Az ózonlyuk az ózonkoncentráció helyi csökkenése a Föld ózonrétegében . A tudományos közösségben általánosan elfogadott elmélet szerint a 20. század második felében az antropogén faktor egyre erősödő hatása klór- és fluortartalmú freonok kibocsátása formájában a klór- és fluortartalmú freonok jelentős elvékonyodásához vezetett. ózonréteg, lásd például a Meteorológiai Világszervezet jelentését [1] :
Ezek és más közelmúltbeli tudományos eredmények megerősítették a korábbi értékelések azon következtetését, miszerint a tudományos bizonyítékok halmaza arra utal, hogy a középső és magas szélességi fokokon megfigyelt ózonvesztés főként antropogén klór- és brómtartalmú vegyületeknek tudható be.
Eredeti szöveg (angol)[ showelrejt] Ezek és más közelmúltbeli tudományos eredmények megerősítik a korábbi értékelés azon következtetését, hogy a tudományos bizonyítékok súlya azt sugallja, hogy a megfigyelt közepes és magas szélességi körök ózonveszteségei nagyrészt antropogén klór- és brómvegyületeknek tudhatók be.Az ózonlyuk határainak meghatározásához 220 Dobson egységnyi minimális ózonszintet választottak a légkörben .
Az Antarktisz feletti ózonlyuk területe 2018-ban átlagosan 22,8 millió négyzetkilométer volt (2010-2017-ben az átlagos éves értékek 17,4 és 25,6 millió négyzetkilométer között, 2000-2009-ben 12,0 és 26,6 között változtak millió négyzetkilométer, 1990-1999 között 18,8-ról 25,9 millió négyzetkilométerre). [2]
Az 1000 km-nél nagyobb átmérőjű ózonlyukat először 1985 -ben fedezték fel a déli féltekén , az Antarktisz felett brit tudósok egy csoportja: J. Shanklin , J. Farman , B. Gardiner , aki a megfelelő cikket publikálta a Nature folyóiratban . Minden augusztusban megjelent, decemberben-januárban pedig megszűnt. Ősszel és télen számos mini-ózonlyuk található az Északi - sarkvidéken az északi féltekén . Egy ilyen lyuk területe nem haladja meg a 2 millió km²-t, élettartama legfeljebb 7 nap [3] .
A sarki éjszakákon nem képződik ózon, mivel az ultraibolya sugárzás nem befolyásolja az oxigénmolekulákat. A nagy tömegű ózonmolekulák leszállnak a Föld felszínére és megsemmisülnek, mivel normál nyomáson instabilok.
Rowland és Molina azt javasolta, hogy a klóratomok nagy mennyiségű ózon pusztulását okozhatják a sztratoszférában . Eredményeik Paul Joseph Crutzen és Harold Johnstone hasonló munkáján alapultak, akik kimutatták, hogy a nitrogén-monoxid (II) (NO) felgyorsíthatja az ózonréteg leépülését.
Tényezők kombinációja vezet a légkör ózonkoncentrációjának csökkenéséhez, amelyek közül főként az ózonmolekulák elpusztulása a különféle antropogén és természetes eredetű anyagokkal való reakciók során, a napsugárzás hiánya a sarki tél során, különösen stabil poláris örvény , amely megakadályozza az ózon behatolását a szubpoláris szélességi körökről, valamint a poláris sztratoszférikus felhők (PSC) kialakulása, amelyek felületi részecskéi katalizálják az ózon bomlási reakcióit. Ezek a tényezők különösen az Antarktiszra jellemzőek, az Északi-sarkvidéken a sarki örvény a kontinentális felszín hiánya miatt sokkal gyengébb, a hőmérséklet több fokkal magasabb, mint az Antarktiszon, és ritkábban fordulnak elő a PSO-k, és hajlamosak is törni. kora ősszel fel. Mivel reaktívak, az ózonmolekulák számos szervetlen és szerves vegyülettel reagálhatnak. Az ózonmolekulák lebomlásához hozzájáruló fő anyagok az egyszerű anyagok ( hidrogén , oxigénatomok , klór , bróm ), szervetlen ( hidrogén-klorid , nitrogén-monoxid ) és szerves vegyületek ( metán , fluor-klór és fluor-bróm, amelyek klór- és brómatomot szabadítanak fel ). Ellentétben például a hidrofluor-freonokkal, amelyek fluoratomokra bomlanak , amelyek viszont gyorsan reagálnak a vízzel , és stabil hidrogén-fluoridot képeznek . Így a fluor nem vesz részt az ózon bomlási reakcióiban. A jód sem pusztítja el a sztratoszférikus ózont , mivel a jódtartalmú szerves anyagok szinte teljesen elfogynak még a troposzférában is . Az ózonréteg pusztulásához hozzájáruló fő reakciókat az ózonrétegről szóló cikk tartalmazza .
Az ózonréteg gyengülése megnöveli az óceánok vizeibe behatoló ultraibolya napsugárzás áramlását, ami a tengeri állatok és növények elhullásának növekedéséhez vezet [4] [5] .
Bár az emberiség hozott intézkedéseket a klór- és brómtartalmú freonok kibocsátásának korlátozására más anyagokra, például fluortartalmú freonokra [6] , az ózonréteg helyreállításának folyamata több évtizedet vesz igénybe. Ez mindenekelőtt a légkörben már felhalmozódott hatalmas mennyiségű freonnak köszönhető , amelyek élettartama több tíz, sőt több száz év. Ezért az ózonlyuk szűkülésére 2048 előtt nem kell számítani. [7] Susan Solomon professzor szerint 2000 és 2015 között az Antarktisz feletti ózonlyuk körülbelül India méretével zsugorodott. [8] A NASA szerint 2000-ben az Antarktisz feletti ózonlyuk átlagos éves területe 24,8 millió km² volt, 2015-ben 25,6 millió km², 2020-ban pedig 23,5 millió négyzetméter. km [9] .
Az ózonlyukak kialakulásával kapcsolatban számos elterjedt mítosz kering. Tudománytalan természetük ellenére gyakran megjelennek a médiában [10]összeesküvés-elméletek által támogatott . Néhányat az alábbiakban sorolunk fel.
Az Antarktisz ózonrétegének szisztematikus tudományos megfigyelései a XX. század 20-as évei óta folytak, de csak a 70-es évek második felében fedezték fel egy „stabil” antarktiszi ózonlyuk kialakulását, és annak gyors fejlődését (az ózonréteg növekedése). Az 1980-as és 1990-es években az ózon mérete és átlagos koncentrációjának csökkenése a lyuk határain belül páni félelmet keltett, hogy az ózonrétegre gyakorolt pusztító antropogén hatás mértékében már túl van a visszatérés pontja.
Ez az állítás igaz a közepes és magas szélességi körökre. A többiben a klórciklus a sztratoszféra ózonveszteségének mindössze 15-25%-áért felelős. Ugyanakkor a klór 80%-a antropogén eredetű [11] (a különböző ciklusok hozzájárulásáról bővebben az ózonréteg cikkében olvashat ). Vagyis az emberi beavatkozás nagymértékben növeli a klórciklus hozzájárulását. Ha pedig a Montreali Jegyzőkönyv hatálybalépése előtt tendencia lenne a freontermelés növelésére (évente 10%), akkor 2050-ben a teljes ózonveszteség 30-ról 50%-ára a freonoknak való kitettség tudható be. [12] Az emberi beavatkozás előtt az ózonképződés és annak pusztulási folyamatai egyensúlyban voltak. Az emberi tevékenység által kibocsátott freonok azonban ezt az egyensúlyt az ózonkoncentráció csökkenése felé tolták el. Ami a sarki ózonlyukakat illeti, teljesen más a helyzet. Az ózonpusztítás mechanizmusa alapvetően eltér a magasabb szélességi körökétől, a kulcsfontosságú lépés a halogéntartalmú anyagok inaktív formáinak oxidokká történő átalakulása, amely a poláris sztratoszférikus felhők részecskéinek felületén történik. Ennek eredményeként szinte az összes ózon elpusztul a halogénekkel való reakciók során, a klór 40-50%, a bróm pedig körülbelül 20-40%. [13]
DuPont pozíciójaA DuPont cég a freonok sztratoszférikus ózon elpusztításában való részvételére vonatkozó adatok közzététele után ellenségesen fogadta ezt az elméletet, és dollármilliókat költött a freonok védelmét szolgáló sajtókampányra. A DuPont elnöke a Chemical Week 1975. július 16-i cikkében azt írta, hogy „az ózonréteg károsodásának elmélete sci-fi; értelmetlen értelmetlenség" [14] . A DuPont cégen kívül a világon számos cég gyártott és gyárt különféle típusú freonokat a jogdíjak levonása nélkül [15] .
Néha azzal érvelnek, hogy mivel a freonmolekulák sokkal nehezebbek, mint a nitrogén és az oxigén, nem juthatnak el jelentős mennyiségben a sztratoszférába. A légköri gázok azonban teljesen összekeverednek, és nem rétegződnek vagy nem válogatják tömeg szerint. A légkörben lévő gázok diffúziós szétválásához szükséges idő becsléséhez több ezer évre van szükség. Ez persze dinamikus légkörben nem lehetséges. A vertikális tömegtranszfer, a konvekció és a turbulencia folyamatai sokkal gyorsabban teljesen összekeverik a turbopauza alatti légkört. Ezért még az olyan nehéz gázok is, mint az inert vagy freonok , egyenletesen oszlanak el a légkörben, beleértve a sztratoszférát is . A légköri koncentrációjuk kísérleti mérései ezt igazolják ; A mérések azt is mutatják, hogy körülbelül öt év kell ahhoz, hogy a Föld felszínén felszabaduló gázok elérjék a sztratoszférát – lásd a jobb oldali második grafikont. Ha a légkörben lévő gázok nem keverednének, akkor összetételéből olyan nehéz gázok, mint az argon és a szén-dioxid , több tíz méter vastag réteget alkotnának a Föld felszínén, ami lakhatatlanná tenné a Föld felszínét. De nem az. Mind a 84-es atomtömegű kripton , mind a 4-es atomtömegű hélium relatív koncentrációja megegyezik a 100 km-ig terjedő felszín közelében. Természetesen a fentiek mindegyike csak a viszonylag stabil gázokra igaz, például a freonokra vagy az inert gázokra. Azok az anyagok, amelyek reakcióba lépnek, és különféle fizikai hatásoknak is ki vannak téve, mondjuk, vízben oldódnak, koncentrációjuk a magasságtól függ.
Egyes vélemények szerint a természetes halogénforrások , például a vulkánok vagy az óceánok jelentősebbek az ózonréteg leromlásának folyamatában, mint az ember által előállítottak. A természetes halogének azonban általában nem jutnak el a sztratoszférába, mivel vízben oldódnak (főleg kloridionok és hidrogén-klorid), és kimosódnak a légkörből, esőként hullva a talajra. Ezenkívül a természetes vegyületek kevésbé stabilak, mint a freonok, például a metil-klorid atmoszférikus élettartama csak körülbelül egy év, míg a freonok több tíz és száz év. Ezért a sztratoszférikus ózon pusztulásához való hozzájárulásuk meglehetősen csekély. Már a Pinatubo -hegy 1991. júniusi ritka kitörése is az ózonszint csökkenését okozta, nem a felszabaduló halogének, hanem a nagy tömegű kénsav-aeroszolok képződése miatt, amelyek felszíne ózonpusztulási reakciókat katalizált. Három évvel később a vulkáni aeroszolok szinte teljes tömegét eltávolították a légkörből. Így a vulkánkitörések viszonylag rövid távú, az ózonréteget befolyásoló tényezők, ellentétben a freonokkal, amelyek élettartama több tíz és száz év. [16]
Sok[ ki? ] nem értik, miért az Antarktiszon képződik az ózonlyuk, amikor a freonok fő kibocsátása az északi féltekén történik. A tény az, hogy a freonok jól keverednek a troposzférában és a sztratoszférában . Alacsony reaktivitásuk miatt gyakorlatilag nem fogyasztják el a légkör alsóbb rétegeiben, élettartamuk több év vagy akár évtized is lehet. Mivel erősen illékony molekuláris vegyületek, viszonylag könnyen elérik a felső légkört. .
Maga az antarktiszi „ózonlyuk” nem létezik egész évben. Tél végén - tavasz elején (augusztus-szeptember) jelenik meg, és az átlagos ózonkoncentráció észrevehető csökkenésében nyilvánul meg egy hatalmas földrajzi területen. Az ózonlyuk kialakulásának okai az Antarktiszon a helyi éghajlat sajátosságaihoz kapcsolódnak. Az antarktiszi tél alacsony hőmérséklete sarkvidéki örvény kialakulásához vezet. Az örvény belsejében lévő levegő főleg a Déli-sark körüli zárt utakon mozog, és gyengén keveredik más szélességi körökből származó levegővel. Ebben az időben a sarkvidéket nem világítja meg a Nap, és ultraibolya besugárzás hiányában az ózon nem képződik, hanem felhalmozódik, mielőtt ez megsemmisül (mind más anyagokkal és részecskékkel való kölcsönhatás eredményeként, mind spontán módon, mivel az ózonmolekulák instabilak). A sarki nap eljövetelével az ózon mennyisége fokozatosan növekszik, és ismét eléri a normál szintet. Vagyis az ózonkoncentráció ingadozása az Antarktisz felett szezonális.
Ám ha nyomon követjük az ózonkoncentráció változásának dinamikáját és az ózonlyuk méretének átlagát az elmúlt évtizedekben, akkor az átlagos ózonkoncentráció csökkenése irányába mutat egy hatalmas földrajzi területen. .
Klórforrások a sztratoszférában
Az ózonlyuk méretének és ózonkoncentrációjának változásának dinamikája az Antarktiszon évek szerint
| Környezetszennyezés | |
|---|---|
| szennyező anyagok | |
| Légszennyeződés |
|
| Vízszennyezés |
|
| Talajszennyezés | |
| Sugárökológia |
|
| Más típusú szennyezés |
|
| Szennyezés-megelőzési intézkedések | |
| Államközi szerződések | |
| Lásd még |
|