Ekologia i Ochrona Środowiska

Dziura ozonowa oznacza spadek zawartości ozonu (O₃) na wysokości 15-20 km głównie w obszarze bieguna południowego. Na początku lat 80. Satelita meteorologiczny przesłał na Ziemię zastanawiające zdjęcia, które wskazuje na dużą powierzchnię zbyt cienkiej warstwy ozonu nad Antarktyką.

W 1982 roku dr Farman w czasie badań na Antarktydzie Zachodniej odkrył, że znaczna część pokrywy ozonowej nad biegunem zanikła. Przez następne lata dziura ozonowa nad biegunem powiększała się tak, że w październiku 1987 roku ilość ozonu była tam o 50% mniejsza niż przed jej odkryciem, w 1989 roku w wyższych warstwach zniknęło nawet ponad 95% ozonu. Według różnych badańń stwierdzono, że za zanik ozonu odpowiedzialna jest rosnąca koncentracja freonów oraz halonów.

Wkrótce naukowcy odkryli, że dziura ozonowa pojawia się również nad Arktyką. Na początku lat 90 zaobserwowano przerzedzanie się warstwy ozonowej również w szerokościach umiarkowanych - nad Europą i Ameryką Północną.

Problem z dziurą ozonową pojawił się gdy zaczęto używać związki freonu które zawierają atomy chloru i fluoru, niekiedy również bromu do produkcji aerozoli.

Najbardziej znanymi i najczęściej używanymi freonami jest dichlorodifluorometan (CCl₂F₂), zwany freonem F-12 oraz dichlorotetrafluoroetan (C₂Cl₂F₄), zwany freonem F-114. Obecnie oblicza się, że w atmosferze znajduje się ponad 20 mln ton freonów.

Freony powstają przez działanie fluorowodorem na halogenopochodne metanu lub etanu w obecności katalizatora - pięciochlorku antymonu. Niższe freony charakteryzują się znaczną prężnością pary w niskich temperaturach i wysokim ciepłem parowania. Ze względu na dużą pojemność cieplną mają znaczny udział w zwiększaniu się efektu cieplarnianego. Nie mają zapachu lub posiadają zapach eteru. Są bezbarwne i nietoksyczne.

Związki te wykorzystywane były w konstrukcji systemów chłodniczych:

• w sprężarkach lodówek
• chłodniach i urządzeniach klimatyzacyjnych
• do produkcji lakierów
• w przemyśle kosmetycznym
• w medycynie
• jako delikatne środki czyszczące w przemyśle komputerowym.

Po pewnym czasie stwierdzono, jak katastrofalne skutki przynosi używanie tych związków dla warstwy ozonowej. Gazy te przy powierzchni Ziemi wydają się być obojętne i bardzo trwałe. Jednak kiedy dostają się w wysokie warstwy atmosfery, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ulegają fotolizie, w wyniku czego rozkładają się na: węgiel, fluor i chlor. Wprawdzie węgiel spala się, ale fluor i jeszcze silniej chlor rozpoczynają reakcję łańcuchową z ozonem powodując tworzenie się równie aktywnych tlenków chloru (ClO) i powstanie zwykłego tlenu dwuatomowego (O₂). Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO₂) oraz uwolnienia kolejnego atomu chloru, który rozbija następne cząsteczki ozonu. Szacuje się, że jeden atom chloru jest w stanie rozbić około miliona cząsteczek ozonu, zanim zostanie trwale związany w substancje niezagrażające warstwie ozonowej.

Gazami szkodliwymi dla ozonu są również halony, węglowodory (C_xH_y) i tlenki azotu (NO_x). Te ostatnie mogą przebywać w atmosferze nawet ponad sto piećdziesiąt lat. Tlenki azotu powstają w ozonosferze głównie w wyniku spalania paliw przez silniki samolotów i rakiet. W znacznych ilościach tlenki azotu wydzielane są do ozonosfery również w wyniku wybuchów jądrowych.

Halony są pochodnymi fluorowcowymi metanu i etanu. Są nietoksycznymi gazami lub cieczami, które nie ulegają spalaniu. Stosowane są do produkcji gaśnic halonowych.

Reakcje chemiczne zachodzące podczas niszczenia ozonu można opisać równaniami:

C_nCl_xF_y -> C_nF_y + _xCl

Cl + O₃ -> ClO + O₂

2ClO -> ClO₂ + Cl

ClO₂ -> Cl + O₂

Reakcje niszczenia ozonu przez freony przebiegają szybciej, niż reakcje powstawania ozonu, zatem jego koncentracja wyraźnie ulega zmniejszeniu. W 1982 roku zaobserwowano kilkudniowy całkowity brak ozonu w dolnych warstwach stratosfery.

Przedstawione reakcje przebiegają aż do całkowitego wyczerpania się cząsteczek ozonu lub do momentu usunięcia chloru wskutek innych reakcji chemicznych.

Tempo globalnego spadku ozonu stratosferycznego pod wpływem działalności człowieka (z wyjątkiem Antarktydy), oszacowane na podstawie badań satelitarnych, wynosi 0,4 - 0,8% na rok w północnych, umiarkowanych szerokościach geograficznych i mniej niż 0,2% w tropikach. Jednak największe (i wciąż zwiększające się) tempo spadku ozonu stratosferycznego obserwuje się w rejonie bieguna południowego w okresie wczesnojesiennym (przełom września i października). Dziura ozonowa nad Antarktydą powiększyła się o 15% od czasu jej odkrycia. Dalej rozprzestrzenia się nad południową Argentyną i Chile.

W okresie 1987-92 całkowita zawartość ozonu stratosferycznego zmniejszyła się o ponad 50% w stosunku do zawartości z 1970 roku, kiedy to średnia październikowa wynosiła jeszcze 300D

Dziura ozonowa powstaje głównie nad Antarktydą (na półkuli południowej), mimo że największa emisja gazów niszczących ozon występuje na półkuli północnej, na terenach najbardziej rozwiniętych i uprzemysłowionych. Mechanizm powstawania dziury ozonowej nad Antarktydą polega na tym, że powietrze zanieczyszczone freonami, halonami i innymi gazami, na skutek różnic ciśnień zostaje wprawione w ruch i jest przenoszone na pewne odległości. Wraz z wielkoskalowymi prądami powietrznymi w atmosferze ziemskiej (wiatrami stratosferycznymi) masy zanieczyszczonego powietrza są następnie roznoszone po całej kuli ziemskiej. Obecnie freony występują nad całą powierzchnią kuli ziemskiej, nawet w miejscach tak odległych od uprzemysłowionych terenów (Europa, USA), jak Antarktyda. W okresie, kiedy na półkuli północnej rozpoczyna się pora wiosenna, nad Antarktydą zaczyna się noc polarna. Tworzy się wtedy regularny, stabilny, trwający pół roku wir, w którym powietrze krąży wokół bieguna południowego. Masy powietrza antarktycznego są wtedy całkowicie odizolowane od dopływu powietrza równikowego, zawierającego zawsze wysokie stężenie ozonu stratosferycznego. Reakcje niszczenia ozonu przez freony przebiegają szybciej, niż reakcje powstawania ozonu, zatem jego koncentracja wyraźnie ulega zmniejszeniu. W 1982 roku zaobserwowano kilkudniowy całkowity brak ozonu w dolnych warstwach stratosfery.

Z przedstawionego powyżej mechanizmu powstawania dziury ozonowej można łatwo zauważyć, jak bardzo ważną rolę dla ludzkości spełniają lasy równikowe, które poprzez produkcję olbrzymich ilości tlenu atmosferycznego (O₂) umożliwiają powstawanie ozonu (O₃).

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

Komentarze (1)

	1. 24-03-2008 20:50
	nic ciekawego Gość

j

Napisz komentarz

Treść komentarza powinna być związana z tematem artykułu. Komentarze naruszające netykietę będą usuwane. Komentarze promujące własne np. strony, produkty itp. będą usuwane. *Odśwież* swoją przeglądarkę by dokonać zmiany kodu przed użyciem przycisku 'wyślij'. Zachowaj w pamięci treść jeżeli pomyliłeś kod.
Imię:
E-mail
Strona wwww
Tytuł:
BBCode:
Komentarz:
Kod antyspamowy:*
	Chcę być powiadamiany emailem o dodaniu nowych komentarzy

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
Polska adaptacja JoomlaPL.com Team
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved