Ózonréteg

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Az ózon körforgása a légkörben

Az ózonréteg a sztratoszféra ózontartalmú része. Az ózon, így az ózonréteg képes bizonyos frekvenciájú ultraibolya sugárzást elnyelni. Az ózonréteg nem valami sűrű; a troposzféra nyomásán csak néhány milliméter vastag lenne.

Keletkezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az ózonréteg vastagsága a tengerszintfeletti magasság függvényében. Jól megfigyelhető, hogy a sztratoszféra magasság-tartományában az ózonkoncentráció jelentősen magasabb, mint a troposzférában.

Az ózon a Föld légkörében az ultraibolya sugárzás hatására keletkezik. Az UV-sugarak a légköri oxigén molekuláit (O2) különálló (naszcensz) oxigén atomokra bontják. Ezek az atomok más oxigénmolekulákkal egyesülve ózont (O3) hoznak létre. Az ózonmolekula instabil, ultraibolya sugárzás hatására szintén szétbomlik, egy oxigénmolekulára és egy oxigénatomra. Ez a folytonos ciklus hozza létre az ózonréteget, biztosítva az ózonmennyiség állandóságát. A sértetlen sztratoszférában ez az érték 10 ppm, vagyis minden százezer molekulából egy ózon.

Az ózonréteg feladata (az élővilág szempontjából) a Napból érkező káros ultraibolya sugárzás elnyelése. Míg az oxigén csak a 0,28 mikronnál rövidebb hullámhosszú UV-sugarakat képes blokkolni, addig az ózon hatékonyan fogja fel a 0,28-0,32 mikron tartományban érkező sugárzást. A légkört elérő 0,4 mikronnál rövidebb hullámhosszú sugárzás 95%-át képes elnyelni az ózon. Ez komponensekre bontva a következőket adja: UVC sugárzást teljes mértékben, a kevésbé káros UVB intenzitását nagymértékben, az UVA sugarak intenzitását pedig kisebb mértékben abszorbeálja az ózonréteg.

Az ózon magas napvédő faktorszáma nélkül nem létezne a szárazföldi élet, az ultraibolya sugárzás darabokra törné az élő szervezetek DNS-ét, és felbontaná a sejtjeikben lévő kémiai kötéseket.

Az ózonnak nem csak jótékony, hanem káros hatása is van. A troposzférában (főként földközelben), mint levegőszennyező anyag, üvegházgázként viselkedik, vagyis gátolja a hő visszasugárzását. Emellett a közvetlenül belélegezhető ózon légúti betegségek kialakulását idézheti elő. A sztratoszférában azonban jótékony, hűtő hatást fejt ki, amely az ózonlyuk megjelenésével csökken. Az UNEP eredményei szerint az ózon üvegházhatása kétszeresen felülmúlja a sztratoszférabeli ózon hűtő hatását.[1]

Az ózon természetes körülmények között a talaj közeli levegőben csak igen kis mennyiségben fordul elő, hatása káros az élővilágra nézve. A 20. században megtöbbszöröződött talaj közelében található ózon mennyisége. A mért csúcsértékek ötszörösen meghaladták a légköbméterenkénti kb. 70 mikrogrammos természetes csúcsértéket. A talajközeli levegőben lévő ózon a nitrogén-oxidok (NO, NO2), a szén-monoxid (CO) és a reaktív szénhidrogének napfény hatására lejátszódó kémiai reakcióval képződik.

Keletkezése a földtörténetben[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Brewer-Dobson cirkuláció az ózonrétegben a Nimbus-7 műszer 1980-1989 mérései alapján. A vízszintes tengelyen a földrajzi szélesség, a függőleges tengelyen a tengerszint feletti magasság km-ben ill. a nyomás hPa-ban van feltüntetve.

Vastagsága[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az ózonréteg vastagsága jelentősen változik világszerte. Az Egyenlítő felett a réteg vastagabb, a sarkok felett a legvékonyabb. Az északi félteke felett az ózonszint körülbelül 4%-kal csökken tízévente.

Eloszlása a sztratoszférában[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az ózonréteg vastagsága évszakos és földrajzi szélesség szerinti változást is mutat. A trópusok feletti sztratoszférában a legmagasabb, a sarkvidékeken pedig a legalacsonyabb az ózonkoncentráció. Az évszakos változásban pedig nyáron a legmagasabb, télen pedig a legalacsonyabb a koncentráció.

Az ózonlyuk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A legnagyobb antarktiszi ózonlyuk 2006 szeptemberében. Mérete megközelítőleg 29,5 millió km².

Meghatározás szerint az antarktiszi ózonlyukat úgy kell értelmezni, mint az atmoszféra azon területét, ahol az ózonkoncentráció 220 Dobson-egység alá esik.[2] A legkisebb napi átlagos ózonértéket, 73,0 Dobson-egyéget 1994-ben mérték.[3]

Az ózonlyuk kialakulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Az ózon, akárcsak az oxigén, kölcsönhatásba lép a fénnyel, de mivel szélesebb hullámhosszú sugárzásra reagál, ezért elnyeli az emberre és az élőlények zömére káros sugárzásokat, mint például az ultraibolya sugárzást, így védi az életet.
  • Az ózonlyuk a tengeri élővilágot is komolyan veszélyezteti. Az erős UVB sugárzás ugyanis hatással van a tengeri tápláléklánc alapját képező plankton és a puhatestűek fejlődésére és szaporodására és így áttételesen a tenger összes élőlényére, a közvetlenül planktonnal táplálkozó bálnafajokkal bezárólag. A tengeri ökoszisztéma felborulása pedig beláthatatlan következményekkel jár a Föld összes többi élőlényére nézve.
  • A légkörbe kerülő atomi klór, fluor és bróm pusztítja az ózonréteget, és a téli hónapokban ózonlyuk kialakulásához vezet a Föld sarkai felett. Ezek az elemek főként a klórt és fluort tartalmazó gyorsan elpárolgó szénvegyületekkel, fluorkarbonokkal (CFC és HFC) kerülnek a levegőbe. A vegyületek a sztratoszférába feljutva az ultraviola sugarak hatására elbomlanak, így felszabadulnak belőlük az ózonrétegre veszélyes elemek, amelyek gyorsítják az ózon bomlását. Egyetlen felszabaduló klórmolekula 100 000 ózonmolekulát képes lebontani, ózonbontó teljesítménye ‒43 °C alatt éri el a maximumát.[4] (Ez az oka annak, hogy először az Antarktisz felett alakult ki ózonlyuk, ahol a sztratoszféra átlagos hőmérséklete ‒62 °C.) Bár a CFC gázok a levegőnél nehezebbek és egy idő után leülepszenek, éppen elég idejük van a káros hatás kifejtésére.


A bróm 45-ször hatékonyabban bontja az ózont a klórnál. Szintén üvegházhatást idéznek elő a bróm-trifluormetán és a bróm-klórfluormetán vegyületek, kereskedelmi nevükön Halon-1301 és Halon-1211, amelyeket az 1980-as években használtak tűzoltási rendszerekben. Ezek a gázok a CFC-knél 10-szer hatékonyabban bontják az ózont.

  • Az ózon – mivel igen könnyen lebomlik – könnyen lép reakcióba más molekulatöredékekkel, így például a klórral, mely nagy mennyiségben szabadul fel a különböző ipari tevékenységek során. Az ilyen kémiai reakciók hatására alakult ki a téli hónapokban az ózonlyuk, ami az 1970-es évektől az Antarktisz, az 1990-es évektől az Északi-sark fölött jelenik meg időszakosan.
  • Nem csak ipari termékek károsíthatják az ózonréteget. Az erdőtüzek és a fák bomlása során ózoncsökkentő klórmetán kerül a légkörbe.
  • A Föld felületének körülbelül 4,6%-át nem borítja ózonréteg, itt találhatók az ózonlyukak.

Az ózonlyuk felfedezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Dobson-egységben mért teljes ózonmennyiség (az északi és a déli sarkkör között) havi átlaga 1979 és 2002 között. A zöld vonal a Nimbus-7 TOMS műszer, a vörös és a kék vonal a Nimbus-3 ill. az Earth Probe TOMS műszerek mérési eredményei.

Az ózonréteget egy francia fizikus, Charles Fabry fedezte fel 1913-ban. Tulajdonságait egy brit meteorológus, G. M. B. Dobson fedezte fel, aki egy egyszerű spektrométerrel mérte meg a sztratoszférabeli ózonmennyiséget. Elsőként az 1970-es években tapasztaltak ózonkoncentráció csökkenést az Antarktisz feletti sztratoszférában. A mérések gyors ütemű csökkenést jeleztek, míg 1955-ben 320 Dobson-egységet mértek, addig 1975-re ez 280-ra, majd 1995-ben 90-re süllyedt. Mivel más régiókban a mérések folyamán nem tapasztaltak csökkenést, ezért közel egy évtizedig mérési hibaként könyvelték el az antarktiszi eredményeket. 1974-ben három tudós, Paul Crutzen, F. Sherwood Rowland és Mario Molina kimutatta, hogy a fogyatkozás valóságos jelenség, és rámutattak, hogy az okozóit a mesterséges eredetű vegyszerek körében kell keresni. A felfedezésért a három tudóst megosztott Kémiai Nobel-díjjal jutalmazták 1995-ben.

Az ózonréteg védelme[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Svédország volt az első ország, amely (1978. január 23-án) betiltotta az ózonréteget károsító aeroszol spray-k használatát.
  • Az ózonlyuk kialakulásának megelőzése érdekében született a montreali és a kiotói egyezmény, melyben az aláíró országok vállalták, hogy csökkentik az ózonréteget romboló kémiai anyagok kibocsátását.
  • Egy 2003-as tudományos bejelentés szerint a CFC gázok nemzetközi betiltásának köszönhetően az ózonréteg pusztulása lelassult. A bejelentést földi és műholdas műszerek vizsgálataira alapozták.

Az ózonréteg csökkenésének következményei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A káros UV-sugarak troposzférába jutásával

  • ha egy élő sejtet UVB sugárzás ér, akkor károsodhatnak a sejt működése szempontjából nélkülözhetetlen molekulák elbomlanak
  • az erős ultraibolya B (UVB) sugárzás gyengíti az immunrendszert, csökkenti a fertőző – köztük a gombás – betegségekkel szembeni természetes védekezőképességet
  • nő a bőrrákos betegek aránya, főleg a világos bőrű emberek között (A bőrrák rendszerint többszörös napfény-expozíció hatására alakul ki, főként idős korban.) az UNEP eredményei szerint a sztratoszféra ózontartalmának tartós, 1%-os csökkenése a bőrrák előfordulási arányának 2%-os növekedését vonja maga után.
  • nő a szemkárosodás (szürkehályog) kialakulásának veszélye
  • olyan mikroszkópikus egysejtű növények pusztulása következhet be, amelyek az óceáni tápláléklánc alapját képezik. A tengerek planktonját károsítja, így az kevesebb szén-dioxidot tud kivonni a légkörből, gyorsítva ezzel a globális felmelegedést és megbontva a tengeri táplálékláncot.
  • egyes halfajok (például: szardella, makréla) ivadékai elpusztulhatnak
  • haszonnövények (például kukorica) esetében genetikai mutációkat idézhet elő. Az UNEP megfigyelései szerint az ózonkoncentráció csökkenése a növényi DNS-molekulák nagyfokú károsodását okozza.[5] A hüvelyes növények (például bab, borsó) terméshozama eshet. Mindezek érzékenyen hatnak az élelmiszer-ellátásra.

Tárgyalások az ózonréteg védelméről[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az ózonkoncentrációt csökkentő kibocsátásának korlátozásáról szóló tárgyalások az 1980-as évek közepén kezdődtek el. 1985 márciusában a kormányok elfogadták az ózonréteg védelméről szóló bécsi egyezményt. Ugyanebben az évben a British Antarctic Survey először számolt be az ózonlyuk kialakulásáról, szorgalmazva ezzel a további tárgyalásokat. 1987-ben Montrealban aláírták az ózonréteget csökkentő vegyi anyagok kibocsátásának visszaszorításáról szóló jegyzőkönyvet. Ezt a jegyzőkönyvet Londonban és Koppenhágában módosították, előrehozva a veszélyes vegyi anyagok termelésből való kivonásának határidejét. A tudományos eredmények azonban azt mutatták, hogy ezek az intézkedések nem kielégítőek, 1997-ben elfogadták az ózoncsökkentő gázok teljes kivonását. Ennek köszönhetően a főbb ózoncsökkentő vagyi anyagok használata 80%-kal csökkent, ennek ellenére a CFC-gázok illegális kereskedelmét évi 25 000 tonnára becsülik.[6]
Az alábbi táblázat az ipari és az iparosodó országokban használt ózoncsökkentő gázok betiltásának időpontját mutatja. Az első adat a felhasználás befagyasztásának időpontja, a második pedig azt mutatja, hogy mikortól lépett érvénybe az adott anyag felhasználásának teljes tilalma.

Ózoncsökkentő anyag Ipari országok Iparosodó országok
halon
1992/1994
2002/2010
klórozott és fluorozott szénhidrogének (CFC)
- /1996
- /2010
szén-tetraklorid (CCl4)
- /1996
- /2010
metil-kloroform
1993/1996
2003/2015
metil-bromid
1995/2005
2002/2015
hidrokloro-fluorokarbonok (HCFC)
1996/2030
2016/2040

Érdekességek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az ózon gyakorisága hatszor nagyobb a sztratoszférában, mint a tengerszinten, mégis ha az összes ózonmolekulát elvben lejuttatnánk a földre, akkor az nem lenne vastagabb egy 3 mm-es hártyánál.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. http://www.gcrio.org/ipcc/qa/0.4.html
  2. A Meteorológiai Világszervezet állásfoglalása az éghajlat 2004. évi állapotáról. (Hozzáférés: 2013. március 19.)
  3. A Meteorológiai Világszervezet állásfoglalása az éghajlat 2010. évi állapotáról. (Hozzáférés: 2013. március 19.)
  4. The Breakdown of Climate, Peter Bunyard, Floris Books, Edinburgh, 1999, valamint 'How ozone-Depletion Increases Global Warming', Peter Bunyard, The Ecologist, 1999 március-április.
  5. 'Environmental effects of ozone depletion: Interim summary', UNEP, 1999. szeptember, http://www.gcrio.org/ozone/unep1999.summary.html
  6. 'Ozone protection: Introduction', Kennedy Graham in The Planetary Interest szerk. Kennedy Graham, UCL Press, London 1999.

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Ózonréteg témájú médiaállományokat.