annak

Kutatócsoport

Az ózonréteg a föld légkörének olyan területe, amely alapvető szerepet játszik az emberek egészségében, és megvéd minket a napsugárzás által okozott súlyos betegségektől. Az ózonréteg azonban nemzetközi aggodalomra ad okot, mivel a múlt század végén a tudósok kimutatták, hogy csökken. De mi is pontosan az ózonréteg és milyen betegségektől véd meg minket? Mi okozta a zsugorodást? Sikerült megakadályozni, hogy tovább csökkenjen? Ezután elmagyarázzuk neked.

Összegzés

- Az ózonréteg egy olyan terület a Föld sztratoszférájában, ahol az ózonkoncentráció magasabb, mint a légkör más részein.

- Az ózonréteg megvéd minket a nap ultraibolya sugárzásától, amely olyan betegségek oka, mint a rák vagy a szürkehályog.

- A gázkibocsátások, például a CFC-k használata károsította az ózonréteget. Jelenleg csak az 1986-os kibocsátás 1,6% -át bocsátjuk ki.

- E gázok termelésének és kibocsátásának felfüggesztésére irányuló nemzetközi erőfeszítések miatt az ózonréteg lassan helyreáll.

- Tanulmányok azonban azt találták, hogy e gázok kibocsátása Kelet-Kínában ismét megjelent, ami befolyásolja az ózonréteg helyreállítását.

Mi az ózonréteg?

Nézzük meg a következő képet. Ez a kép az ózonréteg helyzetét mutatja a Föld légkörében. A Föld légköre öt rétegre oszlik. Témánk szempontjából a legfontosabb a troposzféra (lásd az alábbi grafikont), amely a földtől indul 12 kilométer magasra, és a sztratoszféra, amely 12 kilométertől 50 kilométerig terjed. Az ózonréteg a sztratoszférában található.

Ez a kép azonban megzavarhat minket is: elhitetheti velünk, hogy az ózonréteg egyfajta egységes gömb, amely körülveszi a Földet. A valóságban az ózonréteg nem egységes gázcsoport a bolygón. Lássuk részletesebben, miből áll ez az úgynevezett ózonréteg.

Az első dolog, amit tudnunk kell, hogy miből áll. Ahogy a neve mondja, ózonból (O3) áll. Mi az ózon? Ez egy három oxigénatomból álló molekula. Meg kell jegyezni, hogy az oxigén, amelyre szükségünk van, egy másik molekula: két oxigénatomból (O2) álló molekula.

Most légkörünket különböző típusú gázok alkotják. Körülbelül 78% -ban nitrogénmolekulák (N2) és 21% oxigén (O2) alkotják. Ezután a fennmaradó 0,91% -ot argon és a fennmaradó különféle gázok, köztük az ózon alkotja.

Ebben az értelemben az atmoszféránk ózonkoncentrációja nagyon kicsi. Valójában, amint azt az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Óceán- és Légköri Igazgatósága megállapította, az ózonréteg zónájában ennek a gáznak a koncentrációja csak három molekula minden 10 millió levegőmolekulára (a légkörünket alkotó egyéb gázkészlet ). Ez a néhány ózonmolekula azonban az élet alapvető funkcióját tölti be, amint azt a következő szakaszban láthatjuk.

A második dolog, amit tudnunk kell, hogy az ózon nem csak a légkör egy meghatározott helyzetében található meg, hanem koncentrációja a magasságtól függően változik. Lássuk a következőt: A mi világunk az adatokban projekt, amelyet az Oxfordi Egyetem kutatói fejlesztettek ki.

A grafikon az ózonkoncentrációt mutatja a magasságtól függően. Az ózonszint nagyon alacsony a troposzférában. A talaj közelében azonban ezek a szintek valamivel magasabbak. Ez a talaj közelében található ózon szennyező anyagnak tekinthető. Miért? Mivel az ózon belélegezve káros az emberi egészségre, különösen gyermekek, idősek és légzési problémákkal küzdő emberek számára.

A talaj feletti 10 kilométerről, 35 vagy 50 kilométerre (a Föld helyzetétől függően) az ózon magas koncentrációban található meg. Az Encyclopedia Britannica szerint az ózon 90% -a megtalálható a légkör ezen részén, amelyet sztratoszférának nevezünk. Az ózon ilyen magas koncentrációját "ózonrétegnek" nevezzük. Ne feledjük azonban, hogy a valóságban az ózonmolekulák száma minimális a többi levegőmolekulához képest.

A harmadik dolog, amit tudnunk kell, hogy az ózon hogyan képződik a Földön. Amikor a Nap egy bizonyos típusú ultraibolya energiája az oxigén (O2) molekulákra esik, azokat két oxigénatomra választja szét. Ne feledje, hogy az oxigénmolekula (amire szükségünk van a lélegzésre) két atomból áll. Amit ez a különleges típusú napfény kölcsönhatásba lép a molekulával, és két egyszerű oxigénatomra választja szét. Ezek az egyszerű oxigénatomok ezután más oxigénmolekulákkal (O2) csoportosulva ózont (O3) alkotnak. Végül az ózon a troposzférában is kialakulhat, amikor az emberi tevékenység bizonyos gázai kölcsönhatásba lépnek az oxigénnel.

Mire szolgál az ózonréteg?

Mielőtt megértenénk, mire szolgál az ózonréteg, tudnunk kell, hogy a Nap ultraibolya energiát sugároz. Az ultraibolya energia az elektromágneses sugárzás egyik formája. Ez bonyolultnak hangzik, de a fény az elektromágneses sugárzás egyik formája is. Valójában megérthettük az ultraibolya sugárzást olyan fény formájában, amelyet az emberek nem láthatnak. Egyes rovarok azonban láthatják.

Nézzük meg a fenti grafikont. Az elektromágneses sugárzás különböző hullámhosszúságú. Az elektromágneses sugárzás egy kis részét láthatjuk, amelyet érzékelési rendszerünk klasszikus színekként értelmez. A hullámhossztól függően azonban különböző típusú sugárzásaink vannak: mikrohullámok, rádióhullámok, röntgensugarak és ultraibolya sugarak is. Az ultraibolya sugárzásnak megfelelő hullámhossz 10 nanométer (nm) és 400 nm között mozog.

Fontos megvédeni magunkat az ultraibolya sugárzástól, mivel egészségügyi problémákat okozhat, például rákot. Az ultraibolya sugárzás ismét hullámhosszától függően különböző típusokra osztható. Az ultraibolya (UV) sugárzásnak több típusa van. Ami azonban leginkább foglalkoztat bennünket, az A, B és C. típus. Az A ultraibolya sugárzás (UVA) hullámhossza 315–400. A B típusú (UVB) 280–315. Végül pedig a C típus ( UVC) 100-tól 280-ig.

Az ózonréteg 315 és 280 nm közötti ultraibolya sugárzást tükröz. Az előző képen láthatjuk, hogy az ózonréteg hogyan szűri az ultraibolya sugárzást. Teljesen blokkolja az UVC sugarakat, szinte az összes UVB-sugarat (97 és 99% között) és az UVA egy részét.

Meg kell jegyezni, hogy az UV-sugaraknak való kitettség káros az egészségre. A kockázatok azonban attól függően változnak, hogy milyen UV sugárzásnak vagyunk kitéve. A legveszélyesebb az UVC, amelyet szerencsére az ózonréteg teljesen kiszűr. Másrészt a következő legveszélyesebb az UVB, amely erősen összefügg a bőrrák, a bőr öregedése és a késleltetett barnulás eseteivel. Végül az UVA sugarak kevésbé veszélyesek. A barnuláshoz kapcsolódnak, és hozzájárulnak a bőr öregedéséhez is. Hasonlóképpen a bőrrák kialakulásához is társult, de kisebb mértékben, mint az UVB-sugarak.

De hogyan szűri le az ózonréteg ezeket a sugarakat? A NASA szerint az ózon reagál az ultraibolya energiára, és oxigénmolekulává (O2) és egyszerű oxigénatomra hasad. Ez a reakció az ultraibolya sugárzást hővé alakítja, és ily módon az ózon megakadályozza az UV-sugarak bejutását a légkör alacsonyabb területeire. Ezután a légkörben maradt egyszerű oxigénatomok újra csatlakoznak oxigénmolekulákkal (O2), és ismét ózonná válnak.

Miért befolyásolta az ózonréteget?

Amint az Encyclopedia Britannica állítja, az emberi tevékenységek hatással voltak az ózonrétegre. Ezt megerősítették olyan tanulmányok, mint Michael B. McElroy és Ross J. Salawitch, a Harvard Egyetem Föld- és Bolygótudományi Tanszékének professzorai. Az emberi tevékenység az ózon fokozatos csökkenését eredményezte a sztratoszférában, amelyet 1970-ben kezdtek megfigyelni. Ez a csökkenés az évek során fokozódott, amíg a tudósok lyukakat neveztek az ózonrétegben; vagyis olyan helyekre, ahol az ózonkoncentráció csökken. Hol találhatunk lyukakat ózonrétegünkben?

Jelenleg van egy ilyen lyuk az Antarktisz kontinensen. Miért ezen a helyen? Sajnos a régió éghajlati viszonyai hozzájárulnak az ózont lebontó kémiai reakciókhoz. Valójában nemcsak az Antarktisz (Déli-sark) tapasztal további ózonréteg-csökkenést, hanem az Északi-sark (Északi-sark) is. Az elsőben azonban nagyobb a probléma. Honnan tudjuk, hogy ez megtörtént?

(A kép kék része az ózonréteg lyukát mutatja az Antarktiszon vagy az Antarktisz kontinensen. Forrás: NASA)

Az ózonkoncentráció különböző mérései műholdak, repülőgépek és a Földről érkező szenzorok alapján azt mutatják, hogy az ózon a légkörben körülbelül 5% -kal csökkent az 1970-es évek és az 1990-es évek közepe között. Más mérések azt is kimutatták, hogy az ózon csökkentésével egyúttal az ultraibolya sugárzás növekedése volt a Föld felszínén. De miért következett be ez az ózoncsökkenés?

A tudósok képesek voltak összekapcsolni az ózonréteget az egyes vegyi anyagok mennyiségének növekedésével a légkörben. Ezek az anyagok klórt és brómot tartalmazó gázok, amelyek képesek lebontani az ózont a légkörben. Ahogy a World of Data magyarázza, különböző anyagok léteznek, amelyek ilyen módon befolyásolják az ózonréteget. Ebben a csoportban vannak a híres CFC-k (klór-fluorozott szénhidrogének), amelyeket hűtőközegek, szigetelők és aeroszol hajtóanyagok, valamint egyéb gázok, például metil-klorid, halogének és bromid előállítására használtak.

Különböző tanulmányok kapcsolták össze ezt a csökkenést az olyan anyagok számának növekedésével, mint a CFC-k. Ez komoly környezeti probléma, mert az ózonréteg csökkenése növeli a Föld felszínére jutó ultraibolya sugárzás mennyiségét. Miért gond ez? Mivel az UV-sugárzás nemcsak a bőrrák arányának növekedésével függ össze, hanem más betegségekkel is, például szürkehályoggal. Ezenkívül az immunrendszer genetikai károsodásával is összefügg.

Ezért a nemzetközi közösség nagy erőfeszítéseket tett ezen gázok fogyasztásának és termelésének csökkentése érdekében. De mi az ózonrétegünk jelenlegi állapota?

Helyreáll-e az ózonréteg?

Az elmúlt években az ózonréteg helyreállítását tapasztaltuk. Amint azt az Encyclopedia Britannica kifejti, a klór és a bróm légkörben rejlő veszélyeinek felismerése nemzetközi erőfeszítéseket tett a CFC-k és más vegyi anyagok termelésének korlátozására, amelyek negatívan befolyásolják ezt a réteget.

1985-ben 28 ország írta alá a bécsi egyezményt. Ezen egyezményen belül volt a Montreali Jegyzőkönyv, amelyet 27 ország írt alá 1987-ben. Ennek célja az ózonréteget befolyásoló számos anyag termelésének és fogyasztásának csökkentése a világon. Megállapítást nyert, hogy a CFC-k globális fogyasztását 1998-ig 50% -kal kell csökkenteni.

Ezt követően módosítások történtek ezen intézkedések megerősítése érdekében. Így 2005-ig az aláíró országok 90-95% -kal csökkentették e vegyi anyagok fogyasztását, amint azt a World of Data következő grafikonja mutatja. Jelenleg az Egyesült Nemzetek Szervezetének minden tagja megerősítette ezt a jegyzőkönyvet.

A fenti grafikonon láthatjuk, hogyan esett az ózont befolyásoló vegyi anyagok fogyasztása a jegyzőkönyv aláírása óta. Most csak az 1,6% -át fogyasztjuk el, amit 1986-ban fogyasztottunk. Ennek eredményeként a tudósok nemcsak megfigyelték az ózonkoncentráció növekedését 2000 óta, hanem azt is megfigyelték, hogy az ózonrétegben az Antarktisz felett lyuk csökken. Ez az ózonréteg helyreállítási folyamata azonban lassan zajlik (amint azt az alábbi grafikonon láthatjuk), és várhatóan csak az évszázad közepére térnek vissza az értékek az 1960-as évek értékéhez.

Új CFC-kibocsátás

Sajnos az utóbbi években kiderült, hogy a CFC-11 (hűtőközegként használt CFC általános típus) kibocsátásának csökkenése 50% -kal csökkent. Miért történt ez?

Először is tudnunk kell, hogy annak ellenére, hogy az országok drasztikusan csökkentették a CFC-k fogyasztását és termelését, az előző évtizedekben gyártott számos termék még mindig ilyen típusú vegyszereket bocsát ki. Más szóval, ezek a régi termékek, még a gyártás után is, továbbra is CFC-ket bocsátanak ki a környezetbe. Ilyen módon azt gondolták, hogy az évek múlásával csökken e termékek kibocsátása, mivel várható volt, hogy fokozatosan eltűnnek.

2018-ban azonban egy kutatócsoport észlelte, hogy ez a kibocsátás-csökkenés 2012-től a vártnál lassabban következett be. Erre rámutatott a Nature szakfolyóiratban megjelent tanulmány. Olyan bizonyítékokat találtak, amelyek határozottan azt sugallják, hogy ennek oka a CFC-11 kibocsátás növekedése volt. Továbbá azt találták, hogy ez a kibocsátás növekedés Kelet-Ázsiából származott. Végül a csoport bizonyítékokat talált arra vonatkozóan, hogy ez a növekedés a CFC-termelés új forrásának és nem a régi termékeknek tudható be, amelyek még mindig vegyi anyagokat juttatnak a környezetbe.

Ennek eredményeként az NGO Környezetvédelmi Nyomozó Ügynökség vizsgálatot folytatott Kínában, és megállapította, hogy az általuk felvett vállalatok többsége az általuk előállított poliuretán szigetelés nagy részében CFC-11-et használt. Később, ez év (2019) május 23-án, egy másik, a Nature-ben publikált tanulmány, amelyet több mint 30 tudós írt együtt, azt mutatta, hogy ez a növekedés valóban Kelet-Kínában történt.

E bizonyítékokkal szembesülve a kínai kormány drasztikus intézkedéseket kezdett meg az ilyen típusú vegyszereket használó vállalatokkal szemben. Például 2018 novemberében több gyanúsítottat tartóztattak le CFC-k birtokában.