Do czasu odkryć dokonanych w ubiegłym stuleciu ludzie po prostu nie wiedzieli o roli, jaką odgrywa ozon.
Pod koniec stulecia stało się jasne, że z wielu powodów warstwa ozonowa jest zubożała się, w niektórych miejscach staje się cieńsza lub po prostu mniej nasycona ozonem. Zjawisko to zostało nazwane dziurami ozonowymi.
Przyczyny zubożenia warstwy ozonowej
Tlen trójatomowy nazywa się ozonem. Jego główna część znajduje się w górnych warstwach atmosfery na wysokości od 12 do 50 kilometrów nad poziomem morza. Największe stężenie koncentruje się na 23-kilometrowej wysokości. Gaz ten został odkryty w atmosferze w 1873 roku przez niemieckiego naukowca Shenbeina. Później taką modyfikację tlenu znaleziono poniżej wymienionych wysokości, a nawet w warstwach atmosfery w pobliżu powierzchni ziemi.
Okazało się, że starty rakiet kosmicznych, loty samolotów na wysokości od 12 do 16 kilometrów oraz emisje freonu odgrywają największą rolę w powstawaniu dziur ozonowych.
Po raz pierwszy dziura ozonowa o średnicy ponad 1000 km została odkryta w 1985 roku na półkuli południowej nad Antarktydą przez grupę naukowców z Wielkiej Brytanii.
Postęp technologiczny i dziury ozonowe
Największą szkodę dla warstwy ozonowej powodują związki chloru i wodoru. Takie związki powstają podczas rozkładu freonów. Zwykle są używane jako opryskiwacze. Po osiągnięciu określonego progu temperatury freony gotują się. Jednocześnie ich objętość wzrasta kilkakrotnie. To właśnie ten proces jest wymagany w produkcji aerozoli.
Freony są również wykorzystywane do produkcji urządzeń zapewniających niskie temperatury. Znajdują się w systemach dużych i małych zamrażarek, lodówek przemysłowych i domowych. Kiedy freony przeciekają, mając wagę mniejszą niż powietrze atmosferyczne, zaczynają się unosić. W atmosferze chlor odrywa się i reaguje z tlenem trójatomowym, niszcząc w ten sposób cząsteczki ozonu, zamieniając go w zwykły tlen.
Zniszczenie warstwy ozonowej atmosfery odkryto dość dawno temu, ale dopiero w latach 80. proces ten był realną oceną. Okazało się, że przy znacznej redukcji ozonu w atmosferze planeta przestanie się ochładzać. Temperatura zacznie rosnąć. Co więcej, tempo tego wzrostu przekroczy nawet możliwość wywołania efektu cieplarnianego ze względu na wzrost dwutlenku węgla w atmosferze.
To, czy efekt cieplarniany jest przyczyną niszczenia warstwy ozonowej, jest nadal kwestią sporną dla naukowców.
Konsekwencje zniszczenia warstwy ozonowej Ziemi
Jak już wspomniano, ozon jest tlenem trójatomowym. Gaz ma szczególny zapach i niebieskawy kolor. W pewnych warunkach gaz staje się cieczą, wyróżniającą się kolorem zwanym „indygo”. W szczególnych warunkach ozon może przejść ze stanu ciekłego do stanu stałego. W takim przypadku jego kolor zmieni się na ciemnoniebieski.
Nie będzie przesadą stwierdzenie, że bez obecności warstwy ozonowej życie na naszej planecie byłoby niemożliwe. Przynajmniej w formie, która istnieje.
Promieniowanie ultrafioletowe jest niebezpieczne dla wszystkich żywych istot. Jeśli stanie się bardziej intensywny, pod jego wpływem zaczną się masywne, poważne choroby. Wizja cierpi. Jest to rozwój zaćmy i zmiany w rogówce oraz złuszczanie siatkówki. Twarde promieniowanie ultrafioletowe działa depresyjnie na odporność komórkową. Przede wszystkim wpłynie na skórę, wyrażoną w chorobach onkologicznych. Organizmy żywe, na skutek narażenia na zwiększone promieniowanie, w znacznie mniejszym stopniu przestaną opierać się wszelkim infekcjom.
Następuje spadek żyzności gleby. Wymierają bakterie żyjące w glebie, wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe. I właśnie im w dużej mierze gleba zawdzięcza żyzność. Jeśli sytuacja nie ulegnie zmianie, końcowym rezultatem będzie przekształcenie Ziemi w martwą planetę ze zmianami klimatycznymi.
Problem dziur ozonowych
Problem zaczął być dyskutowany na poziomie globalnym, może doprowadzić do katastrofy ekologicznej. Podpisano stosowne dokumenty i umowy. Kraje podjęły jednolitą decyzję o konieczności ograniczenia produkcji freonów. Znaleziono dla nich zastępstwo. Okazało się, że jest to mieszanina propan-butan. Jego wskaźniki są takie, że z powodzeniem może zastąpić freony.
Obecnie niebezpieczeństwo zniszczenia warstwy ozonowej jest nadal jednym z najbardziej aktualnych. Jednak na świecie nadal stosuje się technologie wykorzystujące freony. Dlatego naukowcy zajmują się rozwiązywaniem problemu redukcji emisji freonu, próbując znaleźć dla nich tańsze i wygodniejsze zamienniki.
Sposoby rozwiązania globalnego problemu dziur ozonowych
W 1985 roku świat zaczął podejmować poważne kroki w celu ochrony warstwy ozonowej. Dziury ozonowe stały się nowym problemem środowiskowym. Początkowo wprowadzono ograniczenia dotyczące emisji freonu. Następnie rządy zatwierdziły Konwencję Wiedeńską. Ma na celu ochronę warstwy ozonowej w atmosferze. Konwencja mówi, że:
- Delegacje reprezentujące różne państwa przyjmują porozumienie przewidujące współpracę w zakresie badań procesów i substancji wpływających na warstwę ozonową i prowokujących zmiany w niej.
- Kraje zobowiązują się do systematycznego monitorowania warstwy ozonowej.
- Rządy pracują nad stworzeniem technologii i substancji o unikalnych właściwościach, które pomagają zminimalizować szkody dla ozonu w atmosferze.
- Kraje zobowiązują się do współpracy przy opracowywaniu środków i ich wykorzystaniu, a także do zapewnienia stałego monitorowania działań, które mogą powodować powstawanie dziur ozonowych.
- Opracowane technologie i nabyta wiedza o kraju są przekazywane sobie nawzajem.
W czasie, który minął od przyjęcia Konwencji Wiedeńskiej, kraje podpisały wiele protokołów w celu ograniczenia uwalniania fluorochlorowęglowodorów. Jednocześnie określone są przypadki, w których ich produkcja powinna zostać całkowicie zatrzymana.
Przywracanie warstwy ozonowej
Przyczyny i konsekwencje zubożenia warstwy ozonowej są dobrze znane. Największym problemem, który niesie ze sobą zagrożenie, jest technologia stosowana przy produkcji agregatów chłodniczych. Ten okres bywał czasem nazywany nawet kryzysem freonowym. Nowe inwestycje wymagały znacznych inwestycji kapitałowych. Miało to negatywny wpływ na produkcję. Jednak znaleziono rozwiązanie. Okazało się, że freony można zastąpić innymi substancjami. Oprócz gazów propanu i butanu okazały się paliwem węglowodorowym. Obecnie powszechne stają się instalacje wykorzystujące endotermiczne reakcje chemiczne.
Mówi się też o przywróceniu warstwy ozonowej. Według fizyków atmosferę planety można oczyścić z freonów za pomocą elektrowni jądrowej o mocy co najmniej 10 rBT. Według szacunków Słońce jest w stanie wyprodukować do 6 ton ozonu na sekundę, ale jego niszczenie przebiega szybciej. Jeśli używać jednostek energetycznych jako fabryk ozonu, możliwe jest osiągnięcie równowagi. Oznacza to, że ozon będzie wytwarzany w takim samym stopniu, jak zostanie zniszczony.
Doładowanie warstwy ozonowej
Projekt produkcji ozonu nie jest jedynym. Na przykład, zdaniem naukowców, ozon może być sztucznie wytwarzany w stratosferze. To samo można zrobić w atmosferze.
Proponuje się zasilanie stratosfery sztucznie wytworzonym ozonem za pomocą samolotów transportowych, które mogą rozpylać ten gaz na odpowiednich wysokościach.
Cząsteczki ozonu można uzyskać ze zwykłego tlenu za pomocą laserów na podczerwień. Można do tego wykorzystać aerostaty.
Jeżeli zastosowanie platformy z laserami da pozytywny efekt w rozwiązaniu problemu dziur ozonowych, to takie urządzenia można umieścić na stacji kosmicznej. W takim przypadku możliwe jest zapewnienie stałej dostawy ozonu.
Główną wadą wszystkich takich rozwiązań jest cena. Koszt każdego projektu jest zbyt wysoki. Z tego powodu znaczna część projektów nie jest realizowana.
Wniosek
Wydano miliardy dolarów, aby uratować warstwę ozonową Ziemi, a przynajmniej zachować ją w takiej postaci, w jakiej jest teraz. Naukowcy obliczyli, że jeśli jakakolwiek działalność człowieka (czynniki antropogeniczne), która jest przyczyną dziur ozonowych, ustanie, przywrócenie jej do poprzedniej objętości zajmie 100-200 lat.
