Uniwersytet Łódzki

Pakuła Bogdan

Nr. indeksu 84454

,,Ozonosfera i dziura ozonowa.”

Praca licencjacka pisana w Katedrze

Meteorologii i Klimatologii

pod kierunkiem

dr Krzysztofa Fortuniaka

Łódz 2002

SPIS TREŚCI

Wstęp................................................................................................3

1.Ozon i jego miejsce w atmosferze............................................5

1.1. Budowa i skład atmosfery..........................................................5

1.2. Ozon-techniki pomiarowe..........................................................7

1.3. Ozonowy parasol Ziemi...........................................................14

2. Dziura ozonowa......................................................................21

2.1. Co szkodzi warstwie ozonowej?..............................................22

2.2. Niebezpieczne freony...............................................................25

2.3. Szkodliwe promieniowanie......................................................34

2.4. Dziura ozonowa nad Antarktydą..............................................40

2.5. Ozon a plamy na słońcu...........................................................48

3.Następstwa zaniku ozonu.......................................................51

3.1. Dziura ozonowa- zagrożenie dla życia?...................................51

3.2. Dziura ozonowa a efekt cieplarniany.......................................60

Zakończenie....................................................................................62

Bibliografia.....................................................................................63

WSTĘP

Stojąc na progu nowego tysiąclecia warto zastanowić się nad problemami wywołanymi przez rozwój cywilizacyjny. Coraz częściej zwraca się uwagę na to, by rozwój cywilizacji i kultury człowieka był oparty na harmonijnym życiu z przyrodą, jak również na bardziej humanitarnym traktowaniu Ziemi - "kolebki ludzkości" oraz miejsca życia i rozwoju człowieka. Należy sobie zdać sprawę, że żaden kraj i żaden pojedynczy człowiek nie może odizolować się od globalnych skutków degradacji środowiska, które musimy chronić, po to abyśmy mogli nadal się rozwijać.

Jednym z problemów cywilizacyjnych, którym się będę zajmował w tej pracy jest zanik ozonu w stratosferze.

Jeszcze 20 lat temu mało kto słyszał o warstwie ozonowej. Obecnie, dzięki przykrym odkryciom naukowców, zdaliśmy sobie sprawę z jej znaczenia dla ochrony życia na Ziemi i z wynikającej stąd konieczności jej zachowania. Ozonosfera stanowi bardzo wrażliwy na zakłócenia element struktury atmosfery. Jest jedynym ekranem osłaniającym powierzchnię naszej błękitnej planety przed zabójczym (w dużych ilościach) promieniowaniem ultrafioletowym, destrukcyjnie działającym na tkanki organizmów żywych. Z tego względu ozon atmosferyczny spełnia rolę ważnego, być może najważniejszego czynnika kształtującego ekoklimat na Ziemi.

W mej pracy pragnę przedstawić wielorakie skutki i zagrożenia, jakie niesie obserwowany, a wywołany antropopresją, ubytek ozonu w stratosferze. W pierwszym rozdziale zajmę się przedstawieniem miejsca największej koncentracji ozonu, czyli OZONOSFERĄ, a także jej funkcją. Ukażę również techniki stosowane do pomiaru ozonu w atmosferze

Drugi rozdział poświęcony jest przyczynom spadku stężenia ozonu w stratosferze. Można się w nim dowiedzieć, czym jest dziura ozonowa i jak powstaje. Jednak mimo prawie dwudziestu badań lat opinie naukowe na temat rozwoju wydarzeń w ozonosferze nie są całkowicie jednoznaczne, przyczyną tego jest to, że wiele poglądów ma charakter hipotez. Z tego powodu często można przeczytać sprzeczne opinie np. że dziura ozonowa się zmniejszyła, a za moment w drugim periodyku, że dziura ozonowa obecnie osiągneła największe rozmiary. Należy zwrócić uwagę na to, kto to napisał i skąd pochodzą te informacje. Faktem niewątpliwym jest, że sytuacja w ozonosferze jest zła, a wielu specjalistów twierdzi, że będzie jeszcze gorzej.

W trzeciej części pracy ukazane są następstwa zaniku ozonu, które mają nam jasno pokazać bezpośrednie dla ludzkości skutki dziury ozonowej, która przestała być problemem akademickim, lecz ma ona życiowo ważne znaczenie. Należy w tym kierunku działać i mieć nadzieję, wydarzenia w ozonosferze nie przybiorą katastrofalnego charakteru, jak to wynika z niektórych hipotez. A wyniki badań pokazują, że jesteśmy sami winni za ten stan rzeczy.

1. OZON I JEGO MIEJSCE W ATMOSFERZE

1.1. BUDOWA I SKŁAD ATMOSFERY

Bardzo rzadko uświadamiamy sobie, że żyjemy na dnie ,,powietrznego oceanu”. Całą naszą planetę otacza bowiem atmosfera, czyli powietrze. Główny składnik atmosfery stanowi gaz azot. Stanowi on około 78% objętości atmosfery (a około 76% jej masy). Drugim podstawowym składnikiem powietrza jest gaz - tlen (O). Stanowi on około 21% jego objętości, ale około 23% jego masy, gdyż cząsteczki tlenu są nieco cięższe od cząsteczek azotu. Azot jak i tlen nie występują w powietrzu w postaci pojedynczych atomów. Tlen jest gazem bardzo aktywnym chemicznie, to znaczy że chętnie łączy się z innymi pierwiastkami chemicznymi. Wynika stąd, że na Ziemi musi istnieć jakieś intensywne źródło, które dostarcza do atmosfery tlen. Źródłem tym są procesy życiowe zielonych roślin. Jak łatwo obliczyć azot i tlen stanowią około 99% składu atmosfery.

Na brakujący mniej więcej 1% przypada około 0,93% argonu objętościowo (i około 1,25% masowo). Jest to gaz szlachetny, gdyż odmiennie niż tlen i azot praktycznie nie wstępuje on w związki chemiczne z innymi pierwiastkami. Czwartym, co do obfitości składnikiem powietrza, jest dwutlenek węgla (CO₂). Choć jest go w atmosferze tylko 0,03% objętościowo (a 0,05% masowo), to odgrywa on nadzwyczaj ważną rolę na naszej planecie, gdyż powoduje tak zwany ,,efekt cieplarniany”.

Po dodaniu odpowiednich liczb mogłoby się wydawać, że azot, tlen, argon i dwutlenek węgla stanowią całość (100%) powietrza. Jednakże występują jeszcze inne gazy, na przykład: neon, metan, ozon i cały szereg innych. W normalnych warunkach występują jednak w niezwykle małych ilościach.

Wśród obecnych w atmosferze gazów - w bardzo małych ilościach - jest ozon. Tym oto właśnie gazem, a właściwie jego zanikiem, chciałbym zająć się w dalszej części mojej pracy.

Atmosferę można podzielić na cztery różne warstwy: troposferę, stratosferę, mezosferę i termosferę. Troposfera jest najcieńszą i najniższą warstwą atmosfery. Wznosi się na wysokości 6-8 km nad biegunami i 17 km nad Równikiem. Przy ziemi średnia temperatura wynosi 15^oC, a w górnej części spada do -55^oC.

Następną warstwą jest stratosfera rozciągająca się do 50 km nad Ziemią. Stratosferą będę zajmował się bardziej szczegółowo, bo właśnie w jej obrębie znajduje się warstwa ozonowa-OZONOSFERA chroniąca od szkodliwego promieniowania słonecznego. Temperatura wynosi -55^oC w najniższej części tej strefy. W miarę oddalania się od Ziemi temperatura rośnie, osiągając w górnej części 0^oC. Wzrost temperatury w stratosferze wynika z dokonujących się tam pod wpływem promieniowania słonecznego przemian tlenu w ozon, którym towarzyszą reakcje wyzwalające ciepło. Trzecią warstwą atmosfery jest mezosfera. Cechuje ją silny spadek temperatury wraz ze wzrostem wysokości. W okolicach mezopauzy temperatura obniża się do -90⁰C a nawet -100⁰C. Są to najniższe temperatury w całej atmosferze.

Najbardziej oddaloną warstwą atmosfery jest termosfera. Rozciąga się od wysokości około 80-85 km ponad powierzchnią. Ziemi. Składają się na nią: jonosfera, magnetosfera i egzosfera. W jonosferze występuje zjawisko zorzy polarnej oraz odbijają się tam fale radiowe. Magnetosfera działa jak gigantyczny magnes, który chroni Ziemię przed cząsteczkami wysokiej energii. Egzosfera stopniowo przechodzi w przestrzeń kosmiczną. (www.alphabeta.pl)

Należy wspomnieć o tym, że dolne warstwy atmosfery mają ogromne znaczenie dla życia na naszej planecie. Zachodzą w niej procesy pogodowe, gdyby atmosfery na powierzchni Ziemi występowałyby znacznie większe dobowe wahania temperatury i znacznie większe jej wahania sezonowe.(Na przykład na pozbawionym powietrza Księżycu temperatury w dzień osiągają +130⁰C, a w nocy spadają poniżej -170⁰C). Atmosfera chroni też powierzchnię Ziemi przed ostrzałem meteorytowym z Kosmosu, a także przed szeregiem szkodliwych dla istot żywych promieniowań (zwłaszcza ze Słońca). Niektóre z nich zatrzymuje całkiem (na przykład promieniowanie rentgenowskie), inne silnie osłabia. Atmosfera ziemska przepuszcza tylko około 1% promieniowania nadfioletowego Słońca, nazywanego też promieniowaniem ultrafioletowym, ale tym promieniowaniem zajmę się szerzej w innym rozdziale.

1.2. OZON - TECHNIKI POMIAROWE

Nazwa OZON wywodzi się z greckiego słowa ODZON - co oznacza ,,pachnący”, gdyż odznacza się on bardzo charakterystycznym zapachem, wyczuwalnym nawet przy bardzo małych ilościach gazu. Jest go niezwykle mało, gdyż zaledwie 0,000001% objętościowo, a 0,0000017% masowo. ( Oznacza to, że na miliard cząsteczek powietrza jest zaledwie dziesięć cząsteczek ozonu, a na miliard gramów powietrza - zaledwie 17 gramów ozonu). Może to wydawać dziwne, że mimo tak niskiego stężenia, ozon odgrywa tak ważą rolę na Ziemi, że jego ewentualny zanik spowodowałby zagładę życia na naszej planecie.

Choć ozon ma własną nazwę, to nie jest odrębnym pierwiastkiem. Jest to zwyczajny tlen w postaci cząsteczek złożonych z trzech atomów. Stosując terminologię chemiczną, pojedyncze atomy tlenu oznaczamy literą O, dwuatomowe cząsteczki tlenu oznaczamy O₂, a trzy atomowe cząsteczki ozonu oznaczamy O₃. Określa się też, że ozon jest odmianą ,,alotropową” tlenu.

W wesołych miasteczkach można nieraz spotkać stanowisko ze zderzającymi się miniaturowymi samochodzikami. Unosi się tam często charakterystyczny, ostry zapach. To właśnie ozon. Ozon powstaje m.in. w czasie wyładowań elektrycznych. W wesołym miasteczku samochodziki zasilane są prądem, który dociera do silnika za pośrednictwem długiego pręta przypominającego nieco tramwajowy pantograf. Zakończenie owego pręta, ślizgając się po znajdującej pod napięciem siatce rozpiętej nad samochodami, powoduje iskrzenie, które jest wynikiem niewielkich wyładowań elektrycznych. Produktem ubocznym tego zjawiska jest właśnie ozon.

Nazwę OZON wprowadził w 1840 roku chemik szwajcarski Christian Friedrich Schonbein (1799-1868). Odkrycie natury ozonu zawdzięczamy jednak chemikowi de la Rive, który w 1845 roku umieścił iskiernik elektryczny w naczyniu zawierającym czysty tlen i stwierdził, że wówczas pojawia się ozon. Na podstawie tego doświadczenia słusznie wywnioskował, że ozon jest ,,jakąś odmianą” tlenu. Bardzo szybko zainteresowano się nowo odkrytym gazem, dlatego bo uważano, iż ma on właściwości lecznicze. Dziś wiadomo, że tak nie jest. Choć nie wyklucza się, że w bardzo małych ilościach ozon może działać pobudzająco na organizm ludzki, to jednak wiadomo, że w koncentracji większej, niż 1 cząsteczka ozonu na 50 000 cząsteczek powietrza, jest on dla człowieka szkodliwy, w większych koncentracjach jest po prostu bardzo silnie trujący. Popularne kiedyś (przed wojną) ,,ozonizatory” powietrza przynosiły więc więcej szkody niż pożytku.

Aby badać występowanie ozonu w warunkach naturalnych opracowano bardzo prosty sposób jego wykrywania za pomocą ,,papierka ozonometrycznego”. Metoda ta polegała na tym, że pasek papieru pokrywano związkiem chemicznym -jodkiem potasu - który pod wpływem ozonu zmieniał swoją barwę. Metodą tą posługiwano się przez przeszło 30 lat, aż do 1880 roku. Wtedy zwrócono uwagę na fakt, że jodek potasu reaguje nie tylko z ozonem, ale z całym szeregiem innych substancji chemicznych

(z dwutlenkiem siarki, powstającym podczas spalania zasiarczonych paliw chemicznych, jak też reaguje z tlenkami azotu, powstającymi podczas spalania wysokotemperaturowego) przez to wyniki pomiarów przeprowadzonych tą metodą mogły być obarczone bardzo dużymi błędami.

Gdy mowa o czasach sprzed przeszło wieku, warto może wspomnieć, że w okresie 1853-1878 badania za pomocą papierka ozonometrycznego, były prowadzone w Krakowskim Obserwatorium Astronomicznym.W 1879 roku badania zawartości ozonu w atmosferze ziemskiej wkroczyły na nową drogę. Fizyk francuski A.Cornu zaczął fotografować widmo Słońca i stwierdził, że gdy Słońce jest na dużej wysokości ponad horyzontem, to odfotografowują się linie w jego widmie o krótszej długości fali, niż wówczas, gdy jest ono na małej wysokości ponad horyzontem. Słusznie wnioskował więc, że w ziemskiej atmosferze musi się znajdować jakiś czynnik, który pochłania krótkofalowe promieniowanie Słońca. (Marks, 1992)

Gdy Słońce jest na małej wysokości ponad horyzontem, to promienie jego przed osiągnięciem powierzchni Ziemi- muszą przebyć o wiele dłuższą drogę w atmosferze ziemskiej, niż wtedy gdy Słońce jest wysoko, a więc pochłanianie promieniowania w atmosferze jest wtedy większe.

W 1881 roku W. M. Hartley odkrył w warunkach laboratoryjnych, że ozon bardzo silnie pochłania promieniowanie nadfioletowe. Stąd wywnioskowano, że tym pochłaniaczem promieni krótkofalowych w atmosferze musi być ozon.

W 1890 roku zaobserwowano obecność absorbcyjnych linii widmowych ozonu w widmie Słońca, a nawet w widmie najjaśniejszej gwiazdy na niebie -Syriusza. Dzięki temu odkryciu stało się możliwe określenie ilości ozonu w atmosferze ziemskiej na podstawie obserwacji widmowych Słońca, a także obliczenie zawartości ozonu w atmosferze a różnych wysokościach, jeżeli pomiary wykonywać się będzie przy różnych wysokościach Słońca ponad horyzontem. Pierwsze takie pomiary wykonał w 1903 W. Meyer, a w 1913 roku Ch. Fabry i N. Buisson obliczyli, że ozonu w atmosferze ziemskiej jest nadzwyczaj mało, gdyby zgromadzić go przy powierzchni naszej planety, to powstałaby warstewka gazu nie przekraczałaby grubości 5 milimetrów.

W 1919 roku Fabry i Buison zbudowali w Marsylii specjalny spektograf służący do określania zawartości ozonu w atmosferze ziemskiej i przeprowadzili nim pomiary, na podstawie których obliczyli, że ozonu jest jeszcze mniej, gdyż stanowiłby on przy powierzchni Ziemi warstewkę o grubości tylko około 3 milimetrów. Ocenili zarazem, że ozon nie jest rozmieszczony w atmosferze równomiernie, ale że na wysokości około 30 kilometrów istnieje jego koncentracja, a w miarę oddalania się w górę i w dół od tej warstwy- którą nazwano ozonosferą- zawartość ozonu jest coraz mniejsza.

Trzeba było jeszcze jednak pięciu lat, zanim rozpoczęte zostały systematyczne pomiary zawartości ozonu w ziemskiej atmosferze. Rozpoczął je uczony brytyjski lord G.M.B. Dobson. W 1924 roku skonstruował on specjalny spektograf przeznaczony do tego celu (nazywany ,,spektografem Dobsona”) i zainstalował go na stacji obserwacyjnej Boars Hill koło Oxfordu. Przyrząd ten rejestrował promieniowanie nadfioletowe Słońca na kliszy fotograficznej. (Marks, 1992)

Już po kilkumiesięcznych obserwacjach i pomiarach Dobson zauważył, że ilość ozonu w atmosferze ziemskiej była znacznie większa na wiosnę 1925 roku, niż na jesieni poprzedniego roku. Odkrycie to zainteresowało świat naukowy i bardzo szybko powstało pięć następnych stacji obserwacyjnych: w Arosa w Szwajcarii, w Lindbergu w Niemczech, w Abisko w Szwecji, w Valentii w Irlandii i w Lerwick na Wyspach Szetlandzkich. Jednakże przyrządy z ostatnich czterech stacji przeniesiono do Egiptu, Indii, Nowej Zelandii, i Kalifornii tworząc zalążek sieci obserwacyjnej obejmującej całą Ziemię.

Badania rozwijały się tak szybko, że już w 1929 roku zorganizowano w Paryżu Międzynarodowe Sympozjum Naukowe poświęcone problematyce ozonu- po raz pierwszy w dziejach nauki. Dalszy istotny rozwój badań nastąpił dopiero po wojnie, a zwłaszcza w czasie Międzynarodowego Roku Geofizycznego 1957-1958. Wtedy to powstały nowe stacje obserwacyjne, a do badań włączyli się również naukowcy radzieccy. Obecnie na świecie jest około 150 stacji ozonometrycznych. Około100 stacji do pomiarów stosuje udoskonalone spektofotometry Dobsona. Są to przyrządy bardzo dokładne, ale niestety duże, ciężkie, skomplikowane i kosztowne. Naukowcy radzieccy stworzyli nowy inny przyrząd do pomiaru ozonu w atmosferze, a mianowicie- ozonometr M 83 i zastosowali go na swoich stacjach badawczych. M 83 jest co prawda mniej dokładny, ale o wiele prostszy w użyciu, mniejszy i lżejszy. Należy tutaj wspomnieć, że od 1963 roku systematyczne pomiary ozonometryczne wykonywane są także w Polsce w Głównej Stacji Geofizycznej Polskiej Akademii Nauk w Belsku koło Grójca. Stacja ta dysponuje więc już blisko czterdziestoletnią serią systematycznych pomiarów. Do badań używany jest tutaj spektofotometr Dobsona. Należy też dodać, że dokładność i staranność polskich badań jest bardzo wysoko oceniana w Światowej Organizacji Meteorologicznej.

Wykonywanie pomiarów z powierzchni Ziemi jest wygodne, lecz ma też swoje wady. Możliwości przeprowadzenia pomiarów i ich wyniki uzależnione są od pogody, stąd narodziła się koncepcja, aby przyrządy pomiarowe umieścić bezpośrednio w obrębie ozonosfery. Pomysł ten powstał, gdy technika balonowa osiągnęła odpowiednio wysoki poziom. Pierwszymi którzy swe przyrządy umieścili w OZONOSFERZE byli E. i V. Regenerowie. Posługiwali się oni nadal metodą optyczną, gdyż po prostu umieścili spektograf na balonie, który wzniósł się na wysokość 31 kilometrów. Doświadczenie to umożliwiło znacznie dokładniejsze wykonanie pomiarów, które wykonano na różnych wysokościach. Później skonstruowano różnego typu sondy wykonujące pomiary na drodze chemicznej (w sondach tych ozon wchodzi w różne reakcje chemiczne i w ten sposób określa się ile go jest w otaczającej atmosferze na różnych wysokościach). Zaczęto też wyniki pomiarów przekazywać na Ziemię za pomocą nadajników radiowych, czyli metodą nazywaną- radiotelemetryczną. Rozwój techniki umożliwił również pobieranie próbek powietrza na różnych wysokościach, a następnie badanie ich po wylądowaniu balonu na Ziemi. Również w Polsce zaczęto prowadzić sondaże atmosfery w 1979 roku na Stacji Obserwacyjnej Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Legionowie koło Warszawy przy użyciu sond produkowanych w byłej Niemieckiej Republice Demokratycznej. Balony te osiągały pułap 20 kilometrów. Obecnie sondowania te musiały zostać przerwane, gdyż jedno wysłanie sondy kosztuje około 1000 dolarów, a niestety polską naukę nie stać na ponoszenie takich kosztów.

Mówiąc o historii Polskich badań ozonu należy wspomnieć też o próbie startu olbrzymiego załogowego balonu stratosferycznego w 1939 roku. Start miał nastąpić z Doliny Chochołowskiej w Tatrach. Niestety, start się nie odbył z powodu eksplozji wodoru w czasie napełniania powłoki, która uległa uszkodzeniu. Na szczęście nie było ono poważne, ale przed zbliżającą się wojną nie zdołano już jej naprawić i następna próba już się nie odbyła, a zamierzano powłokę wypełnić niepalnym helem. Lot balonu stratosferycznego- który nazwano ,,Gwiazda Polski”- miał cel naukowy i byłby wielkim osiągnięciem na tym polu. (Marks, 1992)

Do badań zawartości ozonu w ziemskiej atmosferze, zwłaszcza na dużych wysokościach, zastosowano także rakiety. Pierwsze takie badania wykonano zaraz po wojnie w USA, przy użyciu zdobycznych, niemieckich rakiet V2. W porównaniu z balonem rakieta ma tą zaletę, że może wznieść się znacznie wyżej, jednakże ma też bardzo istotną wadę- bardzo szybko przemieszcza się względem otaczającego powietrza, toteż trzeba w niej stosować przyrządy zdolne do bardzo szybkiego wykonywania pomiarów. Lot rakiety z dużą prędkością zakłóca też wyniki pomiarów. Te pierwsze próby rakietowe wykorzystano z powodzeniem do uzyskania widma Słońca w promieniowaniu nadfioletowym, czego nie można uzyskać z Ziemi, gdyż atmosfera naszej planety pochłania to promieniowanie.

Kolejną metodę badawczą stanowi zastosowanie do badania ozonu, samolotów stratosferycznych. Badania te zaczęły być możliwe do przeprowadzenia, gdy w Stanach Zjednoczonych skonstruowano samolot szpiegowski U2. Samolot ten ma kształt wielkiego szybowca. Napędzany jest przez mały silnik odrzutowy, i osiąga bez trudu pułap 20 kilometrów, a właśnie na tej wysokości występuje koncentracja ozonu. Zaletą samolotu jest to, że umieszczona na nim aparatura naukowa może wykonać bezpośrednie pomiary wzdłuż dowolnie wytyczonej długiej trasy. Obecnie nazwę samolotu U2 zmieniono na ER2. Jest to skrót od słów Earth Resources (Zasoby Ziemi).

Poczynając od 1962 roku doskonałe wyniki zaczęło przynosić wykorzystywanie do badania ozonu atmosferycznego sztucznych satelitów Ziemi. Poruszają się one znacznie wyżej ponad ozonosferą, bo na wysokościach nie mniejszych niż 150 kilometrów (gdyż poniżej opór powietrza uniemożliwia ruch satelitarny, który odbywa się z prędkością ok. 8 km/sek.). Satelity wykonują badania ozonu atmosferycznego z góry. Wyniki takich badań są znacznie lepsze od ,,tradycyjnych” z Ziemi, ponieważ warstwa atmosfery ponad ozonosferą jest już bardzo rozrzedzona, a więc bardziej przezroczysta, niż warstwa pod ozonosferą.

Badania ozonu atmosferycznego wykonano dotychczas z przeszło 20 sztucznych księżyców Ziemi (głównie amerykańskich). Od 1979 roku badania zawartości ozonu w atmosferze ziemskiej prowadzone są w sposób ciągły na przeszło 10 takich urządzeniach. Jednym z nich jest amerykański meteorologiczny, 987-kilogramowy, sztuczny satelita Ziemi o nazwie ,,Nimbus 7”, który został wprawiony w ruch satelitarny 12 października 1978 roku na wysokości 1050 do 1100 kilometrów.

Andrzej Marks w swej książce pt. ,,OZON-katastrofa nad Polską” wspomina jeszcze o dwóch metodach badania ozonu w atmosferze ziemskiej. Są to: metoda mikrofalowa i metoda lidarowa.

Metoda mikrofalowa polega na sondowaniu ziemskiej atmosfery za pomocą bardzo krótkich fal radiowych. Fale te są pochłaniane przez ozon, zatem możliwe jest badanie jego ilości i rozkładu przestrzennego. Zaletą tej metody jest to, że wykonywanie tych pomiarów może być prowadzone niezależnie od pogody i pory roku.

Metoda lidarowa wykorzystuje tą samą zasadę, co mikrofalowa, z tą różnicą, że jako promieniowania sondującego stosuje się promieniowania laserowego. Niestety metoda ta uzależniona jest od pogody.

Pisząc o metodach badania ozonu w stratosferze, należy wspomnieć o sposobach wykrywania ozonu w warstwie, której żyjemy- troposferze. Jedną z najprostszych metod jest posługiwanie się roślinami czułymi na ozon. Tą rośliną jest tytoń.

Amerykańscy farmerzy uprawiający tytoń w stanie Connecticut i na Florydzie ponosili w latach pięćdziesiątych bardzo duże straty z powodu plam, które nagle pokrywały liście roślin. Zmienione liście znacznie traciły na wartości. W ciągu pewnego feralnego weekendu straty wyniosły 25% wartości zbiorów. Niektórzy farmerzy zaczęli uprawiać tytoń pod osłonami na powierzchni nawet 2 tys. ha. Wezwani na pomoc naukowcy postawili jednoznaczną diagnozę. Groźna przypadłość roślin tytoniu spowodowana jest zwiększonym stężeniem ozonu w powietrzu. Wkrótce intensywne badania i prace hodowlane zaowocowały odmianami lepiej znoszącymi agresywny gaz. Natomiast wśród tych, które stały się nieopłacalne, wybrano rośliny najbardziej uszkodzone. Okazało się, że ich wrażliwość jest dziedziczna. Taki był początek światowej kariery tytoniu jako wskaźnika zanieczyszczenia ozonem.

Amerykanie wyhodowali trzy odmiany tej rośliny: Bel-W3 bardzo wrażliwą, Bel-C wrażliwą i Bel-B najmniej wrażliwą. W laboratorium uszkodzenia na liściach Bel-W3 pojawiały się przy stężeniu O₃ dwukrotnie niższym (0.10 ppm przez 2 godziny) niż na liściach Bel-B (0.22 ppm przez 2 godziny). Reakcja na ozon, poza dziedziczoną wrażliwością, zależy także od wieku liścia, warunków otoczenia, zaopatrzenia rośliny w wodę i składniki pokarmowe. Plamy ozonowe, które początkowo są ciemne, z czasem pod wpływem słońca jaśnieją. Pewnym utrudnieniem w obserwacjach jest fakt, że podobne zmiany na liściach mogą wywoływać niektóre patogeny lub niedostatek składników mineralnych (na przykład fosforu). W rozstrzygnięciu wątpliwości pomaga porównanie odmiany najbardziej i najmniej wrażliwej. Jeśli uszkodzenia pojawiają się w tym samym czasie na obu roślinach, najprawdopodobniej ich sprawcą nie jest ozon. Gaz ten jest bardzo nietrwałym zanieczyszczeniem i pojawia się w specyficznych warunkach w słoneczne, gorące i bezwietrzne dni. Powstaje w łańcuchu reakcji fotochemicznych z węglowodorów i tlenków azotu, których głównym źródłem są spaliny samochodowe.

Tytoń, podobnie jak wszystkie roślinne wskaźniki zanieczyszczeń, może służyć jedynie do stwierdzenia obecności niepożądanej substancji w środowisku. Trudno natomiast wnioskować o stężeniu ozonu na podstawie wielkości plam na jego liściach. Tytoń jako "wykrywacz" ozonu był używany już w wielu krajach Europy (Danii, Niemczech, Holandii, Włoszech, Szwecji, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii), w USA, Australii, Indiach, Izraelu, na Tajwanie.

W ostatnich latach stał się też cenną pomocą w edukacji ekologicznej w Polsce. Do ogólnokrajowej akcji rozpoczętej wiosną 1998 roku, organizowanej przez Fundację Ekonomistów Środowiska i Zasobów Naturalnych z Białegostoku, przystąpiło ponad 2 tys. szkół. Ich uczniowie hodują rośliny Bel-W3 i Bel-B. W ósmym tygodniu od wysiewu nasion tytoń jest wystawiany na zewnątrz. Od tego momentu prowadzący doświadczenie obserwują zmiany na liściach i notują je na specjalnych arkuszach, które następnie przesyłają do organizatorów akcji. Powiększające się plamy "czarno na białym" dowodzą, że nawet w rolniczej okolicy, z dala od ośrodków przemysłowych, roślinność jest uszkadzana. („Wiedza i Życie”, 6/1998)

Jak widać dysponujemy wystarczającą ilością metod badawczych aby bardzo dokładnie określić zawartość ozonu w różnych miejscach w atmosferze. Bardzo wysoko ocenia się metody satelitarne, które pozwalają na szybkie uzyskanie jednolitych danych dotyczących całej Ziemi. Pomiary wykonywane naziemnymi metodami wymagają gęstej sieci stacji obserwacyjnych, a następnie zcentralizowanego opracowania uzyskanych wyników pomiarowych.

1.3. OZONOWY PARASOL ZIEMI.

Trój atomowy tlen, czyli ozon nie jest rozmieszczony w atmosferze równomiernie. W ozonosferze, na wysokości 20-35 km nad powierzchnią Ziemi stężenie sięga do około 10 ppm. W czystym powietrzu przy powierzchni Ziemi stężenie nie przekracza 0,05 ppm, w powietrzu zanieczyszczonym 0,5 ppm. (Kożuchowski, 1995)

Mimo że koncentracja ozonu na wysokości 20-35 km staje się bardzo wyraźna, to nie jest jednak jakąś prawdziwą ,,powłoką”, a ozonu jest w niej nadzwyczaj mało. Podane wartości są to liczby przeciętne- średnie, należy sobie zdawać sprawę z tego, że w różnych rejonach geograficznych Ziemi wysokość występowania jak i grubość warstwy ozonowej jest różna. Na przykład na biegunie, jest ona na wysokości 20 km, u nas na wysokości około 25 km, a na równiku na wysokości około 30 km. Oprócz tego wysokość ozonosfery zmienia się w różnych momentach czasowych. Jest nieco inna w dzień, a inna w nocy, inna latem i zimą.

Średnia stratyfikacja temperatury i koncentracji ozonu (O₃) w atmosferze w zimie (linia ciągła) i w lecie (linia przerywana) do wysokości 34 km; według pomiarów Obserwatorium Meteorologicznego Hohenpeisenberg: Źródło: Niemiecka Służba Meteorologiczna. (Christian- Dietrich Schonwiese, 1997).

Atmosfera Ziemi jest ,,organizmem” bardzo ruchliwym, zmiennym i podatnym na różne oddziaływania. Warstwa ozonowa ma ok. 20 km grubości. Nazwą tropopauzy obdarzono granicę między troposferą, najniższą warstwą atmosfery, a leżącą nad nią stratosferą. Z kolei stratopauza oddziela stratosferę od mezosfery. Wiadomo, że warstwa ozonowa leży całkowicie w stratosferze. Co więcej, to właśnie ozon jest przyczyną istnienia stratosfery. W dalszej części tego podrozdziału spróbuję odpowiedzieć na pytania: skąd właściwie w atmosferze bierze się ozon i dlaczego na wysokości około 25 km występuje jego koncentracja?

Wiadomo, że tlen jest bardzo aktywnym chemicznie pierwiastkiem, to tym bardziej aktywny musi być ozon. Jego zawartość w danym miejscu i czasie jest wynikiem chwiejnej równowagi między procesami powstawania trójatomowych cząstek tlenu a nieustannym procesem ich rozpadu. Już w 1930 roku na trop wiodący do wyjaśnienia tego zjawiska wpadł S. Chapman. Trafnie wywnioskował, że skoro ozon bardzo silnie pochłania nadfioletowe promieniowanie słoneczne, to musi ono odgrywać jakąś rolę w jego powstawaniu. Okazuje się, że promieniowanie nadfioletowe ma tak dużą energię, iż powoduje rozpad dwuatomowej cząsteczki tlenu na pojedyńcze atomy. Proces ten nazywa się fotodysocjacją. Dziś wiadomo, że proces ten przebiega tylko pod wpływem promieniowania nadfioletowego o długości fali nie większej, niż 0,000242 mm. Promieniowanie o tej długości nie przenika jednak do atmosfery poniżej 20 km wysokości. Toteż fotodysocjacja nie może zachodzić na wysokościach mniejszych. Następnie pojedyńcze atomy tlenu mogą się łączyć z dwuatomowymi jego cząstkami, w wyniku czego powstaje trzyatomowa cząstka ozonu. Proces ten zapisany symbolami chemicznymi ma postać:

O + promieniowanie < 0,000242 mm = O + O

O + O₂ + M = O₃ + M

Warunkiem powstania tlenu trójatomowego jest ponadto dostatecznie gęsta atmosfera, umożliwiająca duże prawdopodobieństwo wystąpienia tzw. potrójnych zderzeń cząstek tlenu O₂ z atomami tlenu O i cząsteczką neutralną M ( np. N₂ ). ( Kożuchowski, 1995)

Intensywne tworzenie się cząsteczek ozonu zachodzi w górnych rejonach stratosfery. Cięższe od tlenu jedno-, czy dwuatomowego, opadają one, w wyniku czego w niższych rejonach stratosfery jest ich więcej, niż w wyższych. Cząsteczki ozonu nie są jednak trwałe a przeciętny czas życia cząstki O₃ w atmosferze wynosi kilka miesięcy (Dziewulska-Łosiowa, 1991). Wręcz przeciwnie, są one mniej trwałe niż cząsteczki tlenu. Również i one rozpadają się pod wpływem promieniowania nadfioletowego Słońca, przy czym są nawet wrażliwsze na promieniowanie o większej długości fali- przenikające do niższych warstw atmosfery, niż promieniowanie o mniejszej długości fali. (Marks 1992) Cały ten proces najlepiej zobrazuje poniższy rysunek.

Globalnie, w procesie powstawanie- rozpad bierze udział ok. 76*10⁶g ozonu w ciągu jednej sekundy (Wielgosiński i Skrzypski, 1993 ).

Proces ten wyraża wzór chemiczny: O₃ + światło = O₂ + O

Każdego dnia ozon tworzy się dzięki reakcjom sterowanym przez intensywne światło słoneczne. Pewna część całego ozonu w stratosferze jest niszczona przez reakcje z substancjami chemicznymi występującymi w sposób naturalny w stratosferze. Wytwarzana ilość jest mniej lub bardziej stała, podczas gdy ilość niszczona zwiększa się, kiedy powiększa się ogólna ilość ozonu. Ilość ozonu wzrasta aż do momentu, gdy część ozonu wytwarzanego równa się części ozonu niszczonego i dochodzi wtedy do stanu przybliżonej równowagi (Frior, 1994), w wyniku której pojawia się stabilnie istniejąca warstwa ozonu w ziemskiej atmosferze.

Ilość zawartego w atmosferze ozonu podawana w ,,jednostkach Dobsona”.

1 dobson (du) = 1milicentyatmosfera, jednostka odpowiadająca ciśnieniu, wywieranemu przez masę ozonu, zajmującą 1 cm³, w warunkach normalnych tzn. przy ciśnieniu 1 atmosfery i temperaturze 0^o C. Nazwa jednostki pochodzi od nazwiska G.M.B. Dobsona, wynalazcy spektofotometru, służącego do pomiarów ozonu. (Kożuchowski, 1995)

Dla przykładu - liczba 320 JD oznacza grubość warstwy ozonu 3,2 milimetra

( 320 x 0,01 = 3,2 mm )

Mapa ukazująca rozkład ozonu stratosferycznego. (Marks, 1992)

Jak widać najmniej ozonu jest w atmosferze ziemskiej w rejonach przyrównikowych, a w miarę oddalania się od równika ku biegunom ilość jego wzrasta. Może to wydawać się dziwne, bo insolacja atmosfery ziemskiej jest w okolicach przyrównikowych znacznie silniejsza, niż w okolicach przybiegunowych, skutkiem tego powinno być wzmożone wytwarzanie właśnie w okolicach równikowych, a więc właśnie nad równikiem powinna być najgrubsza warstwa ozonu. I tak jest- ozon powstaje przede wszystkim w rejonach przyrównikowych ziemskiej atmosfery, ale nie pozostaje w tych regionach, lecz na skutek występujących w stratosferze prądów powietrznych przemieszcza się ku biegunom. Należy tutaj dodać, że w rejonach okołobiegunowych promieniowanie słoneczne jest dużo słabsze, niż w równikowych, toteż słabsze jest jego oddziaływanie destrukcyjne na cząsteczki ozonu, dzięki temu może on się gromadzić w atmosferze w większej ilości. Także w rejonach podbiegunowych temperatura atmosfery w obszarze ozonosfery jest niższa, niż w regionach podzwrotnikowych, a w niższej temperaturze ozon jest trwalszy i trudniej ulega zanikowi.

Wydawać by się mogło, że skoro nasłonecznienie odgrywa kluczową rolę w tworzeniu ozonu to najwięcej jest go w ozonosferze latem i jesienią, kiedy insolacja jest największa, a najmniej zimą. Niestety tak nie jest. Dzieje się tak dlatego, że choć w zimie produkcja ozonu w atmosferze jest mniej intensywna, to jednak w niższej temperaturze, jak już pisałem jest on trwalszy i może się kumulować. I odwrotnie, latem co prawda produkcja ozonu jest najintensywniejsza, ale jest on wtedy najmniej trwały, w znacznej mierze dzięki wyższej temperaturze w ozonosferze. Dlatego najwięcej ozonu jest na początku wiosny, a najmniej pod koniec jesieni.

W rejonach polarnych stężenie ozonu w ciągu pierwszych dni wiosny potrafi wzrosnąć o 50%; notowano wahania dzienne w granicach 25%. Na pewnych szczególnych wysokościach mogą być jeszcze większe wahania; np. ośmiokrotny wzrost w ciągu kilku dni w dolnej stratosferze. Największe stężenie pionowe przypada na wysokości pomiędzy 20 a 26 kilometrem. Półkula północna ma więcej ozonu niż południowa. Cechują ją trzy maksima, nieco na północ od 60 równoleżnika: nad wyspą Baffina, nad środkową Syberią i nad północną Skandynawią. Na półkuli południowej jedno szerokie maksimum przypada na 60 równoleżnik na południowy- wschód od Australii. Maksima, podobnie jak zmiany dzienne, są skutkiem przemieszczania się ozonu wskutek wciąż zmiennych warunków meteorologicznych. Istnieje korelacja między stężeniem ozonu a ciśnieniem na poziomie tropopauzy. Układ niskiego ciśnienia wymusza ruch bogatego w ozon powietrza z wysokości 15-20 km w dół, do dolnej stratosfery; gęstość kolumny ozonowej wzrasta. Na odwrót w wyżu. Prędkość pionowego ruchu powietrza może osiągnąć 1 km/dobę. Kształt warstwy ozonowej zależy od szerokości geograficznej. W tropikach tropopauza sięga wysoko, nawet 16 km nad poziomem morza. Warstwa ozonowa jest wąska, z maksimum na 26 kilometrze. Ruch mas powietrza jest skierowany ku górze, przeciwnie do dyfuzyjnego przemieszczania się ozonu. Stężenie ozonu wzrasta równomiernie. Ozon nie przedostaje się do troposfery, natomiast podlega południkowemu transportowi ku biegunom, wspomaganemu przez dyfuzję wirową. W miarę wędrówki warstwa ozonowa poszerza się i obniża. Na wyższych szerokościach geograficznych ma budowę postrzępioną; warstwy uboższe i bogatsze w ozon przeplatają się dając efekt przekładańca. Maksimum przypada tutaj na niższe wysokości: 20-23 km (tropopauza ku biegunom też się obniża; do 6 km). Stężenie ozonu nad tropopauzą wzrasta szybko. Gradient stężeń, wspomagany przez ruch wielkich mas powietrza, wymusza cyrkulację ozonu w dół, ku tropopauzie. Przemieszczanie się tropopauzy w skutek procesów wymiany ciepła sprawia, że porcje powietrza bogatego w ozon przedostają się do troposfery. Obieg mas powietrza jest na obu półkulach podobny, ale nie jednakowy, w obu przypadkach pod decydującym wpływem warunków meteorologicznych. (Niedzielski i Gierczak, 1992)

Jak już wcześniej pisałem ozon występuje jednak nie tylko w ozonosferze, lecz także przy powierzchni Ziemi. Badania wykazały, że ozon stanowi istotny składnik smogu wielkomiejskiego. Powstaje on w wyniku fotodysocjacji przez promienie słoneczne chemikaliów obecnych w smogu, nad wielkimi miastami. W przyziemnej warstwie powietrza w Los Angeles ozon czasami może osiągać taką samą koncentrację jak w ozonosferze. W troposferze znajduje się ok. 10% ozonu, pozostałe 90% znajduje się w stratosferze. Jednakże od niedawna, na wskutek destrukcyjnej działalności człowieka obserwuje się powolne, lecz stałe, zwiększanie się ilości ozonu w dolnych warstwach atmosfery o grubości od 1 do 1,5 kilometra. Należy tu wspomnieć o jego niszczącej naturze. Działa on bardzo korodująco na wiele tworzyw sztucznych- metalicznych, ceramicznych i plastycznych (między innymi niszczy gumę, a więc i opony samochodowe). Nie trzeba więc uświadamiać jak fatalny wpływ ma na żywą przyrodę, a więc i na ludzi. Można by pomyśleć, że przyrost ozonu w dolnych warstwach troposfery, wyrówna jego ubytek w ozonosferze. Po części tak jest, lecz należy wyjaśnić, że aby wyrównać utratę 10% ozonu w stratosferze, należałoby zwiększyć jego zawartość w troposferze o 25%, a to byłoby bardzo szkodliwe, a wręcz zabójcze dla organizmów żywych.

2.DZIURA OZONOWA.

2.1. 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. (www.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.

2.2. NIEBEZPIECZNE FREONY

Na trop chloru, jako przyczyny powodującej zanik ozonu w górnych warstwach atmosfery, wpadli już w 1973 roku - gdy jeszcze nie było obaw o ozonosferę - dwaj uczeni amerykańscy z Uniwersytetu stanu Kalifornia w Irvine, prof. Sherwood Rowland i dr Mario Molina (laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z 1995 roku).

Lotne chlorowcowęglowodory do niedawna nie budziły większego niepokoju jako zanieczyszczenia atmosfery, ponieważ występują w niewielkich stężeniach. Jeśli można je dokładnie oznaczać, to dzięki wynalezieniu w 1961 r. chromatograficznego detektora wychwytu elektronów (ECD), który jest na te związki szczególnie i specyficznie czuły. Właśnie wynalazca detektora ECD, Lovelock, pierwszy doniósł o wykryciu w atmosferze śladów freonów: CCl₃F i SF₆. (Niedzielski i Gierczak, 1992)

Chlor jest gazem bardzo aktywnym chemicznie i jeżeli będzie wypuszczany do atmosfery przy powierzchni Ziemi, to nie będzie w stanie przeniknąć do stratosfery, gdyż po drodze ulegnie związaniu chemicznemu z tlenem czy parą wodną. Jak widać wolny chlor nie stanowi więc bezpośredniego zagrożenia. Skąd więc chlor bierze się w stratosferze? Człowiek produkuje różne związki chemiczne, które go zawierają. Związków tych jest wiele, o różnym charakterze i różnym przeznaczeniu. Molina i Rowland zasygnalizowali niebezpieczeństwo, jakie stwarza obecność w atmosferze całkowicie chlorowcowanych węglowodorów (FREONÓW), dlatego, że ich cząsteczki są lotne i odznaczają się bardzo dużą trwałością.

Pionierskich syntez fluorowęglowodorów dokonał w 1892 roku Belg- Swarts. Jednakże związki te nie miały długo żadnych zastosowań.

Przełomu dokonał w 1928 roku Amerykanin Midgley, zatrudniony w General Motors, który po dwóch dniach od powierzenia mu zadania dokonał rewolucji w chłodnictwie, proponując jako idealne medium chłodzące freon CFC-12 (CCl₂F₂), trwały, niepalny, niekorodujący, nietoksyczny i o dobrych własnościach termodynamicznych. Niewiele ustępuje mu CFC-11 (CCl₃F). Trudną technologię produkcji tych związków z czasem opanowano i po 20 latach weszły w powszechne użycie. (Niedzielski i Gierczak, 1992).

Gaz śladowy	Koncentracja	Czas przebywania w latach	PNO
CFCl3=F-11	0,28 ppb	65	1
CF2Cl2=F-12	0,48 ppb	130	1
CClF3=F-13	0,005 ppb	400	?
C2Cl3F3=F-113	0,06 ppb	90	1
C2Cl2F4=F-114	0,015 ppb	200	?
C2ClF5=F-115	0,005 ppb	400	?
CHClF2=F-22	0,12 ppb	15	0,05
CCl4***	0,15 ppb	50	1,2
CH3CCl3	0,16 ppb	7	0,15
CF2ClBr	0,002 ppb	25	2-3
CBrF3	0,002 ppb	110	5-8
NOX*	0-100 ppb	kilka dni	0,25
N2O**	0,31 ppb	100	0,05

*tlenki azotu

**podtlenek azotu

***czterochlorek węgla

Powyższa tabela ukazuje przegląd niektórych freonów, halonów i innych gazów niszczących ozon stratosferyczny. PNO oznacza potencjalne niszczenie ozonu stratosferycznego w stosunku do F-11. (Schonwiese, 1997)

Wydawało się, że nowa substancja jest wręcz idealnym środkiem dla wielu celów. Zaczęto, więc ją stosować w domowych lodówkach, w chłodniach przemysłowych, urządzeniach klimatyzacyjnych- domowych i samochodowych a także jako środek czyszczący- odtłuszczacz powierzchni. Ale na tym nie koniec. Wykorzystywano ją w przemyśle precyzyjnym, a zwłaszcza w przemyśle elektronicznym. Freony doskonale nadawały się jako substancja rozpylająca aerozolowe kosmetyki lub farby. Znalazły też zastosowanie do otrzymywania tworzyw piankowych min. styropianu. Znalazły również zastosowanie do sterylizacji narzędzi chirurgicznych. Ale to tylko najważniejsze zastosowania, spotykane w życiu codziennym.

Jak pisze Niedzielski i Gierczak Wzrost produkcji freonów w latach 1950-1970, był jednym z fenomenów współczesnej cywilizacji przemysłowej. W 1988 r. ich światowe zużycie przekroczyło 10⁹ kg. W Stanach Zjednoczonych 5000 firm w ponad 375000 zakładów uprawiało działalność związaną z freonami.

Mianem freonów nazwano całą grupę związków chemicznych, ale najszersze zastosowanie znalazły dwa z nich, nazwane przez Amerykanów freonem 11 (albo CFC 11) i freonem 12 (CFC 12). Należy tu wyjaśnić wcześniej użyte skróty CFC. Skrót oznacza: C-carbon (węgiel), F-fluor, C-chlor. I tak związek chemiczny CFC-11 o wzorze chemicznym CFCl₃, to związek chemiczny jednego atomu węgla z atomem fluoru i trzema atomami chloru. Oprócz tych dwóch najszerzej stosowanych freonów produkuje się jeszcze inne freony np. F-113 (CCl₂FCClF₂), F-114 (CClF₂CClF₂), F-115 (CClF₂CF₃), oraz zawierające chlor halony 1211 (CF₂ClBr) i 1301 (CF₃Br). Jednakże w dalszym ciągu trwają poszukiwania nowych freonów.

Chlorowęglowodory są grupą zanieczyszczeń o tyle szczególną, że znaczny ułamek masy wyprodukowanej ulatnia się do atmosfery i jest to nieuchronny skutek sposobu ich wykorzystywania. Ponieważ są bierne w troposferze lub zupełnie bierne, przebywają w niej (miesiące, a często dziesiątki i setki lat), stając się nieodłączną częścią otoczenia, w którym żyjemy.

Należy wiedzieć, że produkcja i wykorzystanie freonów stanowi, a raczej stanowiło ogromny dział gospodarki krajów wysoko rozwiniętych, ponieważ prawie wszystkie państwa zrezygnowały z produkcji freonów i innych związków szkodliwych dla ozonu. Podpisano w tej sprawie międzynarodowe traktaty: Protokół Montrealski w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową. Podpisały go 122 kraje, w tym USA, Kanada, Australia, cała niemal Europa z b. ZSRR, Ameryka Południowa, większość państw afrykańskich. Także wyspy Salomona i Barbados zobowiązały się do stopniowego pozbywania się chemikaliów niszczących ozon. Polska stała się członkiem porozumienia na początku 1990 r. Właśnie od roku 1990 obserwowane jest zmniejszenie tempa wzrostu freonów w atmosferze - z 5% rocznie do mniej niż 3% (wcale nie dzięki Polsce). 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. Mimo to w naszym kraju nadal używa się produktów zawierających freon, które wycofano już w innych krajach choć 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 freonów ani halonów.

Szczegóły tego dokumentu ujawniły, jakie przeszkody musiały zostać przezwyciężone, aby dojść do porozumienia. Delegacje krajów uprzemysłowionych przystąpiły do negocjacji odpowiednich programów obniżenia ilości produktów z CFC w powietrzu na tyle, aby zapobiec katastrofie, ale wyjść z tych negocjacji z możliwie wysoką własną produkcją freonów, ponieważ wytwarzanie i używanie produktów z CFC jest przedsięwzięciem wysoce dochodowym. Z kolei delegacje krajów rozwijających się przystąpiły do negocjacji z pragnieniem uniknięcia tragedii, ale także z silnym przekonaniem, że byłoby nieuczciwe pozbawić Trzeci Świat szans uzyskania zysków z produkcji freonów. W dodatku każdy uczestniczący w negocjacjach miał pewne powiązania i prowadził określoną politykę we własnych krajach lub większych wspólnotach takich jak np. Europejska Wspólnota Gospodarcza, która przeforsowała swoje stanowisko dotyczące sterowania produkcją wyrobów zawierających freon. Dlatego ostateczne porozumienie jest złożonym kompromisem. Czyni ono rozróżnienie między krajami rozwiniętymi a rozwijającymi się. Uwzględniono także zróżnicowanie poziomów ekonomicznych krajów wewnątrz dwóch głównych grup. (Frior, 1992)

Aby zdać sobie sprawę z wielkości działu gospodarki zajmującego się freonami należy wiedzieć, że tylko w samych Stanach Zjednoczonych około 300 000 ludzi było w nim zatrudnionych, a obroty wynosiły około 10 miliardów dolarów. Przez długie lata przemysł ,,freonowy” rozwijał się bardzo dynamicznie. Charakteryzował się corocznym 7% przyrostem produkcji, co powodowało podwojenie produkcji w 10 lat. Mimo podpisania protokołu Montrealskiego tempo ograniczania produkcji CFC i halogenów jest wolniejsze, niż zakłada większość ekspertów badających problem ozonosfery. Układ wszedł w życie 1 stycznia 1989 roku, podpisany przez większą część uprzemysłowionego świata, jednakże bez udziału dwóch dużych, rozwijających się krajów: Indii i Chin.

Należy wspomnieć, że zanim podpisano protokół Montrealski, przemysł freonowy ostro się bronił przed jakimikolwiek ograniczeniami. Posługiwał się on argumentem, że doniesienia o szkodliwości freonów dla ozonosfery są tylko przypuszczeniem, a więc nie można likwidować całej gałęzi gospodarki tylko w oparciu o domysły. I przez prawie 20 lat od alarmu naukowców Moliny i Rowlanda mimo ubytku ozonu i podejrzewaniu o przyczynę tego freonu, nie zrobiono nic, a nawet rozwijano produkcję freonów. Naukowcy nasilili jednak badania i pomału, ze skomplikowanych pomiarów, obliczeń i analiz, zaczęła się wyłaniać groźna prawda. Wykazały to bezpośrednio badania zawartości związków chloru i samego chloru w stratosferze. Zorganizowano specjalną ekspedycję samolotową w rejon stratosfery nad Antarktydą, która miała bezpośrednio wyznaczyć zawartość ozonu i związków chloru. Ekspedycja trwała od sierpnia 1987 roku, do marca 1988 roku i dysponowała samolotami ER 2 i DC 8. W ekspedycji uczestniczyło 160 naukowców. Każdy lot trwał ponad 7 godzin, a przelatywana trasa wynosiła ponad 5000 kilometrów. Wyposażenie naukowe samolotu stanowiło 14 przyrządów. Marks w swej książce pisze, że w okresie od 17 sierpnia 1987 roku do października 1987 roku wykonano 12 lotów.

Spadek ilości ozonu (Marks, 1992)

Wynik był tak naoczny, że aż przerażający. Z wykresu wyraźnie widać, że gdy zawartość w atmosferze związków chloru wzrastała, to malała zawartość ozonu. Nie był to przy tym wynik przypadkowy, ale stwierdzano go za każdym razem. Od tej pory nie było najmniejszych wątpliwości, że związki chloru powodują zanik ozonu w ozonosferze. Znaleziono więc winowajcę. Jak to się dzieje, że freony niszczą ozon? Jak już wcześniej wspominałem cząsteczki freonu są bardzo trwałe, i przez wiele lat nie ulegają rozpadowi w dolnych warstwach atmosfery, ale powoli wznoszą się do góry i po kilkunastu, kilkudziesięciu latach osiągają środkową stratosferę.

Chemiczna bierność, tak cenna w zastosowaniach przemysłowych, przesądza o złowrogiej roli freonów w stratosferze. Zwykłe procesy fizykochemiczne, fotoliza światłem słonecznym, wymywanie przez deszcz, utlenianie, które normalnie usuwają śladowe zanieczyszczenia z atmosfery, zawodzą w przypadku freonów, które są przezroczyste, nierozpuszczalne i zupełnie bierne. (Niedzielski i Gierczak, 1992) Ale kiedy freony osiągną środkową stratosferę narażone są na działanie promieniowania, które absorbują. CFC-12 zaczyna pochłaniać światło o długości fali < 220nm, a CFC-11 < 240nm, i tak oto odporne na reakcje chemiczne freony rozpadają się pod wpływem promieniowania nadfioletowego w wyniku czego uwolniony zostaje wolny atom chloru. Jak już pisałem chlor to pierwiastek bardzo aktywny chemicznie toteż napotkawszy również bardzo aktywną chemicznie cząsteczkę ozonu, wchodzi z nią w reakcję, w wyniku której powstaje cząsteczka tlenku chloru (ClO) i cząsteczka tlenu (O₂). Gdyby proces ten na tym się kończył nie byłoby problemu, który tu opisuję. Niestety, gdy cząsteczka tlenku chloru napotka wolny atom tlenu, którego nie brak w stratosferze, następuje następna reakcja chemiczna, w której z cząsteczki tlenku chloru uwalnia się chlor, a dwa wolne atomy tlenu łączą się ze sobą w cząsteczkę dwuatomową. I znowu mamy wolny atom chloru, który może zniszczyć cząsteczkę ozonu, po czym znowu się uwolni. Pełni on funkcję katalizatora reakcji. Ocenia się, że jeden tylko atom chloru może zniszczyć około 100 000 cząsteczek ozonu. Skoro znaleziono główną przyczynę zaniku ozonu i po zaprzestaniu jego produkcji, wydawać by się mogło, że problem jest zażegnany. Niestety, sytuacja nie tylko się od razu nie poprawi, lecz przez całe dziesięciolecia będzie się jeszcze pogarszać. Powodem tego jest to, że niektóre freony mają ponad stuletnią trwałość, a ich migracja do stratosfery trwa od kilkunastu do kilkudziesięciu lat, nietrudno więc zauważyć, że jeszcze przez całe dziesięciolecia po całkowitym zaprzestaniu produkcji freonów będą trafiały do stratosfery cząsteczki wypuszczone w latach poprzednich. Prognozy nie są zbyt optymistyczne, ocenia się, że ilość ozonu w stratosferze będzie spadać przynajmniej do 2020 roku, osiągając minimum o wartości około 18%. Ta prognoza jest jeszcze przed nami, ale obecnie przyjmuje się późniejsze osiągnięcie minimum i znacznie większą jego głębokość. Powrót zaś do stanu normalnego ma nastąpić dopiero pod koniec przyszłego stulecia. Najnowsze prognozy oceniają, że ilość freonów w stratosferze może wzrosnąć o 1000% w porównaniu ze stanem z roku 1955. Skutkiem tego będzie duży wzrost ilości aktywnego chloru.

Zespół chemików atmosfery pod kierownictwem Stevena A. Montzka z National Oceanic and Atmospheric Administration donosi, że w 1997 roku całkowita ilość freonów i halonów w niższych partiach atmosfery uległa obniżeniu o 3%, w porównaniu z maksymalnym stężeniem odnotowanym w latach 1993/1994. Podkreślają przy tym jednak, że spadek ten można prawie w całości przypisać trichloroetanowi (CH₃CCl₃), którego emisję do atmosfery udało się ograniczyć praktycznie do zera. Oprócz tego związku obniża się również, acz znacznie wolniej, stężenie czterochlorku węgla (CCl₄) i freonu-11 (CCl₃F). („Wiedza i Życie” nr 8/1999)

Teoria niszczenia ozonu przez freony jest powszechnie znana, lecz według najnowszych doniesień odkryto nowy czynnik powodujący jego zanik.

Okazało się, że warstwa ozonowa niszczona jest w takim samym stopniu, a może i bardziej przez gazy szklarniowe, zwłaszcza dwutlenek węgla. Wyższy poziom dwutlenku węgla w atmosferze będzie prowadzić do dalszego niszczenia ozonu w górnych partiach atmosfery na półkuli północnej. Zasadniczą rolę odgrywają obłoki kryształków lodu znajdujące się na wysokości pomiędzy 15-25 km - powiedział szef agencji do spraw atmosfery prof. Thomas Peter, szef projektu badawczego z University of Technology w Zurychu. Dwutlenek węgla unosi się nad Ziemią, obniża temperaturę na wysokości stratosfery w okolicy warstwy ozonowej. Kryształki lodu w stratosferze przybierają większe rozmiary i spadają do niższych stref. Stamtąd pobierają azot, który jest głównym składnikiem atmosfery i naturalnie przeciwdziała szkodliwym cząsteczkom chloru, w rezultacie CFC (związki chlorofluorowęglowe) niszczą coraz bardziej ozon. Jak wykazują analizy, sytuacja w ten sposób staje się coraz trudniejsza w porównaniu z końcem lat 70, kiedy to po raz pierwszy naukowcy odnotowali dziurę ozonową nad Antarktydą. Naukowcy z Instytutu Maxa Plancka w swoich prognozach bazują na danych zebranych podczas zimy 1994/1995 przez sondy umieszczone na balonach wysłane w ramach eksperymentu MIPAS z niemieckiego Centrum Badań Karlsruhe. („Rzeczpospolita” 28.04.1999 nr 99)

Sugerując się powyższym tekstem, pomimo czarnych prognoz, należy przeciwdziałać i mieć nadzieję, że z roku na rok sytuacja będzie się poprawiać.

2.3. SZKODLIWE PROMIENIOWANIE

W powyższym tekście często używałem określenia: promieniowanie nadfioletowe, ultrafiolet. W tej części mojej pracy chcę wyjaśnić, jakie ma ono znaczenie i związek z problemem przeze mnie poruszanym. Otóż oko ludzkie widzi tylko promieniowanie elektromagnetyczne (światło) o długości fali nie mniejszej, niż około 0,00038mm (ma ono dla ludzkiego oka barwę fioletową) i nie dłuższej, niż 0,00076mm (ma ono barwę czerwoną). Jednakże, jak pisze Andrzej Marks dopiero w XIX w. dowiedzieliśmy się, że oprócz promieniowania widzialnego istnieje jeszcze inne promieniowanie elektromagnetyczne, nie będące dla ludzkiego oka widoczne. Odkrycia tego dokonał wybitny astronom angielski- Friedrich William Herschel (1738-1822). Wykonał on proste, lecz bardzo ważne doświadczenie. Za pomocą pryzmatu rozłożył promienie słoneczne w barwne pasmo (widmo). Następnie Herschel umieścił w obrębie widma termometr. Zgodnie z przypuszczeniem temperatura wzrosła. Herschel przesunął jednak termometr poniżej czerwonego końca widma, i okazało się, że mimo, iż oko nie widziało już żadnego światła, to termometr nadal wykazywał wzrost temperatury i to nawet większy niż w obrębie pasma widzialnego. Nasuwał się więc wniosek, że do miejsca tego dociera jakieś niewidoczne promieniowanie słoneczne. Promieniowanie to nazwano promieniowaniem podczerwonym (bądź infraczerwonym). Uczony przesunął również termometr ponad fioletowy koniec widma. Zgodnie z podejrzeniami, termometr wykazał wzrost temperatury, choć mniejszy niż w poprzednich przypadkach. A więc także ponad fioletowym krańcem widma widzialnego Słońce również wysyłało jakieś promieniowanie. Nazwano je promieniowaniem nadfioletowym (inaczej- ultrafioletowym, bądź pozafiołkowym). W ten sposób Herschel odkrył, że oprócz światła widzialnego istnieją też promieniowania niewidzialne dla ludzkiego oka, ale jak najbardziej realne, bo dające wykryć się za pomocą przyrządów fizycznych. Herschel wykazał również, że te niewidzialne promienie wysyłane są przez Słońce i najprawdopodobnie przez inne ciała niebieskie, i że promienie te docierają do powierzchni Ziemi.

Współczesna astronomia opanowała metody rejestrowania i badania promieniowania podczerwonego ciał niebieskich, jak też promieniowania nadfioletowego. W związku z tym obecność w atmosferze ziemskiej powłoki ozonowej nie jest dla astronomów obojętne, ponieważ ozonosfera uniemożliwia obserwowanie na powierzchni Ziemi promieniowania nadfioletowego z Kosmosu, o długości fali mniejszej niż 0,000289 mm, a choć przepuszcza promieniowanie nadfioletowe o długości większej, to jednak bardzo je osłabia. Problem ten został rozwiązany za pomocą sztucznych satelitów Ziemi. Na jednym z nich naukowcy umieścili wielki teleskop astronomiczny- zwany teleskopem Hubbla. Jednak o wiele ważniejsze jest to, że promieniowanie nadfioletowe wywiera bardzo szkodliwy wpływ na organizmy żywe, a w dużych ilościach jest wręcz zabójcze. W dalszej części mej pracy ukażę właśnie ten szkodliwy wpływ ultrafioletu na organizmy żywe. Należy sobie zdawać sprawę z tego, że gdyby w stratosferze nie było cieniutkiej warstwy ozonowej, to życie na powierzchni naszej planety byłoby niemożliwe. Zresztą, gdy przed miliardem lat nie było w atmosferze ziemskiej tlenu, a więc i ozonu- na powierzchni Ziemi nie było żadnego życia. Życie zaczęło powstawać w głębi oceanów, pod ochronną warstwą wody. W momencie gdy glony zaczęły wytwarzać tlen, który przenikał do atmosfery, życie mogło ,,wyjść” na powierzchnię lądów. Nie należy więc dziwić się, że zanik ozonu interesuje nie tylko uczonych. Sprawa ta dotyczy nas wszystkich, więcej, sprawa ta dotyczy wszelkiego życia na naszym globie.

Należy wiedzieć, że intensywność promieniowania nadfioletowego docierającego do powierzchni Ziemi zależy od pozycji Słońca na nieboskłonie. Gdy Słońce jest w zenicie (kątowa wysokość ponad horyzontem wynosi 90⁰) to docierające do powierzchni Ziemi jego promienie mają najkrótszą drogę do przebycia, wtedy pochłaniane są najsłabiej. Taką pozycję Słońce może zająć tylko w obszarze międzyzwrotnikowym naszej planety, mieszczącym się pomiędzy północną szerokością geograficzną 23⁰ i południową szerokością geograficzną 23⁰. Dla każdego miejsca tego obszaru Słońce dwukrotnie w ciągu roku osiąga pozycję w zenicie. Jest więc to obszar gdzie intensywność promieniowania słonecznego osiąga największą wartość. Z kolei na biegunach naszej planety przez pół roku Słońce jest w ogóle niewidoczne - noc polarna, bądź przez pół roku świeci - dzień polarny. Poza tym na biegunach Słońce wznosi się zaledwie o 23⁰ ponad horyzont w środku trwania dnia polarnego. Z tego powodu intensywność promieniowania słonecznego jest bardzo mała. Na umiarkowanych szerokościach geograficznych, a więc i w Polsce mamy sytuację pośrednią. Maksymalna wysokość Słońca nad Polską wynosi ok. 61⁰, a minimalna wysokość to zaledwie 15⁰.

Jak więc wpływa to na intensywność słonecznego promieniowania nadfioletowego padającego na powierzchnię Ziemi? Jeżeli określimy ją jako 100%, gdy Słońce jest w zenicie, czyli na wysokości 90⁰ ponad horyzontem, to tam, gdzie mniej się ono wznosi ponad horyzont będziemy mieli odpowiednio mniejsze wartości. Sugestywnie ukazuje to poniższa tabela z książki Andrzeja Marksa.

Wysokość Słońca W stopniach	Intensywność promieniowania nadfioletowego
90 80 70 60 50 40 30 20 15	100%=26 Jedn. SU 73%=19 ,, 58%=15 ,, 38%=10 ,, 27%= 7 ,, 15%= 4 ,, 8%= 2 ,, 4%= 1 ,, 2%= 0,5 ,,

Jak widać jasno wynika z tabeli, że intensywność padającego na powierzchnię Ziemi promieniowania nadfioletowego, zależy od wysokości Słońca ponad horyzontem. W obszarze międzyzwrotnikowym jest ono przez cały rok bardzo silne, natomiast do obszarów podbiegunowych praktycznie wcale nie dociera. W obszarach o umiarkowanej szerokości geograficznej mamy specyficzną sytuację. W zimie, natężenie promieniowania nadfioletowego jest tak małe, że praktycznie można je pomijać, latem zaś wzrasta, ale i tak jest dwa do trzech razy słabsze, niż w okolicach międzyzwrotnikowych naszej planety.

Andrzej Marks w swej książce pisze, że bardzo istotny wpływ na natężenie promieniowania nadfioletowego ma wysokość nad poziom morza. W górach, na dużej wysokości ponad poziom morza, jest ono wyraźnie silniejsze, niż na nizinach niewysoko wzniesionych ponad poziom morza. Okazuje się, że intensywność promieniowania nadfioletowego wzrasta o około 3%/100m. Na przykład na Gubałówce w Tatrach intensywność promieniowania ultrafioletowego jest o około 30% większa, niż na plaży w Sopocie (porównanie dotyczy lata, bowiem zimą ta różnica jest o wiele razy większa). Na wysokości około 2000 metrów, czyli wysokości Kasprowego Wierchu, różnica ta sięga prawie 60%. Dlatego właśnie w bardzo wysokich górach konieczne jest zabezpieczenie oczu okularami przeciwsłonecznymi z filtrem UV, gdyż w przeciwnym razie grozi to poważnym porażeniem wzroku, nazywane ,,ślepotą śnieżną”. Dlatego również nawet w grudniu i styczniu, słońce w Tatrach opala.

Wydawać by się mogło, że intensywność promieniowania nadfioletowego na wysokościach nawet najwyższych gór nie ma żadnego znaczenia, bo warstwa ozonowa znajduje się dużo wyżej, i pochłonie ona całe to promieniowanie. Jednak tak nie jest. Mała część promieniowania jednak przenika, i zostaje ,,przechwycona” przez masy powietrza troposferycznego. Poniżej ozonosfery znajduje się ok. 10% ozonu atmosferycznego, ale oprócz tego promienie nadfioletowe pochłaniane są (choć bardzo słabo) przez inne gazy atmosferyczne. Dużą rolę odgrywa tutaj zanieczyszczenie dolnych warstw atmosfery. Jest ono tak duże, że powoduje pochłanianie promieniowania nadfioletowego. Wszystko to razem składa się na to, że w górach- nawet stosunkowo niskich Tatrach- natężenie promieniowania nadfioletowego jest wyraźnie silniejsze, niż na nizinach.

Wyjaśnić należy, że gdy Słońce jest w zenicie, to do Ziemi dociera promieniowanie nadfioletowe o krótszej fali, niż gdy jest ono na mniejszej wysokości. Obrazuje to tabela:

Wysokość Słońca w stopniach	Długość fali promieniowania UV docierającego do powierzchni Ziemi [mm]
90 80 70 60 50 40 30 20 15 10 5 1	0,000289 0,000290 0,000291 0,000293 0,000295 0,000297 0,000300 0,000304 0,000306 0,000312 0,000327 (0,000420)

Choć różnice mogą się wydawać liczbowo niewielkie, to jednak ma to bardzo duże znaczenie. Chodzi o to, że oddziaływanie promieniowań krótkofalowych na materię, zwłaszcza żywą, jest silniejsze, niż promieni o większej długości fali. Skoro na intensywność promieniowania nadfioletowego tak wielki wpływ wywiera wysokość Słońca ponad horyzontem, to zrozumiałą jest rzeczą, że w danym miejscu w południe jest ona największa, a o wschodzie lub zachodzie Słońca (nawet latem i nawet na równiku) promieniowanie nie dociera wcale. Jest tak dlatego, że promienie słoneczne muszą wówczas przeniknąć tak grubą warstwę powietrza, że pochłania ona nawet promieniowanie krótkofalowe Słońca, w związku z czym tarcza słoneczna przybiera barwę czerwoną.

Z tego wynika, że gdy Słońce jest na nieboskłonie poniżej wysokości 20⁰-15⁰, to w dowolnym miejscu powierzchni Ziemi na nizinach, i o dowolnej porze roku, promieniowanie nadfioletowe jakie dociera do Ziemi jest tak słabe, że może nie być brane pod uwagę. Nasuwa się więc pytanie, w jaki sposób zanik ozonu wpływa na wzrost natężenia promieniowania nadfioletowego na Ziemi?

Oszacowano, że każdy 1% obniżenia ogólnej ilości ozonu spowoduje 2% wzrost ilości promieniowania typu UV-B na powierzchni Ziemi i 4% zwiększenie przypadków zachorowalności na raka skóry. (Frior, 1994) Jednakże wszystko zależy od tego gdzie i kiedy ten spadek nastąpi.

W Polsce, pod koniec stycznia, normalne natężenie promieniowania nadfioletowego wynosi zaledwie 0,4 jednostki SU. Choć więc spadek zawartości ozonu aż o 40% spowodował wzrost natężenia promieniowania nadfioletowego aż o 80%, to jednak w liczbach bezwzględnych był on bez znaczenia, gdyż wyraził się wzrostem natężenia z 0,4 jednostki SU, do około 0,7, a więc wartości nie mającej praktycznie żadnego znaczenia, skoro opalanie zaczyna się dopiero przy natężeniu promieniowania powyżej 1 SU. (Marks 1992)

Inaczej byłoby, gdyby zjawisko to wystąpiło latem, w czerwcu, gdy natężenie promieniowania nadfioletowego w Polsce osiąga 10 jednostek SU. Wtedy 40% spadek zawartości ozonu spowodowałby wzrost natężenia do 18 j. SU, czyli takiego jakie występuje w tym czasie w Kalifornii. Wydawać by się mogło, że taki spadek ozonu nie miałby większego wpływu, jednak zjawisko takie nie byłoby zupełnie obojętne dla naszej przyrody, która jest przystosowana do zupełnie innej insolacji niż kalifornijska. Jednakże w rejonie równikowym, gdzie Słońce może być w zenicie, zależność wzrostu intensywności promieniowania nadfioletowego, od spadku ilości ozonu, kształtuje się o wiele gorzej. Obrazuje to tabela.

Spadek ilości ozonu	Wzrost natężenia promieniowania nadfioletowego
10% 45% 70%	25% 500% 1200%

Prawdziwym więc szczęściem dla mieszkańców okolic podzwrotnikowych jest to, że nie obserwuje się tam, jak na razie, drastycznych zmian ilości ozonu, a tylko niewielki jej spadek. (...) Warto tu może dodać, że różnica między intensywnością promieniowania nadfioletowego na Ziemi w rejonie biegunowym i równikowym wyraża się współczynnikiem 1000% - a więc jest ono na równiku 10 razy intensywniejsze niż na biegunie. (Marks, 1992)

Należy sobie również zdawać sprawę z tego, że z promieniowaniem ultrafioletowym stykamy się nie tylko, gdy jesteśmy wystawieni na promienie słoneczne, ale także w cieniu, ponieważ promieniowanie nadfioletowe ulega w atmosferze silnemu rozproszeniu. To rozproszenie może wynosić latem od 45% do 70% całego promieniowania nadfioletowego. A więc schowanie się w cień nie wystarczy.

2.4. DZIURA OZONOWA NAD ANTARKTYDĄ

Od 1930 roku prowadzone są systematyczne badania zawartości ozonu w atmosferze, które odkryły pewne prawidłowości. Stwierdzono, że w ciągu roku dość regularnie występuje okres najmniejszego i największego jego stężenia. Ponieważ zmiany te zachodziły regularnie z roku na rok, nie wzbudzało to żadnych podejrzeń, gdyż miało charakter zjawiska normalnego. Lecz w sierpniu 1981 roku, amerykański uczony Donald Heath, pracujący w amerykańskiej agencji NASA, podał do wiadomości, że opracowując ciąg pomiarów wykonywanych przez satelitę Nimbus 7 stwierdził spadek stężenia ozonu w atmosferze o 1% i wyraził przypuszczenie, że zjawisko to będzie się nadal pogłębiać. Jednakże jeden procent to za mało, i sygnał ten został zignorowany. Okazało się, że w kilka miesięcy później- w marcu 1982 roku- zaczęto przewidywać pięcio a nawet dziewięcio procentowy spadek zawartości ozonu. Był to sygnał alarmowy, że z ozonosferą dzieje się coś niedobrego. Prawdziwy alarm nadszedł z angielskiej stacji naukowej na Antarktydzie położonej w Halley Bay, w której określano zawartość ozonu ziemskiej atmosferze. Posługiwano się w tym celu standardowym spektofotometrem Dobsona. Systematyczne pomiary wykazywały dobrze znaną prawidłowość- coroczny spadek ozonu na wiosnę, a następnie powrót jego ilości do stanu normalnego. Jednakże spadek ozonu w 1982 roku okazał się większy niż poprzednio, w 1983 jeszcze większy, a w 1984 jeszcze bardziej się powiększył. Na stacji Halley Bay od początku wykonywania pomiarów obserwowano w zimie i na początku wiosny zawartość ozonu w wysokości około 300 Dobsonów i wzrastało do 400 jednostek na początku lata. Lecz w 1984 roku Farman (brytyjski naukowiec z Uniwersytetu w Cambidge) zmierzył na wiosnę spadek zawartości ozonu do 140 jednostek Dobsona.

Odkrycie było tak szokujące, że podejrzewano raczej błąd urządzeń pomiarowych, tym bardziej że pomiary ozonu prowadzone są równolegle przez satelitarną stację meteorologiczną NASA (Agencja Badań Przestrzeni Kosmicznej) niczego takiego nie wskazywały. (Kalinowska, 1995)

Gdy zaczęto analizować cały ciąg pomiarowy okazało się, że spadek ozonu zaczął się już w 1977 roku, a jego ilość nie wraca już do wartości z lat poprzednich. Jednak zanim Joe Farman ogłosił swoje odkrycie, postanowił je sprawdzić, porównując wyniki swoich pomiarów z wynikami pomiarów wykonywanych w najbliższej stacji prowadzącej analogiczne badania. Stacja taka znajdowała się na Argentine Island w odległości 1600 kilometrów.

Gdy porównano ciągi obserwacyjne z obu stacji okazało się, że na Argentine Island też nastąpił spadek zawartości ozonu, w tym samym okresie i w tym samym stopniu. Dłużej już nie można było wątpić. W sierpniu Joe Farman ogłosił swoje odkrycie.(...) Zresztą nie tylko J. Farman zauważył ten zanik ozonu. Pracę na ten temat ogłosił w 1984 roku również japoński uczony Shigeru Chubachi, w oparciu o wyniki pomiarów prowadzonych w japońskiej stacji badawczej Syowa. Wyniki jego pomiarów nie były jednak tak alarmujące, a zwłaszcza, nie zaznaczała się tak wyraźnie tendencja do systematycznego zmniejszania się- z roku na rok- ilości ozonu. Było to jednak spowodowane tym, że stacja japońska znajdowała się w znacznie większej odległości od bieguna, niż stacja brytyjska, toteż znalazła się ona na „krawędzi” zaczynającej się wówczas formować „dziury ozonowej”, w związku z czym nie wystąpił jeszcze wtedy nad nią tak drastyczny spadek ilości ozonu. (Marks 1992)

Aby dokładniej zbadać problem zaczęto pośpiesznie analizować cały materiał naukowy dotyczący tego zjawiska. W pierwszej kolejności wykorzystano dane satelitarne z satelity Nimbus 7. Okazało się, że przyrządy pomiarowe, też wskazywały na zanik ozonu, tylko że komputery odrzuciły wynik, bo nie był przewidziany w programie. Opracowywaniem dostarczanych przez niego danych pomiarowych zajmował się w NASA Donald Heath. Opracował on więc dane pod kątem wyznaczenia zawartości ozonu ponad Antarktydą. Wyniki były rewelacyjne. Zdjęcia dziury ozonowej były bardzo sugestywne, i przemawiające do wyobraźni.

Rozwój dziury ozonowej nad Antarktydą (www.epa. gov/ozone/science/hole/size.html)

Powyższe zdjęcia ukazują stopniowy zanik ozonu nad rejonem Antarktydy. Jak widać coroczny ubytek ozonu jest bardzo duży. Antarktyda jest bowiem kontynentem o rozmiarach prawie dwa razy większych od rozmiarów Australii, ma powierzchnię ok. 14 mln km². Dziura ozonowa nad Antarktydą nie jest więc jakimś małym lokalnym zakłóceniem, lecz jest to zjawisko olbrzymie. Nie jest to też chwilowe zakłócenie, ale zjawisko które pojawia się co roku i to w coraz większych rozmiarach i na coraz dłużej. Opracowane dane pomiarowe przez Donalda Heatha wykazały, że w latach 1970-1981 średnia zawartość ozonu zmniejszała się corocznie o 0,15%, a po roku 1981 nawet 0,5%. Niestety okazało się również, że choć dziura ozonowa latem zanika, to jednak ilość ozonu nie wzrasta już do wartości takiej, jak w latach poprzednich, ale za każdym razem jest mniejsza.Przez następne lata „dziura” nad biegunem powiększała się tak, że w październiku 1987 roku ilość ozonu była tam o 50% mniejsza niż przed jej odkryciem.

Na początku roku 1992 obserwowano nieprzewidywanie wysokie stężenia chloru w stratosferze na półkuli północnej i to nie tylko nad Arktyką. W dniu 12 stycznia 1992 stwierdzono pasmo chloru w miejscu zupełnie niewiarygodnym, nad Morzem Karaibskim.(...) Jak można było się spodziewać, wiosną 1992 nad Europą warstwa ozonu był już zubożona o 10-18%. Zresztą nad Antarktydą też sytuacja pogorszyła się wyraźnie. Jesienią 1992 dziura pojawiła się wcześniej. We wrześniu była już głębsza niż w poprzednim roku, powierzchnia dziury była 65 razy większa niż obszar Polski (ok. 20 mln km²), a ubytek ozonu był bardzo duży.(...) Kolejny rekord wykryto następnej jesieni: 6 paźdzernika 1993- w atmosferze nad Antarktydą zostało ozonu zaledwie 94 jednostek Dobsona. (Urmiński 1995)

Powyższy wykres wyraźnie ukazuje postępujący zanik ozonu nad Antarktydą a najnowsze doniesienia o rozmiarach dziury ozonowej są jeszcze gorsze.

W 2001 roku dziura w warstwie ozonu nad Antarktydą zajmowała powierzchnię 28, 3 miliona kilometrów kw. - zmierzył to satelita NASA. Poprzednim rekord wynosił 27, 2 miliona km.kw., a było to w 1998 r. (www.wiadomości.tvp.pl) Jak widać sytuacja bardzo się pogorszyła - dziura ozonowa powiększyła się o 40% w stosunku do roku 1992. Jednakże nasuwa się pytanie: dlaczego dziura ozonowa powstaje wiosną nad Antarktydą? Przecież kończy się wtedy noc polarna i pojawiają się promienie słoneczne, które powodują powstawanie cząsteczek ozonu. Cykl ewolucji dziur ozonowych związany jest z obecnością tzw. polarnych obłoków stratosferycznych.

Zimowe obłoki stratosferyczne, znane od dawna jako chmury iryzujące, nie są zjawiskiem powszechnym- ponad troposferą zawartość wody zmniejsza się o około 1000 razy. Uwagę badaczy, którzy analizowali dane z satelity Nimbus 7 przykuł jednak inny rodzaj obłoków. Odkryli, że w podbiegunowej stratosferze można zimą wyróżnić chmury złożone z drobnych kryształków hydratu (wodzianu) kwasu azotowego; związek ten zestala się łatwiej niż woda. Jak wskazały dalsze badania, rolę zalążków krystalizacji spełniają drobiny kwasu siarkowego o rodowodzie zarówno naturalnym (erupcje wulkaniczne) jak i antropogenicznym (zanieczyszczenia przemysłowe).

Badania laboratoryjne prowadzone przez Mario Molinę dowiodły, że zarówno na drobinach lodu, jak i hydratu kwasu azotowego zachodzi w ciągu długiej nocy polarnej niebezpieczny proces. Powierzchnia mikrokryształków okazuje się dobrym środowiskiem dla wzajemnej reakcji cząsteczek chlorowodoru i azotanu chloru (ClONO₂). W fazie gazowej szybkość tego procesu jest bardzo mała, tutaj jednak chlorowodór występuje jako ciało stałe:

HCl (kryst.) + ClONO₂ (gaz) Cl₂ (gaz) + HNO₃ (kryst.)

Produktem jest cząsteczkowy chlor, który ulega fotochemicznemu rozpadowi na wolne atomy, gdy tylko pierwsze promienie słońca zaczynają penetrować obłok stratosferyczny, utrzymywany w okolicach podbiegunowych przez silne wirowe ruchy powietrza. Obłok niknie wreszcie w wiosennym cieple. Uwolnione atomy chloru reagują z ozonem w „tradycyjny” sposób, tworząc tlenek chloru (ClO) i cząsteczkowy tlen. Jednakże na tym proces ten się nie kończy. Jak odkrył Molina, cząsteczki ClO podlegają w warunkach wiru polarnego tzw. dimeryzacji:

ClO + ClO Cl₂O₂

Powstały zaś dimer rozkłada się przy udziale światła na cząsteczkowy tlen i atomowy chlor. Cykl destrukcji może się wówczas rozpocząć od nowa: atomy chloru reagują z ozonem, tworząc ClO, tlenek chloru dimeryzuje, dimer rozpada dię na chlor i tlen.

Proces ten obrazuje poniższe zdjęcie.

Łańcucha tego nie może zatrzymać reakcja ClO z NO₂, bowiem cały dwutlenek azotu został przekształcony w kwas azotowy. Południowy wir polarny zanika dopiero w listopadzie, u progu lata. Bogate w ozon powietrze znad strefy umiarkowanej „zabliźnia dziurę nad Antarktydą. Zarazem jednak powietrze znad bieguna, o znacznej obniżonej zawartości ozonu, rozprowadzane jest ku niższym szerokościom, ponad tereny zaludnione, które tracą w ten sposób skuteczną ochronę przed silnym, letnim promieniowaniem ultrafioletowym. („Wiedza i Życie”, nr 4/1996)

Nad północnym biegunem Ziemi obraz sytuacji jest inny, ponieważ półkule ziemskie nie są symetryczne.Równik nie jest w tej samej płaszczyźnie co orbita dookoła Słońca a orbita jest eliptyczna. Łączny skutek jest taki, że zmiany sezonowe są ostrzejsze na półkuli południowej. Zima antarktyczna jest surowsza niż arktyczna. (Niedzielski i Gierczak 1992)

Tworzący się zimą wir powietrzny nad Antarktydą.(Niedzielski i Gierczak, 1992)

Wydawać by się mogło, że skoro dziura ozonowa jest nad Antarktydą to jest to zjawisko zupełnie niegroźne dla nas, ponieważ jest to bardzo daleko i nikt tam nie mieszka (oprócz naukowców). Ale obecnie obszar, jaki zajmuje dziura ozonowa jest tak wielki, że obejmuje swym zasięgiem nie tylko Antarktydę, lecz również Australię i południową część Ameryki Południowej. Oprócz tego geofizycy i meteorologowie z Europy i Ameryki Północnej alarmowali opinię publiczną, że obserwują zmniejszanie się z roku na rok ilości ozonu w atmosferze nad północną półkulą Ziemi. Poprzez sieć GOOS (Global Ozone Observing System, oddział Meteorological Organization z siedzibą w Genewie) dane takie napłynęły z obserwatoriów geofizycznych z półkuli północnej. Na większości jej obszaru średnia styczniowa ilości ozonu była w 1992 roku wyraźnie mniejsza od średniej styczniowej z lat ubiegłych. Również u nas w Polsce, na podstawie pomiarów prowadzonych w Belsku, potwierdzano te tendencje. Rodzaj paniki wybuchł w lutym 1992 roku, gdy prasa doniosła, że dziura ozonowa (191 Dobsonów, gdy norma dla tego miesiąca wynosi ok. 350 Dobsonów) pojawiła się nad Polską. Spowodowało to, że konsekwentnie trwająca od dwudziestu paru lat stała tendencja spadkowa ozonu w atmosferze i wszelkie zakłócenia w stratosferze ponad naszymi głowami są czymś alarmującym.

Warstwa ozonowa nad Europą.(http.//geography.fm.interia.pl/1137.jpg)

2.5. OZON A PLAMY NA SŁOŃCU

Jak już wcześniej wspominałem, słoneczne promieniowanie nadfioletowe jest głównym bodźcem powstawania cząsteczek ozonu, to oczywistym staje się fakt, że zmiany aktywności słonecznej muszą mieć wpływ na jego ilość w atmosferze ziemskiej. Najsilniejszym czynnikiem powodującym zmiany w ilości promieniowania słonecznego, są zmiany liczby plam na Słońcu. Zostały one odkryte na początku XVII stulecia. Lecz dopiero w 1843 roku, niemiecki amator astronomii, aptekarz Heinrich Schwabe odkrył pewną cykliczność w występowaniu plam na Słońcu. Okazało się, że cykl trwa średnio 11 lat, a cykle aktywności słonecznej nie są takie same, są bardziej i mniej intensywne. Okazało się również, że niektóre rodzaje promieniowania słonecznego uzależnione od stanu aktywności słonecznej. Takim promieniowaniem jest właśnie promieniowanie nadfioletowe.

Liczba plam słonecznych i koncentracja ozonu (O₃) w latach 1926-1975 na podstawie pomiarów i nieco już zdezaktualizowanych badań wykonanych w Szwajcarii. Pomiary O₃ (Arosa) obejmują całkowitą koncentrację w atmosferze, w której wyraźnie dominuje ozon stratosferyczny. (Schonwiese 1997)

Na podstawie naukowego opracowania tego problemu w 1973 roku przez D.F.Heatha przyjmowano, że wtedy, gdy Słońce jest w fazie aktywności maksymalnej, to jego promieniowanie nadfioletowe o długości fali 0,000175 mm, jest o 244% intensywniejsze, niż wówczas, gdy jest ono w fazie aktywności minimalnej. (Dla promieniowania nadfioletowego o długości fali 0,000295 mm ta różnica jest mniejsza i wynosi 152%). W 1981 roku J.E.Frederick otrzymał dla fali o długości 0,000273 mm inny wynik, a mianowicie 102% plus, minus 30%. (A. Marks 1992)

Faktem jest to, że zmiany aktywności słonecznej powodują duże i wyraźne zmiany natężenia promieniowania nadfioletowego Słońca. Więc jeżeli zmienia się natężenie promieniowania ultrafioletowego, to powoduje to zmiany ilości ozonu w ozonosferze. W 1973 roku H.K.Paetzold podał, że ilość ozonu w ozonosferze zmienia się w trakcie cyklu aktywności słonecznej o około 3%, a N.Natarajan w 1980 roku doszedł do wniosku, że ilość ozonu zmienia się o ok. 6,5%. Zaburzenia powoduje również promieniowanie korpuskulane (cząsteczkowe) Słońca. Chodzi tutaj o cząsteczki atomowe wyrzucane przez Słońce w przestrzeń kosmiczną. Zjawisko to nazywa się „wiatrem słonecznym”. Są to przede wszystkim protony- elementarne cząstki materii, stanowiące składnik jąder atomowych. Wiatr ten dociera do Ziemi, i nie jest on obojętny. W czasie minimów aktywności słonecznej, wiatr słoneczny jest stosunkowo słaby. Jednak podczas maksimów aktywności słonecznej na Słońcu pojawiają się intensywne rozbłyski chromosferyczne powodujące wyrzucanie w przestrzeń międzyplanetarną dużej ilości protonów. Zjawisko to musi wywierać wpływ na stan ozonosfery.

Protuberancje na Słońcu- jeden z przejawów aktywności naszej gwiazdy.

W 1981 roku odkryto to za pomocą meteorologicznych sztucznych księżyców Ziemi stwierdzono, że na wysokości 42 kilometrów ponad Ziemią występuje spadek zawartości ozonu o około 15%, na wysokości 50 km nawet o około 30%, a na wysokości 70 km osiąga on 70%.(...) Zaobserwowano, że spadek ten jest silniejszy w rejonach przybiegunowych, wywołane to jest tym, że Ziemia posiada pole magnetyczne, którego natężenie jest większe koło biegunów. Obdarzone zaś ładunkiem elektrycznym cząstki wiatru słonecznego podlegają oczywiście oddziaływaniu pola magnetycznego naszej planety. Oprócz bezpośredniego oddziaływania cząstek wiatru słonecznego na ozon atmosferyczny, obserwuje się także, iż powodują one jonizację atomów gazów w atmosferze, jony z kolei atakują ozon, mamy więc do czynienia także z pośrednim oddziaływaniem wiatru słonecznego na ozon. (Marks, 1992)

Jednak sumując, bardziej niekorzystny jest okres minimalnej aktywności słonecznej, kiedy słabnie intensywność promieniowania nadfioletowego, a co za tym idzie słabnie produkcja ozonu.

Ostatnie maksimum aktywności słonecznej było w 1991 roku, a więc w obecnym 2002 roku spodziewane jest kolejne maksimum. Należy mieć nadzieję, że choć w małym stopniu poprawi ono wciąż pogarszający się stan ziemskiej ozonosfery.

3.NASTĘPSTWA ZANIKU OZONU

3.1. DZIURA OZONOWA- ZAGROŻENIE DLA ŻYCIA?

Życie na Ziemi bezpośrednio lub pośrednio zależy od promieniowania słonecznego jako źródła energii. Potrzebują jej wszystkie żywe organizmy, aby zapewniła funkcjonowanie metabolizmu związanego ze wzrostem, rozwojem i rozmnażaniem się. Pręciki i czopki siatkówki ludzkiego oka reagują na światło o długości fali 400-800 nm, co odbieramy jako światło widzialne. Promieniowanie o większej długości fali odbieramy jako ciepło. Światło o energii w obszarze nadfioletu jest pochłaniane przez skórę ludzką i służy częściowo do napędzania mechanizmu syntezy witaminy D, niezbędnej w metabolizmie kości. Jednakże na równi z dobroczynnymi skutkami, nadfiolet przejawia też działanie szkodliwe. Wpływ ultrafioletu zależy od długości jego fali. Im fala promieniowania ultrafioletowego jest mniejsza tym wpływ jaki wywiera jest większy. Promieniowanie ultrafioletowe dzieli się na trzy kategorie:

1. UV-c - o długości fali od 180-275 nm- odznacza się najsilniejszym oddziaływaniem na materię żywą. Na szczęście jest całkowicie zatrzymywane przez ozonosferę.

2. UV-b - o długości fali od 275-320 nm. Promieniowanie to jest bardzo silnie pochłaniane w ozonosferze i pozostałej atmosferze, lecz niewielka jego część dociera do Ziemi. Promieniowanie tej kategorii pełni istotną rolę zarówno w ostrym, jak i w przewlekłym niszczeniu skóry.

3. UV-a o długości fali od 320-400 nm. To promieniowanie jest najsłabiej zatrzymywane przez atmosferę, i dość pokaźna jego część dociera do Ziemi. Powszechnie uważa się, że za choroby skóry wywołane przez Słońce, odpowiedzialne są promienie UVB, ale ostatnie doniesienia sugerują, że ważną rolę odgrywa również promieniowanie UVA. Promienie UVA głębiej przenikają przez skórę, nasilając szkodliwe działanie promieniowania UVB.

Przenikanie promieniowania UV.( http://www.see.gsfc.nasa.gov/edu/SEES/strat/Chap.6/index)

Wpływ promieniowania ultrafioletowego na organizmy żywe jest bardzo duży, gdyż powoduje ono jonizację atomów. Oczywiście, promieniowanie nadfioletowe jonizuje nie tyko atomy w materii żywej, lecz i materii nieożywionej. Jednakże nas interesuje to pierwsze zjawisko. Badania wykazały, że na wywoływane w ten sposób uszkodzenia szczególnie podatne są białka, aminokwasy, a zwłaszcza kwas dezoksyrybonukleinowy- DNA, który jak wiadomo pełni niesłychanie ważną funkcję w każdym żywym organizmie, zaś jego uszkodzenie powoduje zakłócenie procesu dziedziczenia. Badania laboratoryjne prowadzone na bakteriach udowodniły, że nawet niewielki wzrost natężenia promieniowania nadfioletowego powoduje zwiększenie w organizmach potomnych liczby mutacji od tysiąca do nawet miliona razy. Dalszy wzrost natężenia powoduje, że przestają się one dzielić. Dalsze podniesienie dawki promieniowania nadfioletowego prowadzi do zabicia bakterii. Promieniowanie nadfioletowe jest więc silnym czynnikiem bakteriobójczym i jest wykorzystywane na przykład do sterylizacji sal operacyjnych w szpitalach. Należy sobie więc uświadomić jak wielką rolę odgrywa ozonosfera- gdyby zanikła, to Słońce zaczęłoby sterylizować otaczającą nas przyrodę, prowadząc do zagłady życia na Ziemi.

Z wpływem promieniowania ultrafioletowego na nasz organizm stykamy się bardzo często, zwłaszcza latem, kiedy to wystawiamy się na Słońce. Zrozumiałe, że promieniowanie przede wszystkim atakuje skórę, która jest pierwszą barierą ochronną organizmu przed działaniem czynników zewnętrznych. Efektem tego jest opalenizna. I choć skóra ludzka jest niezwykle cienka, to jest jednak bardzo skomplikowanym organem i pełni wiele nadzwyczaj ważnych dla życia funkcji. Skóra dysponuje kilkoma mechanizmami chroniącymi ją przed szkodliwym działaniem promieniowania UV. Warstwa zrogowaciała naskórka ma zdolność odbijania pewnej części padających promieni. Zasadniczą linię obrony przeciwko promieniowaniu słonecznemu stanowi jednak zawarta w naskórku melanina, która pochłania i rozprasza promieniowanie UV oraz stabilizuje wolne rodniki.

Zabarwienie skóry jest wynikiem wpływu czynników konstytucjonalnych oraz zewnętrznych. Odpowiedzialne za różnice koloru skóry ludzi poszczególnych ras zabarwienie konstytucjonalne jest uwarunkowane genetycznie i zależy od zawartości melaniny w skórze. Zabarwienie nietrwałe, czyli opalenizna, zależy od ilości melaniny nagromadzonej w odpowiedzi na napromieniowanie UV. Opalanie jest zjawiskiem dwufazowym. Pierwsza faza ma miejsce już w czasie ekspozycji na promienie słoneczne. Polega ona na reakcji fotooksydacji, prowadzącej do natychmiastowego ciemnienia barwnika. Skutki drugiej fazy stają się widoczne po upływie około 72 godzin. W opóźnionej fazie opalania następuje nasilenie syntezy melaniny w naskórku oraz wzrost liczby mela-nosomów. Powtarzane naświetlanie może spowodować wzrost liczby me-lanocytów w naskórku. („Medycyna po dyplomie” vol 3/nr2/lipiec, 1994) Obronna funkcja melaniny nie ogranicza się tylko do biernego zatrzymywania wnikających do skóry promieniowań. Ma ona jeszcze właściwości chemicznego wiązania powstających pod wpływem promieniowania, produktów fotolizy- bardzo szkodliwych dla organizmu. Obecnie wiadomo, że promieniowanie nadfioletowe powoduje nasilenie zachorowań na nowotwory skóry, oraz przyśpieszenie procesów starzenia skóry.

Oceniono, że 10% wzrost natężenia promieniowania nadfioletowego powoduje tyleż procentowy wzrost liczby nowotworów skóry, a więc wzrost natężenia promieniowania nadfioletowego o 25% może wywołać taki sam przyrost liczby nowotworów skóry (Podaje się w literaturze naukowej liczby dwa razy większe). Tymczasem, aby nastąpił 10% wzrost natężenia promieniowania nadfioletowego wystarczy spadek ilości ozonu o 5%. Warto podkreślić, że na powstawanie nowotworów skóry pod wpływem promieniowania nadfioletowego, są około 10 razy bardziej podatni ludzie o słabej pigmentacji, niż ci, którzy opalają się na ciemno. Praktycznie nie są wrażliwi Murzyni. Jest to zrozumiałe. Jeżeli bowiem skóra wytwarza więcej melaniny, to tym samym lepiej chroni przed promieniowaniem nadfioletowym.(A. Marks, 1992) Poniższe zdjęcia ukazują skutki oddziaływania promieni nadfioletowych na skórę.

Fot. 1. Objawem najwcześniejszym i najpowszechniej występującym są zmarszczki. Najpierw pojawiają się drobne zmarszczki, następnie głębokie bruzy. Zmarszczki wywołane są nieprawidłowymi zmianami budowy kolagenu i związaną z nimi wiotkością tkanki łącznej podporowej. Zjawisko to powoduje między innymi pojawianie się w kącikach ust bruzdowań, w których mogą osiedlać się drożdżaki, wywołując częste u osób starszych drożdżakowe zapalenie kącików ust.

Fot. 2. 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.

Fot. 3. Złośliwa plama soczewicowata na policzku.

Fot. 4. 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.

Skóra romboidalna karku (cutis rhomboidalis nuchae) występuje zazwyczaj na tylnej powierzchni szyi robotników pracujących na dworze. Skóra przybiera charakterystyczny wygląd, staje się szorstka, twarda i zaczerwieniona, ulega po-bruzdowaniu w romboidalne pola.

Rogowacenie starcze (słoneczne) to nadmiernie zrogowaciałe, łuszczące się plamy lub tarczki, pojawiające się u podatnych osób w miejscach narażonych na działanie słońca. Niewielki odsetek tych zmian przekształca się w raka płaskonabłonkowego skóry.

Według statystyk amerykańskich w samych tylko Stanach Zjednoczonych umiera co roku na raka skóry 12 tyś. osób a największy procent zgonów obserwuje się w najbardziej nasłonecznionych stanach: Kaliforni i Florydzie.(Anna Kalinowska 1995)

Oprócz skóry, na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego narażone są też oczy. Wynika to z tego, że gałka oczna nie ma warstwy zrogowaciałego naskórka i jest przezroczysta. Przez to światło nadfioletowe wnikając głęboko do oka powoduje uszkodzenia zarówno jego rogówki, jak soczewki i siatkówki. Zapalenie rogówki jest na ogół skutkiem ostrej ekspozycji. Uszkodzenie soczewki objawia się różnymi formami zaćmy. Ich związek z ekspozycją na światło słoneczne jest dowiedziony. Nadfiolet powoduje podział białek soczewki, a nierozpuszczalne białka we włóknach soczewki powodują zmętnienie. Jan Niedzielski i Tomasz Gierczak w swej książce piszą, że spadkowi stężenia ozonu w stratosferze tylko o 1% będzie towarzyszyć wzrost przypadków zaćmy o 0,6- 0,8%. Natomiast Światowa Organizacja Zdrowia podaje, że na całym świecie żyje co najmniej 40 mln ludzi, którzy z powodu zaćmy utracili wzrok lub mają ograniczone widzenie, a liczba ta stale wzrasta. Kończąc część o zagrożeniach życia i zdrowia ludzkiego przez ultrafiolet, należy podkreślić, że mimo obfitej liczby groźnych dolegliwości opisywanych powyżej, niebezpieczeństwo na polskich szerokościach geograficznych, póki co jest dalekie, zwłaszcza jeśli ktoś, zgodnie z nakazami zdrowego rozsądku, nie przesadza z opalaniem się, a zmuszony do ciągłego przebywania na Słońcu, używa okularów słonecznych z filtrem i kosmetyków ochronnych.

Wzrost promieniowania nadfioletowego nie jest obojętny dla roślin, które w toku ewolucji, trwającej miliony lat, przystosowały się do sytuacji radiacyjnej jaka istnieje na Ziemi w rejonie ich wegetacji, toteż zmiana jakichkolwiek warunków budzi uzasadnione obawy. Z badań naukowców amerykańskich wynika, że około 2/3 gatunków roślin jest wyraźnie uczulona na promieniowanie nadfioletowe (Marks 1992). Nadfiolet wpływa niekorzystnie na wzrost roślin, powierzchnię liści i suchą masę. Ostatnie obserwacje wykazały, że wzrost promieniowania UV przyczyniło się do zmniejszenia urodzajów pszenicy, sorga, groszku i uważa się, że zanik ilości ozonu o 10% spowoduje o tyle samo zmniejszenie się plonów wymienionych roślin.

Odrębnym tematem jest wpływ nadfioletu na systemy ekologiczne wodne, które produkują więcej biomasy (104 miliardy ton rocznie) niż systemy lądowe (100 miliardów ton/ rok- Niedzielski i Gierczak,1992). Roślinny plankton naszych mórz i oceanów ma olbrzymie znaczenie dla całego życia ziemskiego jak również dla równowagi klimatycznej. Organizmy autotroficzne- tak nazywamy organizmy czerpiące energię ze światła słonecznego i pokrywające swe zapotrzebowanie na węgiel w drodze przyswajania CO₂ -są początkiem łańcucha pokarmowego, na którego końcu znajduje się człowiek. Organizmy takie wiążą rocznie 100 miliardów ton CO₂ z czego około 60 miliardów przypada na roślinny plankton morski. Morski łańcuch pokarmowy przebiega w następujących stadiach: fitoplankton - zooplankton - skorupiaki- i małe rybki- większe ryby ssaki morskie- człowiek. Sam fitoplankton wytwarza rocznie około 60 miliardów ton suchej masy. Jest to ilość wręcz niewyobrażalna, należy sobie jednak uświadomić, że biomasa przy przechodzeniu przez kolejne stopnie łańcucha pokarmowego ulega każdorazowo redukcji o blisko 90%. Oznacza to, że jedna tona fitoplanktonu prowadzi do 100 kilogramów zooplanktonu, ten z kolei do 10 kilogramów skorupiaków i małych rybek. Biomasa większych ryb, których konsumentem jest już człowiek wynosi w związku z tym tylko jeden kilogram. Jest to modelowy przykład pełnego łańcucha pokarmowego. Może on jednak ulec skróceniu, np. gdy większe zwierzęta (np.: wieloryby) żerują na zooplanktonie. Jest to eksperymentalnie udowodnione, że fitoplankton reaguje bardzo wrażliwie na wzrost promieniowania nadfioletowego. W praktyce oznacza to, że zwiększony poziom promieniowania UV doprowadzi nie tylko do obumierania wielkiej masy planktonu, ale również do poważnych zmian jakościowych- niektóre gatunki rozmnożą się inne całkowicie znikną. W bardzo zróżnicowanym ekosystemie morskim istnieją gatunki wyspecjalizowane na jeden określony rodzaj planktonu. Wszelkie zmiany w gatunkowym składzie planktonu dotknęły zatem również wyższych ekosystemów. A przy tym wszystkim plankton już teraz cierpi w wyniku zwiększającego się zanieczyszczenia wód morskich. Pod wpływem światła nadfioletowego plankton traci również część swych zdolności asymilowania dwutlenku węgla. Podwyższenie średniej temperatury wody morskiej na skutek uwarunkowanego zwiększonym stężeniem CO₂ efektu szklarniowego doprowadziły do wymarcia kolejnych mas planktonu. (www.RokitasysUSERS.SZKOLA.pl)

Problem efektu cieplarnianego zostanie omówiony w kolejnym podrozdziale.

3.2. DZIURA OZONOWA A EFEKT CIEPLARNIANY

O bilansie cieplnym Ziemi i innych planet bliskich Słońca przesądza ogrzewanie przez promieniowanie słoneczne. W tej części mojej pracy chcę ukazać wpływ zaniku ozonu w stratosferze, i jego przystost w troposferze na warunki klimatyczne panujące na naszym globie.

W ziemskiej atmosferze efekt cieplarniany istnieje w systemie klimatycznym w naturalnych warunkach, powodując że średnia temperatura najniższej warstwy atmosfery ziemskiej wynosi ok. 15⁰C. Bez atmosfery i gazów cieplarnianych temperatura wynosiłaby -18⁰C uniemożliwiając życie na Ziemi. Jednakże to naturalne, korzystne zjawisko zostało w ostatnim stuleciu dodatkowo wzmocnione przez działalność człowieka (antropogeniczny efekt cieplarniany), która powoduje niekorzystne globalne zmiany klimatu.

Do gazów szklarniowych należą przede wszystkim: para wodna, której udział w efekcie cieplarnianym wynosi ok. 62%, dwutlenek węgla, ozon, freony, metan, podtlenek azotu.

Jak widać najskuteczniejszym gazem cieplarnianym jest para wodna. Ponieważ prężność pary wodnej znacznie rośnie z temperaturą, ma miejsce dodatnie sprzężenie zwrotne; wzrost temperatury wymusza parowanie, to z kolei wymusza dalszy wzrost temperatury. Jednakże za efekt szklarniowy antropogeniczny na naszej planecie odpowiedzialny jest przede wszystkim dwutlenek węgla, którego jest w atmosferze coraz więcej w wyniku spalania paliw chemicznych (jego udział w ocieplaniu klimatu szacowany jest na 22%. (Multimedialna Encyklopedia Powszechna- edycja 2001)

Kolejnym gazem mającym największy wpływ na temperaturę Ziemi jest ozon. Nasuwa się tutaj pytanie: dlaczego spadek zawartości ozonu w stratosferze wpływa na wzrost temperatury przy powierzchni Ziemi? Otóż temperatura w ozonosferze jest o około 30⁰C wyższa, niż w przyległych warstwach. Powodem tego jest silne pochłanianie przez ozon promieniowania nadfioletowego Słońca, wynikiem czego jest wzrost temperatury w ozonosferze. W momencie, kiedy ozon będzie znikał ze stratosfery, temperatura jej również będzie spadać. Wtedy do Ziemi docierać będzie więcej nadfioletowego promieniowania słonecznego. W ostatecznym efekcie powierzchnia naszej planety będzie bardziej nagrzewana, niż wówczas, gdy jego część zatrzymywana była w ozonosferze. A więc miarę zaniku ozonu następować będzie stopniowe ocieplanie się klimatu Ziemi. Szacuje się, że zanik ozonu wpływa na ocieplenie klimatu tylko w 10%, ale przebieg wydarzeń wskazuje, że jego rola może się zwiększyć. Poza tym obserwuje się coraz to większe stężenie ozonu troposferycznego. Jan Niedzielski podaje, że jego zawartość nad Europą wzrasta w tempie 1- 1,15% rocznie, a w Multimedialnej Encyklopedii Powszechnej 2001 można przeczytać, że ozon troposferyczny jest odpowiedzialny w 7% za efekt szklarniowy. A więc następuje nasilenie efektu cieplarnianego poprzez kumulowanie się procesów zaniku ozonu w stratosferze i jego przyrost w troposferze. A jak wiadomo podwyższenie się temperatury atmosfery pociągnie za sobą poważne konsekwencje takie jak: podwyższenie poziomu wód w oceanu światowego, zalanie terenów przymorskich na których mieszka około 2/3 ludności, zachwianie systemu klimatycznego itp. Jak widać zanik ozonu ma ogromny wpływ na cały ekosystem.

ZAKOŃCZENIE

W powyższej pracy zająłem się omówieniem problemu tak zwanej „dziury ozonowej”. Jak widać problem ten ma charakter niepokojący, i często pada zdanie, że sytuacja jest gorsza niż się spodziewano. Przedstawiłem przyczyny i następstwa zaniku ozonu w stratosferze i wygląda na to, że uruchomiliśmy proces, nad którym teraz nie możemy zapanować. Oprócz tego wszystko wskazuje na to, że sytuacja ta będzie się jeszcze pogarszać przez następne dziesiątki lat. Nie umiemy przy tym odpowiedzieć, do czego doprowadzi, bo choć ten problem cywilizacyjny jest dokładnie zbadany to część prognoz opartych jest na hipotezach.

Problematyka mej pracy skupia się na zmianach zachodzących w ozonosferze i na ich następstwach. Przedstawiłem przyczyny tych zmian, zarówno naturalne jak i antropogeniczne. Te naturalne odgrywają istotniejszą rolę tylko podczas spektakularnych katastrof geologicznych czy przyrodniczych, a z ich skutkami przyroda radzi sobie wyjątkowo dobrze, co można uznać za swoisty dowód prawdziwości hipotezy Gai, która głosi, że biosfera jest swoistym superorganizmem, precyzyjnie i od miliardów lat regulującym warunki życia na naszej planecie. Problemy zaczynają się w momencie pojawienia się oddziaływań antropogennych. Niemniej światowe reakcje na zagrożenie warstwy ozonu i idące za tym postanowienia i działania są przykładem bardzo optymistycznym, jeśli chodzi o wspólną reakcję wobec światowego zagrożenia.

Są to postanowienia na szczeblach rządowych a zwykły obywatel może od razu sam się przyczynić do rozwiązania problemu ozonu. Może na przykład zrezygnować z używania sprayów zawierających freony i wszystkich środków czyszczących, zawierających substancje niszczące ozon. Może także domagać się unieszkodliwiania zepsutych lub wyeksploatowanych lodówek, aby nie doszło do przedostania się do atmosfery substancji zawierających freony. Takie osobiste decyzje, choć mogą wydawać się śmiesznie nieistotne, jeśli chodzi o ilość „uratowanego” ozonu, są dowodem naszej odpowiedzialności wobec środowiska i uczą pewnej ekologicznej samodyscypliny.

BIBLIOGRAFIA

1. Krzysztof Kożuchowski ,,Atmosfera, klimat, ekoklimat” 1995.

2. Andrzej Marks ,,Ozon- katastrofa nad Polską?”, Warszawa 1992, Penta.

3. John Frior ,, Zmieniająca się atmosfera-jeszcze jedno wyzwanie dla cywilizacji”, Warszawa 1994, WSiP.

4. Stanisław Czaja „Globalne zmiany klimatyczne” , Białystok1998, WeiŚ.

5. Christian-Dietrich Schonwiese „Klimat i człowiek'', Warszawa 1997,

Prószyński i S-ka.

6. Tomasz Urmiński „Ekologia, środowisko, przyroda”, Warszawa 1995.

7. Jan Niedzielski, Tomasz Gierczak ,,Dziura ozonowa- przyczyny i następstwa”, Warszawa 1992, PLJ.

8. A. Dziewulska- Łosiowa ,,Ozon w atmosferze”, Warszawa 1991, PWN.

9. Anna Kalinowska „Ekologia- wybór przyszłości” Warszawa 1995, Editions.

10. „Rzeczpospolita” 28.04.1999 Nr 99.

11. ,,Medycyna po dyplomie” vol 3/nr2/lipiec, 1994.

12. ,, Wiedza i Życie” nr 8/1999.

13. Multimedialna Encyklopedia Powszechna- edycja 2001.

14. http://www.alphabeta.pl

15. http:// www.Geograficzny serwis Tomasza Krawczyka.htm

16. http:// www.wiadomości.tvp.pl

17. http://www.RokitasysUSERS.SZKOLA.TW2TW04PRACAWEGETA

18. http://www.epa.gov/ozone/science/hole/size.html

19. http://www.uk.nasa.com/search/default.asp

20. http://www.see.gsfc.nasa.gov/edu/SEES/strat/Chap.3/index

21. http.//geography.fm.interia.pl/1137.jpg

60

POWSTAWANIE OZONU

SŁOŃCE

Do powstawania ozonu potrzebne

jest silne promieniowanie UV

Minima ozonu nad Antarktydą (60⁰-90⁰)

OZON (du)

Rok

Brak danych

Wysokość (km)

Ozon

Tropopauza

Stratopauza

Jednostki Dobsona

ŚREDNIA MIESIĘCZNA ZAWARTOŚĆ OZONU

Freony (CFC)

Halony

HNO₃

ClON0₂

HCl

Cl₂

Cl

Cl

O₃

O₃

O₂ + ClO

O₂ + ClO

Cl₂O₂

O₂

Cl

Cl

noc polarna

wczesna wiosna

Temperatura

Koncentracja ozonu

Wysokość

---