Wyk. Katarzyna Bartoszuk

Pojęcie dziury ozonowej

    Zjawisko zmniejszonego stężenia 

ozonu (O3) w stratosferze atmosfery 
ziemskiej, występujące głównie w 
obszarach podbiegunowych. 
Powstawanie dziury wiązane jest 
zazwyczaj z emisją freonów 
spowodowaną działalnością 
człowieka.

Powstawanie dziury ozonowej

    Dziura ozonowa powstaje wskutek niszczenia 

warstwy ozonowej przez związki chemiczne, 

zwane freonami. Pod wpływem promieniowania 

ultrafioletowego freony ulegają fotolizie, w 

wyniku czego uwalniane zostają atomy chloru. 

Chlor wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc 

równie aktywny tlenek chloru (ClO) oraz zwykły 

tlen (O2). Następnie reakcja dwóch cząsteczek 

tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki 

dwutlenku chloru (ClO2) oraz uwolnienia 

kolejnego atomu chloru, który rozbija następne 

cząsteczki ozonu. Oprócz tego dwutlenek chloru 

może ulegać rozpadowi na atom chloru oraz 

dwuatomową cząsteczkę tlenu.

Reakcje chemiczne zachodzące 

podczas niszczenia ozonu:

C

n

Cl

x

F

y

    C

n

F

y

 + x Cl

Cl + O

3

    ClO + O

2

2 ClO     ClO

2

 + Cl

ClO

2 

    Cl + O

2

    Przedstawione powyżej reakcje przebiegają aż do 

całkowitego wyczerpania się cząsteczek ozonu 

lub do momentu usunięcia chloru wskutek innych 

reakcji chemicznych.Ocenia się, że roczne tempo 

spadku zawartości ozonu wynosi poniżej 0,2% w 

okolicach równika oraz od 0,4 do 0,8% w 

umiarkowanych szerokościach geograficznych. 

Jednak największe (i wciąż zwiększające się) 

tempo spadku ozonu stratosferycznego obserwuje 

się w rejonie bieguna południowego w okresie 

wczesnojesiennym (przełom września i 

października). 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 ).

    Można zadać pytanie: dlaczego 

dziura ozonowa powstaje właśnie nad 
Antarktydą (na półkuli południowej), 
mimo że największa emisja gazów 
niszczących ozon występuje na 
półkuli północnej, na terenach 
najbardziej rozwiniętych i 
uprzemysłowionych

Rozwój dziury ozonowej nad 

Antarktydą

Mechanizm powstawania dziury 

ozonowej nad Antarktydą:

       Powietrze zanieczyszczone freonami, halonami i innymi 

gazami, na skutek różnic ciśnień zostaje wprawione w ruch i jest 

przenoszone na pewne odległości. Wraz z wielkoskalowymi 

prądami powietrznymi w atmosferze ziemskiej (wiatrami 

stratosferycznymi) masy zanieczyszczonego powietrza są 

następnie roznoszone po całej kuli ziemskiej. Obecnie freony 

występują nad całą powierzchnią kuli ziemskiej, nawet w 

miejscach tak odległych od uprzemysłowionych terenów (Europa, 

USA), jak Antarktyda. W okresie, kiedy na półkuli północnej 

rozpoczyna się pora wiosenna, nad Antarktydą zaczyna się noc 

polarna. Tworzy się wtedy regularny, stabilny, trwający pół roku 

wir, w którym powietrze krąży wokół bieguna południowego. 

Masy powietrza antarktycznego są wtedy całkowicie odizolowane 

od dopływu powietrza równikowego, zawierającego zawsze 

wysokie stężenie ozonu stratosferycznego. Reakcje niszczenia 

ozonu przez freony przebiegają szybciej, niż reakcje powstawania 

ozonu, zatem jego koncentracja wyraźnie ulega zmniejszeniu. W 

1982 roku zaobserwowano kilkudniowy całkowity brak ozonu w 

dolnych warstwach stratosfery.Z przedstawionego powyżej 

mechanizmu powstawania dziury ozonowej można łatwo 

zauważyć, jak bardzo ważną rolę dla ludzkości spełniają lasy 

równikowe, które poprzez produkcję olbrzymich ilości tlenu 

atmosferycznego (O2) umożliwiają powstawanie ozonu (O3).

Przyczyny tworzenia się dziury 

ozonowej nad Antarktydą:

     

W atmosferze wieją wiatry, które roznoszą 

zanieczyszczone gazami, w tym freonami, powietrze po 

całej kuli ziemskiej, także nad obszary Antarktydy, 

mimo iż znajduje się ona najdalej od terenów będących 

źródłem emisji (USA, Europa). Kiedy na biegunie 

południowym zapada noc polarna formuje się nad nim 

bardzo stabilny i regularny wir, który trwa pół roku. 

Wówczas obszary te są całkowicie pozbawione dopływu 

zawierającego wysokie stężenie ozonu powietrza 

okołorównikowego. Stąd nad Antarktydą reakcje 

niszczenia ozonu zachodzą intensywniej niż jego 

tworzenia. Na biegunie północnym w okresie trwania 

nocy polarnej również obserwuje się zjawisko dziury 

ozonowej, nie jest ono jednak tak duże jak na biegunie 

południowym. Dzieje się tak, ponieważ na półkuli 

północnej masy powietrza równikowego łatwiej 

docierają na obszary biegunowe, co jest spowodowane 

ich mniejszą izolacją niż kontynentu Antarktycznego.

Gazy niszczące ozon

       

Wśród gazów wywierających niszczący wpływ na warstwę ozonową 

największy udział mają freony, halony oraz tlenki azotu.Pod 

względem chemicznym freony (CFC) są pochodnymi chlorowcowymi 

węglowodorów nasyconych. W cząsteczce zawierają atomy chloru i 

fluoru, niekiedy również bromu. Powstają przez działanie 

fluorowodorem na halogenopochodne metanu lub etanu w 

obecności katalizatora - pięciochlorku antymonu. Niższe freony 

charakteryzują się znaczną prężnością pary w niskich 

temperaturach i wysokim ciepłem parowania. Ze względu na dużą 

pojemność cieplną mają znaczny udział w zwiększaniu się efektu 

cieplarnianego. Nie mają zapachu lub posiadają zapach eteru. Są 

bezbarwne i nietoksyczne. Znalazły zastosowanie w produkcji 

urządzeń chłodzących i klimatyzacyjnych oraz (obecnie coraz 

rzadziej) w produkcji kosmetyków i dezodorantów. 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.

Skutki tworzenia się dziury 

ozonowej:

      Zmniejszenie się ilości ozonu w atmosferze może mieć 

poważne konsekwencje dla życia na Ziemi. Jest on 

odpowiedzialny za pochłanianie promieniowania 

ultrafioletowego docierającego do naszego globu ze Słońca. 

Promieniowanie to jest bardzo szkodliwe dla wszelkich 

organizmów żywych. Prowadzi do uszkodzeń komórek, 

poprzez oparzenia skóry. Może powodować zmiany w ich 

materiale genetycznym i wywoływać tym samym choroby 

nowotworowe (m. in. czerniak). Nadmiar promieniowania UV 

przyczynia się także do osłabienia odporności organizmów, a 

w konsekwencji zwiększenia ryzyka zarażenia chorobami 

wirusowymi i pasożytniczymi. Przyspiesza także procesy 

starzenia się skóry. Jest również niebezpieczny dla oczu - 

może być przyczyną m. in. zaćmy. Wzrost promieniowania 

UV niekorzystnie wpływa także na rośliny. Może prowadzić 

do uszkodzeń wielu gatunków roślin żywieniowych, co z kolei 

może wpłynąć na zmniejszenie produkcji i pogorszenie 

jakości żywności. Zanik ozonu w atmosferze prowadzi także 

do zmian klimatycznych na Ziemi.

Powstające na skutek działania słońca 
plamy soczewicowate. Plama 
soczewicowata złośliwa jest czemiakiem 
in situ, ale zmiana ta charakteryzuje się 
niskim potencjałem złośliwości i może 
pozostawać niezmienna przez całe 
dziesięciolecia. Gdy nabiera cech 
inwazyjnych, staje się równie złośliwa jak 
każdy czemiak.

Piegi są to małe, niezłośliwe 
plamy barwnikowe, 
zlokalizowane w miejscach 
narażonych na działanie 
promieniowania słonecznego. 
Długotrwałe przebywanie na 
słońcu sprawia, że piegi 
ciemnieją i zwiększa się ich 
liczba.

Ochrona warstwy ozonowej

Już w 1971 roku dwóch chemików zauważyło i 
udowodniło niszczący wpływ freonów na warstwę 
ozonową atmosfery. Byli nimi prof. Sherwood Rowland i 
dr Mario Molina (laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie 
chemii z 1995 roku). Komisja do spraw ochrony 
środowiska ONZ zwróciła uwagę na to zjawisko dopiero w 
1976 roku. Od tego czasu freony znalazły się na liście 
związków chemicznych niebezpiecznych dla środowiska 
naturalnego. Konkretne działania mające na celu 
niedopuszczenie do zmniejszania się warstwy ozonowej 
nad powierzchnią kuli ziemskiej zaczęto jednak 
podejmować dopiero od 1982 roku, kiedy to dr Joe 
Farman odkrył na Antarktydzie Zachodniej całkowity 
zanik ozonu w atmosferze. W 1987 roku w celu ochrony 
warstwy ozonowej z inicjatywy UNEP (Programu Ochrony 
Środowiska Narodów Zjednoczonych) 31 państw (w tym 
Polska) podpisało Protokół Montrealski. Zakładano w nim 
50 - procentowe ograniczenie produkcji freonów do 2000 
roku w stosunku do wartości z 1986 roku. 

Od 1990 roku rzeczywiście obserwuje się zmniejszenie 
tempa wzrostu freonów w atmosferze - z 5% rocznie do 
mniej niż 3%. Ponadto 11 października 1990 roku Polska 
stała się członkiem Konwencji Wiedeńskiej w sprawie 
ochrony warstwy ozonowej, w myśl której zakazana jest 
produkcja freonów oraz import zagranicznych urządzeń 
chłodzących zawierających freony. Można więc mówić o 
znacznym wzroście świadomości władz i społeczeństwa, 
co jest pocieszającym zjawiskiem. W produkcji 
kosmetyków i dezodorantów nie stosowane są już 
praktycznie freony, a jako nośniki używane są inne, 
nieszkodliwe dla środowiska gazy - propan i butan. 
Kosmetyki te oznaczane są jako "CFC frez" lub "ozon 
friendly" (przyjazne ozonowi). 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.