Ozon stratosferyczny pochłania promieniowanie ultrafioletowe docierające do Ziemi ze Słońca. Promieniowanie ultrafioletowe jest szkodliwe i niebezpieczne dla organizmów żywych, ponieważ może uszkadzać komórki (oparzenia) oraz materiał genetyczny komórek. U ludzi i zwierząt może wywoływać zmiany nowotworowe, takie jak czerniak złośliwy. Organizm ludzki broni się przed ultrafioletem, wytwarzając barwnik melaniny, który pochłania promieniowanie w warstwie powierzchniowej skóry; zwiększona zawartość melaniny objawia się ciemnieniem skóry.
Człowiek jako źródło dziury ozonowej
Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego Słońca z cząsteczkami atmosferycznego tlenu. Powstały ozon rozpada się, reagując z niektórymi związkami chemicznymi, szczególnie chloru i fluoru. W czasie zimy polarnej produkcja ozonu ulega redukcji. Duże obszary podbiegunowe znajdują się w półmroku lub są całkowicie nieoświetlone przez Słońce. Naturalny oraz wywołany zanieczyszczeniami rozpad trójatomowej odmiany tlenu nie zatrzymuje się w tym okresie, co prowadzi do zmniejszenia grubości warstwy ozonowej.
Obserwacje dziury ozonowej
Po raz pierwszy zaobserwowano dziurę ozonową w 1985 roku nad Antarktydą. Doprowadziło to do uchwalenia Protokółu Montrealskiego o Ochronie Warstwy Ozonowej w 1987 roku. Protokół ten zakłada konieczność ograniczenia produkcji freonów, halonów i tlenków azotu, bezpośrednio odpowiedzialnych za zanikanie warstwy ozonowej. Badania stężenia ozonu w atmosferze ziemskiej wykazały, że w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zmniejsza się ono średnio o 0,2% rocznie. Obniżanie się zawartości tego gazu opisuje się jako powiększanie dziury ozonowej. Zjawisko to obserwuje się głównie nad Antarktydą, ale wpływa na całą atmosferę Ziemi, co może mieć globalne skutki.
Regularne badania nad grubością warstwy ozonowej rozpoczęto w latach 80. XX wieku, wykorzystując do tego satelity. Z ich pomocą stwierdzono, że ubytki ozonu mają charakter sezonowy. W latach 2000-2006 stwierdzono rekordowe rozmiary dziury ozonowej nad Antarktydą, jednak od tego czasu, dzięki międzynarodowym działaniom ochronnym, takich jak Protokół Montrealski, sytuacja ulega poprawie. Emisje substancji niszczących ozon powoli, ale systematycznie maleją, co prowadzi do stopniowego odnowienia warstwy ozonowej. Prognozy wskazują, że pełna odbudowa warstwy ozonowej jest możliwa do połowy XXI wieku, pod warunkiem kontynuacji obecnych działań ochronnych i regulacyjnych.
Dziura ozonowa i kosmiczne katastrofy
Symulacje astrofizyczne sugerują, że warstwa ozonowa mogłaby zostać zniszczona przez bliski Ziemi rozbłysk promieniowania gamma. Źródło tego zjawiska nie jest do końca znane, ale szansa wystąpienia takiej katastrofy w ciągu najbliższego stulecia jest znikoma. Skutkiem oddziaływania promieni gamma na atmosferę zgodnie z symulacjami miałoby być wytworzenie ogromnych ilości tlenków azotu, które weszłyby w reakcję z ozonem, doprowadzając do jego rozpadu. Dziura ozonowa mogłaby objąć całą planetę na wiele miesięcy.
Istnieje również hipoteza, według której wymieranie pod koniec ery Permu spowodowane było emisją gazów wulkanicznych, które weszły w reakcję z ozonem, powodując powstanie znacznego ubytku ozonu. To z kolei mogło być jedną z przyczyn zagłady wielu gatunków.
Aktualny stan warstwy ozonowej
Dzięki globalnym wysiłkom na rzecz ochrony warstwy ozonowej, w ostatnich dekadach zaobserwowano znaczną redukcję użycia substancji niszczących ozon oraz stopniową regenerację warstwy ozonowej. Według najnowszych prognoz, pełna odbudowa warstwy ozonowej może nastąpić do połowy XXI wieku, o ile kontynuowane będą obecne działania ochronne i regulacyjne.
Działania na rzecz ochrony warstwy ozonowej
W celu ochrony warstwy ozonowej, inicjatywa UNEP (Program Narodów Zjednoczonych ds. Środowiska) doprowadziła do podpisania w 1987 roku Protokółu Montrealskiego przez przedstawicieli 197 państw. Protokół ten zakłada stopniowe wycofywanie substancji niszczących warstwę ozonową, takich jak freony i halony. W Polsce, podobnie jak w innych krajach Unii Europejskiej, stosowanie freonów zostało znacząco ograniczone i wycofane z większości zastosowań. Polska formalnie podpisała Protokół Montrealski i wprowadziła odpowiednie regulacje prawne, które są ściśle przestrzegane. Dzięki tym działaniom emisje substancji niszczących ozon znacznie się zmniejszyły, co przyczyniło się do stopniowego odnowienia warstwy ozonowej. Obecnie Polska nie produkuje freonów ani halonów, a ich użycie jest ściśle kontrolowane zgodnie z międzynarodowymi standardami.