fbpx

Озоновата дупка над Антарктика между 1985 и 2021 г.

Време за четене: 10 мин.

Екотаж – екологичен саботаж, директни действия, като протести, лобиране и използване на научни доводи, са от най-честите действия на неправителствените, екологични организации, за постигане на своите цели, като тяхното финансиране е от индивидуални поддръжници и фондации. От появата си през 60-те и 70-те години на миналия век, до днес едни от основните каузи на тези организации, някои от които с офиси по цял свят (Greenpeace офиси в 55 държави, Friends of Earth в 73 държави), са изпитването на ядрени оръжия, изменение на климата, обезлесяване, прекомерен риболов и китолов, генно инженерство, проблеми с ядрената енергия, преобразуване в пустини на райони от земното кълбо, топенето на ледовете в Антарктика, минна и добивна промишленост, дори интензивна консумация и производство на месо.

Някои то тези каузи, във времето са добили конкретно лице пред обществото, като например действията за предотвратяване на ядрени опити на остров Амчитка, Аляска през 1971 г, включително акостиране на кораб в зоната определена за тези опити. Друга известна кауза от 1977 г. е за спасяване на китовете, като се се поставя под въпрос тяхното ловуване. Спасяването на амазонските тропически гори също се представя като много сериозен проблем в началото на 80-те години на XX век, като се чертае мрачен сценарии за „белите дробове на Земята“, както е наричана джунглата на Амазония. Следвайки хронологията, 1985 г. усилено започва да се говори за Озоновата дупка над Антарктика, Южен полюс, като това е от най-дебатираните и известни теми, като предприетите действия по мащаб и отзвук са може би най-големите в историята на природните казуси.

Въпреки че, последните тридесет години няма доказателства само в една посока по тези проблеми, като например някои отдават сравнително мирното време, на наличието на ядрено оръжие, защото държавите си дават сметка за опасността от евентуален глобален конфликт. По отношение на амазонската джунгла, също няма еднопосочни данни, че само човешката дейност причинява обезлесяване, дори се смята, че нивото на пожарите в днешно време е по-малко от миналото. Също може да се отчете периода в който е Земята. Виден пример е пустинята Сахара – на нейно място в много далечно минало е имало тропическа гора. Проблемът с Озоновата дупка над Антрактика, също има привърженици и противници, като в периода между нейното откриване и днес има данни, че това не е проблем свързан само с човешката дейност, като тя дори е под въпрос. В следващите редове ще разгледаме същността на озоновия слой и неговото изтъняване на Южния полюс.

Откриване на озона

През 1785 г. холандският химик Мартинус ван Марум провежда експерименти, включващи електрически искри над водата, когато забелязва необичайна миризма, която приписва на електрическите реакции, като не осъзнава, че всъщност е създал озон.

Половин век по-късно Кристиан Фридрих Шьонбейн забелязва същата остра миризма и я разпознава като миризмата, често след мълния. През 1839 г. той успява да изолира газообразния химикал и го нарече „озон“, от гръцката дума ozein, означаваща „мирис“. Формулата за озон, O3 (три атома кислород, кислородната молекула е от два атома, това е разликата междъ кислородната и озонната молекула – един атом кислород повече) е определена едва през 1865 г. от Жак-Луи Соре и потвърдена от Шьонбейн през 1867 г.

Озонът в атомосферата и неговият синтез

Изследването на концентрацията на озон в атмосферата започва през 20-те години на XX век.  Фотохимичните механизми, които пораждат озоновия слой, са открити от британския физик Сидни Чапман през 1930 г. Озонът в земната стратосфера се създава от ултравиолетова светлина, “удряща” обикновени кислородни молекули, съдържащи два кислородни атома (O2), разделяйки ги на отделни кислородни атоми (aтомен кислород O). Атомният кислород след това се комбинира с непрекъснат кислород O2, за да създаде озон – O3. Молекулата на озона е нестабилна (въпреки че в стратосферата е дълготрайна) и когато ултравиолетовата светлина „удари“ молекулата на озона O3, тя се разделя на молекула кислород и отделен атом кислород O2 и O, процес наречен цикъл озон-кислород, като по този начин става „улавянето“ на ултравиолетовите лъчи. Около 90 процента от озона в атмосферата се съдържа в стратосферата или т.нар. озонов слой.

Въпреки че концентрацията на озона в озоновия слой е много малка, той е жизненоважен за живота, тъй като абсорбира вредното ултравиолетово (УВ) лъчение, идващо от Слънцето.

Видове ултравиолетово (УВ) лъчение.

УВ лъчението може да бъде с различна дължина на вълната, като кратките УВ вълни (10–100 nm (нанометра)) се абсорбират от азота в атмосферата, около 78% от атмосферата на земята е съставена от азот.

УВ радиацията, способна да прониква през атмосферния азот, е разделена на три категории, въз основа на дължината на вълната, като те се наричат УВ-A (400–315 nm), УВ-Б (315–280 nm) и УВ-Ц (280–100 nm).

УВ-Ц, който е много вреден за всички живи същества, е изцяло „хващан“ чрез комбинация от озона на около 35 километра надморска височина.

УВ-Б лъчението може да бъде вредно за кожата и е основната причина за слънчево изгаряне. Прекомерното излагане може също да причини катаракта, потискане на имунната система и генетично увреждане, което води до проблеми като рак на кожата.

Озоновият слой е много ефективен при „хващане“ на УВ-Б радиация, но въпреки това някои УВ-Б вълни особено при най-дългите, достигат повърхността и са важни за производството на кожата на витамин Д.

Озонът е прозрачен за повечето УВ-A слънчева радиация, така че по-голямата част от това УВ лъчение с по-дълги вълни достига до повърхността и съставлява по-голямата част от УВ радиацията, достигащо до Земята. Този вид УВ лъчение е значително по-малко вредно за ДНК, въпреки че все още може потенциално да причини физически увреждания, преждевременно стареене и рак на кожата.

Изчерпване на озоновия слой

Озоновият слой може да бъде изчерпан от катализатори на свободни радикали, включително азотени оксиди, атоми хлор и атоми бром, като в природата се наблюдават, както естествени, природни източници на всички тези видове химични съединения и аниони, така и те са следствие на човешката дейност и отделянето на синтетични органохалогенни съединения, особено хлорофлуоровъглеводороди, популяризирани от DuPont като фреони – тези стабилни съединения се предполага, че са в състояние да преживеят издигането в стратосферата, където радикалите хлор и бром се освобождават под действието на ултравиолетова светлина, въпреки че молекулите на фреоните са по-тежки от въздуха и е нужно действието на странични фактори, като силен вятър, за да могат молекулите на фреоните да достигнат високо в стратосферата.

Разграждането на озона в стратосферата води до намалено поглъщане на ултравиолетовата радиация. Следователно, абсорбираната и опасна ултравиолетова радиация може да достигне повърхността на Земята с по-висок интензитет.

На 16 май 1985 г. Джо Фарман, Брайън Гардинър и Джонатан Шанклин в публикация (1) в списание Nature обявяват годишното изчерпване на озона над Антарктика (Южния полюс) или т.нар. Озонова дупка, с което полагат основите на Виенската конвенция за защита на озоновия слой. През 1985 г. двадесет държави, включително повечето от големите производители на фреони, подписват Виенската конвенция за защита на озоновия слой, която установява рамка за договаряне на международни разпоредби относно озоноразрушаващите вещества. Същата година е обявено откриването на Антарктическата озонова дупка, което предизвика съживяване на общественото внимание по въпроса. През 1987 г. представители на 43 държави подписват Монреалския протокол. Като държави, като Франция и Обединеното кралство се опитват да защитят своите индустрии при производство на фреони дори след подписването на Монреалския протокол.

След това Монреалският протокол е засилен на среща през 1990 г. в Лондон и последвала среща в Копенхаген през 1992 г., където участниците се съгласяват постепенно да прекратят изцяло фреоните и халоните (освен много малко количество, отбелязано за някои „основни“ употреби, като инхалатори за астма). На заседанието през 1992 г. в Копенхаген и други вещества използвани предимно в селскостопанското производство са добавени към списъка на контролираните вещества.

След 1985 г. гражданското общество, включително най-вече неправителствените организации, изиграват решаваща роли при всички етапи от разработването на политиката, водеща до Виенската конференция и Монреалския протокол до оценката на спазването след това.

Актуален отзвук в обществото

Междувременно в технологичен институт в Хамбург, Германия е разработен безопасен за озона въглеводороден хладилен агент, състоящ се от смес от въглеводородни газове, пропан и бутан, и през 1992 г. попадна в центъра на вниманието на неправителствената организация Greenpeace, като Greenpeace нарича този хладилен агент „greenfreeze“, игра на думи насочваща вниманието към това, че са използвани само природо-съобразни химични съединения. Във връзка с това откритие, до 1995 г. Германия вече е направила хладилниците с фреон незаконни, а от 2004 г. корпорации като Coca-Cola, Carlsberg и IKEA създават коалиция за насърчаване на безопасните за озона единици „greenfreeze“. Производството се разпространява в компании като Electrolux, Bosch и LG, като продажбите достигат около 300 милиона хладилници до 2008 г. В Латинска Америка местна аржентинска компания започва производството на „greenfreeze“ през 2003 г., докато гигантският Bosch в Бразилия започва година по-късно. До 2013 г. „greenfreeze“ е бил използван от около 700 милиона хладилници, което представлява около 40% от пазара. В САЩ обаче промените са много по-бавни, където до известна степен фреоните се заместват с по-малко вредните хидрохлорофлуоровъглеводороди, въпреки че все още съществуват опасения по отношение на хидрохлорофлуоровъглеводородите, а химически компании като DuPont дори пренебрегват „greenfreeze“ и правят всичко възможно да забавят приемането на новата технология в САЩ до 2011 г.

Противоречия

Както по-горе отбелязахме, съществуват съмнения относно възможността фреона да достигне стратосферата, защото е по-тежък от въздуха и са нужни странични фактори, които да му помогнат да достигне до там. Въпреки, че фреоните не са водноразтворими, те са абсорбируеми в твърди частици, както и дъждовете създават низходящи течения, затруднявайки движението на към стратосферата.

През 1957 г. учени работещи по проекта Британско антарктическо изследване провеждат вземане на проби от атмосферата над Антарктида със спектрофотометър Добсън. Тези измервания дават първите улики, че е имало сезонно изтъняване на озоновия слой и са в основата на научната публикация на Молина и Роуланд (2) от 1974 г. за разрушаването на озона от хлор или бром, като в заключение е, че хлорът и бромът в антарктическата атмосфера са дошли от фреони. Тази научна публикация на Молина и Роуланд се приема за „чиста монета“ по това време, без да се отчете, че голям брой хлор и бромови съединения се излъчват от вулкани – като планината Еребус в Антарктида, където силата на изригване на вулкана е достатъчно силна, за да изхвърли хлорофлуоровъглеводородните съединения до стратосферата и озоновия слой. Има съвременни научни статии от научни списания, които описват този ефект, като например статията „Изчерпването на азотния озон в Антарктика, причинено от емисиите на вулкан Еребус“ (3) от учени от Института за наблюдение на климатичните и екологични системи към Сибирския клон на Руската академия на науките, Томск, Русия.

Д-р Гордън Грибъл от колежа Дартмът, част от т.нар. Бръшлянова лига лига издава книгата Естествено срещащи се органохалогенни съединения (4), която през времето подлежи на постоянна актуализация, за хиляди естествено срещащи се хлорни и бромни съединения, включително фреони, излъчвани от вулкани и големи горски пожари.

В последните години се появиха научни доказателства за сезонното изтъняване на озоновия слой породено от т.нар. Полярен вихър, като се допуска че такова изтъняване на озоновия слой и възстановяване е имало постоянно откакто е формирана земната атмосфера.

Полярен вихър

Полярният вихър е област с ниско налягане, намираща се близо до един от земните полюси. Съществуват два полярни вихъра в земната атмосфера: над Северния и над Южния полюс. Поради силните ураганни ветрове на полярния вихър над Антарктика, атмосферата над Южния полюс е до голяма степен затворена. Затова озонът образуван в т.нар. средна ширина в южното полукълбо на Земята не може да се „разлее“ към Антарктика. Следователно изтъняването на озона е като цяло най-силно изразено на Южния полюс и там се появява т.нар. Озонова дупка. Полярният вихър на Арктика (Северния полюс) не е толкова силно локализиран, поради различната география и топография, така че озонът в средната ширина на северното полукълбо донякъде прониква на Северния полюс и там не се наблюдава толкова често изтъняване, както на Южния полюс.

Като пример за чрезвичайно изтъняване на озоновия слой на Северния полюс, може да се даде случай от съвсем близко минало, когато през зимата на 2019-2020 г, северният полярен вихър остава много стабилен и осигурява същите изолационни условия на Арктика, като на Антарктика. Поради това Арктика е особено студена, с рекордно ниски температури в Северна Гренландия, като на 12 март 2020 г. наблюдателите на НАСА (5) отчитат рекордна загуба на озон на Северния полюс, като следващия месец, на 24 април 2020 г. наблюдатели на службата за изменение на климата „Коперник“ (6) потвърждават, че озоновият слой на Северния полюс е възстановен, което показва, че наличността на озоновия слой на полюсите силно зависи от полярния вихър.

Като заключение

Константното мониториране на състоянието на озоновия слой на Северния и Южния полюс продължава от 1985 г. до днес, като през последните години, с усъвършенстване на технологиите, това се случва в реално време и дори е достъпно на една от уебстраниците на НАСА (7). Също така в уебпространството, са налични голямо количество достъпни материали и научни публикации, които пълно или частично опровергават проблеми лансирани в миналото и към този момент, от неправителствени организации. Проблеми свързани с промени в климата, следствие на човешка намеса, като не се споменава как климата на Земята се повлиява от циклите на земното кълбо при движението му около Слънцето и цикличното редуване на ледникови епохи и глобални затопляния.

Референции:

  1. https://www.nature.com/articles/d41586-019-02837-5?proof=t
  2. https://www.nature.com/articles/249810a0
  3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231015304246
  4. https://www.springer.com/gp/book/9783211993224
  5. https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-reports-arctic-stratospheric-ozone-depletion-hit-record-low-in-march
  6. https://www.theweek.in/news/sci-tech/2020/04/26/ozone-layer-hole-over-arctic-closes-confirm-scientists.html
  7. https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/
Споделете чрез

Предишен

Следващ