| Početna | Glasnici 1-5 | Glasnici 6-10 | Glasnici 11-15 |

EKOLOGIJA - OZONSKE RUPE
Svjedoci smo sve goreg stanja i sve većih oscilacija u vremenu, od extra vrućina do extra hladnoće. Prijelaz između godišnjih doba je izgubio svaki smisao, a čini se da nas ništa bolje ne očekuje u budućnosti ... unatoč nekim "naporima". Znamo i sami kako se priča "ozonska rupa 'vamo, ozonska tamo", a mi samo klimamo glavom u stilu, ma znamo mi sve o tome. Je li zaista tako? Evo malo materijala za one koji to ne znaju, a za one koji znaju - neka ponove ... :-)

ŠTO JE OZON?
Sunčevo je zračenje neophodno za život na Zemlji, ali pretjerane količine nekih dijelova Sunčeva spektra mogu imati sasvim suprotni, neželjeni učinak. To je slučaj s ultraljubičastim (ultravioletnim) zračenjem (UVZ). Ultraljubičaste zrake u malim količinama mogu biti korisne, jer sudjeluju u proizvodnji D vitamina koji je važan za izgradnju kostiju. Međutim, previše UVZ potiče mutaciju gena, oštećenja DNK, rak kože, prerano starenje i ostećenja imunološkog sustava.


Do Zemljine površine dopire samo manji dio od ukupnog UVZ sa Sunca. Glavninu tog opasnog zračenja na putu do Zemlje zaustavlja ozon. Ozon (O3) je plin čije se molekule sastoje od tri atoma kisika. Čak 90 % od ukupnog ozona u atmosferi nalazi se u stratosferi jer vrlo djelotvorno upija UVZ. Zato su najgornji dijelovi stratosfere jako zagrijani. Iznad ozonosfere atmosfera je hladnija. Ozon u stratosferi nastaje djelovanjem sunčeve radijacije koja cijepa molekule kisika O2 na dva atoma kisika. Kada se tako nastali atom kisika (O) spoji s molekulom kisika (O2) nastaje ozon. Ozon i nestaje djelovanjem sunčeve radijacije. Raspada se na atom kisika i molekulu kisika. Količina ozona u atmosferi ovisi o ravnoteži proizvodnje i razgradnje.
| Pravilnik o načinu polic. postupanja |
| Transparency International |
| PCAP International |
| OSCE/OESS |
| Služba spašavanja na vodi |
| Svjetski Dan stanovništva |
| Hrvatski centar za razminiranje |
| Minska situacija općine Tounj |
| Masovno trovanje mačaka |
| Udruga Rajska ptica |
| NVO i uloga u društvu |
| Udruga Izvor |
| Popis terap. zajed. za odvikavanje |
Raspodjela ozona ovisi još i o kretanju između područja proizvodnje i područja razgradnje. Ta kretanja ovise o vjetrovima koji uzrokuju dnevne, sezonske i godišnje razlike u koncentraciji ozona.
Najveća koncentracija ozona je na visini izmedu 20 i 21 km, mada ga ima (ali znatno manje) i u drugim dijelovima atmosfere. U tropskim širinama je visina tropopauze (međusloja između troposfere i stratosfere) za 6-9 km veća nego u višim geografskim širinama. To značajno utječe na količinu ozona u stupcu zraka (od površine Zemlje do gornje granice atmosfere) na različitim geografskim širinama. Najviše ozona nastaje fotokemijskim reakcijama u stratosferi iznad tropa, na visini od 25-30 km. Otuda se premješta prema nižoj stratosferi viših geografskih širina. Zato najviše ozona ima u visokim geografskim širinama, a najmanje u tropima.
To omogućuje UV zrakama da u većoj količini dopiru do površine Zemlje u nižim nego u višim geografskim širinama. Dakle, zbog manje količine ozona u tropima je biosfera najslabije zaštićena od UV zraka, pa su se tu morali razviti jaki obrambeni mehanizmi (primjer je tamnoputost tamošnjeg stanovništva). Postojanje ozona utvrđeno je sredinom prošlog stoljeća. Tada se, prvo u Njemačkoj, a onda i drugdje u svijetu, počeo koristiti "ozonometar", jodizirajuci papir koji mijenja boju ako je izložen ozonu. Do posljednje četvrtine 19. st. već je bilo nedvojbeno utvrđeno da je ozon sastavni dio atmosfere. Mjerenja troposferskog ozona počela su sredinom 19. stoljeća. No, čini se da postoji samo jedan dugi niz podataka koji bi pouzdano svjedočio o koncentraciji ozona pri površini Zemlje u prošlom stoljeću. To su rezultati mjerenja u blizini Pariza izmedu 1876. i 1910. godine.
Značajan je podatak da je Albert Levy ostavio detaljne upute o svojim mjerenjima, na temelju kojih su Andreas Vola i Dieter Klay, s njemačkog centra za nuklearna istraživanja konstruirali napravu koja je bila kopija Levyeve. Od 1956. do 1982. mjerena je koncentracija troposferskog ozona na Arkoni, njemačkom otoku u Baltičkom moru, u ruralnoj sredini za koju se smatralo da ima podjednake uvjete kao i okolica Pariza u 19. st. Rezultati su se najčešće kretali između 25 i 55 ppb (parts per billion = dijelova na milijardu), dok je Levyev rezultat bio oko 10 ppb. To znači da je koncentracija površinskog ozona porasla gotovo 4 puta.

KONCENTRACIJA OZONA izražena kao parcijalni tlak u
nanobarima i kretanje temperature zraka u atmosferi.

Iako se u troposferi nalazi samo manji dio ozona, njegov se udio stalno povećava. To je rezultat aeropolucije koja nastaje izgaranjem fosilnih goriva. Ozon je stalni prati1ac smoga. U troposferi nastaje indirektno kemijskim reakcijama u kojima sudjeluju metan, ugljični monoksid, nitrati i ugljikovodici. Koncentracija ozona u troposferi iznosi do 50 ppb, ali zbog aeropolucije može biti I znatno veća. Jedan dio ozona premješta se u troposferu iz stratosfere. To se događa u proljeće na obje hemisfere. Do 1973. se smatralo da je taj prijenos glavni izvor troposferskog ozona. Čini se da na južnoj hemisferi doista i jest tako. Samo na sjevernoj hemisferi veće količine troposferskog ozona nastaju spomenutim kemijskim reakcijama između spojeva koji nastaju 1judskom aktivnošću. Koncentracija troposferskog ozona je u zadnjih 50 godina osobito porasla u motoriziranim i industrijaliziranim područjima. Primijećena je veća koncentracija u područjima niz vjetar.

Otkriće ozonske rupe
akon godina zabrinutosti zbog povećanja troposferskog ozona u urbanim područjima, čovjek je 1985. ostao zapanjen drugim problemom: smanjenjem ozona, ali u stratosferi. Sredinom 80-ih godina znanstvenici su došli do neočekivanog otkrića. Nakon što je niz godina mjerio koncentraciju ozona na antarktičkoj stanici Halley Bay, britanski je tim stručnjaka utvrdio konstantno smanjenje ozona u stupcu zraka, još od 1968. godine. Prije 1968. g. izmjerene su dnevne vrijednosti veće od 300 DU, a 1984 manje od 200 DU (DU = Dobson's unit = Dobsonova jedinica). To je mjerna jedinica kojom se izražava količina ozona.
Dobsonova jedinica je oznaka za 2,69 × 10 16 molekula ozona u stupcu zraka presjeka 1 cm2 - računajući od površine Zemlje do gornje granice atmosfere. Kada bi se u takvom stupcu tlakom od 1 atmosfere, pri temperaturi od 0°C stlačila količina ozona od 100 DU, dobio bi se sloj ozona debljine 1 mm.) Ti su rezultati objavljeni 1985. godine. Ponukali su američke znanstvenike da još jednom provjere svoje podatke o količini ozona. Naime, NASA je lansirala satelit "Nimbus 7" sa zadaćom istraživanja prirodnih bogatstava Zemlje. Uz ostalo, taj je satelit nekoliko puta dnevno mjerio i količinu ozona. Iako su zabilježene niske vrijednosti, nije im se posvećivala pozornost. Naime, sistem za obradu podataka je bio programiran tako da ne uzima u obzir vrijednosti za koje se smatralo da su nerealno niske.
Kad je to ograničenje programa uklonjeno, rezultati su se slagali s britanskim: koncentracija ozona se smanjuje, tj. ozonski je sloj prorijeđen. Prorjeđenje ili stanjenje ozonskog sloja dobilo je naziv ozonska rupa. Pojava se javlja nad Antarktikom u proljeće, s maksimumom u listopadu. Slična je rupa utvrđena i iznad Arktika 1986. god., i to u veljači. Interesantno je da se u oba slučaja najveće stanjenje podudara s najnižom temperaturom pri površini. U početku se nije znalo objasniti otkuda potječe to prorjeđenje. NASA je u rujnu i listopadu 1986. i 1987. provela istraživanja zrakoplovima. S početnom stanicom u Punta Arenas-u, letovi su bili usmjereni prema Antarktiku, ne bi li se detaljno ispitala atmosfera i prikupili uzorci zraka.
Godinu i pol kasnije, na temelju terenskih i laboratorijskih istraživanja utvrđeno je da je smanjenje ozona posljedica kemijske aktivnosti atoma klora sadržanih u freonima. Šezdesetih godina počeli su se koristiti sintetični spojevi sastavljeni od ugljika, fluora i klora. Poznati su pod nazivima klorofluorougljici ili halokarboni, a trgovački im je naziv - freoni. Koristili su se u raspršivačima (sprejevima), proizvodnji nekih vrsta plastike, klima-uređajima i rashladnim sistemima. U početku se njihova proizvodnja povećavala 10-15 % godišnje (jer su se brzo otkrivale nove mogućnosti primjene), a onda je usporena na 4 %. Freoni nisu kemijski aktivni u donjoj atmosferi, pa se izdižu sve do stratosfere, odnosno, do ozonskog sloja. Vrlo se sporo raspadaju i u atmosferi mogu nestati samo fotolizom u stratosferi, tj. UV zrake ih rastavljaju na sastavne atome. Oslobođeni atom klora reagira s molekulama ozona, pretvarajući ih nizom kemijskih reakcija u običan kisik.
Kasnije je otkriveno da slično djelovanje imaju dušični oksidi. Tako se smanjuje koncentracija ozona i pojačava intenzitet UV zraka. Računa se da 1 % smanjenja ozona pojačava UVZ za 2 %. Taj odnos, međutim, i nije baš tako jednostavan. Npr. u Švicarskim Alpama je 1982.-1990. god. UVZ poraslo za 1% godišnje, a u SAD-u se 1974.- 1985. smanjilo, jer na UVZ utječu i drugi faktori (naoblaka, aeropolucija, vulkanska prašina). Freoni su i izrazito učinkoviti staklenički plinovi. Znanstvenici upozoravaju da će do 2050. god. temperatura na Zemlji porasti za 2°C, ukoliko se potrošnja freona nastavi kao do sada. Kako nastaje ozonska rupa? Već je od sredine 70-ih godina bilo poznato da freoni i slični spojevi (npr. oni koji umjesto klora sadrže brom) mogu uništiti ozon. Na sličan način ozon razbijaju i spojevi NOx. (to je zajednički naziv za NO i NO2) koji potječu od mikrobioloških procesa u tlu i moru. Nakon otkrića ozonske rupe nad Antarktikom, te je postavke trebalo provjeriti na konkretnom primjeru, u velikom prirodnom laboratoriju.
Tek tada se pokazalo da ono što se događa nad Antarktikom ne odgovara scenariju koji je napisan u laboratorijima tisuće kilometara daleko od Antarktika. Teoretski, klor oslobođen iz freona ne bi mogao uništavati ozon u tolikoj mjeri u kolikoj je ozon stvarno nestajao. Računalo se s tim da, iako atom klora može uspješno uništavati ozon, njegovo djelovanje može biti privremeno zaustavljeno ukoliko dospije u spojeve koji nisu kemijski aktivni. To je upravo ono što se događa s klorom oslobođenim iz freona. Kemijski neaktivni spojevi (npr. ClONO2, i HCl) zapravo mogu reagirati između sebe i proizvesti molekule klora (Cl2). Međutim, u plinovitoj fazi je taj proces toliko spor, da gotovo nema posljedica. Osim toga, molekula klora (Cl2) i tako nije opasna za ozon. Opasni su samo atomi klora, s neparnim brojem elektrona, a oni nastaju cijepanjem molekula uz pomoć sunčeva zračenja valne duljine manje od 450 nm (nm = nanometar = 10-9 m). Nakon toga je ustanovljeno da se spomenuta kemijska reakcija koja je u plinovitoj fazi vrlo spora, znatno brže odvija na površini ledenih čestica, a takvi su uvjeti najpotpunije zadovoljeni nad Antarktikom. Zapadno strujanje koje postoji u stratosferi, nad Antarktikom ima znatno smanjeni polumjer, pa se pretvara u tzv. polarni vrtlog.
U polarnom vrtlogu nastaju oblaci u kojima je temperatura izuzetno niska, a sadrže zaleđenu dušičnu kiselinu i vodu. Na površini tih ledenih čestica vrlo brzo reagiraju (u drugačijim uvjetima slabo aktivni) spojevi što sadrže klor. Pritom se klor oslobađa (Cl2) kao plin, a dušična kiselina ostaje zaleđena. Budući da se na nju vežu spojevi Nox, ozon ostaje zaštićen (Nox bi ga uništavali samo kao plinovi). Dakle, zimi je nad Antarktikom koncentracija ozona velika jer ne postoji ništa što bi ga uništavalo: klor je u molekularnom stanju (Cl2), a Nox nisu u plinovitom stanju. Dolaskom proljeća "u igru" ulazi novi faktor: sunčevo zračenje. Ono daje energiju za cijepanje molekula klora na vrlo aktivne atome klora. Naglo oslobođeni aktivni klor (koji se je u obliku molekula nakupljao cijele zime) počinje uništavati molekule ozona. To se događa tako dugo dok se ne "isprazne zalihe" nagomilanog klora, što obično traje oko šest tjedana.
Ako u atmosferu posredstvom freona dospije više klora, onda se to razdoblje produži. Nakon toga, uspostavlja se prirodna ravnoteža izgradnje i razgradnje ozona. Zašto nad Antarktikom? Opisani procesi daju odgovor na mnoga pitanja koja su sve donedavno mučila znanstvenike. Nije bilo jasno zašto se ozonska rupa javlja baš nad Antarktikom. Izgleda da se uopće ne radi o tome da svi freoni atmosferskom cirkulacijom dospijevaju nad Antarktik, već su kemijske reakcije čiji je krajnji rezultat uništavanje ozona, moguće samo nad Antarktikom, zbog vrlo niske temperature. (Sjetite se sporosti procesa u plinovitoj fazi, tj. pri višoj temperaturi.) Kada bismo cijelu priču preselili na sjeverno polarno područje, ne bismo dobili jednak rezultat jer su uvjeti ipak drugačiji. Arktik je ocean, a Antarktik kopno, pa je temperatura nad Arktikom viša. Zato ozonska rupa nad sjevernom hemisferom nije intenzivna. Još su manje mogućnosti njenog nastanka opisanim procesima u nižim geografskim širinama. Dakle, ozonska rupa nastaje nad Antarktikom stoga što tamo postoji polarni vrtlog s oblacima izuzetno niske temperature, a niska temperatura je potrebna da bi se oslobodio klor iz neaktivnih spojeva. Zašto u proljeće? Drugo pitanje bez jasnog odgovora odnosilo se je na sezonsku pojavu ozonske rupe. Sada je i to riješeno.
Zimi je klor u "bezopasnom" molekularnom stanju, a aktivan postaje početkom proljeća jer se tada javlja sunčevo zračenje koje ga pretvara u aktivne atome. Nakon što se ti atomi potroše, nove molekule klora se neće stvarati sve do zime, jer nema ledenih čestica na kojima bi se odvijale kemijske reakcije koje stvaraju molekule klora. O povezanosti temperature i ozonske rupe govori podatak da je početkom 1990. godine izmjereno iznad Kirune (Švedska), na visini od 22 km, 25 % manje ozona od prosječne količine. To je smanjenje bilo u vremenu kada je temperatura u višim slojevima bila ispod -80° C. Višegodišnjim istraživanjima, nakon mnogih stranputica, čovjek je uspio objasniti barem dio nepoznatog. Zbog rješenja postanka ozonskih rupa, 1995. godine su Nobelovu nagradu za kemiju dobili Paul Crutzen, F. Sherwood Rowland i Mario Molina. Budući da je glavnina stanovništva svijeta koncentrirana u umjerenim geografskim širinama, veliko je zanimanje za opasnost pojave ozonske rupe i nad tim područjima. Rezultati prvih ispitivanja te mogućnosti pokazali su da bi to bilo moguće, ali bi intentenzitet bio manji, a uzroci drugačiji od onih u polarnim područjima.
Zasad se pretpostavlja da bi stanjenje ozonskog sloja u nižim širinama moglo biti povezano sa sitnim sumpornim kapljicama koje se talože u najdonjem dijelu stratosfere, a možda su i zaleđene. Ako jesu, onda vežu spojeve NOx koji bi kao plinovi vezali atome klora u neaktivne spojeve. Oblaci koji sadrže kapljice sumporne kiseline mogu potjecati od vulkanskih erupcija. Utvrđene su npr. ispitivanjima zrakoplovom u oblaku koji je nastao nakon erupcije vulkana Mount Pinatubo (otok Luzon, Filipini). Unatoč pretpostavkama, valja naglasiti da mogućnosti i uzroci pojave ozonskih rupa u nižim geografskim širinama još nisu istražene.

I količina ozona u atmosferi mijenja se sa geografskom širinom
i s godišnjim dobima: najviše ga ima u višim geografskim širinama
kamo se premješta iz tropa gdje ga najviše nastaje

Odgovor svjetske zajednice
Nakon što je postalo jasno da freoni prorjeđuju ozonski sloj (iako se još nije znalo na koji način), 1987. godine je na međunarodnoj razini potpisan Montrealski sporazum. Njime je propisano smanjenje proizvodnje nekih freona (GFC-11 i CFC-12) za 50 % do 1998. godine. Ubrzo se vidjelo da takvo smanjenje ne bi bilo dovoljno, pa je Montrealski sporazum pooštren dvjema revizijama: prva je potpisana u Londonu 1990., a druga u Kopenhagenu 1992. godine. Bude li se svijet pridržavao odredbi iz Kopenhagena, ozonska rupa nad Antarktikom nestala bi oko 2060. godine.

Zadnja promjena - 18.08.2004
Optimizirano za IE i rezoluciju ekrana 800×600.
Copyright © 2002; Sigma centar