2012. szeptember 16. – Mi is a háromatomos oxigén, az ózonpajzs és az ózonlyuk? Az ózonpajzs a légkör 20-50 km magasan lévő ózontartalmú része. Hőmérséklete eléri a 60 Celsius-fokot. A földi élet számára rendkívül fontos, mert kiszűri az UV sugarak legnagyobb részét. Tóth Zoltán Ózonpajzs és ultraibolya sugárzás című dolgozata alapján tekintsük át a témát!
1985-ben a British Antarctic Survey kutatói drámai felfedezésről adtak hírt: az antarktiszi Halley-öböl felett 1977 és 1984 között a tavaszi évszakban az ózontartalom 40%-kal csökkent; azaz felfedezték az "ózonlyukat".
Az ózon keletkezése a légkörben
Az ultraibolya sugárzásnak jelentős hányadát a légkörben található ózon szűri meg, megakadályozva ezáltal, hogy e veszélyes sugárzás nagymértékben a földfelszínre jusson. Az ózon, vagyis a háromatomos molekulájú oxigén a légkörben a gázok egy milliomod részénél is kisebb mennyiségben van jelen, de jelentősége az UV-sugárzás elnyelése miatt óriási.
Az ózonnak kétféle módon is szerepe van az UV-sugárzás megszűrésében. Az egyik végül is közvetett: az ózonképző folyamatokhoz extrém UV-sugárzás kell, s emiatt e tartomány energiája felemésztődik az "ózongyártásban". Másrészt maga az ózon elnyeli (abszorbeálja) az UV-B-sugárzás döntő hányadát.
Az ózon keletkezésének megértéséhez kísérjük figyelemmel egy képzeletbeli extrém UV sugárzásnyaláb útját a légkörben lefelé. A Föld légkörébe érve az extrém UV hamarosan elkezd ionizálni, s ezért gyengülni. Az oxigénmolekula a 242 nm-nél rövidebb hullámhosszú, extrém UV-sugárzás hatására disszociál, azaz két oxigénatomra bomlik. Ez a folyamat nagyobb magasságokban is lejátszódik ugyan, de ahogy lefelé haladva az oxigénmolekulák koncentrációja nő, egyre intenzívebbé válik. A sztratoszférában már elegendően nagyszámú egyéb molekula van jelen ahhoz, hogy segítségükkel ún. "hármas ütközési reakcióval" az atomos oxigénből ózon keletkezzék. Az "ütköző részecske" szerepét leginkább nitrogén- vagy oxigénmolekulák töltik be, amiből látható, hogy az ózonképzésből a levegőben legnagyobb mennyisében előforduló anyag, a nitrogén is kiveszi a szerepét. Az így létrejövő ózon egy része különböző folyamatokban újra elbomlik.
Ha tovább folytatjuk az előzőekben kiválasztott extrém UV-nyalábunk légköri útjának figyelemmel kísérését, azt tapasztaljuk, hogy az alsó sztratoszférában már gyakorlatilag eltűnik, ennél alacsonyabb magasságokba már nem jut el. Ugyanis mire ideér, összes energiája felemésztődik a különböző folyamatokban.
Az ózon magasság szerinti eloszlása az 1. ábrán vastag vonallal jelölt módon alakul. Ennek az eloszlásnak az a magyarázata, hogy egyre lejjebb haladva a légkörben, egyre több oxigén, illetőleg "harmadik ütköző részecske" áll rendelkezésre, így növekszik az ózontartalom. A 12-14 km-es magasságban viszont elfogy az addig energiájával sokféle folyamatot tápláló extrém UV, s így lejjebb már nem tud ezen az úton ózon keletkezni. Mégis találunk ózont a troposzférában (átlagosan az összózon mennyiségnek 10 százalékát), ugyanis egyrészt az áramlások leszállítják, sőt az ózonnak vannak földfelszíni forrásai is.
Az előzőekből láthatjuk, hogy ózon az egész légkörben megtalálható a földfelszíntől egészen a legfelső légrétegekig. Ezért a hétköznapi szóhasználatban elterjedt „ózonréteg”, „ózonpajzs” kifejezések nem fedik teljesen a valóságot, hiszen hibásan azt a képzetet kelthetik, hogy az ózon csak egy jól elkülöníthető rétegben koncentrálódik, noha a légköri ózon mintegy 80 százaléka valóban egy viszonylag szűk magasságtartományban - 15 és 25 km között - helyezkedik el.
Változások az ózontartalomban
Ezek után vegyük szemügyre azokat a tényezőket, amelyek hosszú távon okoznak változásokat az ózontartalomban. Elsősorban két periodikus folyamat az, amelyekkel számolnunk kell. Gondoljuk csak el: mivel az ózon léte az extrém ultraibolya sugárzástól függ, nyilván ennek intenzitásában bekövetkező bármilyen erőteljesebb és tartósabb változásnak hatással kell lennie az ózontartalomra. ...
Ezzel elérkeztünk oda, hogy megtekintsük, hogyan változott a légkör ózontartalma az utóbbi évtizedekben. A hosszú távú adatsorokból kitűnik, hogy a légköri ózonfogyás legalább 20 éves múltra visszatekintő tendencia. ...
A légkörben található ózon mennyisége tehát globális léptékben, folyamatosan csökken. Az ember tehát e vonatkozásban mesterségesen megváltoztatta a légkör összetételét. Kérdés persze, hogy milyen mértékben? Pontosabban fogalmazva: teljes egészében magunkat kell-e vádolni ezért a kb. 2%-os 10 évenkénti csökkenésért? ...
a probléma legdrámaibb, „leglátványosabb” eseményére, az ózonlyukra gondolunk. Ez a félreérthető kifejezés nem szó szerinti kilyukadást, vagy akár az ózontartalom időszakos megszűnését jelöli, hanem azt, hogy egy jól körülhatárolható helyen, a Déli-sark környezetében erősen csökken az ózontartalom. Ez ugyanis egyértelműen az emberi tevékenység sajnálatos terméke. Bár Molina és munkatársai már a 70-es évek első felében figyelmeztettek az antropogén eredetű klórvegyületek légköri felhalmozódásának káros következményére, vagyis arra, hogy a különböző folyamatokban felszabaduló klór veszélyezteti a légköri ózont, ilyen drasztikus következményre senki sem gondolt. A 80-as évek eleje óta az Antarktisz fölött a minden kora tavasszal fenyegetően tátongó "ózonlyuk" (vagyis a kevesebb, mint felére vékonyodó védőernyő) felgyorsította az eseményeket: az ún. montreali jegyzőkönyvet (1987) már több egyezmény követte, s a fejlett országoknak rohamtempóban kellett csökkenteniük az ózonkárosító halogénezett szénhidrogének (angol rövidítéssel CFC-k) felhasználását. A becslések szerint jelenleg úgy tűnik, hogy jó, ha a következő évszázad végére a sztratoszférában visszaáll a normális klórtartalom. (A klór-monoxid az ózonroncsolás közvetlen kémiai okozója.) A 80-as évek végén azt prognosztizálták, hogy a CFC-felhasználás erőteljes csökkentése ellenére az azt követő években a sarkvidéki ózonlyuk még erősödni fog. Ez így is történt, az ózonlyuk súlyossága minden egymást követő tavaszon rekordot döntött. ...
Mi lehet hát az oka, hogy az ózonkárosító anyagok ipari felhasználásának gyors visszaszorítása dacára nem észlelünk javulást, sőt az ózontartalom tovább csökken?
Ennek oka pont az, amiért ezen anyagok használata széles körben elterjedt, hogy ti. kémiailag semlegesek. Emiatt nem lépnek reakcióba más anyagokkal, miért is rendkívül hosszú ideig (50-100 év!) a légkörben maradhatnak változatlan formában. Felhasználásuk beszüntetésével tehát további feldúsulásukat meg tudjuk ugyan akadályozni, de a légkörben már benne lévő CFC-k még jó ideig pusztítani fogják az ózont.
A 90-es években a légkör egészében számottevően csökkent az ózontartalom.
A fölfelszínre érkező ultraibolya sugárzás és kapcsolata a légköri paraméterekkel
Mi, akik a fölfelszínen élünk, tevékenykedünk, a fentebb ismertetett folyamatokból közvetlenül semmit sem érzékelünk. Viszont egy nagyon fontos következményt szó szerint a saját bőrünkön tapasztalunk a leérkező ultraibolya sugárzás erősségét. Az ózon csak egészen kis mértékben engedi át az ultraibolya sugárzást. Ez a lejutó, kevéske mennyiség elengedhetetlen a D-vitamin képződéséhez, nagyobb dózisban azonban az ultraibolya sugárzás veszedelmes ellenség: bőrrákot okozhat, gyengíti az immunrendszert, roncsolja a kötőhártyát stb. Meg kell tehát mérnünk, hogy mekkora dózis érkezik e hullámhossztartományban. Ennek detektálása a kis energiák miatt igen nehéz műszaki feladat, ez is az oka lehet annak, hogy csak az utóbbi néhány évben kezd elterjedni a világon a biológiailag hatékony ultraibolya sugárzás folyamatos megfigyelése, monitorizálása.
Az ózonpajzs megóvására 1987-ben megszületett a Montreali Jegyzőkönyv, amely évekre előretekintve szabályozza az ózonkárosító anyagok gyártását, kereskedelmét és felhasználását. A nemzetközi egyezmények következetes betartása eredményeképpen a magaslégköri ózon mennyisége egyre lassabb ütemben csökken. A 80-as években az egész világon megkezdték az ózonkárosító anyagok gyártásának és kereskedelmének visszaszorítását. Magyarország már 1989-ben csatlakozott a Montreali Jegyzőkönyvhöz, és azóta következetesen eleget tesz az ózonréteg védelme érdekében hozott valamennyi nemzetközi előírásnak. A Környezetvédelmi Minisztérium a 22/1993. (VII. 20.) KTM-rendelettel és módosításaival, melyek mindenben megfelelnek a Montreali Jegyzőkönyv és előírásainak, megteremtette a jogszabályi alapot az ózonkárosító anyagok felhasználásának visszaszorításához – írja Susánszky Ferenc a Lélegzet internetes oldalon.
