www.eprace.edu.pl » ozonosfera » Dziura ozonowa » Co szkodzi warstwie ozonowej?

Co szkodzi warstwie ozonowej?

W przyrodzie istnieją liczne czynniki powodujące rozpad molekuł ozonu. Główną rolę odgrywają: promieniowanie nadfioletowe Słońca i wybuchy wulkanów (wyjątkowo duże ubytki w warstwie ozonowej w latach 1992-1993 przypisuje się wcześniejszemu wybuchowi wulkanu Pinatubo na Filipinach), które wyrzucają do atmosfery ziemskiej ogromne ilości gazów, które niszczą ozon na drodze chemicznej, powodując rozpad jego cząsteczek. Są to jednak czynniki naturalne na które nie mamy żadnego wpływu. Przyroda wytworzyła pewien stan równowagi, który funkcjonuje od milionów lat, a raczej funkcjonował, gdyż czynniki antropogeniczne zmieniły ten stan rzeczy. Jeszcze do niedawna ludzie żyli nie wiedząc o tym, że mają nad głową „jakiś” ozon. Niestety, w ciągu ostatniego stulecia zaobserwowaliśmy, że w przyrodzie zaczęło się wiele procesów jednokierunkowych, takich które nie wracają do stanu średniego. Od dwudziestu paru lat zauważamy, że dzieje się tak z ozonem.

Wybuch wulkanu Pinatubo na Filipinach w 1991r. Takie potężne erupcje wulkaniczne wyrzucają ogromne ilości pyłów i gazów do atmosfery na wysokość ponad 30 km.

Groźbę rozkładu ozonu przez antropogeniczne zanieczyszczenia atmosfery pierwszy dostrzegł Amerykanin Johnston w 1971 roku, widząc takie niebezpieczeństwo w planach rozwoju komunikacji z użyciem samolotów ponaddźwiękowych, które, jak bardzo głośny w tych latach Concorde, latają w stratosferze (Concorde na wysokości 17 km). Gdyby taki transport bardzo się upowszechnił, co mu wróżono, zanieczyszczenie stratosfery tlenkami azotu ze spalin mogłoby osiągnąć niebezpieczny poziom. Groźba taka się nie spełniła. (Niedzielski i Gierczak, 1992)

Skoro mowa o samolotach, to należy wspomnieć o rakietach. Wzlatująca z Ziemi rakieta kosmiczna przelatuje praktycznie przez całą atmosferę i zatruwa ją w sposób bezpośredni swymi spalinami. Często do napędu rakiet stosuje się ciekły wodór i ciekły tlen, w wyniku których powstaje para wodna, powodująca rozpad ozonu. Jeszcze gorzej jeżeli stosowane są „specjalne” związki chemiczne w rodzaju hydrazyny i kwasu azotowego, bo ich spaliny rozkładają ozon najsilniej. Sygnalizowano również, że urządzenia korzystają z nadchloranu amonu jako detonatora, ich intensywna eksploatacja może doprowadzić do stratosfery niepokojąco dużo chloru. Na szczęście nie spełniły się również obawy dotyczące rakiet kosmicznych i choć niszczą one ozon, to badania wykazały, że ma to stosunkowo niewielkie znaczenie. Gdyby jednak liczba startów kosmicznych rakiet nośnych, a zwłaszcza promów kosmicznych wzrosła, to byłby to główny czynnik destrukcyjny dla ozonu.

Bardzo istotnym czynnikiem niszczącym ozon były (i są, choć w dużo mniejszym stopniu, ze względu na mniejszą liczbę) doświadczalne wybuchy jądrowe. W czasie tych wybuchów wysadzano całe wyspy oceaniczne, wyrzucano do atmosfery olbrzymie ilości gazów i pyłów radioaktywnych. Wybuchy atomowe są potężnym źródłem tlenków azotu, które są bardzo trwałe, a zwłaszcza podtlenek azotu (N₂O może istnieć około 150 lat). Gaz ten unosi się powoli do stratosfery ponad ozonosferę i tutaj pod wpływem promieniowania nadfioletowego słońca ulega fotodysocjacji na dwuatomowe cząsteczki azotu (N₂) i wolny atom tlenu (O). Mogłoby się wydawać, że proces ten jest korzystny dla ozonosfery, bo dostarcza atomy tlenu (O), które mogą się przyłączać do dwuatomowych cząstek tlenu (O₂) i tworzyć ozon (O₃), lecz promieniowanie nadfioletowe rozbija dwuatomowe cząstki azotu (N₂) na pojedyńcze atomy azotu (N), które przyłączają się do cząsteczek ozonu rozbijając ją. W wyniku tego procesu powstaje cząsteczka tlenku azotu (NO) i cząsteczka tlenu (O₂)- a więc następuje zanik ozonu. Ponadto w stratosferze cząsteczki (N₂O) mogą przyłączać się do obecnych tam kryształków lodu tworząc kwas azotowy, który także niszczy ozon. Należy wspomnieć, że podtlenek azotu wytwarzany jest ponadto przez procesy życiowe w ziemskich glebach i oceanach i w wyniku spalania wysokotemperaturowego. Na szczęście wybuchy jądrowe w atmosferze zostały zakazane międzynarodowym traktatem przed czterdziestu laty, choć nie podporządkowali się temu Francuzi, Chińczycy i kilka innych krajów.

Pojawił się nowy wróg ozonu. W atmosferze jest on uwalniany nie tylko przez utlenienie chlorofluorowęglowodorów, ale także, jak się okazuje, z mikroskopijnych drobin soli, wyrzucanych w powietrze przez falowanie w strefach przybrzeżnych. Te miniaturowe kryształki otoczone są cienką błonką wody, która umożliwia wchodzenie w reakcje chemiczne z gazami atmosfery. Nad strefami brzegowymi oceanów zjawisko to prowadzi do znaczących ubytków ozonu wskutek utleniania chloru uwolnionego z soli. Reakcja ta, podobnie jak większość chemicznych procesów w atmosferze, nie zachodzi w nocy, ponieważ koniecznym elementem jest promieniowanie słoneczne. (Geograficzny serwis Tomasza Krawczyka)

Powyższe przyczyny zaniku ozonu, zarówno naturalne jak i sztuczne nie stanowią głównego zagrożenia dla ozonu. Ocenić można, że zanik ozonu spowodowany wyżej wymienionymi czynnikami nie jest prawdopodobnie większy, niż kilkanaście procent i nie zaznacza się trend do istotnego zwiększania się z biegiem czasu zaniku ozonu. Nasuwa się więc pytanie: co jest główną przyczyną zaniku ozonu w stratosferze?

Rozwijamy na coraz większą skalę przemysł chemiczny. Wynajdujemy i produkujemy na coraz większą skalę nowe związki chemiczne, bez których niby nie możemy się obejść, a które są czymś obcym i szkodliwym w otaczającej przyrodzie. Do naturalnie istniejących substancji przyroda zdołała się przystosować przez miliony lat ewolucji. Ale do produkowanych przez człowieka i wprowadzanych do atmosfery w ogromnych ilościach substancji przyroda nie jest się w stanie przystosować. Należy zdawać sobie sprawę, że produkując substancje chemiczne zatruwamy atmosferę, otoczenie, a przy okazji samych siebie. Niektóre produkty chemiczne wraz z eksplozją demograficzną stały się naprawdę niezbędne. Mam tu na myśli nawozy i pestycydy potrzebne do produkcji coraz to większych ilości żywności, bez których nie było by to możliwe. Już teraz jest nas ponad 6 miliardów, a szacuje się, że w 2040 roku będzie nas ponad 10 miliardów. Oprócz tego należy wspomnieć o katastrofach ekologicznych wywołanych przez człowieka. Jedną z takich katastrof, które miały wpływ na zanik ozonu wywołały wycofujące się z Kuwejtu na początku 1991 roku wojska irackie. Podpalono wtedy około 700 szybów naftowych i początkowo spalało się kilkaset tysięcy ton ropy naftowej dziennie. Pożar ten trwał długie miesiące. Wywołało to liczne groźne skutki dla środowiska, a największe dla atmosfery, która nie jest ograniczona granicami.

Już 1985 roku dwaj fizycy hinduscy E. Beig i D.K. Chakrabaty przeprowadzili badania nad rejonem pożaru pola naftowego w okolicach Achmedabadu, który objął teren o powierzchni około 4000 m². Płomień miał 50 m wysokości i temperaturę 1300⁰ C. Pożar trwał 16 dni. Naukowcy przeprowadzili pomiary spektofometrem Dobsona, zainstalowanym w Achmedabadzie. Wyniki były przerażające. Okazało się, że już w dobę po wybuchu pożaru zawartość ozonu nad tą okolicą spadła o około 10%, a stan ten utrzymywał się prawie miesiąc. Można sobie wyobrazić jak wielkie straty w ozonosferze spowodował pożar szybów naftowych w Kuwejcie, który był o wiele większy i trwał znacznie dłużej. Być może więc, zanik ozonu w ostatnich dziesięciu latach nad naszą półkulą, jest jakoś z tym związany.

Dodać tu można, że badania satelitarne wykazują, że wielkie pożary lasów wywołują niszczący wpływ na ozonosferę, powodując jej zanik. (Marks, 1992)

Jak wiadomo w pod koniec 2001 roku ogromne pożary lasów trzebiły australijską ziemię. Jednakże wśród „winowajców” zaniku ozonu nie wspomniałem o jego najważniejszym „wrogu”, który przez całe dziesięciolecia działał podstępnie. Jest nim FREON. I choć go już znamy i wstrzymaliśmy prawie całkowicie jego emisję do atmosfery, to działać on jeszcze będzie przez całe następne dziesięciolecia, ale o tym szerzej w następnym rozdziale.

komentarze

Przeszukaj ePrace

Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.