zanik warstwy ozonowej i efekt cieplarniany
Dziura ozonowa
Ozon, czyli trójtlenek, jest bezbarwnym gazem o charakterystycznym zapachu. W atmosferze istnieje jako jeden z milionów jej składników. Warstwa ozonowa znajduje się głównie w stratosferze, na wysokościach między 10 a 50 kilometrami od powierzchni Ziemi. Maksymalne koncentracja występuje na wysokości ok. 23 km. Jest ona szczególnie ważna ze względu na zdolność pochłaniania promieniowania UV Słońca, które cechuje duża energia, zdolna do niszczenia organizmów żywych. Osłabienie tego promieniowania przez ozon jest więc warunkiem życia na Ziemi.
Zawartość ozonu w stratosferze wskazuje wahania dzienne, sezonowe i roczne sięgające kilku procent. Znaczne zmniejszenie stężenia ozonu można jednak zauważyć nad Antarktydą z początkiem wiosny - jest to tzw. „dziura ozonowa”, gdzie zawartość tego pierwiastka ulega redukcji do 50%.
Nie wiadomo, kiedy zaczęła się tworzyć dziura ozonowa, co było ostatnią iskierką do rozpoczęcia tego nieszczęsnego procesu. W okresie 1987-92 całkowita zawartość ozonu stratosferycznego zmniejszyła się o ponad 50% w stosunku do zawartości z 1970 roku, kiedy to średnia październikowa wynosiła jeszcze 300D (1D [dobson] - jednostka używana do określania koncentracji ozonu, nazwana na cześć konstruktora przyrządów pomiarowych).
Przyczyny powstawania
Stwierdzono, że głównym powodem powstania dziury ozonowej jest nadmierne używanie i wypuszczanie do atmosfery związków freonowych. Rozkładają się one szczególnie dobrze w niskich temperaturach polarnych chmur stratosferycznych. Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego freony ulegając fotolizie, uwalniają atomy chloru. Chlor wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc aktywny tlenek chloru (ClO) oraz zwykły tlen (O2). Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO2) oraz uwolnienia atomu chloru, który rozbija następne cząsteczki ozonu.
Jeden atom chloru jest w stanie rozbić około miliona cząsteczek ozonu (w atmosferze przypada 1 cząstka ozonu na 10 mln innych cząstek atmosferycznych, więc jest go stosunkowo niewiele).
Gazy niszczące ozon
Freony
Najbardziej znanymi i najczęściej używanymi freonami jest dichlorodifluorometan (CCl2F2), zwany freonem F-12 oraz dichlorotetrafluoroetan (C2Cl2F4), zwany freonem F-114. Obecnie oblicza się, że w atmosferze znajduje się ponad 20 mln ton freonów.
Halony
są pochodnymi fluorowcowymi metanu i etanu. Są nietoksycznymi gazami lub cieczami. Nie ulegają spalaniu. Stosowane są do produkcji gaśnic halonowych.
Tlenki azotu
powstają w ozonosferze głównie w wyniku spalania paliw przez silniki samolotów i rakiet. W znacznych ilościach tlenki azotu wydzielane są do ozonosfery również w wyniku wybuchów jądrowych
Sprawa natury?
Niezaprzeczalnym faktem jest to, że ludzie, czyli my wszyscy, jesteśmy współodpowiedzialni za niszczenie Ziemi oraz jej otoczki. Dziura ozonowa może być przypisana społeczności drugiej połowy XX wieku jako jej dzieło. 750 000 ton chloru wypuszczane było rocznie do atmosfery.
Jednak wybuchające wulkany produkują w ciągu roku znacznie więcej chloru niż my i tak samo wypuszczają go w powietrze (36 mln ton chloru to produkcja roczna wulkanów). Kolejnym przykładem mogą być pożary lasów. Uwalniane do atmosfery w czasie pożaru lasu związki są dla środowiska nie mniej szkodliwe niż wybuchy wulkanów. Gdyby podliczyć dokładnie całą roczną „produkcję” chloru oraz fluoru pochodzącą od natury i porównać ją z produkcją roczną powodowaną przez człowieka można by dojść do wniosku, że to nie my, ale przyroda sama sobie dokucza.
Niemniej to przez działanie człowieka w latach 70 poprzedniego wieku wyprodukowano tony CFC, które do dzisiaj istnieją w stratosferze.
Skutki niszczenia warstwy ozonowej
Zmniejszenia stężenia stratosferycznego ozonu o 10% powoduje zmniejszenie wydajności pochłaniania promieniowania o 60%. Może to mieć istotny wpływ na żywe organizmy.
Promieniowanie ultrafioletowe przenika wodę do kilku metrów w głąb. Powoduje to zamieranie szczególnie wrażliwych organizmów roślinnych i zwierzęcych tworzących plankton. Konsekwencje tego są widoczne w następnych ogniwach łańcucha troficznego. Zmniejszy się występowanie ryb żywiących się planktonem oraz ryb drapieżnych.
Promieniowanie ultrafioletowe wpływa niekorzystnie na rośliny. Ponad dwie trzecie gatunków jest na nie wrażliwe. Są to głównie gatunki roślin uprawnych i przemysłowych.
Zmniejszenie liczebności populacji ryb na skutek zaniku planktonu doprowadzi do znacznie mniejszych połowów. Ucierpi więc rybactwo i rybołówstwo. W wyniku niszczenia przez promienie UV chlorofilu roślin uprawnych (np. zbóż) zmniejszą się plony, a więc ucierpi rolnictwo.
Skutki działania na ludzi będą obejmować wzrost występowania raka skóry i katarakty oczu.
Ochrona warstwy ozonowej
Protokół Montrealski oraz Konwencja Wiedeńska o Ochronie Warstwy Ozonowej zobowiązują swych sygnatariuszy do ograniczenia wyrobu i używania freonów, halonów oraz tlenków azotu.
Pomimo zobowiązań, jakie państwa przyjęły na siebie po podpisaniu umów międzynarodowych, w dalszym ciągu ich postanowienia nie są do końca dotrzymywane.
W produkcji kosmetyków i dezodorantów praktycznie nie są już stosowane freony, a jako nośniki używane są inne, nieszkodliwe dla środowiska gazy - propan i butan oraz HCFC (hydrochlorofluorowęglowodory). Także nowoczesne lodówki i chłodziarki są urządzeniami bezfreonowymi.
Jednak pomimo wszelkich działań mających na celu niedopuszczenie do dalszej emisji freonów i halonów, w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat nie stanie się możliwe odbudowanie warstwy ozonu nawet do grubości sprzed 20 laty.
EFEKT CIEPLARNIANY
Jak powstaje?
Znaczna część promieniowania słonecznego jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie. Powierzchnia Ziemi emituje nabytą energię w postaci fal o większej długości, czyli w postaci promieniowania podczerwonego. Dlatego też większość tego promieniowania wraca z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego, a tylko bardzo niewielkiej części udaje przedostać się przez barierę gazów cieplarnianych. Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchnię Ziemi, dlatego jest podstawową przyczyną występowania na naszej planecie efektu cieplarnianego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca.
Przyczyny powstawania
Efekt cieplarniany jest w pełni naturalnym zjawiskiem, bez niego średnia temperatura globu wynosiłaby -15˚C. Życie, jakie istnieje w obecnej formie nie byłoby możliwe. Jednak nie mylmy naturalnej wersji tego efektu z tym, co obecnie doświadczamy. Do efektu cieplarnianego w znaczącym stopniu przyczynia się człowiek. To przez niego do atmosfery dostaje się nadmiar gazów cieplarnianych.
Gazy cieplarniane
Gazy cieplarniane są lotnymi substancjami chemicznymi występującymi w atmosferze, których budowa pozwala na zatrzymywanie i magazynowanie energii cieplnej oraz przekazywanie jej do powierzchni Ziemi w postaci promieniowania podczerwonego.
Gazy te, to w szczególności dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4), tlenek azotu (N2O), freony (CFC) oraz, będąca gazem wtórnym, para wodna.
Następstwa Efektu cieplarnianego
wzrost temperatury
wysychanie rzek i jezior
topnienie lodowców
zalewanie niżej położonych terenów
susze
zmiana lokalnych i globalnych warunków klimatycznych Ziemi
Zapobieganie
Rozwijanie edukacji ekologicznej
Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych
Zmniejszenie emisji gazów niszczących ozon
Stosowanie alternatywnych źródeł energii
Oszczędzanie energii
Powiązania w atmosferze
Zwiększony efekt cieplarniany powoduje większe schłodzenie atmosfery. Sprzyja to powstawaniu chmur stratosferycznych ułatwiających uwalnianie się atomów chloru. To zaś prowadzi do większego osłabienia warstwy ozonowej i opóźnienie jej regeneracji.
Powiązania atmosfera - biosfera
Osłabienie warstwy ozonowej przyczynia się do zwiększenia natężenia UVB i UVA. Następuje uszkodzenie fitoplanktonu oceanicznego, a przez to zmniejszenie pochłaniania CO2 i zwiększenie efektu cieplarnianego.
1