Vyčerpanie ozónu v stratosfére - vzdelávací server v Hamburgu
Poškodenie a deštrukcia ozónu sú prirodzene dlhšie obdobie v rovnováhe. Už niekoľko desaťročí však ľudia túto rovnováhu vážne narúšajú emisiou chlórofluorokarbónov (CFC).
Poškodenie ozónu v stratosfére
Od konca 70. rokov bola rovnováha medzi tvorbou ozónu a poškodzovaním ozónu čoraz viac narušovaná ľudskými vplyvmi. Príčinou sú antropogénne emisie halogénovaných uhľovodíkov obsahujúcich chlór a bróm. Chlórfluórované uhľovodíky obsahujúce chlór (CFC), ktoré sa prirodzene nevyskytujú, sa už dlho používajú ako pohonné látky v rozprašovačoch, ako chladivá v chladiacich regáloch, chladničkách a mrazničkách, ako penidlá pre stavebné materiály, ako rozpúšťadlá na čistenie pri čistení textílií a v elektrotechnickom priemysle. . Halóny obsahujúce bróm sa používali na hasiace prístroje. CFC a halóny, ktoré unikajú do atmosféry, sú v troposfére nezničiteľné, a preto sa tu hromadia. Po niekoľkých rokoch niektoré z nich skončia v stratosfére. Tu sú halogénované uhľovodíky spočiatku pre ozón neškodné. Ozón sa môže zničiť, až keď sa silným UV žiarením a chemickými reakciami premení na reaktívne plyny.
Obr. 1: Konverzia halogénovaných uhľovodíkov na reaktívne plyny a zásobné plyny v stratosfére
Obr. 2: Poškodenie ozónu v stratosfére. Cyklus môže začínať buď Cl, alebo ClO. V prvom prípade je výsledkom zničenie molekuly ozónu a tvorba oxidu chlóru, v druhom prípade tvorba atómu chlóru, ktorý môže následne zničiť molekulu ozónu. 1
Ničenie ozónu reaktívnymi plynmi by však bolo podstatne väčšie, keby v stratosfére neexistovali aj také reakcie, ktoré by viazali chlórové radikály a v menšej miere aj brómové radikály (pozri obr. 1). Chlórové radikály reagujú s metánom a oxidmi dusíka za vzniku kyseliny chlorovodíkovej (HCl) a dusičnanu chlóru (CLONO2), ktoré sú známe ako zásobné plyny, pretože chlór v nich zostáva dlho viazaný, a preto už nie je k dispozícii na vyčerpanie ozónu.
Cl + CH4 -> HCl + CH3
ClO + NO2 -> CLONO2
V klimatických podmienkach stratosférických polárnych oblastí sa však môže chlór uvoľňovať aj z rezervoárnych plynov. Zodpovedajúce zlúčeniny brómu (HBr a BrONO2) sú tiež oveľa nestabilnejšie ako chlórové zásobné plyny mimo polárnych oblastí a pomerne ľahko sa fotolyzujú. Preto je potenciál poškodzovania brómu v molekule asi 45-krát väčší ako potenciál chlóru.
Celkové svetové množstvo ozónu sa od konca 70. rokov znížilo približne o 4%. Okrem polárnych oblastí sa ozón v stredných zemepisných šírkach južnej pologule (35 o J-60 o J) znížil o 6%, dvakrát toľko ako v zodpovedajúcich zemepisných šírkach severnej pologule. 2 Vertikálne bol najväčší pokles pozorovaný v hornej stratosfére vo výške 35 - 45 km. V Hohenpeißenberg v južnom Nemecku, kde nemecká meteorologická služba pravidelne meria ozón, bol od 70. do 90. rokov 20. storočia stanovený pokles celej ozónovej vrstvy o 2,9% za desaťročie, v porovnaní so 7% v hornej stratosfére.
Obr. 3: Percentuálna odchýlka obsahu ozónu od dlhodobého priemeru vo výške 35 - 45 km nad Hohenpeissenbergom a na Havaji, ako aj slnečná aktivita ako tok žiarenia pri 10,2 cm a kvázi dvojročná oscilácia za 10 hPa nad Singapurom. 4
Výsledky meraní z Hohenpeißenberg, ktoré ukazujú klesajúci trend v nadmorskej výške 35 - 45 km od roku 1987 do roku 2004, v podstate súhlasia s satelitnými meraniami na celej ploche severných stredných zemepisných šírok. Od konca 90. rokov a do začiatku nového storočia vykazujú zhruba konštantné hladiny ozónu, po ktorých nasledoval znateľný nárast v roku 2003 a najprudší pokles v roku 2004. Naproti tomu merania na Havaji a Novom Zélande od roku 1996 ukazujú pomerne stabilnú ozónovú krivku. Tieto výsledky viedli k diskusii o tom, či je tu už badateľný vplyv nižších emisií CFC a z nich vyplývajúcich znížených koncentrácií chlóru v stratosfére, t. J. Či sa ozónová vrstva už začala zotavovať. 5 Atmosférická koncentrácia dôležitých freónov, ako sú F-12, F-11 a F-113, vrcholila v 90. rokoch v dôsledku takzvaného Montrealského protokolu z roku 1987 a následných konferencií (Londýn 1990, Kodaň 1992, Peking 1999) a odvtedy klesá. od konca 90. rokov v dolnej stratosfére.