Ozón, ozónová diera a dôsledky

Každý z nás už asi počul o ozónovej vrstve, ozónových dierach a problémoch, ktoré s nimi súvisia. Záchrana ozónovej vrstvy je už niekoľko rokov problémom, ktorým sa zaoberajú mnohí vedci a rozličné medzinárodné výskumné projekty. Ozón však nie je iba plyn, ktorý vytvára okolo našej planéty ochrannú vrstvu a chráni nás pred silným ultrafialovým žiarením a jeho zhubným vplyvom. Ozón môže aj škodiť - a to najmä v nižších vrstvách atmosféry.

Ozón (O3) existuje v dvoch odlišných vrstvách zemskej atmosféry a podľa toho je považovaný za „zlý“ a „dobrý“. US EPA (US Environmental Protection Agency - Americká agentúra pre ochranu životného prostredia) po prvýkrát použila slovný obrat ako pomôcku pre zapamätanie si, ktorý ozón je „dobrý“ a ktorý „zlý“: čím vyššie tým lepšie – čím nižšie tým horšie.
Atmosferickú vrstvu, v ktorej žijeme, poznáme pod názvom troposféra. Je to vrstva, ktorá sa rozprestiera od povrchu Zeme do výšky približne desať kilometrov. Ozón v troposfére je považovaný za škodlivé znečistenie – automobily, elektrárne a továrne vypúšťajú rozličné vzduch znečisťujúce látky. Patria medzi ne predovšetkým oxid uhoľnatý, oxidy dusíka, uhľovodíky, olovo, benzén, prach - a prízemný „zlý“ ozón. Ozón je hlavnou zložkou mestského smogu a poškodzuje ľudské zdravie, vegetáciu a mnoho bežných materiálov, ako sú napríklad guma, plátno či farbivá. Ak je v troposfére čoraz vyššia koncentrácia ozónu, trpí okrem našich slizníc najmä vegetácia a už dnes pre tento jav strácame 5 percent úrody poľnohospodárskych plodín.
Oproti tomu „dobrý“ ozón sa nachádza v stratosfére – atmosferickej vrstve rozprestierajúcej sa vo výškach od 10 do 50 kilometrov. Stratosferický ozón je dôležitý prvok v ochrane života na Zemi preto, že absorbuje značnú časť škodlivého ultrafialového slnečného žiarenia, známeho aj ako UV-B žiarenie. UV-B žiarenia môže spôsobiť zničenie poľnohospodárskych plodín, ako sója, fazuľa, či celý rad morských živočíchov a môže zredukovať potravinové zdroje.
Aj keď je ozón v stratosfére prírodne vytváraný a ničený konštantnou a vyrovnanou rýchlosťou, ľudia postupne narušujú túto rovnováhu používaním látok spotrebúvajúcich ozón. Chemikálie používané v chladničkách a mrazničkách (napr. freóny), klimatizačných zariadeniach, hasiacich prístrojoch a pod. sa môžu dostať až do stratosféry, kde sa rozkladajú a uvoľnené molekuly brómu a chlóru ničia O3. Jedna molekula chlóru alebo brómu môže zničiť až 100 000 ozónových molekúl, a tak ozón v stratosfére mizne rýchlejšie, ako sa stihne prírodne doplniť. Len pre zaujímavosť erupcie všetkých sopiek na zemi prispievajú len malým množstvom chlóru do stratosféry – okolo troch percent z celkového množstva – zatiaľ čo ľudia prispievajú 82 percentami.


Ozónová vrstva je často používané označenie pre ozón v stratosfére, kde sa nachádza 85 až 95 % celkového množstva atmosférického ozónu. V užšom slova zmysle je to vrstva najväčšej koncentrácie ozónu medzi 18 až 25 km. Vo všeobecnosti pri používaní tohoto pojmu ide o celkové množstvo ozónu, ktorý sa v atmosfére vyskytuje od zemského povrchu až do výšky 50-60 km. Ozón je vo vzdušnom obale Zeme veľmi nerovnomerne rozložený. V stratosfére (vo výške 10 až 50 km) sa nachádza hlavný podiel ozónu. Je to v dôsledku energeticky bohatého UV žiarenia, ktoré z kyslíka tvorí ozónovú vrstvu. Ak by sme ozón v nej maximálne skoncentrovali, vytvoril by asi trojmilimetrovú vrstvičku. A od tých troch milimetrov závisí náš život na Zemi.
Ozónová vrstva funguje ako filter, zachytáva škodlivé ultrafialové žiarenie a prepúšťa Zemi životodárne svetlo a teplo. Úplne absorbuje UV-C žiarenie, so smrtiacimi účinkami pre živé organizmy a čiastočne absorbuje UV-B žiarenie, ktoré je schopné vyvolať celý rad nepriaznivých efektov. Pri zvýšenom prieniku UV-B žiarenia cez ozónovú vrstvu sa zvyšuje riziko výskytu kožnej rakoviny, očné zákaly, znížený rast zelených rastlín, narušenie potravinového reťazca v oceánoch a pod. Ozón vo vysokých vrstvách atmosféry je nestály, väzby v molekule ozónu sú podstatne slabšie ako v prípade molekuly kyslíka. Pôsobením slnečného svetla sa opäť rozkladá, pričom absorbuje slnečné žiarenie. V súvislosti s úbytkom stratosferického ozónu je významné monitorovanie jeho množstva. Určuje sa na základe absorpcie ultrafialového žiarenia. vyjadruje sa v tzv. Dobsonových jednotkách (DU). Dobsonova jednotka zodpovedá pri normálnom tlaku 1013 hPa a teplote 150C vrstve čistého ozónu hrubej 0,01 mm (táto miera hovorí len o celkovom množstve ozónu nad určitým miestom na Zemi).

Ozónová diera je pokles celkového množstva ozónu pod 220 D.U. nad oblasťou Antarktídy. V súčasnosti je tento jav trikrát intenzívnejší ako na začiatku 80-tych rokov. Počas zimy a jari 1998 na južnej pologuli rozsah ozónovej diery prekročil 25 miliónov km2 a najnižšie hodnoty množstva ozónu boli okolo 100 D.U.. Poškodenie ozónovej vrstvy, ktoré označujeme ako ozónová diera na začiatku 80-tych rokov bývalo najčastejšie pozorované v októbri, dnes sa často vyskytuje už v septembri a pokračuje do polovice decembra.
Ozónová vrstva 15 km hrubá nás chráni pred ultrafialovým žiarením. Energeticky bohaté UV žiarenie vo výške 10 - 50 km tvorí z kyslíka (O2) ozón (O3), ozónovú vrstvu. Tá zachytáva škodlivé ultrafialové žiarenie a prepúšťa teplo a svetlo. Zachytáva UVC žiarenie a čiastočne absorbuje UVB žiarenie. UVB spôsobuje rakovinu kože, očné zákaly, zníženie rastu rastlín, narušenie potravinového reťazca v oceánoch! Vo veľkej výške sú molekuly ozónu pomerne slabé. Pôsobením slnečného svetla sa rozpadajú, jeho absorpciou znovu vznikajú. Za milióny rokov sa ustálila rovnovážna koncentrácia medzi jeho deštrukciou a vznikom. Za milióny rokov od vzniku života na Zemi sa ustálila určitá rovnovážna koncentrácia ozónu. Ozón existoval v stratosfére v rovnováhe medzi svojim vytváraním a jeho deštrukciou. Prirodzený proces deštrukcie ozónu v stratosfére však zrýchlila a spomínanú dynamickú rovnováhu narušila prítomnosť reaktívnych chemikálií, vyprodukovaných ľudskou činnosťou. Negatívne pôsobenie na ozónovú vrstvu sa pripisuje predovšetkým freónom (chlórfluórované uhľovodíky), halónom, tetrachlórmetánu, 1,1,1-trichlóretánu a iným zlúčeninám chlóru, fluóru a brómu (tzv. látky poškodzujúce ozónovú vrstvu Zeme). Tieto látky sa dlhé roky považovali za veľmi užitočné chemické látky vďaka svojej inertnosti v troposfére, širokému použitiu, ako aj pomerne ľahkej produkcii. Samotné tieto látky môžu v atmosfére existovať desiatky rokov, v niektorých prípadoch dokonca viac ako stovky rokov. Pôsobením viac ako 200 zložitých chemických reakcií medzi týmito látkami, sa významne urýchľuje proces rozkladu ozónu.
Ozónová diera má rozlohu 29 000 000 km2. Na týchto miestach už 7 minút na priamom Slnku spôsobuje popáleniny kože. Za posledných 30 rokov sa ozónová vrstva znížila o 50 až 70%. Na svedomí to majú freóny ľuďmi používané v sprejoch či chladiarenských zariadeniach.


Sklenníkový efekt je dôsledkom vypúšťania sklenníkových plynov človekom. Ako prvý na svete začal monitorovať hladinu CO2 v atmosfére profesor Roger Revelle. Len vďaka jeho tvrdohlavosti sa podarilo presvedčiť svetovú vedeckú obec, aby sa súčasťou medzinárodného geofyzikálneho roku (1957-1958) stal i jeho plán na pravidelné zisťovanie koncentrácie CO2 v ovzduší. V polovici 60. rokov predviedol Revelle svojim študentom dramatické meranie prvých osem rokov merania: koncentrácie CO2 ročne stúpali. Zároveň študentom vysvetlil, že vzrastajúca koncentrácia CO2 spôsobí niečo, čo nazýva skleníkovým efektom a čo povedie k otepleniu Zeme. Od tej doby vzostup CO2 stále trvá, len s tým rozdielom, že dnes je tempo rastu vyššie.
Dávno predtým, ako do toho začala zasahovať civilizácia, pohlcovala tenká plynová pokrývka Zeme malú časť slnečného tepla, udržovala ju pri zemskom povrchu a ohrievala vzduch natoľko, aby teploty neklesali každú noc k extrémne nízkym hodnotám – práve to sa totiž deje na Mesiaci a na planétach ako Mars, ktorých atmosféra je veľmi tenká. Na Zem vysiela Slnko svoju energiu v podobe svetelných vĺn, ktoré ľahko prechádzajú atmosférou k zemskému povrchu, kde ich pohlcuje pôda, voda a živé organizmy. Veľká časť tepla pohlteného v priebehu dňa je vyžiarená späť do kozmu v podobe dlhších infračervených vĺn, ktoré majú menšiu energiu a neprechádzajú preto atmosférou tak ľahko ako slnečné svetlo. Preto sa to niektorým z nich nepodarí a teplo je zadržiavané v atmosfére.
Problém spočíva v tom, že civilizácia pridáva k atmosfére mnoho ďalších skleníkových plynov, metánu, N2O, freónov a najmä CO2 a „tenká pokrývka“ sa stáva podstatne hrubšou. Následkom toho zadržuje väčšie množstvo tepla, ktoré by inak uniklo.
Jedna teória optimisticky predpokladá, že oceány môžu slúžiť ako termostat a absorbovať o to viac CO2, čím viac ho v atmosfére je. Nie sú však pre to žiadne dôkazy. Je síce pravda, že oceány reagujú na atmosférické zmeny s istým oneskorením, ktoré sa prenášajú na klimatický systém, výsledky však bohužiaľ nasvedčujú tomu, že oceány možno s rastúcou teplotou absorbujú menej CO2. Rovnako naznačujú niektorí skeptici, že by mohli úlohu zázračného termostatu plniť rastliny a stromy, ktoré by odoberali prebytočný CO2. Bez ohľadu na množstvo CO2 vo vzduchu však rastliny nemôžu rásť rýchlejšie, pokiaľ nedostanú viac živín a slnečného svetla. Doterajšie údaje naviac svedčia o tom, že zvýšené teploty urýchľujú rozpad organickej hmoty a dýchanie rastlín, takže oxidu uhličitého, ktorý by inak mohol byť absorbovaný rastúcimi rastlinami, vlastne pribúda.

Zemská atmosféra je krehká vrstva, ktorá chráni život na Zemi pred zničujúcou slnečnou radiáciou. Ak by Zem bola veľká ako futbalová lopta, tak troposféra (kde žijeme) by bola tenká ako plastická potravinová fólia obaľujúca celú loptu. Stratosféra, vrstva, kde sa nachádza ozón, by predstavovala v tomto prirovnaní štyri ďalšie vrstvy tejto tenkej fólie.
Je však v silách nás všetkých pomôcť udržať túto tenkú, krehkú vrstvu v dobrom stave a tým pomôcť aj sebe samým a vlastnému zdraviu.