Ozónová diera

Najväčšia zaznamenaná ozónová diera nad Antarktídou v septembri 2006

Ozónová diera je oblasť – najmä nad Arktídou a Antarktídou – s prudko zníženou koncentráciou ozónu v dôsledku znečistenia človekom.

Atmosféra

Atmosféra sa rozdeľuje na 5 vrstiev: troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra a exosféra. Na vrchole stratosféry (asi 50 km) sa ozón koncentruje vo vrstve, ktorá sa nazýva ozónová vrstva. Teplota je tu vyššia, ako v troposfére (vrstva najbližšia zemskému povrchu), lebo ozón zachytáva veľké množstvo škodlivých ultrafialových slnečných lúčov. V ozónosfére prebieha neprestajný obeh vzniku a zániku ozónu. Za prítomnosti slnečného žiarenia tu dochádza k fotochemickým procesom, výsledok ktorých je vyššia koncentrácia ozónu.

Ozón

Pre život na Zemi je najdôležitejšia skutočnosť, že sa pri týchto procesoch zachytáva väčšina ultrafialového žiarenia a viditeľné svetlo sa prepúšťa na zemský povrch. Ozón je osobitná forma existencie kyslíka, trojatómový kyslík. „Bežný” kyslík, ktorý je nevyhnutný na dýchanie (okysličovanie), poznáme v dvojatómovej podobe. Ozón je plyn, ktorý je vo vyššej koncentrácii jedovatý. Je to aj veľmi účinný skleníkový plyn. V spodnej časti atmosféry, troposfére, kde sa pohybujeme aj my, je preto nežiaduci, no vo vrchnej časti – stratosfére, je pre život nevyhnutný, lebo nebezpečné UV žiarenie pohlcuje alebo odráža naspäť do vesmíru.

Žiarenie UV rozdeľujeme na 3 kategórie:

• UV-A človek potrebuje v malom množstve na tvorbu vitamínu D a je pre ostatné organizmy neškodné
• žiarenie UV-B spôsobuje poškodenie nukleových kyselín a bielkovín v bunkách, tiež aj poškodenie zraku, rakovinu kože a zníženú imunitu. UV-B žiarenie ničí aj planktón nevyhnutný pre život morskej fauny, ale aj na vytváranie kyslíka. Veľké dávky žiarenia UV-B by mohli spôsobiť nielen zníženie biodiverzity a ekologickej stability, ale aj vážne zmeny celého podnebia.
• žiarenie UV-C pôsobí tak isto, ako žiarenie UV-B, ale to našťastie zachytáva od vlnových dĺžok 240 nm už aj dvojatómový kyslík.

Stenčovanie vrstvy

Od roku 1970 pozorujeme stenšovanie sa ozónovej vrstvy v oblasti celej zemegule. Je to spôsobené civilizačnými vplyvmi. V súčasnosti poznáme viac, ako 200 chemických reakcií procesu rozkladu ozónu. Hlavná príčina úbytku sú zlúčeniny chlóru, brómu a fluóru, ktoré v stratosfére rozkladajú ozón. Sem sa dostávajú predovšetkým v podobe freónov. To je odborný názov zlúčenín používaných napr. na chladenie (chladničky, mrazničky, klimatizácia), ale aj ako hnací plyn sprejov.

Freóny

Freóny vynašli v roku 1930 v presvedčení o ich veľkej užitočnosti a neškodnosti sa začali vyrábať a používať. Sú nehorľavé, bez zápachu, nereagujú s inými látkami a sú lacné. V súčasnosti je celosvetový pokles množstva ozónu asi 5 %. Vedci ale predpovedajú, že stenčovanie bude pokračovať, pretože od začatia priemyselnej výroby až do súčasnosti sa vyrobilo a vypustilo do ovzdušia asi 20 miliónov ton takýchto látok. Odhaduje sa však, že do ozonosféry zatiaľ vystúpalo len 20 % z tohto množstva. V závislosti na spôsobe výroby obsahuje jeden polystyrénový pohárik asi miliardu molekúl freónov.

Iné

Za rozklad nie sú zodpovedné len uvedené plyny. Svojím dielom prispieva aj 1,1,1 trichlóretán, ktorý sa používa ako hasiaca prísada do umelých hmôt alebo ako rozpúšťadlo, aj oxidy dusíka z výfukových plynov, hnojív a iných zdrojov.

Výskyt a vznik

Pri póloch je už ozónová vrstva veľmi tenká a v Austrálii bol zaznamenaný prudký nárast kožných nádorov. Situácia teda ešte niekoľko desaťročí nebude lepšia. Od 80. rokov 20. storočia vedci pozorujú nad Antarktídou jav, ktorý nazývame ozónová diera. Je to viac ako 50 % dočasná strata ozónu v stratosfére. Vzniká v jesenných mesiacoch (september až november) a každoročne sa zväčšuje. Vytvára sa vďaka súhre niekoľkých podmienok. Počas zimy sa v Antarktíde vplyvom neprítomnosti slnečného svitu extrémne ochladí. To vytvára obrovský rotujúci polárny vír, ktorý zabraňuje, aby sa dovnútra víru dostal vzduch bohatší na ozón. Teplota tu klesá až na −90 °C a vytvárajú sa mrznutím riedkej vodnej pary stratosferické mraky. V priebehu zimy sa molekuly freónov a iných, ozón rozkladajúcich plynov nad Antarktídou zachytávajú v kryštáloch ľadu. Keď sa tieto kryštáliky v lete rozpustia, uvoľní sa naraz veľké množstvo týchto látok, čo má za následok rozklad veľkého množstva ozónu. Po dvoch, troch mesiacoch sa masa vzduchu s menším množstvom ozónu dáva do pohybu z Antarktídy do iných častí sveta. Tak vzniká škodlivá ozónová diera v atmosfére planéty.

Dôkladné prehodnotenie pozemných údajov ukázalo štatisticky významné, dlhodobo klesajúce trendy v koncentrácii ozónu. Výsledky boli čiastočne ovplyvnené výsledkami z Antarktídy, ale poklesy boli zaznamenané prakticky všade. Najväčšie straty (asi 7 %) boli zaznamenané v pásme šírok 53 ° až 64 ° ale s poklesom na hodnotu 5 % smerom na juh zhruba po 40 ° severnej zemepisnej šírky. Nezvyčajne nízke koncentrácie ozónu boli zistené v stredných zemepisných šírkach južnej pologule (nad Austráliou a Novým Zélandom) počas neskorej jari a v lete. Ďalšie opakované analýzy potvrdili pokles koncentrácie ozónu v zimných mesiacoch a naznačili, že ubúdanie ozónu sa bude zrýchľovať. Okrem toho, pozorované straty ozónu sú dvojnásobné resp. až trojnásobné oproti stratám predpovedaným najlepšími 2D modelovými výpočtami, ktoré sa používajú pre svoju rýchlosť, ale nie sú presné.

Škodlivé účinky

Škodlivé účinky stenšovania ozónovej vrstvy nie sú na prvý pohľad zrejmé. Ultrafialové žiarenie, vyvolávajúce rakovinu kože, je jednou z príčin. Ozónová diera tak môže spôsobiť prírastok počtu ľudí, trpiacich touto chorobou. Bolo odhadnuté, že úbytok ozónu o 10 % zvýši frekvenciu výskytu rakoviny kože o 3 %. To znamená, že zníženie obsahu ozónu o 10 % môže ročne spôsobiť len v samotných Spojených štátoch 160 000 týchto ochorení.

Rakovina nie je jediným následkom rednutia ozónovej vrstvy. Rovnako narastá počet prípadov očného zákalu. Pri nadmernom UV žiarení dochádza k tzv. snehoslepote. Odhaduje sa, že úbytok 10 % ozónu by v roku 1990 viedol k 4 miliónom prípadov očného zákalu navyše, a to len v USA. Prenikajúce ultrafialové žiarenie môže tiež oslabiť imunitný systém a zvýšiť počet prípadov infekčných ochorení.

Melanóm – nádor spôsobený jednou z foriem rakoviny kože, na jej dôsledky zomiera do 20 rokov asi 40 % pacientov. Výskyt ostatných druhov rakoviny kože je úzko spätý s dlhodobým pôsobením UV – B žiarenia na kožu. Vyskytujú sa najmä na ožiarenej koži starších ľudí a u tých, ktorí trávia väčšinu času vonku.

Ďalšie škodlivé vplyvy UV-B žiarenia na človeka sú: tendencia narušiť imunitný systém ľudského tela a poškodenie zraku, najmä spôsobením šedého zákalu. Tieto vplyvy by mohli postihnúť celé populácie.

Ľudia nie sú jedinými obeťami stenčovania ozónovej vrstvy. Ultrafialové lúče škodia aj rastlinám. V oceánoch hynie planktón, ktorý tvorí najnižšiu úroveň potravinového reťazca v oceáne. Tým môže byť ovplyvnený všetok život v moriach. Ide tu o tak vážny problém, že už bolo nutné začať ho riešiť. V celom svete sa hľadá náhrada za freóny a iné látky rozkladajúce ozón. V mnoho krajinách sa už freóny prestávajú vyrábať a miesto nich sa používajú iné, neškodné plyny. To znamená, že celý svet si uvedomil, že otázky týkajúce sa životného prostredia je nutné riešiť kolektívnou spoluprácou, nie individuálne.

Suchozemské rastliny

Suchozemské rastliny sa čiastočne prispôsobili súčasnému spektru a intenzite žiarenia. Asi dve tretiny sa ukazujú byť citlivé na UV-B žiarenie, pričom stupeň citlivosti sa mení v širokom rozpätí, dokonca aj v rámci rôznych odrôd jedného druhu. Ukazuje sa, že u citlivých rastlín pri zvýšenej intenzite UV-B žiarenia dochádza k spomaleniu rastu, majú menšie listy a preto nie sú schopné účinnej fotosyntézy a rastliny majú nižšiu úrodnosť. V niektorých prípadoch rastliny dokonca vykazujú zmeny v chemickom zložení, čo môže ovplyvniť kvalitu potravín. Zvýšená intenzita UV-B môže taktiež ovplyvniť aj produktivitu lesa, jemnú rovnováhu v prírodných ekosystémoch a tým zmeniť rozloženie a početnosť rastlinných druhov.

Vodné ekosystémy

Vodné ekosystémy potenciálny vplyv akéhokoľvek zvýšenia UV-B závisí od hĺbky, do ktorej preniká. Môže ohroziť takmer polovicu všetkých morských rýb, celú pobrežnú flóru a faunu a všetky živočíchy a rastliny žijúce v ústiach a lagúnach. Taktiež je škodlivé pre mnohé drobné vodné organizmy – zooplanktón, larválne kraby a garnáty a pre mladé vývojové štádiá rýb, taktiež spomaľuje proces fotosyntézy vo fytoplanktóne.

Podnebie

Ďalšie obavy sú spojené s druhou významnou úlohou ozónu v atmosfére. Opakované cykly vzniku a zániku ozónu v atmosfére sú sprevádzané celkovou absorpciou slnečného žiarenia, ktoré sa nakoniec hromadí v stratosfére vo forme tepla. Preto možno predpokladať, že akýkoľvek úbytok ozónu môže spôsobiť zmenu teplotnej štruktúry atmosféry. Okrem toho ozón absorbuje infračervené žiarenie, a preto tiež akékoľvek zmeny jeho koncentrácie v troposfére v dôsledku jeho redistribúcie len zvýšia účinok skleníkového efektu.

V druhej polovici 20. storočia sa zmenila distribúcia ozónu s poklesom v stratosfére a nárastom v troposfére. Obidva tieto javy prispeli k ohrievaniu Južného oceánu. Podľa štúdie tieto zmeny prispeli 30 % z celkového nárastu teploty tohto oceánu.

Prevencia stenčovania

Prvým krokom k obmedzovaniu vypúšťania CFC (freónov) do životného prostredia bola akcia v USA v roku 1977, keď tri federálne organizácie vydali spoločné vyhlásenie, ktoré viedlo k prijatiu zákonov zakazujúcich používanie CFC sprejov v nádobách od konca roku 1978.

Prvé kroky k dosiahnutiu medzinárodnej dohody boli urobené v roku 1981. Bola vytvorená pracovná skupina právnych a technických odborníkov, poverená zostavením návrhu „Konvencia na ochranu ozónovej vrstvy“, a po dlhých rokovaniach sa dospelo k Viedenskej dohode, ktorú v marci 1985 podpísalo 20 štátov.

Montrealský protokol bol dohodnutý 16. septembra 1987. Ratifikovalo ho 11 štátov, ktoré predstavovali dve tretiny celkovej spotreby a bola doňho zavedená odstupňovaná kontrola piatich CFC a troch halogénov. Celkovým cieľom bolo do roku 1992 zmraziť spotrebu halogénov na úrovni roku 1986 a do roku 2000 znížiť spotrebu CFC na 50 % úrovne 1986, postupné vyradenie zlúčenín s dlhou životnosťou ako aj metylchloroformu, CFC, halogénov, chloridu uhličitého a hľadanie iných technických možností.

Regenerácia

Ozónová diera vzniká na jeseň a počas nasledovných troch mesiacov sa rozširuje. V poslednom období zaberala najväčšiu rozlohu v roku 2000 a to až 29 mil. km², ale v posledných rokoch dochádza k jej postupnému zmenšovaniu. V roku 2009 mala rozlohu 24 mil. km² a v roku 2010 už len 22 mil. km². V praxi to znamená, že v minulosti prijaté medzinárodné opatrenia voči freónom boli účinné a o 15 – 20 rokov ozónová diera pravdepodobne zmizne.

Referencie

Portál vied o Zemi