Dziura ozonowa

Dziura ozonowa
Polecane artykuły
Główne problemy ekologiczne Degradacja biosfery Emisja gazów cieplarnianych Biodegradacja Liofilizacja Koagulacja Efekt cieplarniany Zanieczyszczenie powietrza Fracking

Dziura ozonowa to miejscowe zmniejszenie ozonu stratosferycznego. Obserwowana głównie w regionach arktycznych (D.T. Shindell i inni 1998, s. 580-590).

TL;DR

Dziura ozonowa to zmniejszenie ozonu stratosferycznego, które powstaje głównie w regionach arktycznych. Ozon to trójatomowa odmiana tlenu, która chroni Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem. Powstawanie dziury ozonowej jest spowodowane działaniem substancji chłodzących, takich jak freony, które akumulują się w atmosferze i niszczą ozon. Dziura ozonowa ma negatywny wpływ na środowisko, powodując wzrost zachorowań na nowotwór skóry i zmniejszenie plonów. Podjęto działania mające na celu ograniczenie korzystania z substancji chłodzących, aby zapobiec dalszemu powstawaniu dziury ozonowej.

Warstwa ozonowa

Ozon (O₃) to trójatomowa odmiana tlenu (O₂). Ostro pachnący oraz wybuchowy gaz o barwie błękitnej. Jest bardzo silnym utleniaczem wykorzystywanym w przemyśle. W atmosferze znajduje się w bardzo niskich stężeniach stanowiąc około 0,00005 masy całej atmosfery.

Ozon w atmosferze jest rozłożony niejednorodnie. W troposferze (8-15 km od powierzchni ziemi) znajduje się około 10 procent ogólnej masy ozonu. W stratosferze (do 50 km) znajduje się 90 procent ogólnej masy ozonu, tworząc warstwę ozonową chroniącą Ziemię przed szkodliwym dla życia promieniowaniem. Warstwa posiada różną grubość, która zależy od pór roku i miejsca. Najgrubsza jest na równiku, a najcieńsza nad biegunami (Z. Makles, M. Galwas-Zakrzeska 2004, s. 25-26).

Powstawanie dziury ozonowej

Pierwsze metody chłodnicze wykorzystywały środowisko naturalne. Przechowywanie żywności odbywało się przy udziale lodu i wydrążonym w nim dziur. Później wykorzystywano jaskinie, bądź specjalnie przygotowane pomieszczenia, ale dalej konieczne było posiadanie lodu jako czynnika chłodzącego. Dopiero wojna secesyjna i zaprzestanie dostarczania lodu przez Północ, zmusiło Południe do znalezienia sposobu na sztuczne wytwarzanie lodu.

Pierwsze maszyny chłodzące powstały w 1810 roku i wykorzystywały absorpcję. W 1860 roku opatentowano maszynę, która w procesie absorpcji wykorzystywała amoniak. Wytwarzano również urządzenia oparte o dwutlenek węgla, eter metylu oraz etylu, propanu, izobutanu. Jednak dalszy rozwój i zyskanie popularności wśród sektora domowego wymusiło poszukiwanie nowego ziębnika. Dotychczasowe miały słabą wydajność, a także były niebezpieczne w momencie gdyby doszło do rozszczelnienia urządzenia. Poszukiwania skupiały się na znalezieniu substancji, która byłaby niepalna, bezpieczna dla użytkownika, wydajna i mieszała się ze smarowidłami.

Wynikiem poszukiwań było znalezienie substancji opartych o chlor, jod, fluor z węglem oraz brom, jednak nie zdawano sobie sprawy ze szkodliwości jaką te związki za sobą niosą. Dopiero w roku 1974 S. Roland i M. Molina odkryli, że związki te akumulują się w atmosferze i przyczyniają się do efektu cieplarnianego. Ponadto okazało się, że związki bromu i chloru wchodzą w reakcję katalityczną z ozonem będąc w konsekwencji odpowiedzialne za jego rozpad, co w kolejnie prowadzi do powstawania dziury ozonowej (D. Skrzyniowska 2012, s. 138-139). Sam rozpad jest ciągiem reakcji chemicznych, które kończą się w momencie wyczerpania ozonu, bądź chloru i wyglądają następująco (Kostrzewa W. i inni 2016, s. 23):

“Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego freony ulegają fotolizie, w wyniku czego uwalniane zostają atomy chloru:

C_nCl_xF_y → C_nF_y + xCl

Chlor wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc aktywny tlenek chloru oraz tlen:

Cl+O₃ →ClO+O₂

Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO2) oraz uwolnienia kolejnego atomu chloru, który wchodzi w reakcję z cząsteczką ozonu:

2ClO →ClO₂ + Cl

Dwutlenek chloru może ulegać również rozpadowi na atom chloru i cząsteczkę tlenu:

ClO₂ → Cl + O₂"

Wpływ dziury ozonowej na środowisko

Warstwa ozonowa stanowi ochronę dla warunków życia jakie panują na Ziemi. Jako jedyny gaz powstrzymuje szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe (UV-B). Równocześnie zapobiega wychłodzeniu planety poprzez pochłaniania promieniowania podczerwonego (Z. Makles, M. Galwas-Zakrzeska 2004, s. 25-26). Brak równowagi tego ważnego dla istnienia życia na Ziemi gazu powoduje zmianę warunków atmosferycznych, wpływając na temperaturę i działając dodatnio na efekt cieplarniany. Dziura ozonowa pozwala na przenikanie większej ilości szkodliwego dla organizmów żywych promieniowania powodując tym samym m.in. wzrost zachorowań na nowotwór skóry, czy niszczenie chlorofilu w roślinach co w konsekwencji prowadzi do mniejszych plonów i głodu (Kostrzewa W. i inni 2016, s. 24).

Zapobieganie powstawaniu dziury ozonowej

W chwili kiedy zorientowano się, że freony mają tak niszczący wpływ na ozon oraz środowisko, podjęto kroki mające na celu ograniczyć korzystanie z ziębników będących pochodną chloru i bromu. W tym celu stworzono Protokół Montrealski, który po późniejszych poprawkach londyńskich mówi o całkowitej eliminacji ziębników mających negatywny wpływ na warstwę ozonową (D. Skrzyniowska 2012 , s. 139).

Bibliografia

• Kostrzewa W., Gawdzińska K., Behrendt C., Berczyński S., (2016), Określenie częstości i liczby występowania uszkodzeń systemów chłodniczych jednostek rybackich, “Zeszyty naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, nr 96, s. 23-24
• Makles Z., Galwas-Zakrzeska M., (2004), Ozon - bezpieczeństwo ludzi i środowiska, “Bezpieczeństwo Pracy", nr 4, s. 25-26
• Protokół Montrealski, (1992) Dz. U. 1992 nr 98 poz. 490
• Shindell D.T., Rind D., Lonergan P., (1998), Increased polar stratospheric ozone losses and delayed eventual recovery owing to increasing greenhouse-gas concentrations, “Nature", nr 392, s. 580-590
• Skrzyniowska D., (2012), Czynniki ziębnicze - substancje zubożające warstwę ozonową- obowiązki osób używających czynników będących substancjami kontrolowanymi, “Czasopismo Techniczne", zeszyt 28, s. 138-139

Autor: Mateusz Abram

Treść tego artykułu została oparta na aktach prawnych. Zwróć uwagę, że niektóre akty prawne mogły ulec zmianie od czasu publikacji tego tekstu.