Czym jest dziura ozonowa?

W atmosferze ziemskiej na wysokości od 10 do 50 km występuje warstwa o podwyższonej koncentracji ozonu (O3) - ozonosfera. Maksymalne stężenie ozonu utrzymuje się na wysokości ok. 23 km. Od końca lat 70 - tych obserwuje się znaczny spadek zawartości ozonu, szczególnie nad Antarktydą, w rejonie bieguna południowego. Zmniejszenie koncentracji ozonu w ozonosferze jest nazywane dziurą ozonową.

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.
Poniżej zamieściłem reakcje chemiczne zachodzące podczas niszczenia ozonu:

C_nCl_xF_y
C_nF_y + x Cl

Cl + O₃
ClO + O₂

2 ClO
ClO₂ + Cl

ClO₂
Cl + O₂

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. Oto 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).

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 niszczenia warstwy ozonowej

Ozonosfera pochłania bardzo szkodliwe dla wszystkich żywych organizmów promieniowanie ultrafioletowe (UV) o długości fali poniżej 390 nm. Niszczenie warstwy ozonowej prowadzi do zmniejszania się efektywności pochłaniania promieni UV. W wyniku tego organizmy są narażone na zwiększone promieniowanie ultrafioletowe.
Nadmiar promieni UV może doprowadzić do zakłócenia równowagi całych ekosystemów. Promieniowanie ultrafioletowe przenika wodę do kilku metrów wgłęb (w przypadku wód czystych nawet do kilkunastu metrów). Powoduje to zamieranie szczególnie wrażliwych organizmów roślinnych i zwierzęcych tworzących plankton. Konsekwencje tego są widoczne w następnych ogniwach łańcucha troficznego. Zmniejszy się więc występowanie ryb żywiących się planktonem oraz ryb drapieżnych.
Promieniowanie ultrafioletowe wpływa również niekorzystnie na rośliny. Wśród roślin, które wykazują reakcję na promienie UV, ponad dwie trzecie gatunków jest na nie wrażliwe. Należy przy tym zaznaczyć, że są to głównie gatunki roślin uprawnych i przemysłowych.
Zwiększenie się natężenia promieniowania ultrafioletowego na Ziemi odbije się z pewnością w gospodarce człowieka. Zmniejszenie liczebności populacji ryb na skutek zaniku planktonu doprowadzi do znacznie mniejszych połowów na określonym terenie. Ucierpi więc rybactwo i rybołówstwo. W wyniku niszczenia przez promienie UV chlorofilu roślin uprawnych (np. zbóż) zmniejszą się plony, a więc ucierpi rolnictwo.
Promieniowanie ultrafioletowe może jednak negatywnie wpływać bezpośrednio na ludzi. Poprzez wytwarzanie pigmentów w skórze, człowiek tylko w niewielkim stopniu jest zdolny do obrony. Nadmierne promieniowanie UV może osłabiać u ludzi system immunologiczny i tym samym zmniejszać odporność na infekcje i choroby. Wśród chorób tych najgroźniejsze są z pewnością choroby nowotworowe, a szczególnie nowotwory skóry (np. czerniak). Ponadto promieniowanie ultrafioletowe powoduje podrażnienie spojówek, a przez to występowanie licznych chorób oczu, głównie zaćmy. Promienie UV powodują także przyspieszenie procesów starzenia się skóry.

Jeśli do środowiska wciąż wydzielane będą freony i inne gazy niszczące ozon, to w niedalekiej przyszłości dziura ozonowa powiększy znacznie swój rozmiar i wkrótce pojawi się nad całą kulą ziemską. Nie będzie to już więc dziura ozonowa, ale całkowity zanik ozonu w atmosferze ziemskiej.

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.

Głównym zagrożeniem dla biosfery, spowodowanym zanikaniem ozonu jest wzrost ilości promieniowania ultrafioletowego. Wprawdzie masa ozonu stanowi zaledwie 5/100 000 masy całej atmosfery, jednak gdyby nie ten delikatny filtr promienie ultrafioletowe mogłyby zniszczyć życie na lądzie i w powierzchniowych warstwach wody. Już strata 1% ozonosfery może spowodować wzrost promieniowania ultrafioletowego na Ziemi, a przez to zniszczenie chlorofilu niezbędnego producentom (istotom samożywnym) do wytwarzania pokarmu, nieodwracalne zmiany klimatyczne, a także - w mniejszych dawkach - wywołują niebezpieczne choroby, tj. raka skóry
i choroby oczu (głównie na zaćmę). Promienie ultrafioletowe powodują również zniszczenie struktur białkowych i kwasów nukleinowych. To drugie powoduje liczne mutacje genetyczne. Może to odbić się niekorzystnie na całym systemie ekologicznym, gdzie wyłączeniem jednego ogniwa w łańcuch troficznym spowoduje zachwianie równowagi biologicznej.

Nadmiar promieniowania UV (zwłaszcza UVB) powoduje osłabienie odporności na zarażenia chorobami wirusowymi (np. wirusem opryszczki - herpes, czego często doświadczają narciarze na wiosnę w górach) i pasożytami. Najgroźniejsze jest to, że uszkodzony system odpornościowy organizmu ułatwia powstawania różnych form nowotworów, zwłaszcza skóry. Najzłośliwsza forma raka skóry to czerniak, który rozwija się często z przebarwień, znamion i różnych „pieprzyków”. Usunięcie 10% ozonu spowoduje zwiększenie zachorowań na raka skóry o 26%, a na dzień dzisiejszy dane zdrowotne wskazują, że liczba przypadków raka skóry zwiększa się na naszym kontynencie o 5-7% rocznie. Zdaniem ekspertów medycznych, ta groźna tendencja jest przynajmniej w połowie wynikiem spadku stężenia ozonu w górnych warstwach atmosfery.

Promieniowanie ultrafioletowe przyspiesza proces starzenia się skóry i wczesne pojawienie się takich zmian, jak zgrubienie, przebarwienie, zmarszczki. Również
w niebezpieczeństwie są oczy. Wiele osób zna już skutki długiego przebywania na słońcu: zaczerwienienie, podrażnienie spojówek, jest ono jedną z głównych przyczyn powstawania zaćmy. Wzrost promieniowania UV na obszarach największego rozrzedzenia warstwy ozonu, nie tylko wpływa niekorzystnie na zdrowie ludzkie, lecz również na produkcję żywności i pogorszenie jej jakości. Ponad dwie trzecie gatunków roślin, u których sprawdzono reakcję na ultrafiolet, okazało się wrażliwych na promieniowanie. Większość z nich to podstawowe gatunki zbóż i innych roślin uprawnych. Promieniowanie ultrafioletowe przenika w głąb wody, nieraz nawet poniżej 20 metrów w przypadku wód przezroczystych. Plankton zwierzęcy i roślinny jest szczególnie wrażliwy na promieniowanie, a wszelkie uszkodzenia i zmniejszenia produkcji planktonu odbijają się natychmiast w dalszych ogniwach układu pokarmowego. Ucierpi więc produkcja ryb i zmniejszą się wyniki połowów.

Organizmy ludzkie bronią się przed nadmiarem ultrafioletu produkując ochronną warstwę pigmentu (efektem obrony jest opalenizna). Także niektóre gatunki drobnych organizmów planktonowych produkują pigment - melaninę, ale te możliwości samoobrony są ograniczone.

Na tym jeszcze nie koniec kłopotów. Niektóre z substancji rozkładających ozon powodują również podnoszenie się temperatury Ziemi - zatrzymują ciepło promieni słonecznych, nie pozwalając im uciec z powrotem w kosmos. Zjawisko to zwane efektem cieplarnianym powoduje szybsze topnienie górskich i okołopolarnych lodowców i prowadzi do zaburzeń klimatu, np., zanikania przejściowych pór roku
i szybkich przejść od mroźnych zim do upalnych lat.

Tlen, którym oddychamy na co dzień to połączone wiązaniem chemicznym dwa atomy. W ozonie jest jeden dodatkowy. Jest on wytwarzany przez wyładowania elektryczne w powietrzu lub tlenie w tzw. ozonizatorach.

OZON jest niebieskawym gazem o ostrej woni, wyraźnie toksycznym. Jedna cząstka tego gazu na milion cząstek powietrza jest już dla ludzi trująca. Blisko powierzchni Ziemi ozon to trucizna, która współuczestniczy w tworzeniu smogu fotochemicznego i kwaśnego deszczu. Na szczęście w niższej warstwie atmosfery - troposferze znajduje się nie więcej niż 10% całego ozonu znajdującego się na Ziemi, pozostałe 90% gromadzi się wysoko w atmosferze. Już 15 - 50 km w górę od powierzchni Ziemi ozon staje się pożyteczny, tworzy warstwę ochronną dla życia. Ozon jest bowiem jedynym gazem w atmosferze, który zatrzymuje nadmiar promieniowania ultrafioletowego. W 1881 roku stwierdzono, że zawartą w tym promieniowaniu energię przetwarza na ciepło, dzięki czemu spełnia też funkcję atmosferycznego termoregulatora.

Dzieje się to dlatego, że ozon nie jest trwałą odmianą tlenu. Szybko następuje jego rozpad, w wyniku którego powstają cząsteczki tlenu (O2). Tlen również ulega rozbiciu na bardzo reaktywne atomy (O), które przyłączają się do cząsteczek tlenu, tworząc na powrót ozon (O3). Wszystkie te procesy pochłaniają energię promieniowania UV i w ten sposób osłabiają je, czyli redukują szkodliwe działanie.

Głównym zagrożeniem dla biosfery, spowodowanym zanikaniem ozonu jest wzrost ilości promieniowania ultrafioletowego. Wprawdzie masa ozonu stanowi zaledwie 5/100 000 masy całej atmosfery, jednak gdyby nie ten delikatny filtr promienie ultrafioletowe mogłyby zniszczyć życie na lądzie i w powierzchniowych warstwach wody. Już strata 1% ozonosfery może spowodować wzrost promieniowania ultrafioletowego na Ziemi, a przez to zniszczenie chlorofilu niezbędnego producentom (istotom samożywnym) do wytwarzania pokarmu, nieodwracalne zmiany klimatyczne, a także - w mniejszych dawkach - wywołują niebezpieczne choroby, tj. raka skóry
i choroby oczu (głównie na zaćmę). Promienie ultrafioletowe powodują również zniszczenie struktur białkowych i kwasów nukleinowych. To drugie powoduje liczne mutacje genetyczne. Może to odbić się niekorzystnie na całym systemie ekologicznym, gdzie wyłączeniem jednego ogniwa w łańcuch troficznym spowoduje zachwianie równowagi biologicznej.

Nadmiar promieniowania UV (zwłaszcza UVB) powoduje osłabienie odporności na zarażenia chorobami wirusowymi (np. wirusem opryszczki - herpes, czego często doświadczają narciarze na wiosnę w górach) i pasożytami. Najgroźniejsze jest to, że uszkodzony system odpornościowy organizmu ułatwia powstawania różnych form nowotworów, zwłaszcza skóry. Najzłośliwsza forma raka skóry to czerniak, który rozwija się często z przebarwień, znamion i różnych „pieprzyków”. Usunięcie 10% ozonu spowoduje zwiększenie zachorowań na raka skóry o 26%, a na dzień dzisiejszy dane zdrowotne wskazują, że liczba przypadków raka skóry zwiększa się na naszym kontynencie o 5-7% rocznie. Zdaniem ekspertów medycznych, ta groźna tendencja jest przynajmniej w połowie wynikiem spadku stężenia ozonu w górnych warstwach atmosfery.

Promieniowanie ultrafioletowe przyspiesza proces starzenia się skóry i wczesne pojawienie się takich zmian, jak zgrubienie, przebarwienie, zmarszczki. Również
w niebezpieczeństwie są oczy. Wiele osób zna już skutki długiego przebywania na słońcu: zaczerwienienie, podrażnienie spojówek, jest ono jedną z głównych przyczyn powstawania zaćmy. Wzrost promieniowania UV na obszarach największego rozrzedzenia warstwy ozonu, nie tylko wpływa niekorzystnie na zdrowie ludzkie, lecz również na produkcję żywności i pogorszenie jej jakości. Ponad dwie trzecie gatunków roślin, u których sprawdzono reakcję na ultrafiolet, okazało się wrażliwych na promieniowanie. Większość z nich to podstawowe gatunki zbóż i innych roślin uprawnych. Promieniowanie ultrafioletowe przenika w głąb wody, nieraz nawet poniżej 20 metrów w przypadku wód przezroczystych. Plankton zwierzęcy i roślinny jest szczególnie wrażliwy na promieniowanie, a wszelkie uszkodzenia i zmniejszenia produkcji planktonu odbijają się natychmiast w dalszych ogniwach układu pokarmowego. Ucierpi więc produkcja ryb i zmniejszą się wyniki połowów.

Organizmy ludzkie bronią się przed nadmiarem ultrafioletu produkując ochronną warstwę pigmentu (efektem obrony jest opalenizna). Także niektóre gatunki drobnych organizmów planktonowych produkują pigment - melaninę, ale te możliwości samoobrony są ograniczone.

Na tym jeszcze nie koniec kłopotów. Niektóre z substancji rozkładających ozon powodują również podnoszenie się temperatury Ziemi - zatrzymują ciepło promieni słonecznych, nie pozwalając im uciec z powrotem w kosmos. Zjawisko to zwane efektem cieplarnianym powoduje szybsze topnienie górskich i okołopolarnych lodowców i prowadzi do zaburzeń klimatu, np., zanikania przejściowych pór roku
i szybkich przejść od mroźnych zim do upalnych lat.

Koncentrację ozonu mierzy się w jednostkach zwanych dobsonami (od nazwiska konstruktora przyrządów pomiarowych). Ozon nie jest równomiernie rozłożony nad całą powierzchnią Ziemi. Średni poziom wynosi 300 D, podczas gdy nad równikiem jest tylko ok. 250 D. Gdyby nie istniały wiatry stratosferyczne, najwięcej ozonu byłoby właśnie ok. 30 km nad równikiem.

Znaczny spadek koncentracji ozonu (do 90%) w ozonosferze nazywany jest dziurą ozonową. Obserwowany jest od końca lat 80, głównie w okolicach bieguna południowego, nad Antarktydą. Pojawia się tam rokrocznie w okresie wiosennym (od września do listopada). Tempo spadku wynosi ok. 3% na rok. Dziura ozonowa nad Antarktydą powiększyła się już o 15% od chwili jej odkrycia. Dalej rozprzestrzenia się nad południową Argentyną i Chile. Zmniejszenie ilości ozonu sięga nawet 70%. Na wysokościach 14-17 km występują prawie całkowite braki ozonu.


Tempo globalnego spadku ozonu stratosferycznego pod wpływem działalności człowieka (z wyjątkiem Antarktydy), oszacowane na podstawie badań satelitarnych, wynosi 0,4-0,8% na rok w północnych, umiarkowanych szerokościach geograficznych i mniej niż 0,2% w tropikach.


Przypuszcza się, że główną przyczyną powstawania dziury ozonowej są substancje przedostające się do atmosfery w wyniku gospodarczej działalności człowieka, zwłaszcza freony i halony, a także tlenki azotu (produkt m.in. spalania paliw w silnikach samolotów i rakiet). Substancje te w pewnych warunkach mogą powodować łańcuchowy rozpad cząsteczek ozonu.

Problem pojawił się gdy zaczęto używać związku CCl2F2, zwanego freonem 12 oraz innych fluoropochodnych metanu i etanu (zwanych wspólnie freonami lub CFC) do produkcji aerozoli. Są one tanie w produkcji i nie sprawiają problemów z transportem i przechowywaniem. Związki te wykorzystywane były w konstrukcji systemów chłodniczych:
- w sprężarkach lodówek;
- w chłodnicach i urządzeniach klimatyzacyjnych;
- do produkcji lakierów;
- w przemyśle kosmetycznym;
- w medycynie;
- jako delikatne środki czyszczące w przemyśle komputerowym.


Po pewnym czasie stwierdzono, jak katastrofalne skutki przynosi używanie tych związków dla warstwy ozonowej. Cząsteczki freonów nie wchodzą w reakcję
z innymi substancjami i nie rozpadają się, mogą więc żyć w atmosferze ponad 100 lat. Owa niezniszczalność freonów oraz lekkość pozwalająca na przenikanie aż do ozonosfery zaniepokoiła dwóch amerykańskich chemików - M. Molinę i F. S. Rowlanda. Prowadzili oni pomiary zawartości ozonu nad Anterktydą w Zatoce Halleya nad Morzem Weddela od 1959 roku. W 1985 roku opinia światowa została zaalarmowana doniesieniem o zaniku 40% ozonu nad biegunem południowym. Przyczyn tak wysoce niekorzystnego dla całego globu zjawiska upatrywano w cyklicznym formowaniu się i zaniku polarnego wiru, zwiększonej aktywności wulkanów, pojawieniu się plam na Słońcu, wzroście poziomu zawartości tlenków azotu pochodzących ze źródeł antropogenicznych oraz rosnącym poziomie zawartości związków halogenoorganicznych. Dopiero dzięki badaniom Molina i Rowlanda odkryto prawdziwe przyczyny powstawania dziury ozonowej.

Z ich założeń wynikało, że w ozonosferze miliony ton lekkich freonów pod wpływem promieniowania ultrafioletowego rozkładają się na pierwiastki: fluor, węgiel i chlor. Wprawdzie węgiel spala się, ale fluor i jeszcze silniej chlor rozpoczynają reakcję łańcuchową z ozonem powodując tworzenie się tlenków i powstanie zwykłego tlenu dwuatomowego (RYS.3.).

Dlaczego nad Antarktydą zanik ozonu jest największy? Wiatry stratosferyczne spychają powietrze wzbogacone w ozon znad równika w stroną biegunów. Transport ozonu znad równika w kierunku północnym i południowym osiąga szczególnie dużą wydajność, gdy na danej półkuli kończy się noc polarna. Ruchy mas powietrznych nie są symetryczne i faworyzują półkulę północną, która otrzymuje ponad połowę ozonu. Na początku antarktycznej nocy polarnej (u nas zaczyna się wiosna) nad całym obszarem Antarktydy formuje się bardzo regularny i stabilny wir, w którym powietrze przez pół roku krąży koło bieguna. Następstwa odizolowania od dopływu powietrza równikowego są oczywiste: procesy rozpadu ozonu biorą górę nad procesami jego wytwarzania i ilość ozonu nad Antarktydą zaczyna maleć. Najmniejszą ilość ozonu stwierdza się na przełomie antarktycznej zimy i wiosny (październik), na krótko przed rozpadem zimowego wiru i dopływem świeżego powietrza od strony równika. W 1991 roku po raz pierwszy w historii w dolnych warstwach stratosfery nad Antarktydą zanotowano kilkudniowy całkowity brak ozonu.

Spadek ilości ozonu zaznacza się szczególnie wyraźnie w miesiącach zimowych np. na przełomie stycznia i lutego 1992 pokrywała Polskę niemal dwukrotnie mniejsza warstwa ozonu niż przeciętnie. Zanotowano 191 D, gdy zazwyczaj o tej porze pomiary wynosiły 350 D.

W 1995 Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano za badania nad wpływem freonów na ozon atmosferyczny (zdobywcy to właśnie M. Molina, F.S. Rowland) oraz badania nad powstawaniem i reakcjami ozonu atmosferycznego
(P. Crutzen - chemik holenderski).

Powłoka ozonowa niewątpliwie jest naturalnym filtrem chroniącym organizmy żywe przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. W celu jej ochrony
z inicjatywy UNEP (Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych) przedstawiciele 31 państw podpisali w 1987 Protokół Montrealski - umowę zakładającą 50-procentowy spadek produkcji freonów do roku 2000, w stosunku do 1986. Od 1990 obserwowane jest zmniejszenie tempa wzrostu freonów w atmosferze - z 5% rocznie do mniej niż 3%.

W Polsce nadal używa się produktów zawierających freon, które wycofano już w innych krajach. Nasz kraj podpisał co prawda Protokół Montrealski, nie jest to jednak ściśle przestrzegane. Przystąpiliśmy do tej konwencji tylko jako użytkownicy, ponieważ nie produkuje się u nas ani freonów ani halonów.

Doniesienia prasowe i telewizyjne uwidaczniają, z jakim zapałem nasi naukowcy badają dziury ozonowe. Prowadzi się coraz dokładniejsze pomiary. Jednak tej wieloletniej diagnostyce powinna towarzyszyć terapia. A oni mierzą dalej,
w bezludnych okolicach pracują stacje miernicze, specjalne samoloty i balony wysokościowe okrążają Ziemię. Według tych badań pełne odtworzenie płaszczyka ochronnego Ziemi - ozonu nastąpi ok. 2050 roku. Czy do tej pory Polacy nie będą działać?

---