Dziura ozonowa - jako zagrożenie dla zdrowia

W obecnych czasach dużo się mówi na tematy dotyczące zagrożeń środowiska i sposobów zapobiegania klęskom ekologicznym. Przedmiotem wielu dyskusji jest tzw. dziura ozonowa. Wszyscy wiedzą, że zjawisko to jest niepokojące i przynosi niepożądane skutki. Niestety niewiele osób posiada wiedzę o istocie dziury ozonowej.

Jak sama nazwa wskazuje, dziura ozonowa występuje w warstwie ozonu w atmosferze. Gaz ten znajduje się zarówno tuż nad powierzchnią Ziemi jak i od kilku do czterdziestu kilku kilometrów ponad nią. W pierwszym wypadku, w troposferze, ozon jest gazem antropogenicznym, a jego obecność niekorzystnie wpływa na środowisko, gdyż należy on do gazów cieplarnianych - ale to już inny problem. Ten sam gaz, wysoko w stratosferze, spełnia bardzo ważną rolę, ochraniając naszą planetę przed nadmiernym promieniowaniem ultrafioletowym ze Słońca. Mówiąc o niebezpiecznym zjawisku dziury ozonowej, naukowcy mają na myśli właśnie warstwę ozonu w stratosferze, tzw. ozonosferę.

Czym właściwie jest substancja zwana ozonem? Cząsteczki tego gazu zbudowane są z trzech atomów tlenu ( O3 ). Jego dobroczynne działanie polega, jak już wspomniałam, na ochronie przed promieniami UV. Słońce ze swego wnętrza wysyła promienie rentgenowskie. Nim dotrą one jednak do powierzchni gwiazdy, w skutek zderzeń z materią w postaci plazmy, tracą mnóstwo energii i przestają być promieniami rentgenowskimi. Z powierzchni Słońca wędruje ku Ziemi promieniowanie widzialne i nadfioletowe. Pierwsze, po dotarciu do Ziemi, wykorzystywane jest przez człowieka i inne istoty żywe. Wysokoenergetyczna część promieniowania nadfioletowego pochłaniana jest w atmosferze przez azot i tlen. Niestety niżej energetyczna część owego promieniowania nie jest wychwytywana przez powyższe gazy. Promieniowanie to osłabiane jest przez warstwę ozonu. Generalnie, wszystkie promienie o wyższej energii niż światło widzialne mają negatywny wpływ na zdrowie. Co prawda promieniowanie UV o najniższej energii umożliwia wytwarzanie w organiźmie ludzkim witaminy D, ale co za dużo to nie zdrowo. Dzięki obecności ozonu dawka promieniowania do nas docierająca nie jest już taka szkodliwa.

Aby dobrze poznać rolę ozonu, należałoby przyjrzeć się dokładniej przemianom, którym ulega. Otóż gaz przeze mnie omawiany nie jest trwałą odmiana tlenu. Szybko następuje jego rozpad, w wyniku którego powstają cząsteczki tlenu ( O2 ). Tlen również ulega rozbiciu na bardzo reaktywne atomy ( O ), które przyłączają się do cząsteczek tlenu, tworząc na powrót ozon ( O3 ). Wszystkie te procesy pochłaniają energię promieniowania UV i w ten sposób osłabiają je czyli redukują szkodliwe działanie. W warunkach naturalnych zachodzi równowaga chemiczna i ilość ozonu utrzymuje się na stałym poziomie. Niestety pewne czynniki zaburzają ową równowagę i wtedy zaczynają się kłopoty.

Ozon ułożony jest luźno w ozonosferze. Jego koncentracje mierzy się w jednostkach zwanych dobsonami ( od nazwiska konstruktora przyrządów pomiarowych ). Ozon nie jest rozłożony równomiernie nad całą powierzchnią Ziemi. Średni poziom wynosi 300 D, podczas gdy nad równikiem jest tylko ok. 250 D. Gdyby nie istniały wiatry stratosferyczne, najwięcej ozonu byłoby właśnie ok. 30 km nad równikiem. Wiatry spychają jednak wzbogacone ozonem powietrze ku biegunom. Opada ono bliżej powierzchni planety i największe stężenie ozonu występuje ok. 25 km nad nią. Półkula północna otrzymuje przy tym więcej ozonu niż południowa. Gdy na danej półkuli kończy się noc polarna, transport ozonu jest największy.

Problem dziury ozonowej zaczął istnieć około lat osiemdziesiątych naszego wieku. W roku 1982 w brytyjskiej stacji naukowej "Halley Bay' na Antarktydzie zespół dr. Joe Formana odkrył, że zanikła spora część pokrywy ozonowej nad biegunem. Równolegle prowadzono pomiary przez satelitarną stację meteorologiczną NASA, które to badania nie wykazały podobnego stanu ozonosfery. Później okazało się, że komputery, ponieważ nie przewidziano podobnej sytuacji w oprogramowaniu, odrzuciły możliwość tak znacznego zaniku ozonu. W roku 1987 ilość ozony nad biegunem była o 50% mniejsza niż przed odkryciem dziury.

Podstawowe zagrożenie dla ozonosfery stanowią freony. Są to związki fluoru, chloru i węgla ( związki CFC ). Stosowano je od dłuższego czasu w urządzeniach chłodniczych. Używano je powszechnie podczas II Wojny Światowej do produkcji urządzeń rozpylających ( zwalczano w ten sposób komary - nosicieli malarii ). Znalazły również zastosowanie przy produkcji lakierów, kosmetyków, w medycynie oraz jako środki czyszczące w przemyśle komputerowym. Od początku freony zdawały się być idealnymi związkami ze względu na swoją nieaktywność. Nie powodowały korozji, nie rozpuszczały się w wodzie ani nie podrażniały skóry. Do tego wszystkiego, nie gromadziły się w dolnych partiach atmosfery, gdzie mogłyby ewentualnie zagrażać żywym organizmom. Okazało się jednak, że zarówno lekkość jak i nieaktywność chemiczna związków CFC stały się prawdziwym utrapieniem. Przenikając do ozonosfery, mogą one pozostać w niej ponad sto lat.

W 1971 roku prof. Sherwood Roland i dr Mario Molin, dwaj chemicy, wysunęli hipotezę o zgubnym dla warstwy ozonowej wpływie freonów. Związki CFC rozpadają się pod wpływem promieniowania UV na węgiel, fluor i chlor. Węgiel spala się. Fluor i chlor wchodzą w reakcje z ozonem, następuje szereg reakcji łańcuchowych, w wyniku czego powstają tlenki i tlen cząsteczkowy. W ten sposób zniszczeniu ulega ozon. Początkowo zaprzeczali tej hipotezie producenci aerozoli. Dalsze badania potwierdziły swymi jednak wynikami, że Rowland i Molin mieli rację. W 1976 roku hipoteza stała się teorią i freony znalazły się na liście związków szkodliwych dla środowiska.
Gazami szkodliwymi dla ozonu są również węglowodory ( CxHy ) i tlenki azotu
( NOx ). Te ostatnie mogą przebywać w atmosferze nawet ponad sto pięćdziesiąt lat.

Zniszczenie nawet jednego procenta ozonu w stratosferze może spowodować znaczny wzrost promieniowania UV i mieć tragiczne skutki dla całej Ziemi. Organizmu żywe chronią się przed nadmiernym promieniowaniem wytwarzając ochronne substancje. Ponad dwie trzecie przebadanych roślin jest wrażliwa na promieniowanie UV. Głównie są to zboża i rośliny uprawne. Uszkodzenie roślin może spowodować zaburzenia naturalnego cyklu CO2,co byłoby katastrofalne dla życia na ziemi. Nie tylko organizmy na powierzchni lądu narażone są na zgubne skutki promieniowania. Przenika ono również do wody i w niektórych przypadkach dochodzi nawet na głębokość większą niż 20 metrów. Bardzo wrażliwy na promienie nadfioletowe jest plankton. Zmniejszenie jego ilości ma wpływ na dalsze ogniwa łańcucha troficznego głównie ryby, których liczebność również zaczyna spadać. Skutkiem tego są mniejsze połowy. Cierpią na tym także ptaki morskie. Promieniowanie UV może uszkodzić ikrę ryb oraz skorupiaki takie jak kraby czy krewetki.

Dla człowieka promieniowanie ultrafioletowe jest groźne również bezpośrednio. Uszkadza system odpornościowy organizmu, przez co jesteśmy bardziej podatni na infekcje, choroby zakaźne lub pasożytnicze. Ułatwia to powstawanie różnych nowotworów, z których najczęstszym jest rak skóry. Zgubny wpływ promieniowanie ma na oczy i jest jedną z przyczyn powstawania zaćmy. Przyspieszeniu ulega proces starzenia się skóry. Występują mutacje genetyczne.

Jak widać dziura ozonowa jest bardzo poważnym problemem. Należy przedsięwziąć wszystkie możliwe kroki, aby zapobiec dalszemu tworzeniu się dziur ozonowych. Nie jest to takie proste, gdyż nawet gdyby zaprzestać całkowicie wykorzystywania freonów, jeszcze w następnym wieku będą one niszczyły ozonosferę. Poza tym w Polsce nadal używa się produktów zawierających freon, które wycofano już w innych krajach. Nasz kraj podpisał co prawda Protokół Montrealski, na mocy którego zobowiązani jesteśmy do zaprzestania importu i wykorzystywania produktów zawierających freony czy halony (również szkodliwe).
Nie jest to jednak ściśle przestrzegane. Powrót do stanu ozonosfery obserwowanego np. w 1982 roku może potrwać ok. sto lat. Musimy więc chronić się przed skutkami nadmiernego promieniowania UV. Należy zrezygnować z długich "kąpieli słonecznych" szczególnie w godzinach południowych, kiedy działanie promieni jest najsilniejsze. Wskazane jest również stosowanie kremów ochronnych ze specjalnym filtrem. Powinniśmy nosić okulary przeciwsłoneczne. Jest specjalny rodzaj szkieł, które zatrzymują promieniowanie UV. Zwykłe przyciemniane okulary mogą nam tylko zaszkodzić. Powodują one rozszerzenie się źrenic, a nie zatrzymują szkodliwych promieni. Oko jest wtedy bardziej narażone.

I tak, na pozór idealne związki stały się źródłem wielu kłopotów. Znowu znalazło zastosowanie przysłowie: Nie wszystko złoto, co się świeci. Na przyszłość ludzie powinni być ostrożniejsi i nie dążyć za wszelką cenę do najprostszych, bezproblemowych rozwiązań ( jakim początkowo zdawało się być stosowanie freonów ), gdyż nie są one warte ceny jaką najczęściej trzeba później zapłacić.