|
[[Plik:Min ozone.jpg|thumb|250px|Roczne minima ozonu nad Antarktydą]]
'''Dziura ozonowa''' – zjawisko spadku stężenia [[ozon]]u (O<sub>3</sub>) w [[stratosfera|stratosferze]] atmosfery ziemskiej. Występuje głównie w obszarach podbiegunowych. Tworzenie się i rozpad O<sub>3</sub> zachodzi pod wpływem światła, którego natężenie różni się dla danego obszaru w poszczególnych porach roku. Naturalna zawartość ozonu zmienia się z szerokością geograficzną<ref>ftp://toms.gsfc.nasa.gov/pub/omi/images/global/FULLDAY_GLOB.PNG.</ref>, dlatego trudno jest podać uniwersalną wartość stężenia granicznego, które określa pojawienie się dziury ozonowej. W przypadku [[Antarktyka|Antarktyki]] graniczna wartość stężenia O<sub>3</sub> określająca naturalny stan ozonosfery i dziurę ozonową wynosi 220 [[Jednostka Dobsona|DU]]<ref>[http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/facts/hole.html Ozone Hole Watch: What is the Ozone Hole?]</ref>. Do 1979 r. nie notowano w tym rejonie niższych stężeń O<sub>3</sub>, a późniejsze spadki zawartości ozonu miały charakter antropogeniczny{{fakt|data=2013-12}}. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z antropogeniczną emisją [[freony|freonów]].
== Zo ==
== Dziura ozonowa a środowisko ==
*
Ozon stratosferyczny pochłania część [[Ultrafiolet|promieniowania ultrafioletowego]] docierającego do Ziemi ze [[Słońce|Słońca]]. Niektóre rodzaje promieniowania ultrafioletowego są szkodliwe dla [[Organizm|organizmów żywych]], ponieważ mogą uszkadzać [[Komórka|komórki]] (oparzenia) oraz [[materiał genetyczny]] komórek. U ludzi i zwierząt mogą wywoływać zmiany [[nowotwór|nowotworowe]].
== Freony jako źródło powstawania dziury ozonowej ==
{{Główny artykuł|Substancje zubożające warstwę ozonową}}
Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego Słońca na cząsteczki atmosferycznego tlenu. Powstały ozon zanika w reakcji katalitycznego rozpadu z atomami chloru, uwolnionymi po rozpadzie freonów.
W czasie [[noc polarna|nocy polarnej]] duże obszary podbiegunowe znajdują się w półmroku albo są całkowicie nieoświetlone przez Słońce, dlatego wytwarzanie ozonu w tym obszarze ulega redukcji. Naturalny oraz wywołany zanieczyszczeniami rozpad trójatomowej cząsteczki tlenu nie zatrzymuje się w tym okresie, co prowadzi do zmniejszenia „grubości” warstwy ozonowej.
Problem pojawił się, gdy zaczęto używać związku CCl<sub>2</sub>F<sub>2</sub>, zwanego [[Dichlorodifluorometan|freonem-12]], oraz innych fluoropochodnych metanu i etanu (nazwanych wspólnie [[freony|freonami]] lub związkami CFC – {{ang.|chlorofluorocarbon}}) do produkcji [[aerozol]]i. Związki te wykorzystywane były:
* w [[sprężarka]]ch,
* w urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych,
* do produkcji lakierów,
* w przemyśle kosmetycznym,
* w medycynie.
Cząsteczki freonów nie wchodzą w reakcję z innymi substancjami i nie rozpadają się w troposferze, mogą więc pozostawać w atmosferze w stanie niezmienionym przez ponad 100 lat. Po przejściu do ozonosfery freony rozkładają się pod wpływem promieniowania ultrafioletowego na pierwiastki: węgiel, fluor i chlor. Wprawdzie węgiel spala się, a atomy fluoru łączą się ze sobą, ale chlor jest [[katalizator]]em rozkładu ozonu w zwykły tlen dwuatomowy.
Po raz pierwszy dziurę ozonową zaobserwowano w 1985 roku nad Antarktydą. Doprowadziło to do uchwalenia w tym samym roku [[Konwencja Wiedeńska w sprawie ochrony warstwy ozonowej|Konwencji Wiedeńskiej w sprawie ochrony warstwy ozonowej]]. Zakładała ona konieczność ograniczenia produkcji freonów, [[Halony|halonów]] i [[tlenki azotu|tlenków azotu]], bezpośrednio odpowiedzialnych za zanikanie warstwy ozonowej.
W 1982 roku doktor Joe Farman z [[British Antarctic Survey]], odkrył w czasie badań na Antarktydzie Zachodniej, że znaczna część pokrywy ozonowej nad biegunem zanikła. Przez następne lata dziura ozonowa nad biegunem powiększała się tak, że w październiku 1987 roku ilość ozonu była tam o 50% mniejsza niż przed jej odkryciem, w 1989 roku w wyższych warstwach zniknęło nawet ponad 95% ozonu. Według różnych badań stwierdzono, że przyczyną zanikania ozonu jest rosnąca koncentracja freonów. W 1986 i 1987 przeprowadzono pomiary na Antarktydzie i wskazano mechanizm ubywania ozonu stratosferycznego, związany z reakcją heterogeniczną, w której rolę katalizującą odgrywają [[polarne chmury stratosferyczne]]. Za podstawowy wkład w zrozumienie chemii atmosfery i wyjaśnienie tajemnicy powstawania dziury ozonowej [[Susan Solomon]] otrzymała nagrodę [[Amerykańskie Towarzystwo Meteorologiczne|Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego]].
Badania wykazały, że przez ostatnie kilkanaście lat [[stężenie]] ozonu w atmosferze ziemskiej stale się zmniejsza – średnio 0,2% rocznie. Obniżanie się zawartości tego gazu opisuje się jako powiększanie dziury ozonowej. Zjawisko to obserwuje się nie tylko nad [[Antarktyda|Antarktydą]], ale również na mniejszych szerokościach geograficznych, także nad Polską. Regularne badania ''grubości'' warstwy ozonowej rozpoczęto w [[Lata 80. XX wieku|latach 80. XX wieku]]. Posłużyły do tego [[sztuczny satelita|satelity]]. Z ich pomocą udało się stwierdzić, że ubytki ozonu mają charakter sezonowy. W grudniu [[2000]] roku prasa popularnonaukowa podała, że dziura ozonowa nad Antarktydą jest gigantyczna i nie wykazuje tendencji do zmniejszania. Uznano to za pośredni skutek niezwykle ostrej zimy. Sytuacja powtórzyła się niedawno nad [[Arktyka|Arktyką]].
== Dziura ozonowa i kosmiczne katastrofy ==
[[Plik:NASA and NOAA Announce Ozone Hole is a Double Record Breaker.png|thumb|250px|Dziura ozonowa nad [[Antarktyda|Antarktydą]] (zdjęcia z roku [[2006]])]]
Symulacje [[astrofizyka|astrofizyczne]] sugerują, że warstwa ozonowa mogłaby zostać zniszczona przez bliski Ziemi [[Rozbłysk gamma|rozbłysk promieniowania gamma]] związany ze „śmiercią” gwiazdy. Źródło tego zjawiska nie jest do końca znane, ale szansa wystąpienia takiej katastrofy w ciągu najbliższego stulecia jest znikoma. Skutkiem oddziaływania na atmosferę [[promieniowanie gamma|promieni gamma]] zgodnie z symulacjami w zamkniętym obecnie instytucie fizyki pod Genewą w Szwajcarii miałoby być wytworzenie ogromnych ilości tlenków azotu, które weszłyby w reakcję z ozonem doprowadzając do jego rozpadu. Dziura ozonowa ogarnęłaby całą planetę na wiele miesięcy.
Istnieje też hipoteza, według której tzw. [[wymieranie permskie]] spowodowała emisja gazów [[wulkanizm|wulkanicznych]]. Weszły one w reakcję z ozonem powodując powstanie dziury ozonowej, co (według tej hipotezy) było jedną z przyczyn zagłady wielu [[gatunek (biologia)|gatunków]].
== Zobacz też ==
{{Wikisłownik|dziura ozonowa}}
* [[Ziemia-śnieżka]]
{{Przypisy}}
*
== Bibliografia ==
* {{cytuj pismo|nazwisko=Visscher |imię=H. |nazwisko2=Looy |imię2=C.V. |nazwisko3=Collinson |imię3=M.E. |nazwisko4=Brinkhuis |imię4=H. |tytuł=Environmental mutagenesis during the end-Permian ecological crisis |czasopismo=[[Proceedings of the National Academy of Sciences|PNAS]] |data=2004-08-31 |doi=10.1073/pnas.0404472101 |wolumin=101 |numer=35 |strony=12952–12956}}
* {{cytuj książkę|nazwisko=Andrews |imię=J.E. |nazwisko2=Brimblecombe |imię2=P. |nazwisko3=Jickells |imię3=T.D. |nazwisko4=Liss |imię4=P.S. |rok=1999 |tytuł=Wprowadzenie do chemii środowiska |wydawca=WNT |miejsce=Warszawa}}
* {{cytuj książkę|nazwisko=O’Neil |imię=P. |rok=1997 |tytuł=Chemia środowiska |wydawca=PWN |miejsce=Warszawa, Wrocław}}
* {{cytuj książkę|imię=Hans |nazwisko=Vockenhuber |rok=1995 |tytuł=Bomba zegarowa: ozon |wydawca=Oficyna Wydawnicza SPAR |miejsce=Warszawa |isbn=838662504X}}
| 