Prawie 40 lat temu naukowcy odkryli, że działalność człowieka zubaża warstwę ozonową i że nad Antarktydą utworzyła się dziura. Te przerażające odkrycia sprawiły, że cały świat zaczął wspólnie stawiać czoła wyzwaniu ekologicznemu.

Dziesiątki lat później dziura ozonowa przeszła długą drogę od swoich tragicznych perspektyw w latach 80-tych. Jednak nie jest to jeszcze powód do świętowania. Decydenci polityczni i naukowcy wciąż podejmują wysiłki, aby zapewnić ochronę ozonu w atmosferze. W świetle trwającej odbudowy dziury, oto przewodnik po tym, jak dziura się utworzyła, jakie skoordynowane wysiłki podjęto, aby ją naprawić i czy jest prawdopodobne, aby kiedykolwiek zmieniła się na gorsze.

Czym w ogóle jest ozon?

Ozon, czyli trójtlen, jest wysoce reaktywnym gazem składającym się z trzech atomów tlenu. Ozon można znaleźć w pobliżu powierzchni Ziemi, ale większość jest skoncentrowana w jej stratosferze. Na poziomie gruntu, ozon jest trujący dla ludzi i może uszkodzić płuca, gdy jest wdychany. Jednak na wysokości 31 mil nad ziemią jest on niezbędny i pełni funkcję ochronną.

Na poziomie stratosfery łączy się on z innymi cząsteczkami ozonu w osłonie znanej jako warstwa ozonowa. Te cząsteczki ozonu pochłaniają promieniowanie UV, działając jak filtr przeciwsłoneczny dla życia na Ziemi. W latach 60. i 70. naukowcy zaczęli odkrywać, że niektóre substancje – szczególnie chemikalia przemysłowe wytwarzane przez człowieka – zakłócają cząsteczki ozonu. Substancje te rozbijają cząsteczki ozonu, pozbawiając je jednego z atomów tlenu. Z czasem reakcje te mogą sprawić, że warstwa ozonowa stanie się mniej stabilna.

W 1985 roku zagrożenie to stało się znane opinii publicznej. Naukowiec Joseph C. Farman i jego współpracownicy odkryli, że stężenie ozonu atmosferycznego nad Antarktydą zmniejszyło się o 40 procent. Pewne substancje produkowane przez człowieka dotarły do stratosfery i zakłóciły warstwę ozonową do tego stopnia, że uległa ona zubożeniu, tworząc niezwykle cienką warstwę, powszechnie znaną jako dziura ozonowa. Dziura powstała na biegunie południowym z powodu wyjątkowych warunków meteorologicznych i chemicznych panujących w tym regionie.

Co spowodowało dziurę ozonową?

Naukowcy wskazali na emisję pewnych gazów zawierających substancje niszczące ozon jako główne źródło problemu. CFC, skrót od chlorofluorowęglowodory, są jednym z najbardziej szkodliwych gazów dla warstwy ozonowej. CFC zawierają chlor – związek, który świetnie nadaje się do zabijania bakterii w basenach, a w formie gazowej jest szkodliwy dla warstwy ozonowej.

CFC były szeroko stosowane w poprzednich dekadach, osiągając szczyt w późnych latach 80. Wiele lodówek, klimatyzatorów i urządzeń do wydmuchiwania pianki emitowało niebezpieczne ilości chloru do atmosfery. Gdy chlor dotrze do warstwy ozonowej, promieniowanie ultrafioletowe słońca przekształca go w substancję reaktywną, która następnie niszczy cząsteczki ozonu. Inne związki, takie jak brom, również odegrały rolę w uszczuplaniu warstwy ozonowej.

Mimo że poziom tych substancji w atmosferze drastycznie się zmniejszył na przestrzeni lat, dziura ozonowa w pełni odbuduje się dopiero w nadchodzących dekadach.

Dlaczego dziura ozonowa stała się problemem?

Przerzedzenie warstwy ozonowej stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzi. Dzieje się tak, ponieważ więcej promieni ultrafioletowych pochodzących ze Słońca może przedostać się przez warstwę i dotrzeć do powierzchni Ziemi. Nadmiar promieniowania UVB jest szczególnie niepokojący, ponieważ może powodować raka skóry i zaćmę. Promieniowanie UVB może również szkodzić życiu morskiemu i roślinom, a także zmniejszać wydajność upraw ryżu, pszenicy i soi.

Wpływ CFC może wykraczać poza warstwę ozonową. CFC są silnymi gazami cieplarnianymi i mogą mieć szerszy wpływ na wyniki zmian klimatycznych. CFC występują w atmosferze w stężeniach względnych w porównaniu z dwutlenkiem węgla, dlatego uważa się je za mniej istotny czynnik wpływający na globalne ocieplenie.

Podczas gdy CFC nie wydają się powodować globalnego ocieplenia, inny obraz wyłania się w przypadku ocieplenia regionalnego. Ostatnie badania wykazały, że te same gazy przyspieszyły ocieplenie Arktyki, przyczyniając się do wzrostu poziomu mórz i ocieplenia powierzchni na biegunie północnym.

Co pomogło skorygować przerzedzanie się warstwy ozonowej?

Usuwanie dziury ozonowej to kwestia zapewnienia, że do stratosfery nie dotrą gazy niszczące ozon. W 1987 r. Organizacja Narodów Zjednoczonych ustanowiła Protokół Montrealski, aby uregulować ilość tych gazów w atmosferze. Protokół Montrealski został podpisany przez 197 państw i jest jedynym traktatem ONZ w historii, który uzyskał powszechną ratyfikację.

Z czasem protokół został zaktualizowany, aby objąć więcej substancji, które mogą szkodzić warstwie ozonowej i klimatowi. Na przykład w 2016 r. do listy substancji kontrolowanych dodano wodorofluorowęglowodory, ponieważ gazy te zostały uznane za silne gazy cieplarniane. Traktat jest uważany za jeden z najbardziej udanych protokołów, które pozwoliły stawić czoła wyzwaniu środowiskowemu spowodowanemu przez człowieka.

Czy dziura ozonowa jest naprawiona?

Tak i nie. W wyniku Protokołu Montrealskiego stężenie gazów niszczących warstwę ozonową w atmosferze znacznie się zmniejszyło. Ale według Laury Revell, profesora fizyki środowiskowej na Uniwersytecie Canterbury, problem nie jest jeszcze rozwiązany. „Tak długo, jak dziura ozonowa będzie się tworzyć każdej zimy i wiosny, nie możemy powiedzieć, że problem jest rozwiązany. Musimy stale monitorować warstwę ozonową, aby sprawdzić, czy odbudowuje się po skutkach działania CFC” – mówi.

Mimo że gazy te zostały zakazane, nie zniknęły na dobre. Stephen Montzka, chemik badawczy w National Oceanic and Atmospheric Administration, mówi, że wykryli możliwe nielegalne CFC w atmosferze. W 2018 roku Montzka był współautorem raportu w Nature, który wykazał obecność nieoczekiwanych poziomów CFC-11, rodzaju chlorofluorowęglowodorów. To stężenie CFC-11 było być może wynikiem nieautoryzowanej produkcji przemysłowej, idącej wbrew Protokołowi Montrealskiemu.

Dalsze badania Montzki wykazały, że odbudowa dziury ozonowej może być opóźniona z powodu tych emisji. Mimo to Montzka nie uważa, że warstwa ozonowa jest w znacznym stopniu zagrożona przez CFC. „Podwyższone poziomy CFC-11, które odnotowaliśmy w atmosferze, stanowią ilość, która sama w sobie nie spowoduje znacznej dodatkowej szkody dla warstwy ozonowej, jeśli te poziomy zmniejszą się i szybko powrócą”, mówi.

Jeśli kraje będą nadal przestrzegać Protokołu Montrealskiego, modele klimatyczne pokazują, że poziomy ozonu powinny powrócić do standardowych środków do końca XXI wieku. „Musimy być czujni, jeśli chodzi o przestrzeganie Protokołu Montrealskiego, ponieważ nawet jeden kraj lekceważący zasady może znacznie opóźnić odbudowę ozonu” – mówi Revell.