stwierdzono całkowity zanik ozonu trwający kilka dni.

Natomiast nad pozostałymi obszarami zawartość ozonu maleje w tempie 0.4 - 0.8 % na rok.

Warto zastanowić się dlaczego ubytek warstwy ozonowej wystąpił akurat nad Antarktydą.

Powietrze wzbogacone w ozon jest spychane przez wiatry wiejące w stratosferze w okolice biegunów. Te transport jest bardzo efektywny szczególnie w czasie nocy polarnej. tak się jednak dzieje ,że ozon nie jest równomiernie rozdzielany między obie półkule, ale pierwszeństwo ma półkula północna i to jej przypada większość ozonu. W momencie gdy w Polsce trwa wiosna nad Antarktydą rozpoczyna się właśnie noc polarna. Dochodzi wtedy do formowania się nad tym obszarem stabilnego prądu i powietrze , które się w nim znajdzie przez okres połowy roku nie opuszcza półkuli okolic bieguna. Nie ma więc wymiany powietrza ani dopływu jego świeżych warstw z okolic równika. Dochodzi do przesunięcia równowagi w kierunku rozpadu ozonu i jego ilość zaczyna się zmniejszać. Najmniejsza ilość ozonu przypada zawsze na okres października, kiedy to kończy się antarktyczna zima.

W jaki sposób człowiek przyczynia się do powstawania i powiększania się dziury ozonowej? Okazuje się, że gazami szkodliwymi dla ozonu są głównie powszechnie stosowane freony. Są to fluorowcopochodne głównie metanu i etanu, które wykorzystywane są m.in.. w systemach chłodzących wielu urządzeń.

Są one bardzo niebezpieczne ponieważ po dotarciu do ozonosfery pod wpływem promieniowania UV ulegają rozkładowi na węgiel, fluor i chlor. Szkodliwe są dwa ostatnie. Wchodzą one w reakcje z ozonem i powstają tlenki i tlen zawierający w cząsteczkach tylko dwa atomy węgla. Freony mogą w niezmienionej postaci znajdować się w atmosferze nawet przez okres stu lat. Warstwie ozonowej szkodzą również węglowodory i tlenki azotu.

Eksperci z wielu krajów doszli do wniosku, że warto podjąć starania w celu ochrony warstwy ozonowej. W tym celu doszło do podpisania tzw. Protokołu Montrealskiego, który zobowiązywał państwa nim objęte do pięćdziesięciokrotnego obniżenia produkcji freonów do roku 2000. Obecnie obserwuje się spadek tej produkcji na poziomie 3-5%.