Ozon znajdujący się na wysokości od 20 do 40 kilometrów nad poziomem morza, szczególnie na wysokości 32 km chroni życie na powierzchni Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym, pochłaniając całkowicie promienie UV-C i częściowo promieniowanie UV-B. W latach osiemdziesiątych naukowcy odkryli, że związki CFC wykorzystywane powszechnie w produktach gospodarstwa domowego niszczą otaczającą Ziemię warstwę ozonową. Czym jest warstwa ozonowa i dlaczego powinniśmy ją chronić, przypomina dzień 16 września.
Trochę historii
Warto wspomnieć, że historię odkrycia warstwy ozonowej rozpoczynają badania prowadzone przez francuskiego fizyka Marie Alfreda Cornú prowadzone w 1878 roku. Zauważył on, że spektrum promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi jest “obcięte” przy długościach fal poniżej 300 nm, w stosunku do “idealnego” spektrum jakie, teoretycznie, powinno emitować Słońce. W związku z tym Cornú postawił hipotezę, że promieniowanie to jest blokowane przez jakąś substancję znajdującą się w powietrzu atmosferycznym. Następnie hipoteza ta została potwierdzona w wyniku prac badawczych prowadzonych przez Waltera Noela Hartleya w latach 1981 – 1890. Odkrył on, że substancją odpowiedzialną za to zjawisko jest ozon. Była to jedyna substancja, która ze spektrum promieniowania emitowanego przez ciało doskonale czarne w temperaturze 5000 – 6000 K “wycinała” fragment odpowiadający promieniowaniu UV. Kolejnym krokiem w badaniach atmosfery, pozornie niezależnym, jednak bardzo istotnym z punktu widzenia późniejszych odkryć, było zidentyfikowanie warstwy atmosferycznej nazwanej stratosferą. W 1902 roku Leon Teisserenc de Bort i Richard Assmann niezależnie odkryli, że temperatura atmosfery zaczyna rosnąć powyżej 10 km od powierzchni Ziemi. Ostatecznie warstwę ozonową odkryli w 1913 roku francuscy fizycy Charles Fabry i Henri Buisson – pionierzy współczesnych badań spektroskopowych. Z pomocą spektroskopu potwierdzili wcześniejsze hipotezy naukowe, dotyczące roli ozonu w pochłanianiu promieniowania UV, udało im się również oszacować ilość ozonu, który znajduje się w atmosferze.
Co to jest ozonosfera?
W stratosferze w atmosferze ziemskiej na wysokości 20-40 km n. p. m. znajduje się warstwa zwiększonej koncentracji ozonu, tzw. ozonosfera. Pochłania ona wysokoenergetyczną część promieniowania ultrafioletowego, które jest częścią promieniowania słonecznego. Najwyższe stężenie ozonu występuje na wysokości około 32 km nad powierzchnią Ziemi. Na tej wysokości stężenie ozonu może wynosić nawet 15 części na milion (0,0015%). Warto nadmienić, że warstwa ta ma istotne znaczenie ochronne dla życia na Ziemi. Ozonosfera zatrzymuje szkodliwe dla żywych organizmów promieniowanie ultrafioletowe o długości fali od 200 do 315 nanometrów tzw. UV-B zanim dotrze ono do powierzchni Ziemi z kosmosu. Wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe uszkadza cząsteczki DNA i jest czynnikiem rakotwórczym. Jego pochłanianie polega na reakcji rozszczepienia cząsteczki ozonu na tlen i rodnik tlenowy, która jest odwróceniem reakcji syntezy ozonu.
Po co mamy chronić?
16 września obchodzony jest na świecie Międzynarodowy Dzień Ochrony Warstwy Ozonowej. Dzień został ustanowiony przez Zgromadzenie Ogólne ONZ 19 grudnia 1994 roku i celebrowany jest w rocznicę podpisania Protokołu Montrealskiego (1987) w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową. Globalne zanikanie warstwy ozonowej pozwoliłoby promieniowaniu UV dotrzeć do powierzchni Ziemi i, w rezultacie, poparzyć rośliny. Wydajność fotosyntezy znacznie by spadła, a wraz z nią zdolność roślinności do absorpcji węgla z atmosfery i magazynowania go. Ze względu na te ograniczenia rośliny zmagazynowanoby o 580 miliardów ton węgla mniej. Zamiast tego pozostałby on w atmosferze, zwiększając poziom CO2 o 30% w porównaniu do przewidywanego. Temperatura wzrosłaby o 0,85°C z powodu zmniejszonych możliwości roślin i dodatkowo o 1,7°C, co byłoby bezpośrednio związane z emisjami freonów w tym scenariuszu.
Na szczęście udało nam się uniknąć scenariusza, w którym za 30 lat nasza planeta nie miałaby już prawie warstwy ozonowej. Jednak przed nami stoją teraz kolejne wyzwania. Badania takie jak to pokazują nam jak ważne jest dbanie o naszą planetę oraz konsekwencje naszych zaniedbań w tej dziedzinie. W 2018 roku na łamach „Deutsche Welle” mogliśmy przeczytać bardzo dobre wieści – ochronna warstwa ozonowa zaczęła się wreszcie odbudowywać. Od 2000 roku leczenie utrzymuje się w tempie ok. 2% rocznie. Jednocześnie wykryto wznowienie emisji freonu-11 na obszarze wschodniej Azji, a ONZ zaapelowało o dokładną identyfikację źródła zanieczyszczeń. Udało nam się powstrzymać ogromną katastrofę ekologiczną, ale nie znaczy to, że możemy stracić czujność – dziura ozonowa wciąż pozostaje realnym zagrożeniem.
Zebrał i opracował
Paweł Szpur
gazeta@30minut.pl
Źródła i cytaty:
ekologia.pl
airly.org/pl
wlaczoszczedzanie.pl
ec.europa.eu
mappingair.meteo.uni.wroc.pl
spidersweb.pl
przystaneknauka.us.edu.pl
astronet.pl
zielona.interia.p