US EPA

Ziemska warstwa ozonowa Warstwa ozonowaRegion stratosfery zawierający większość ozonu atmosferycznego. Warstwa ozonowa znajduje się około 15-40 kilometrów (10-25 mil) nad powierzchnią Ziemi, w stratosferze. Zubożenie tej warstwy przez substancje zubożające warstwę ozonową (ODS) doprowadzi do wyższych poziomów UVB, co z kolei spowoduje wzrost zachorowań na raka skóry i zaćmę oraz potencjalne uszkodzenia niektórych organizmów morskich, roślin i tworzyw sztucznych. Strona naukowa (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) oferuje znacznie więcej szczegółów na temat nauki o zubożeniu ozonu. chroni wszelkie życie przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym, ale działalność człowieka uszkodziła tę tarczę. Mniejsza ochrona warstwy ozonowej przed promieniowaniem ultrafioletowym (UV)Promieniowanie ultrafioletowe to część widma elektromagnetycznego o długości fali krótszej niż światło widzialne. Słońce wytwarza promieniowanie UV, które jest powszechnie dzielone na trzy pasma: UVA, UVB i UVC. UVA nie jest pochłaniany przez ozon. UVB jest w większości pochłaniany przez ozon, choć część z nich dociera do Ziemi. UVC jest całkowicie pochłaniany przez ozon i zwykły tlen. NASA dostarcza więcej informacji na swojej stronie internetowej (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). z czasem zniszczy uprawy i doprowadzi do zwiększenia zachorowań na raka skóry i zaćmę.

I. Warstwa ozonowa

Ziemska atmosfera składa się z kilku warstw. Najniższa warstwa, troposferatroposfera – region atmosfery znajdujący się najbliżej Ziemi. Troposfera rozciąga się od powierzchni do około 10 km wysokości, choć wysokość ta zmienia się w zależności od szerokości geograficznej. Prawie cała pogoda ma miejsce w troposferze. Mt. Everest, najwyższa góra na Ziemi, ma tylko 8,8 km wysokości. Temperatury w troposferze maleją wraz z wysokością. Gdy ciepłe powietrze unosi się do góry, ochładza się i opada z powrotem na Ziemię. Proces ten, znany jako konwekcja, oznacza, że występują ogromne ruchy powietrza, które bardzo skutecznie mieszają troposferę. rozciąga się od powierzchni Ziemi do około 6 mil lub 10 kilometrów (km) wysokości. Praktycznie cała działalność człowieka ma miejsce w troposferze. Mt. Everest, najwyższa góra na naszej planecie, ma tylko około 5,6 mil (9 km) wysokości. Następna warstwa, stratosferastratosferaRegion atmosfery powyżej troposfery. Stratosfera rozciąga się od ok. 10 km do ok. 50 km wysokości. Komercyjne linie lotnicze latają w dolnej stratosferze. Stratosfera staje się cieplejsza na większych wysokościach. W rzeczywistości ocieplenie to jest spowodowane pochłanianiem promieniowania ultrafioletowego przez ozon. Ciepłe powietrze pozostaje w górnej stratosferze, a chłodne – niżej, dlatego w tym regionie występuje znacznie mniejsze mieszanie pionowe niż w troposferze. trwa od 6 mil (10 km) do około 31 mil (50 km). Większość komercyjnych samolotów lata w dolnej części stratosfery.

Większość ozonu atmosferycznego jest skoncentrowana w warstwie w stratosferze, około 9 do 18 mil (15 do 30 km) nad powierzchnią Ziemi (patrz rysunek poniżej). Ozon jest cząsteczką, która zawiera trzy atomy tlenu. W każdym momencie cząsteczki ozonu są nieustannie tworzone i niszczone w stratosferze. Całkowita ilość pozostaje względnie stabilna w ciągu dziesięcioleci, w których była mierzona.

Źródło: Figure Q1-2 from Michaela I. Hegglin (Lead Author), 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, Geneva, Switzerland, 2015.Warstwa ozonowa w stratosferze pochłania część promieniowania słonecznego, zapobiegając jego docieraniu do powierzchni planety. Przede wszystkim pochłania część promieniowania UV zwanego UVBUVBA pasmo promieniowania ultrafioletowego o długości fali od 280-320 nanometrów wytwarzanego przez Słońce. UVB jest rodzajem promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze Słońca (i lamp słonecznych), które ma kilka szkodliwych skutków. UVB jest szczególnie skuteczne w uszkadzaniu DNA. Jest ono przyczyną czerniaka i innych rodzajów raka skóry. Zostało ono również powiązane z uszkodzeniami niektórych materiałów, upraw i organizmów morskich. Warstwa ozonowa chroni Ziemię przed większością promieniowania UVB pochodzącego ze Słońca. Zawsze ważne jest, aby chronić się przed UVB, nawet przy braku zubożenia warstwy ozonowej, poprzez noszenie kapeluszy, okularów przeciwsłonecznych i kremów z filtrem. Jednakże, te środki ostrożności staną się jeszcze ważniejsze, gdy zubożenie warstwy ozonowej będzie się pogłębiać. NASA dostarcza więcej informacji na swojej stronie internetowej (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). UVB zostało powiązane z wieloma szkodliwymi skutkami, w tym nowotworami skóry, zaćmą i szkodami dla niektórych upraw i życia morskiego.

Naukowcy ustanowili zapisy obejmujące kilka dekad, które szczegółowo opisują normalne poziomy ozonu podczas naturalnych cykli. Stężenie ozonu w atmosferze zmienia się naturalnie w zależności od plam na słońcu, pór roku i szerokości geograficznej. Procesy te są dobrze rozumiane i przewidywalne. Po każdym naturalnym obniżeniu poziomu ozonu następowała jego odbudowa. Jednak począwszy od lat 70-tych, dowody naukowe wykazały, że tarcza ozonowa została zubożona w stopniu znacznie przekraczającym naturalne procesy.

II. Zubożenie ozonu

Gdy atomy chloru i bromu wchodzą w kontakt z ozonem w stratosferze, niszczą cząsteczki ozonu. Jeden atom chloru może zniszczyć ponad 100,000 cząsteczek ozonu zanim zostanie usunięty ze stratosfery. Ozon może być niszczony szybciej niż jest naturalnie tworzony.

Niektóre związki uwalniają chlor lub brom, gdy są wystawione na intensywne promieniowanie UV w stratosferze. Związki te przyczyniają się do zubożenia ozonu i są nazywane substancjami zubożającymi warstwę ozonową (ODSODSA związek, który przyczynia się do zubożenia ozonu w stratosferze. ODS obejmują chlorofluorowęglowodory (CFC), wodorochlorofluorowęglowodory (HCFC), halony, bromek metylu, tetrachlorek węgla, wodorobromofluorowęglowodory, chlorobromometan i chloroform metylu. ODS są na ogół bardzo stabilne w troposferze i ulegają rozkładowi dopiero w stratosferze pod wpływem intensywnego światła ultrafioletowego. Kiedy się rozpadają, uwalniają atomy chloru lub bromu, które następnie zubożają ozon. Szczegółowa lista (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) substancji klasy I i klasy II wraz z ich ODP, GWP i numerami CAS jest dostępna). Substancje zubożające warstwę ozonową, które uwalniają chlor, obejmują chlorofluorowęglowodorychlorofluorowęglowodoryGazy objęte Protokołem Montrealskim z 1987 r. i stosowane w chłodnictwie, klimatyzacji, opakowaniach, izolacji, rozpuszczalnikach lub propelentach aerozolowych. Ponieważ nie ulegają one zniszczeniu w dolnej atmosferze, CFC dryfują do górnej atmosfery, gdzie w odpowiednich warunkach niszczą ozon. Gazy te są zastępowane innymi związkami: wodorochlorofluorowęglowodorami, które stanowią tymczasowy zamiennik CFC i są również objęte Protokołem Montrealskim, oraz wodorofluorowęglowodorami, które są objęte Protokołem z Kioto. Wszystkie te substancje są również gazami cieplarnianymi. Patrz: wodorochlorofluorowęglowodory, wodorofluorowęglowodory, perfluorowęglowodory, substancja zubożająca warstwę ozonową. (CFCs), wodorochlorofluorowęglowodoryhydrochlorofluorowęglowodoryZwiązki zawierające atomy wodoru, fluoru, chloru i węgla. Chociaż są substancjami niszczącymi warstwę ozonową, są mniej skuteczne w niszczeniu ozonu stratosferycznego niż chlorofluorowęglowodory (CFC). Zostały one wprowadzone jako tymczasowe zamienniki dla CFC i są również gazami cieplarnianymi. Patrz substancja zubożająca warstwę ozonową. (HCFC), tetrachlorek węgla tetrachlorek węglaZwiązek składający się z jednego atomu węgla i czterech atomów chloru. Czterochlorek węgla był szeroko stosowany jako surowiec w wielu zastosowaniach przemysłowych, w tym w produkcji chlorofluorowęglowodorów (CFC), oraz jako rozpuszczalnik. Stosowanie rozpuszczalnika zakończyło się, gdy odkryto, że jest on rakotwórczy. Jest on również stosowany jako katalizator do dostarczania jonów chloru w niektórych procesach. Jego potencjał niszczenia warstwy ozonowej wynosi 1,2, a chloroform metylu chloroform metyluZwiązek składający się z węgla, wodoru i chloru. Chloroform metylowy jest stosowany jako rozpuszczalnik przemysłowy. Jego potencjał niszczenia warstwy ozonowej wynosi 0,11. ODS, które uwalniają brom obejmują halonyhalonyZwiązki, znane również jako bromofluorowęglowodory, które zawierają brom, fluor i węgiel. Są one zazwyczaj stosowane jako środki gaśnicze i powodują zubożenie warstwy ozonowej. Brom jest wielokrotnie bardziej skuteczny w niszczeniu ozonu stratosferycznego niż chlor. Patrz substancja zubożająca warstwę ozonową. i bromek metylu bromek metyluZwiązek składający się z węgla, wodoru i bromu. Bromek metylu jest skutecznym pestycydem stosowanym do fumigacji gleby i wielu produktów rolnych. Ponieważ zawiera brom, niszczy ozon stratosferyczny, a jego potencjał niszczenia ozonu wynosi 0,6. Produkcja bromku metylu została wycofana z dniem 31 grudnia 2004 r., z wyjątkiem dopuszczalnych wyjątków. Znacznie więcej informacji jest dostępnych (http://www.epa.gov/ozone/mbr/index.html). Chociaż substancje zubożające warstwę ozonową są emitowane na powierzchni Ziemi, są ostatecznie przenoszone do stratosfery w procesie, który może trwać od dwóch do pięciu lat.

W latach siedemdziesiątych XX wieku pojawiły się obawy dotyczące skutków stosowania substancji zubożających warstwę ozonową (ODSODSA związek, który przyczynia się do zubożenia warstwy ozonowej w stratosferze. ODS obejmują chlorofluorowęglowodory (CFC), wodorochlorofluorowęglowodory (HCFC), halony, bromek metylu, tetrachlorek węgla, wodorobromofluorowęglowodory, chlorobromometan i chloroform metylu. ODS są na ogół bardzo stabilne w troposferze i ulegają rozkładowi dopiero w stratosferze pod wpływem intensywnego światła ultrafioletowego. Kiedy się rozpadają, uwalniają atomy chloru lub bromu, które następnie zubożają ozon. Szczegółowa lista (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) substancji klasy I i klasy II wraz z ich ODP, GWP i numerami CAS jest dostępna.) na warstwę ozonową stratosfery warstwa ozonowaRegion stratosfery zawierający większość ozonu atmosferycznego. Warstwa ozonowa znajduje się około 15-40 kilometrów (10-25 mil) nad powierzchnią Ziemi, w stratosferze. Zubożenie tej warstwy przez substancje zubożające warstwę ozonową (ODS) doprowadzi do wyższych poziomów UVB, co z kolei spowoduje wzrost zachorowań na raka skóry i zaćmę oraz potencjalne uszkodzenia niektórych organizmów morskich, roślin i tworzyw sztucznych. Strona naukowa (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) oferuje znacznie więcej szczegółów na temat nauki o zubożeniu warstwy ozonowej. skłoniły kilka krajów, w tym Stany Zjednoczone, do wprowadzenia zakazu stosowania chlorofluorowęglowodorów (CFCsCFCsZwiązki organiczne składające się z atomów węgla, chloru i fluoru. Przykładem jest CFC-12 (CCI2F2), stosowany jako czynnik chłodniczy w lodówkach i klimatyzatorach oraz jako środek do spieniania. Gazowe CFC mogą zubażać warstwę ozonową, gdy powoli unoszą się do stratosfery, są rozkładane przez silne promieniowanie ultrafioletowe, uwalniają atomy chloru, a następnie reagują z cząsteczkami ozonu. Zob. Substancja zubożająca warstwę ozonową.) jako aerozolaerozolMałe kropelki lub cząsteczki zawieszone w atmosferze, zwykle zawierające siarkę. Aerozole są emitowane w sposób naturalny (np. podczas erupcji wulkanicznych) oraz w wyniku działalności człowieka (np. podczas spalania paliw kopalnych). Nie ma związku pomiędzy aerozolami cząstek stałych i produktów pod ciśnieniem również nazywanych aerozolami. (Patrz poniżej) propelenty. Jednak globalna produkcja CFC i innych ODS nadal szybko rosła, ponieważ znaleziono nowe zastosowania dla tych chemikaliów w chłodnictwie, tłumieniu ognia, izolacji piankowej i innych aplikacjach.

Niektóre procesy naturalne, takie jak duże erupcje wulkanów, mogą mieć pośredni wpływ na poziom ozonu. Na przykład erupcja Mt. Pinatubo w 1991 r. nie zwiększyła stężenia chloru w stratosferze, ale wytworzyła duże ilości maleńkich cząsteczek zwanych aerozolamiaerozoleMałe cząsteczki lub kropelki cieczy w atmosferze, które mogą pochłaniać lub odbijać światło słoneczne w zależności od ich składu. (różnią się od produktów konsumenckich znanych również jako aerozole). Aerozole te zwiększają skuteczność chloru w niszczeniu ozonu. Aerozole w stratosferze tworzą powierzchnię, na której chlor na bazie CFC może niszczyć ozon. Jednak efekt pochodzący z wulkanów jest krótkotrwały.

Nie wszystkie źródła chloru i bromu przyczyniają się do zubożenia warstwy ozonowej. Na przykład, naukowcy odkryli, że chlor z basenów, zakładów przemysłowych, soli morskiej i wulkanów nie dociera do stratosfery. W przeciwieństwie do tego, ODS są bardzo stabilne i nie rozpuszczają się w deszczu. W związku z tym nie istnieją naturalne procesy, które usuwają ODS z dolnej atmosfery.

Jednym z przykładów zubożenia ozonu jest coroczna „dziura” ozonowa nad AntarktydąExit, która występuje podczas antarktycznej wiosny od wczesnych lat 80-tych. Nie jest to tak naprawdę dziura w warstwie ozonowej, ale raczej duży obszar stratosfery z ekstremalnie niską ilością ozonu.

Zubożenie ozonu nie ogranicza się do obszaru nad biegunem południowym. Badania wykazały, że zubożenie ozonu występuje na szerokościach geograficznych, które obejmują Amerykę Północną, Europę, Azję oraz znaczną część Afryki, Australii i Ameryki Południowej. Więcej informacji na temat globalnego zasięgu zubożenia ozonu można znaleźć w Naukowej ocenie zubożenia ozonu: 2014Exit opracowanej przez Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych.