38603 SNC03570

Pierwsze sygnały o dziurach ozonowych nad Antarktydą oraz możliwość tworzenia się podobnych zjawisk nad Arktyką spowodowały podjęcie starań o ograniczenie, a w perspektywie całkowitą likwidację emisji freonów do atmosfery. Protokół Montrealski już w 1987 r. przewidywał zamrożenie produkcji chloropochodnych węglowodorów na poziomie z 1986 r.. a następnie zmniejszenie jej o 50% do 2000 r. W1989 r. w Helsinkach większość państw zobowiązała się do całkowitego zaprzestania produkcji tych związków od 2000 r. Pełna kontrola produkcji halonów ma nastąpić do 2030 r. Troska o zachowanie ozonosfery należy do nielicznych, dość skutecznych działań w zakresie ochrony środowiska naturalnego Ziemi. Przynoszą one. jak można sądzić, pozytywne efekty. Niemniej, pojawiają się też opinie badaczy, twierdzących, iż antropogeniczne zanieczyszczenia atmosfery mają niewielkie znaczenie dla całkowitej zawartości ozonu, która podlega wahaniom, kontrolowanym przez inne, jeszcze do końca nie zidentyfikowane czynniki naturalne.

trufi /.niszczyć nawet 100 lys. cząsteczek ozonu. Dzieje się tak, ponieważ w reakcji roz-padu ozonu chlor pełni jedynie rolę kalalizalora i po zniszczeniu jednej cząsteczki jest gotów do niszczeniu następnych, dopóki nic zostanie związany w jakiejtf innej reakcji chemicznej, np. z dwutlenkiem azotu lub metanem. Cykl reakcji, zachodzących zu-d/inlcm chloru powoduje niszczenie zarówno ozonu, juk i wolnych atomów tlenu

Cl + Oj-ą CIO + 0₂; CIO + ()-> Cl + 0₂ Przebieg reakcji rozpadu ozonu w slratosfcrzc jest uwarunkowuny leż przez specyficzne układy cyrkulacji powietrza, kształtujące się nad strefą polarną w zimie. Nad Antarktydą podczas nocy polarnej rozwija się silny wokólbicgunowy wiatr cyklonalny, zwany wirem polarnym. Izoluje on powietrze znujdującc się w dolnej i środkowej stratosfc-ive nud biegunem od pozostałej części atmosfery. Brak promieniowania słonecznego powoduje wychładzanie się atmosfciy wewnątrz wiru - temperatura spada poniżej ~8trC. TWorzą się specyficzne chmuiy, nazywane obłokami stratosfeiycznymi, zbudowane m.in. z trójhydratu kwasu azotowego. Gdy temperatura obniża się, w chmurach stratosferycznych tworzą się większe cząstki złożone z wody, lodu i rozpuszczonego kwasu azotowego. Cząsteczki kwasu azotowego zostają związane w chmurze, stężenie tlenków azotu, które mogłyby wiązać chlor w atmosferze spada

CIO + N0₂ + M-* CIONOj + M

Uwięzienie azotu sprzyja zatem utrzymywaniu się wysokiego stężenia aktywnego chloru CI, w stratosferze. Do niszczenia ozonu przyczynia się jednak chlor atomowy (O). Wiosną, wraz ze zwiększeniem się promieniowania słonecznego, dochodzi do fotodysocjacji dwuatomowego chloru; rozpada się na dwa atomy pod wpływem promieniowania

a₂+uv-*ci + a

Dwuatomowy chłor rozpada się na jednoatomowe cząsteczki i wchodzi w reakcje z ozonem. To tłumaczy, dlaczego do gwałtownego spadku stężenia ozonu dochodzi na wiosnę. Później, w miarę postępującego ocieplenia, z polarnych obłoków uwalniają się związki azotu, które reagując z chlorem wiążą go i czynią niegroźnym dla ozonu. Zasoby ozonu zaczynają powoli rosnąć i w ciągu lata polarnego stężenie ozonu wraca do normy.

Charakterystyczną cechą ozonu w atmosferze jest jego ogromna dynamika. Zawartość ozonu w danym miejscu i czasie jest wynikiem chwiejnej równowagi między procesami, opisanymi przez reakcje Chapmana, a skutkiem transportu ozonu przez prądy powietrzne. Nadwyżki ozonu powstają w stratosferze nad strefą równikową, ponieważ tam, z powodu stałej wysokiej insołacji, fotochemiczny proces tworzenia się cząsteczek 0₃ zachodzi najintensywniej. Ozon stratosferyczny rozprzestrzenia się w kierunku biegunów i przenika do troposfery w okolicach zwrotnikowego i wokółpolarnego prądu strumieniowego (zob. rozdz. 4). Sezonowa wędrówka stref cyrkuiacyjnych oraz roczne zmiany insołacji są przyczyną zróżnicowanych wahań zawartości ozonu w poszczególnych strefach geograficznych; w Polsce - według pomiarów prowadzonych w obserwatorium geofizycznym w Belsku - największą zawartość ozonu w atmosferze notuje się w kwietniu, najmniejszą - w październiku i listopadzie.

2.5. Zanieczyszczenia powietrza

Najpoważniejszym źródłem antropogenicznych zanieczyszczeń atmosfery pozostaje nadal spalanie paliw kopalnych oraz drewna. Paliwa, jak już wspomniano, zawierają pewną ilość siarki. Ponadto, w temperaturze płomienia neutralny azot cząsteczkowy utlcniu się i powstają tlenki azotu. Proces spalania można więc zapisać jako reakcję

CI I,| (gaz) lub QH„S (zasiarczony węgiel, ropa) + 0₂ + N₂-» C0₂ -f HjO + NO, + SO,

Gdy spalanie jest niecałkowite, jego produktem są także wielopierścieniowe węglowodory uromatycznc, oznaczane symbolem WWA (lub PAH -połynuclear arormtic hy-drocarbons). Dużo węglowodorów produkują silniki Diesla, powstają także w paleniskach domowych podczas spalania drewna, stosunkowo niewiele wytwarzają silniki benzynowe i elektrownie węglowe. Niemniej wiadomo, iż ze spalenia 1 tony benzyny powstaje 23 kg węglowodorów. Niektóre węglowodory mają wybitnie toksyczny charakter; należy do nich m.in. benzo-alfa-piren (BP).

Rys. 2.10. Kwaśne opady i osady w atmosferze