Ozonske rupe su se nekada često spominjale u medijima i bile tema razgovora. Otkrijte što je s ozonskim rupama danas; predstavljaju li ozonske rupe prijetnju u 2023. godini; što je Montrealski protokol i kako se čovječanstvo nosilo s ovom ekološkom krizom.
Danas se Zemljin ozonski omotač, rani simbol globalne degradacije okoliša, poboljšava i na putu je oporavka do sredine 21. stoljeća.
Tijekom proteklih 30 godina ljudi su uspješno uklonili mnoge kemikalije koje štete ozonskom omotaču, atmosferskom štitu koji se nalazi u stratosferi 15 do 30 kilometara iznad Zemljine površine.
Što je ozonski omotač?
Ozonski omotač je jedan sloj stratosfere i drugi sloj Zemljine atmosfere. Stratosfera je masa zaštitnih plinova koji čuvaju naš planet.
Stratosfera je dobila svoje ime jer je stratificirana ili slojevita: kako se nadmorska visina povećava, stratosfera postaje toplija. Stratosfera se zagrijava s visinom jer ozonski plinovi u gornjim slojevima apsorbiraju intenzivno ultraljubičasto zračenje Sunca.
Ozon je u atmosferi samo plin u tragovima – samo oko tri molekule na svakih 10 milijuna molekula zraka. Ali radi vrlo važan posao. Poput spužve, ozonski omotač upija komadiće Sunčevog zračenja koje pada na Zemlju. Iako nam je za život potrebno nešto Sunčevog zračenja, previše zračenja može oštetiti živa bića. Ozonski omotač djeluje kao štit za život na Zemlji.
Ozon je dobar u hvatanju vrste zračenja koja se zove ultraljubičasto zračenje ili UV svjetlo, koje može prodrijeti kroz zaštitne slojeve organizama, poput kože. To zatim može oštetiti molekule DNK u biljkama i životinjama. Postoje dvije glavne vrste UV svjetla: UVB i UVA.
UVB je uzrok stanja kože poput opeklina od sunca i karcinoma poput karcinoma bazalnih stanica i karcinoma skvamoznih stanica.
Ljudi su prije mislili da je UVA svjetlo, zračenje koje se koristi u solarijima, bezopasno jer ne uzrokuje opekline. Međutim, znanstvenici sada znaju da je UVA svjetlo još štetnije od UVB, jer prodire dublje i uzrokuje smrtonosni rak kože, melanom i prerano starenje. Ozonski omotač, Zemljina zaštita od Sunca, apsorbira oko 98 posto ove razorne UV svjetlosti.
Ozon (O3) je vrlo reaktivan plin čije se molekule sastoje od tri atoma kisika. Njegova koncentracija u atmosferi prirodno varira ovisno o godišnjim dobima i zemljopisnim širinama, ali općenito je bila stabilna kada su 1957. godine započela globalna mjerenja.
Revolucionarna istraživanja 1970-ih i 1980-ih otkrila su znakove problema.
Što su ozonske rupe?
Sedamdesetih godina prošlog stoljeća istraživači su primijetili da se ozonski omotač počeo stanjivati, osobito oko polova. (Budući da ozonski omotač čini samo oko tri od milijun atoma u stratosferi, “rupa” je tehnički pogrešan izraz – “ozonske rupe” zapravo su samo područja u kojima su razine ozona pale za više od 30 posto u 10 godina.)
U vrijeme kada je mjereno stanjivanje ozonskog omotača, istraživači Mario Molina i Sherry Rowland već su ustanovili vjerojatni uzrok: CFC.
Klorofluorougljici (CFC) su kemikalije koje su razvijene 1930-ih koje su se, prije nego što su zabranjene, koristile u širokom nizu komercijalnih i industrijskih procesa. Proizvod za kućanstvo koji se najčešće povezuje s CFC-ima i oštećenjem ozonskog omotača bili su aerosolni sprejevi – poput dezodoransa ili laka za kosu. No CFC su imali mnoge druge namjene, uključujući kao rashladno sredstvo – obično su se koristili u hladnjacima i klima uređajima – kao i u pakiranju od stiropora, otapalima i aparatima za gašenje požara.
Budući da nisu ni otrovni ni zapaljivi i relativno su jeftini za proizvodnju, CFC-i su izvorno smatrani čudesnim otkrićem za industriju. Do 1970-ih su ih proizvodile i naširoko koristile tvrtke u Sjedinjenim Državama i Europi, a sve ih je više koristila industrija gospodarstava u nastajanju poput Kine, Brazila i Indije.
Problem je bio u tome što se CFC raspadaju u gornjoj atmosferi. A klor u CFC-u zapravo je bio reaktivan, vežući se s ozonom stvarajući kisik i klor monoksid.
Otkriće klorove reaktivnosti prvi put je istaknuto u radu Marija Moline i Franka Sherwooda Rowlanda iz 1974. godine objavljenom u časopisu Nature. Ovo revolucionarno istraživanje – za koje su 1995. godine dobili Nobelovu nagradu za kemiju – zaključilo je da atmosfera ima “konačan kapacitet za apsorbiranje atoma klora” u stratosferi.
Jedan atom klora može uništiti više od 100 000 molekula ozona, prema američkoj Agenciji za zaštitu okoliša, iskorijenjujući ozon mnogo brže nego što se može zamijeniti.
Na Sjevernom polu degradirani ozonski omotač odgovoran je za brzu stopu zagrijavanja Arktika, prema studiji iz 2020. objavljenoj u Nature Climate Change. CFC-i su snažniji staklenički plin od ugljičnog dioksida, najrasprostranjenijeg plina koji zagrijava planet.
Zašto se ozonske rupe stvaraju na polovima?
Činjenica da se najveći dio oštećenja ozonskog omotača događa iznad Antarktika također zahtijeva neko objašnjenje. CFC i drugi plinovi koji oštećuju ozonski omotač mogu doći s bilo kojeg mjesta, ali u južnoj polarnoj stratosferi uvjeti postaju najpovoljniji za uništavanje ozona. Ključni čimbenik za stvaranje ozonske rupe je prisutnost stratosferskih oblaka i nedostatak atmosferskog miješanja između južnih polarnih geografskih širina i zraka s drugih mjesta tijekom australne zime i ranog proljeća.
U stratosferi obično nema oblaka jer je prisutna vrlo mala količina vodene pare. Međutim, tijekom južne polarne zime zrak u stratosferi iznad Antarktike pada na temperature ispod -80°C! A to je dovoljno da izazove stvaranje tankih oblaka. Sve dok je mračno, ništa se ne događa; ali kad dođe proljeće, UV zračenje Sunca dopire do Antarktičkog kruga i pokreće proces oslobađanja klora i uništavanja ozona.
To se nastavlja sve dok stratosferski oblaci ne nestanu zbog zagrijavanja južne polarne atmosfere kako se približava ljeto. Do ljeta, stratosferski zrak iz nižih geografskih širina može prodrijeti u polarne geografske širine i tako obnoviti ozonski omotač iznad Antarktika. Stoga postoji sezonski ciklus do ozonske rupe nad Antarktikom s najnižim razinama ozona zabilježenim krajem rujna i početkom listopada.
Iako isti procesi djeluju na stvaranje ozonske rupe na Arktiku tijekom suprotnog doba godine, problem nije ni približno tako ozbiljan kao na jugu jednostavno zato što stratosfera iznad Arktika ne postaje toliko hladna kao stratosfera nad Antarktikom; i stoga stvaranje stratosferskih oblaka nije tako često ili rašireno na Arktiku. To je uglavnom zbog razlika u raspodjeli kopna i mora između dva područja.
Ozonske rupe danas
U izvješću objavljenom početkom 2023., znanstvenici koji su pratili ozonski omotač primijetili su da se Zemljina atmosfera oporavlja. Ozonski omotač će se do 2040. godine vratiti u stanje iz 1980. godine — prije pojave ozonske rupe. Postojanije ozonske rupe iznad Arktika i Antarktika trebale bi se oporaviti do 2045., odnosno 2066. godine.
Ovaj napredak je zahvaljujući Montrealskom protokolu o tvarima koje oštećuju ozonski omotač, značajnom sporazumu koji je 1987. potpisalo 197 zemalja članica UN-a za postupno ukidanje tvari koje oštećuju ozonski omotač. Bez pakta, EPA procjenjuje da bi SAD doživio dodatnih 280 milijuna slučajeva raka kože, 1,5 milijuna smrti od raka kože i 45 milijuna katarakte – a svijet bi bio najmanje 25 posto topliji.
Gotovo sve kemikalije koje uništavaju ozon zabranjene Montrealskim protokolom postupno su ukinute, no neki se štetni plinovi i dalje koriste. Hidroklorofluorougljikovodici (HCFC), prijelazni nadomjesci koji su manje štetni, ali još uvijek štetni za ozon, još uvijek se koriste u nekim zemljama. HCFC su također snažni staklenički plinovi koji zadržavaju toplinu i doprinose klimatskim promjenama.
Iako HFC predstavljaju mali dio emisija u usporedbi s ugljičnim dioksidom i drugim stakleničkim plinovima, njihov učinak zagrijavanja planeta potaknuo je dodatak Montrealskom protokolu, Kigalijski amandman, 2016. godine. Amandman, koji je stupio na snagu u siječnju 2019., ima za cilj smanjiti upotrebu HFC-a za više od 80 posto tijekom sljedeća tri desetljeća.
A održavanjem ozona netaknutim kupujemo vrijeme u borbi protiv klimatskih promjena. Da, HFC-i su moćan staklenički plin. No CFC je također pridonio globalnom zatopljenju: oni su sami po sebi bili snažni staklenički plinovi, a uništavajući ozonski omotač, pridonijeli su zagrijavanju dopuštajući više energije da dopre do površine planeta. Jedno je istraživanje pokazalo da su kemikalije koje oštećuju ozon uzrokovale polovicu zagrijavanja Arktika u 20. stoljeću.
Sama brzina kojom je svijet krenuo na posao i donio globalni sporazum za rješavanje hitnog ekološkog problema je, za suvremene oči, potpuno zbunjujuća. Javnosti koja je navikla na desetljećima duge zastoje oko klimatske politike, čuti kako su se zemlje brzo složile da potpišu sporazum za spas planeta može se činiti gotovo kao prijekor našim današnjim neuspjesima.