Dziura ozonowa – czy wciąż jest problemem?

Czym jest dziura ozonowa?

Ozon jest nietrwałym i reaktywnym gazem zbudowanym z trzech atomów tlenu, który – jako niepożądane zanieczyszczenie powietrza – występuje przy powierzchni Ziemi lub w stratosferze na wysokości 15-35 km. Ten obszar w stratosferze to warstwa ozonowa, w której nieustannie zachodzą reakcje tworzenia i rozpadu ozonu, do których potrzebne jest promieniowanie UV.

W ten sposób warstwa ozonowa chroni nas przed nadmiernym szkodliwym wpływem promieniowania UV, które dotyczy przede wszystkim oczu (zwiększone ryzyko zaćmy i czerniaka) i skóry (zwiększone ryzyko raka skóry). WHO szacuje-radiation-and-skin-cancer), że 10-procentowy spadek koncentracji ozonu skutkuje ponad 300 tys. nowych przypadków raka skóry na świecie.

Do określania grubości warstwy ozonowej służy Jednostka Dobsona (DU). Średnia grubość warstwy to 300 DU, które odpowiadają 3 mm.

Dziurą ozonową nazywamy spadek koncentracji ozonu w atmosferze poniżej 220 DU na danym obszarze, wywołany przez nierównowagę między reakcjami tworzenia i rozpadu ozonu. Jest to granica umowna, którą ustanowiono w odniesieniu do wyników pomiarów sprzed roku 1980.

Skąd wzięła się dziura ozonowa?

Już w latach 70. XX wieku naukowcy informowali o możliwości zubożenia warstwy ozonowej i niebezpieczeństwach, jakie niesie za sobą to zjawisko. Opinia publiczna zainteresowała się tym problemem w latach 80. XX wieku – zaobserwowano znaczące spadki koncentracji ozonu nad Antarktyką, a dyskusja przeniosła się na poziom międzynarodowy.

Dziura ozonowa pojawia się głównie w tym regionie ze względu na specyficzne uwarunkowania pogodowe, które są konieczne do zachodzenia reakcji rozpadu ozonu na dużą skalę. Dzieje się to cyklicznie – na przełomie zimy i wiosny na półkuli południowej.

Przyczyną powstania dziury ozonowej jest człowiek. Konkretnie jest to spowodowane produkcją gazowych freonów, czyli głównie chloro- i/lub fluoropochodnych węglowodorów. Najwyższe emisje tych gazów przypadają na lata 1970–2000. Szczyt antropogenicznych (spowodowanych przez człowieka – przyp. Demagog) emisji nastąpił w 1988 roku, gdy wynosiły one 1,46 mln ton, podczas gdy naturalne emisje wynosiły zaledwie ich znikomą część – 165 tys. ton. 

To właśnie nadmiarowe antropogeniczne emisje zaburzyły równowagę reakcji tworzenia i rozpadu ozonu. Są one trwałe i właściwie nieszkodliwe dla człowieka, przynajmniej niebezpośrednio, stąd ich powszechność. Ich trwałość jest również wadą – gdy dostaną się do atmosfery, mogą rozpaść się dopiero w warstwie ozonowej, gdzie również są przez długi czas. Uwolniony z freonu atom fluorowca jest w stanie zniszczyć wiele cząsteczek ozonu, a proces ten trudno przerwać.

Jakie szkody spowodowała dziura ozonowa?

Skala problemów zdrowotnych powodowanych przez dziurę ozonową to zagrożenie dla zdrowia publicznego, co wiąże się ze zwiększonymi kosztami opieki zdrowotnej. Promieniowanie UV ma działanie immunosupresyjne, więc jego zbyt duża dawka wiąże się nie tylko ze zwiększonym ryzykiem chorób oczu i nowotworów skóry, ale też z problemami z odpornością. 

Zniszczenie warstwy ozonowej wpływa też negatywnie na rośliny, przyczynia się bowiem do uszkadzania ich DNA, przez co dochodzi do zahamowania fotosyntezy. Odbija się to na całych ekosystemach, a także na rolnictwie, m.in. powodując ograniczenie produkcji biomasy. Na zwiększoną dawkę promieniowania UV szczególnie narażone są organizmy wodne, żyjące bezpośrednio na obszarze występowania dziury ozonowej.

Zwiększona intensywność promieniowania UV docierająca do powierzchni Ziemi oznacza również szybszą degradację tworzyw sztucznych, a także materiałów naturalnych takich jak drewno. Wiele z nich, zwłaszcza używanych na zewnątrz, absorbując światło z zakresu UV, ulega uszkodzeniom – pojawiają się pęknięcia, zmiana koloru, jak też obniża się ich wytrzymałość mechaniczna. Wszystko to skraca czas ich użytkowania.

Szacuje się, że postanowienia Protokołu montrealskiego w samych tylko Stanach Zjednoczonych pozwoliły zaoszczędzić ponad 6 bln dolarów – są to koszty, które kraj poniósłby na walkę z negatywnymi skutkami spadku koncentracji ozonu.

Co zrobiliśmy w sprawie dziury ozonowej?

Walka z dziurą ozonową to wielki sukces ludzkości. W 1985 roku państwa członkowskie ONZ uchwaliły Konwencję wiedeńską w sprawie ochrony warstwy ozonowej, a w 1987 roku podpisały  Protokół montrealski. Oba dokumenty zostały ratyfikowane przez wszystkie kraje świata, co zobowiązało je do stopniowego zaprzestania produkcji substancji zdolnych do niszczenia warstwy ozonowej. Kilkukrotnie wprowadzano poprawki do Protokołu, doprowadzając wreszcie do scenariusza prawie całkowitej redukcji stężenia substancji niszczących ozon w atmosferze pod koniec XXI wieku.

Postanowienia Protokołu pozwoliły na zredukowanie emisji freonów niemal do zera w 2014 roku. Na poniższym wykresie można zaobserwować okresowy wzrost emisji wodorochlorofluorowęglowodorów (HCFCs), zaczynając od lat 90. Było to częścią procesu ograniczania szkodliwego wpływu poszczególnych państw na warstwę ozonową, gdy zaprzestanie emisji nie było od razu możliwe. Tego rodzaju substancje charakteryzują się niższą szkodliwością  niż inne freony. Następnie były one  zastępowane przez wodorofluorowęglowodory (HFCs), które nie zubożają warstwy ozonowej.

Dodatkową korzyścią, jaką przyniósł Protokół montrealski, jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, ponieważ freony mają jednocześnie wysoki potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) – nawet 10 tys. razy wyższy niż dwutlenek węgla. Niestety wodorofluorowęglowodory (HFCs) będące substytutami freonów również mają bardzo wysoki GWP. Może to niwelować korzyści klimatyczne wynikające z ograniczenia emisji freonów.

Czy jest się czego obawiać?

Nawet całkowita redukcja emisji freonów nie spowoduje natychmiastowego zamknięcia dziury ozonowej. Freony charakteryzują się długim czasem życia w atmosferze ( nawet do 100 lat), przez co jeszcze długo będą mieć wpływ na ilość ozonu w stratosferze. Dziura ozonowa nad Antarktyką zaczęła się już zmniejszać, jednak  ozon wróci do stężenia na poziomie roku 1960 dopiero pod koniec stulecia. Globalnie ten poziom zostanie osiągnięty w połowie wieku, o ile nie wystąpią żadne czynniki spowalniające ten proces.

Dziura ozonowa będzie jeszcze jakiś czas stanowić zagrożenie. Zubożenie warstwy ozonowej aż do końca wieku będzie powodować nadmiarowe przypadki zachorowania na raka skóry, jednak według obliczeń międzynarodowego zespołu naukowców dzięki wdrożeniu postanowień Protokołu montrealskiego do 2030 roku unikamy co roku 2 mln przypadków tej choroby.

W 2018 roku zauważono, że chociaż oficjalnie żaden kraj nie deklaruje produkcji trichlorofluorometanu CFC-11, jego emisje zaczęły rosnąć. Śledztwo dziennikarskie wykazało, że nielegalne emisje pochodzą z Chin, gdzie związek ten jest wykorzystywany do produkcji pianek poliuretanowych. Władze kraju deklarują, że doprowadzą do wykrycia i likwidacji źródeł emisji. Jeśli tak się stanie, wysiłki społeczności międzynarodowej, które mają na celu zlikwidowanie dziury ozonowej, nie pójdą na marne.

Analiza Demagoga dostępna jest także pod tym linkiem.