US EPA

De ozonlaag van de aardeozonlaagHet gebied van de stratosfeer dat het grootste deel van de atmosferische ozon bevat. De ozonlaag ligt ongeveer 15-40 kilometer (10-25 mijl) boven het aardoppervlak, in de stratosfeer. Afbraak van deze laag door ozonafbrekende stoffen (ODS) zal leiden tot hogere UVB-niveaus, die op hun beurt leiden tot meer huidkanker en staar en mogelijke schade aan sommige mariene organismen, planten en kunststoffen. De wetenschapspagina (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) biedt veel meer details over de wetenschap van de aantasting van de ozonlaag. beschermt al het leven tegen de schadelijke straling van de zon, maar menselijke activiteiten hebben dit schild aangetast. Minder bescherming van de ozonlaag tegen ultraviolet (UV) lichtUltraviolette straling is een deel van het elektromagnetisch spectrum met golflengten korter dan zichtbaar licht. De zon produceert UV, dat gewoonlijk in drie banden wordt opgesplitst: UVA, UVB en UVC. UVA wordt niet geabsorbeerd door ozon. UVB wordt grotendeels door ozon geabsorbeerd, hoewel een deel de aarde bereikt. UVC wordt volledig geabsorbeerd door ozon en normale zuurstof. NASA geeft meer informatie op haar website (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). zal na verloop van tijd gewassen beschadigen en tot meer huidkanker en cataract leiden.

I. De Ozonlaag

De atmosfeer van de aarde bestaat uit verschillende lagen. De onderste laag, de troposfeertroposfeerHet gebied van de atmosfeer dat zich het dichtst bij de aarde bevindt. De troposfeer strekt zich uit van het aardoppervlak tot ongeveer 10 km hoogte, hoewel deze hoogte varieert met de breedtegraad. Bijna alle weersomstandigheden vinden plaats in de troposfeer. De Mount Everest, de hoogste berg op aarde, is slechts 8,8 km hoog. In de troposfeer neemt de temperatuur af met de hoogte. Wanneer warme lucht opstijgt, koelt deze af en valt terug naar de aarde. Dit proces, dat bekend staat als convectie, betekent dat er enorme luchtbewegingen zijn die de troposfeer zeer efficiënt vermengen., strekt zich uit van het aardoppervlak tot ongeveer 6 mijl of 10 kilometer (km) in hoogte. Vrijwel alle menselijke activiteiten vinden plaats in de troposfeer. De Mount Everest, de hoogste berg op aarde, is slechts ongeveer 9 km hoog. De volgende laag, de stratosfeerstratosfeerHet gedeelte van de atmosfeer boven de troposfeer. De stratosfeer strekt zich uit van ongeveer 10 km tot ongeveer 50 km hoogte. Commerciële luchtvaartmaatschappijen vliegen in de onderste stratosfeer. De stratosfeer wordt warmer op grotere hoogten. In feite wordt deze opwarming veroorzaakt door ozon dat ultraviolette straling absorbeert. Warme lucht blijft in de bovenste stratosfeer, en koele lucht blijft lager, zodat er in dit gebied veel minder verticale menging is dan in de troposfeer., gaat door van 6 mijl (10 km) tot ongeveer 31 mijl (50 km). De meeste commerciële vliegtuigen vliegen in het onderste deel van de stratosfeer.

Het meeste ozon in de atmosfeer is geconcentreerd in een laag in de stratosfeer, ongeveer 9 tot 18 mijl (15 tot 30 km) boven het aardoppervlak (zie de figuur hieronder). Ozon is een molecule die drie zuurstofatomen bevat. Op elk moment worden er in de stratosfeer voortdurend ozonmoleculen gevormd en vernietigd. De totale hoeveelheid is relatief stabiel gebleven gedurende de decennia dat deze is gemeten.

Bron: Figuur Q1-2 uit Michaela I. Hegglin (hoofdauteur), David W. Fahey, Mack McFarland, Stephen A. Montzka, and Eric R. Nash, Twenty Questions and Answers About the Ozone Layer: 2014 Update, Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2014, 84 pp., World Meteorological Organization, Genève, Switzerland, 2015.De ozonlaag in de stratosfeer absorbeert een deel van de straling van de zon en voorkomt dat deze het planeetoppervlak bereikt. Het belangrijkste is dat ze het deel van het UV-licht absorbeert dat UVBUVBA-band van ultraviolette straling met golflengten van 280-320 nanometer wordt genoemd en door de zon wordt geproduceerd. UVB is een soort ultraviolet licht van de zon (en zonnelampen) dat verschillende schadelijke effecten heeft. UVB is bijzonder effectief bij het beschadigen van DNA. Het is een oorzaak van melanoom en andere vormen van huidkanker. Het is ook in verband gebracht met schade aan sommige materialen, gewassen en mariene organismen. De ozonlaag beschermt de aarde tegen de meeste UVB afkomstig van de zon. Het is altijd belangrijk om zich tegen UVB te beschermen, zelfs als de ozonlaag niet wordt aangetast, door het dragen van hoeden, zonnebrillen en zonnebrandcrème. Deze voorzorgsmaatregelen zullen echter belangrijker worden naarmate de aantasting van de ozonlaag erger wordt. NASA geeft meer informatie op hun website (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html)… UVB is in verband gebracht met vele schadelijke effecten, waaronder huidkanker, staar, en schade aan sommige gewassen en het leven in zee.

Wetenschappers hebben tientallen jaren lang registraties gemaakt van de normale ozonniveaus tijdens natuurlijke cycli. Ozonconcentraties in de atmosfeer variëren op natuurlijke wijze met zonnevlekken, seizoenen en breedtegraden. Deze processen zijn goed begrepen en voorspelbaar. Elke natuurlijke verlaging van de ozonconcentraties werd gevolgd door een herstel. Vanaf de jaren zeventig is echter wetenschappelijk aangetoond dat de ozonlaag veel sterker wordt aangetast dan door natuurlijke processen wordt veroorzaakt.

II. Aantasting van de ozonlaag

Wanneer chloor- en broomatomen in contact komen met ozon in de stratosfeer, vernietigen zij de ozonmoleculen. Eén chlooratoom kan meer dan 100.000 ozonmoleculen vernietigen voordat het uit de stratosfeer wordt verwijderd. Ozon kan sneller worden vernietigd dan het op natuurlijke wijze wordt gecreëerd.

Sommige verbindingen geven chloor of broom af wanneer zij worden blootgesteld aan intens UV-licht in de stratosfeer. Deze verbindingen dragen bij tot de aantasting van de ozonlaag en worden ozonafbrekende stoffen (ODSODS-verbinding die bijdraagt tot de aantasting van de stratosferische ozonlaag. Tot de ODS behoren chloorfluorkoolstoffen (CFK’s), chloorfluorkoolwaterstoffen (HCFK’s), halonen, methylbromide, tetrachloorkoolstof, broomfluorkoolwaterstoffen, chloorbromomethaan en methylchloroform. ODS zijn over het algemeen zeer stabiel in de troposfeer en worden alleen afgebroken onder intens ultraviolet licht in de stratosfeer. Bij de afbraak ervan komen chloor- of broomatomen vrij, die vervolgens de ozonlaag afbreken. Een gedetailleerde lijst (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) van stoffen van klasse I en klasse II met hun ODP’s, GWP’s en CAS-nummers is beschikbaar). ODS waarbij chloor vrijkomt zijn onder meer chloorfluorkoolwaterstoffenchloorfluorkoolwaterstoffenGassen die onder het Protocol van Montreal van 1987 vallen en worden gebruikt voor koeling, klimaatregeling, verpakking, isolatie, oplosmiddelen of drijfgassen voor spuitbussen. Aangezien zij in de onderste atmosfeer niet worden vernietigd, drijven CFK’s naar de bovenste atmosfeer waar zij onder de juiste omstandigheden ozon afbreken. Deze gassen worden vervangen door andere verbindingen: chloorfluorkoolwaterstoffen, een voorlopige vervanging van CFK’s die ook onder het Protocol van Montreal vallen, en fluorkoolwaterstoffen, die onder het Protocol van Kyoto vallen. Al deze stoffen zijn ook broeikasgassen. Zie chloorfluorkoolwaterstoffen, fluorkoolwaterstoffen, perfluorkoolstoffen, ozonafbrekende stof. (CFK’s), chloorfluorkoolwaterstoffenchloorfluorkoolwaterstoffenVerbindingen die waterstof, fluor, chloor, en koolstofatomen bevatten. Hoewel ozonafbrekende stoffen, zijn ze minder krachtig in het vernietigen van stratosferische ozon dan chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK’s). Zij zijn geïntroduceerd als tijdelijke vervangers van CFK’s en zijn tevens broeikasgassen. Zie ozonafbrekende stof. (HCFK’s), tetrachloorkoolstoftetrachloorkoolstofEen verbinding bestaande uit één koolstofatoom en vier chlooratomen. Tetrachloorkoolstof werd op grote schaal gebruikt als grondstof voor tal van industriële toepassingen, waaronder de productie van chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK’s), en als oplosmiddel. Het gebruik als oplosmiddel werd beëindigd toen werd ontdekt dat het kankerverwekkend is. Het wordt ook gebruikt als katalysator om chloorionen te leveren aan bepaalde processen. Het ozonafbrekend vermogen is 1,2., en methylchloroformmethylchloroformEen verbinding bestaande uit koolstof, waterstof, en chloor. Methylchloroform wordt gebruikt als industrieel oplosmiddel. Het ozonafbrekend vermogen bedraagt 0,11. ODS die broom afgeven zijn onder andere halonenhalonenSamenstellingen, ook bekend als broomfluorkoolwaterstoffen, die broom, fluor, en koolstof bevatten. Ze worden over het algemeen gebruikt als brandblusmiddelen en veroorzaken aantasting van de ozonlaag. Broom is vele malen doeltreffender in het vernietigen van stratosferisch ozon dan chloor. Zie ozonafbrekende stof. en methylbromidemethylbromideEen verbinding bestaande uit koolstof, waterstof, en broom. Methylbromide is een doeltreffend bestrijdingsmiddel dat wordt gebruikt om de bodem en veel landbouwproducten te ontsmetten. Omdat het broom bevat, breekt het de ozonlaag in de stratosfeer af en heeft het een ozonafbrekend vermogen van 0,6. De productie van methylbromide is op 31 december 2004 geleidelijk stopgezet, met uitzondering van toegestane uitzonderingen. Er is veel meer informatie beschikbaar (http://www.epa.gov/ozone/mbr/index.html). Hoewel ODS aan het aardoppervlak worden uitgestoten, komen ze uiteindelijk in de stratosfeer terecht in een proces dat twee tot vijf jaar kan duren.

In de jaren zeventig ontstond bezorgdheid over de effecten van ozonafbrekende stoffen (ODSODSA-verbinding die bijdraagt tot de afbraak van ozon in de stratosfeer. Tot de ODS behoren chloorfluorkoolstoffen (CFK’s), chloorfluorkoolwaterstoffen (HCFK’s), halonen, methylbromide, tetrachloorkoolstof, broomfluorkoolwaterstoffen, chloorbromomethaan en methylchloroform. ODS zijn over het algemeen zeer stabiel in de troposfeer en worden alleen afgebroken onder intens ultraviolet licht in de stratosfeer. Bij de afbraak ervan komen chloor- of broomatomen vrij, die vervolgens de ozonlaag afbreken. Een gedetailleerde lijst (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) van stoffen van klasse I en klasse II met hun ODP’s, GWP’s en CAS-nummers is beschikbaar.) op de stratosferische ozonlaagozonlaagHet gebied van de stratosfeer dat het grootste deel van de atmosferische ozon bevat. De ozonlaag ligt ongeveer 15-40 kilometer (10-25 mijl) boven het aardoppervlak, in de stratosfeer. Afbraak van deze laag door ozonafbrekende stoffen (ODS) zal leiden tot hogere UVB-niveaus, die op hun beurt leiden tot meer huidkanker en staar en mogelijke schade aan sommige mariene organismen, planten en kunststoffen. De wetenschapspagina (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) biedt veel meer details over de wetenschap van de aantasting van de ozonlaag. heeft verscheidene landen, waaronder de Verenigde Staten, ertoe aangezet het gebruik van chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK’sCFK’sOrganische verbindingen die bestaan uit atomen koolstof, chloor en fluor. Een voorbeeld is CFK-12 (CCI2F2), gebruikt als koelmiddel in koelkasten en airconditioners en als blaasmiddel voor schuim. Gasvormige CFK’s kunnen de ozonlaag afbreken wanneer ze langzaam opstijgen tot in de stratosfeer, worden afgebroken door sterke ultraviolette straling, chlooratomen vrijmaken en vervolgens reageren met ozonmoleculen. Zie Ozone Depleting Substance.) als aërosolaërosolEen kleine druppel of deeltje dat in de atmosfeer zweeft en meestal zwavel bevat. Aërosolen worden op natuurlijke wijze uitgestoten (bv. bij vulkaanuitbarstingen) en als gevolg van menselijke activiteiten (bv. door de verbranding van fossiele brandstoffen). Er is geen verband tussen deeltjesaërosolen en producten onder druk die ook aërosolen worden genoemd. (Zie hieronder) drijfgassen. De wereldwijde productie van CFK’s en andere ODS bleef echter snel toenemen naarmate nieuwe toepassingen voor deze chemische stoffen werden gevonden in koeling, brandbestrijding, schuimisolatie en andere toepassingen.

Sommige natuurlijke processen, zoals grote vulkaanuitbarstingen, kunnen een indirect effect hebben op de ozonconcentratie. De uitbarsting van de berg Pinatubo in 1991 heeft bijvoorbeeld de chloorconcentratie in de stratosfeer niet verhoogd, maar wel grote hoeveelheden kleine deeltjes geproduceerd die aërosolenaërosolenKle deeltjes of vloeistofdruppeltjes in de atmosfeer die zonlicht kunnen absorberen of reflecteren, afhankelijk van hun samenstelling. (verschillend van consumentenproducten die ook aërosolen worden genoemd). Deze aërosolen verhogen de doeltreffendheid van chloor bij de vernietiging van ozon. De aërosolen in de stratosfeer creëren een oppervlak waarop chloor op basis van CFK’s ozon kan vernietigen. Het effect van vulkanen is echter van korte duur.

Niet alle chloor- en broombronnen dragen bij tot de afbraak van de ozonlaag. Onderzoekers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat chloor uit zwembaden, industriële installaties, zeezout en vulkanen de stratosfeer niet bereikt. ODS daarentegen zijn zeer stabiel en lossen niet op in de regen. Er zijn dus geen natuurlijke processen die de ODS uit de lagere atmosfeer verwijderen.

Een voorbeeld van ozonafbraak is het jaarlijkse “gat” in de ozonlaag boven Antarctica, dat sinds het begin van de jaren tachtig in het Antarctische voorjaar is ontstaan. Dit is niet echt een gat in de ozonlaag, maar eerder een groot gebied van de stratosfeer met extreem lage hoeveelheden ozon.

Ozonafbraak is niet beperkt tot het gebied boven de Zuidpool. Onderzoek heeft uitgewezen dat de ozonlaag wordt aangetast op breedtegraden in Noord-Amerika, Europa, Azië en een groot deel van Afrika, Australië en Zuid-Amerika. Meer informatie over de wereldwijde omvang van de ozonafbraak is te vinden in de Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2014Exit, opgesteld door het Milieuprogramma van de Verenigde Naties.