16 Dziura ozonowa-znaczenie ozonosfery w życiu biologicznym.

Dziura ozonowa jest zjawiskiem zaobserwowanym po raz pierwszy w latach '80 dwudziestego wieku nad obszarem Antarktydy, jest to ubytek ozonu w górnej warstwie atmosfery ziemskiej tzw. stratosferze. Mówi się o ubytku rzędu 50%. Ochronna warstwa ozonowa na wysokości od 10 do 50 km od powierzchni ziemi uległa degradacji głównie na skutek emisji związków powodujących rozpad ozonu - przede wszystkim freonu.

W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że ostatnie kilkanaście lat skutkowało zmniejszeniem stężenia ozonu w atmosferze o około 0,2% w ciągu roku. Zjawisko to nazywa się powiększaniem dziury ozonowej. Co gorsza występuje ono już nie tylko nad samą Antarktydą, ale i nad wieloma innymi obszarami kuli ziemskiej.

Dziura ozonowa - ubytek ozonu w górnych warstwach atmosfery to częściowo proces naturalny, ale w wyniku emitowania do atmosfery substancji pochodzących z działalności człowieka proces ten uległ znacznemu nasileniu i stał się, w pewnym momencie, ogromnym zagrożeniem.

Proces powstawania i zanikania dziury ozonowej w stratosferze wygląda w dużym skrócie następująco: promieniowanie ultrafioletowe oddziałując na tlen zawarty w powietrzu powoduje powstanie cząsteczek ozonu, a ten z kolei rozpada się reagując z chlorem, wydzielającym się w procesie rozpadu freonu i stale kumulowanym w atmosferze.

Na zjawisko powstawania ozonu znaczący a wręcz decydujący wpływ ma promieniowanie ultrafioletowe generowane przez Słońce. Należy podkreślić, że obszary podbiegunowe przez dosyć długie okresy czasu są bardzo słabo lub wcale nie są oświetlane - mowa oczywiście o zimie polarnej. W takiej sytuacji produkcja ozonu ulega znacznej redukcji, ale rozpad czy to naturalny czy pod wpływem chloru, pochodzącego z zanieczyszczeń, wcale nie ulega zatrzymaniu - te właśnie momenty powodują ujemny bilans ozonowy czyli powstawanie i powiększanie się dziury ozonowej.

Do zjawiska tego, w znacznym stopniu przyczyniła się działalność człowieka, głównie od czasu, gdy w przemyśle chłodniczym (lodówki, chłodziarki, zamrażarki), w przemyśle chemicznym (produkcja lakierów), w kosmetyce (dezodoranty) i w medycynie (aerozole) zaczęto używać związków chemicznych takich jak freon i pochodne metanu i etanu.

Związki te kumulują się w atmosferze, nie ulegają rozpadowi w wyższych warstwach a gdy trafią do ozonosfery w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego rozkładają się na węgiel, fluor i chlor. Z tych trzech pierwiastków fluor neutralizuje się praktycznie samoistnie (atomy fluoru łączą się), węgiel ulega spaleniu a chlor niestety przyspiesza rozkład ozonu na cząsteczki zwykłego tlenu.

Dziura ozonowa jest zagrożeniem dla życia na Ziemi. Ochronna warstwa ozonowa jest zbawienna dla życia na naszej planecie, ponieważ pochłania szkodliwe słoneczne promieniowanie ultrafioletowe. Jest to promieniowanie na tyle silne energetycznie, że niszczycielsko oddziałuje na wszelką materię organiczną.

Dodatkowo, oprócz ochrony, procesy zachodzące w ozonosferze regulują wymianę powietrza w górnych warstwach atmosfery, pośrednio oddziałując na klimat na powierzchni Ziemi.

A w jaki sposób promienie ultrafioletowe niszczą organizmy żywe? Przede wszystkim powodują nieodracalne szkody w DNA (niszczenie łańcuchów, powstawanie mutacji), a to na ile duże jest jego niszczycielskie działanie, zależy w pewnej mierze od odporności poszczególnych organizmów. W przypadku ekosystemów wodnych w wyniku nadmiaru promieniowania uszkadzany jest przede wszystkim plankton - skutkuje to oczywiście brakiem pożywienia dla innych mieszkańców wód i pośrednio zaburzeniami w całym łańcuchu pokarmowym. Również rośliny, w tym rośliny uprawne, charakteryzuje niewielka odporność na szkodliwy wpływ promieniowania UV - a to z kolei może skutkować zmniejszeniem produkcji rolnej. Jeśli chodzi o ludzi - od pewnego czasu jesteśmy uczulani na szkodliwość tego typu promieniowania - to promieniowanie UV przede wszystkim osłabia system immunologiczny, niszczy komórki skóry przyspieszając procesy starzenia i wywołując złośliwe choroby nowotworowe, bardzo negatywnie działa też na ludzki narząd wzroku - podrażnia spojówki i wywołuje zaćmę. Tak więc dziura ozonowa jest jednym z największych zagrożeń dla ludzkości.

Zjawisko dziury ozonowej zaobserwowano dosyć późno, ale też niemal natychmiast uświadomiono sobie znaczenie problemu i podjęto działania ochronne i zapobiegawcze. Już w 1987 roku podpisany został międzynarodowy Protokół Montrealski, w którym państwa-strony protokołu zobowiązały się do pięćdziesięcioprocentowej redukcji produkowanych freonów do roku 2000 (w stosunku do wielkości produkcji osiąganej w 1986 r.). Protokół faktycznie zaowocował zmniejszeniem obecności tych gazów w atmosferze. Dodatkowo w 1990 r. Podpisano kolejny międzynarodowy akt, mający na celu ochronę ozonosfery tzw. Konwencję Wiedeńską. Jej głównym postanowieniem jest zakaz produkcji freonów i importu urządzeń, których działanie opiera się na tych gazach. Przemysł kosmetyczny już dawno zrezygnował z zastosowania freonowych aerozoli w dezodorantach a produkowane współcześnie sprzęty chłodzące (lodówki, chłodziarki, zamrażarki) również pozbawione są tych gazów.

Zgodnie z ostatnimi szacunkami naukowców, wskutek zakazu używania freonów dotychczas wyemitowane gazy powinny zostać zneutralizowane i usunięte z atmosfery w ciągu mniej więcej 50 lat, dzięki czemu, o ile nie nastąpią nieprzewidziane wydarzenia, dziura ozonowa nie powinna ulegać zmianom, a poziom ozonu w stratosferze stopniowo będzie się wyrównywał i stabilizował, do całkowitego zniknięcia dziury ozonowej w okolicach roku 2065.

Jest to dosyć trudne do oszacowania z uwagi na fakt, że nawet na przestrzeni jednego roku dziura ozonowa podlega znacznym wahaniom, co jest uzależnione od ilości promieniowania słonecznego docierającego do strategicznych, podbiegunowych rejonów.

Ozon to jedna z postaci tlenu. Tlen, którym oddychamy to gaz składający się z dwóch atomów, w przypadku ozonu dochodzi do połączenia trzech atomów. Ozon charakteryzuje się dużo niższą trwałością, dużo łatwiej ulega też reakcjom chemicznym - procesom powstawania i rozpadu; z tą cechą ozonu wiąże się jego szkodliwe oddziaływanie na organizmy (ludzkie, zwierzęce, roślinne). W przypadku bezpośredniego zetknięcia z trójatomowym tlenem uszkodzeniu ulegają tkanki organizmu, szczególnie groźny jest on w warunkach tzw. smogu ozonowego (dużego stężenia gazu pojawiającego się na niektórych obszarach w przyziemnej warstwie atmosfery), w takiej postaci bardzo łatwo przenika do układu oddechowego powodując jego podrażnienia i uszkodzenia tkanek narządów oddechowych.

Ozon jest gazem o dwojakiej naturze: z jednej strony jest niezastąpionym atmosferycznym obrońcą (chroni przed szodliwym promieniowaniem ultrafioletowym trafiającym do nas w wyniku procesów zachodzących na Słońcu), z drugiej zaś, wspomnianej już wcześniej, w powietrzu przy samej ziemi, jego działanie może okazać się szkodliwe a czasem wręcz drastycznie niebezpieczne dla zdrowia.

Funkcja ochronna gazu, ma oczywiście pierwszorzędne znaczenie, być może dlatego tak szybko zareagowano na zaobserwowany nad Antarktydą ubytek ozonu zwany dziura ozonowa.

Można śmiało powiedzieć, że w ciągu kilkunastu lat tj. od początku obserwacji ozonosfery w latach '70, ludzkość zmobilizowała się na tyle, że praktycznie wykluczyła produkcję wszystkich związków wpływających destrukcyjnie na warstwę ozonową i powiększanie się dziury ozonowej. Jest to chyba pierwszy, chlubny przypadek takiej ekologicznej mobilizacji na skalę globalną. Mobilizacji zakończonej na dodatek sukcesem.