W 1974 r. chemicy Mario Molina i Sherwood Rowland z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine po raz pierwszy ostrzegli przed niebezpieczeństwem degradacji warstwy ozonowej w atmosferze. Ich przewidywania zostały potwierdzone przez obserwacje z 1985 r., kiedy nad Antarktydą wykryto dziurę ozonową. Świat zwrócił na to uwagę i zgodził się w Montrealu w 1987 r. na zrobienie czegoś w sprawie zubożenia warstwy ozonowej. W 2018 roku naukowcy ostrożnie ogłosili, że dziura ozonowa, która powiększa się od czasu jej odkrycia w 1985 roku, mogła zacząć się zmniejszać. Jeśli działania ludzi doprowadziły do uzdrowienia warstwy ozonowej, społeczność międzynarodowa udowodniła, że może rozwiązać poważne problemy środowiskowe, gdy wszyscy pracują razem.
Co to jest ozon i gdzie jest warstwa ozonowa?
Wysoko nad ziemią – dokładnie między 9 a 18 mil (15 do 30 kilometrów) – cienka warstwa ozonu pochłania światło ultrafioletowe, chroniąc w ten sposób wszystko i wszystkich na ziemi przed narażeniem na śmiertelne promieniowanie. Cząsteczka ozonu (O
3) składa się z trzech atomów tlenu. Tworzy się, gdy tlen atmosferyczny (O2) oddziałuje z promieniowaniem słonecznym i rozpada się na dwa atomy tlenu; każdy atom łączy się następnie z cząsteczką tlenu. Cząsteczka ozonu jest niestabilna, więc wkrótce rozpada się, tworząc tlen cząsteczkowy. Ten cykliczny proces pochłania promieniowanie i stale zachodzi w górnych partiach stratosfery.Naukowcy mierzą warstwę ozonową w jednostkach Dobsona, czyli liczbie cząsteczek ozonu potrzebnych do utworzenia warstwy o grubości 0,01 milimetra. Średnia grubość warstwy ozonowej to 300 jednostek Dobsona, czyli około 3 milimetry. To nie jest bardzo grube – chodzi o grubość trzech groszy ułożonych razem.
Definicja zubożenia warstwy ozonowej i jak to się dzieje
Zubożenie warstwy ozonowej jest powodowane przez chemikalia zawierające pierwiastki chloru i bromu, które są halogenami. Są ważnymi składnikami klasy czynników chłodniczych zwanych chlorofluorowęglowodorami (CFC), które były intensywnie używane w połowie XX wieku. CFC są obojętne i mogą migrować do wyższych warstw atmosfery pod wpływem prądów wiatru, gdzie energia ultrafioletowa Słońca je rozbija.
Atomy chloru i bromu są wysoce reaktywne, a po uwolnieniu z cząsteczek CFC reagują z dodatkowym atomem tlenu w ozonie, tworząc podchloryn (ClO-) lub podbromit (BrO-) jony i tlen cząsteczkowy. Jony te są nadal niestabilne i reagują z drugą cząsteczką ozonu, aby wytworzyć więcej tlenu cząsteczkowego i pozostawić wolny jon halogenowy, aby ponownie rozpocząć proces.
Najpoważniejsze zubożenie warstwy ozonowej występuje nad biegunem południowym późną zimą i wczesną wiosną. W tym czasie warstwa ozonowa zostaje zredukowana do zaledwie 100 jednostek Dobsona, czyli mniej więcej grubości dziesięciocentówki. Odkąd została odkryta, ta „dziura ozonowa” powiększała się w każdą kolejną antarktyczną zimę, zanim zniknęła latem.
Protokół Montrealski i leczenie warstwy ozonowej
W 1987 roku grupa 24 krajów spotkała się w Montrealu i wynegocjowała „Montrealski protokół w sprawie substancji, które Zubożyć warstwę ozonową”. Zgodzili się na stopniowe zaprzestanie stosowania CFC i innych chemikaliów zubożających warstwę ozonową przez 1995. Od tego czasu dziura ozonowa stale się powiększała, głównie z powodu substancji chemicznych, które były już w atmosferze. Jednak w 2016 roku grupa naukowców z MIT znalazła dowody na gojenie się warstwy ozonowej. Dziura ozonowa Antarktydy zaczyna rosnąć później w sezonie, nie jest już tak duża i nie jest już tak głęboka. Naukowcy postrzegają to jako dowód na to, że Protokół Montrealski działa. Jeśli tak jest i nadal tak się dzieje, spodziewają się, że dziura całkowicie się zagoi do połowy XXI wieku.