Ózoncsökkenés a sztratoszférában - hamburgi oktatási szerver
Jellegéből adódóan az ózonréteg lebomlása és pusztulása hosszabb ideig egyensúlyban van. Néhány évtizede azonban az emberek a klór-fluorozott szénhidrogének (CFC-k) kibocsátásával súlyosan megzavarták ezt az egyensúlyt.
Ózoncsökkenés a sztratoszférában
A hetvenes évek vége óta az ózonképződés és az ózoncsökkenés közötti egyensúlyt az emberi hatások egyre inkább megzavarják. Ennek oka a klórt és brómot tartalmazó halogénezett szénhidrogének antropogén kibocsátása. A klórtartalmú klór-fluorozott szénhidrogének (CFC-k), amelyek nem fordulnak elő természetes körülmények között, már régóta használtak hajtóanyagként a permeteződobozokban, hűtőközegként hűtött polcokon, hűtőszekrényekben és fagyasztókban, habzószerként építőanyagokhoz, oldószerként tisztítási célokra a textiltisztításban és az elektromos iparban . A brómot tartalmazó halonokat tűzoltókhoz használták. A légkörbe menő CFC-k és halonok a troposzférában elpusztíthatatlanok, ezért itt felhalmozódnak. Néhány év után közülük néhányan a sztratoszférába kerülnek. Itt a halogénezett szénhidrogének kezdetben ártalmatlanok az ózonra. Az ózon csak akkor pusztulhat el, ha az erős UV-sugárzás és kémiai reakciók hatására reaktív gázokká alakulnak.
1. ábra: A halogénezett szénhidrogének átalakítása reaktív és tárológázzá a sztratoszférában
2. ábra: Ózoncsökkenés a sztratoszférában. A ciklus Cl-tal vagy ClO-val kezdődhet. Az első esetben az ózonmolekula tönkremenetele és klór-monoxid képződése, a második esetben klóratom képződése, amely viszont egy ózonmolekulát tönkretehet. 1
Az ózon reaktív gázok általi pusztulása azonban jelentősen nagyobb lenne, ha a sztratoszférában nem lennének olyan reakciók, amelyek megkötik a klórgyököket és kisebb mértékben a brómgyököket is (lásd 1. ábra). A klórgyökök metánnal és nitrogén-oxidokkal reagálva sósavat (HCl) és klór-nitrátot (CLONO2) képeznek, amelyek tározógázként ismertek, mivel a klór sokáig megkötött bennük, és ezért már nem áll rendelkezésre ózonréteg lebomláshoz.
Cl + CH4 -> HCl + CH3
ClO + NO2 -> CLONO2
A sztratoszférikus sarki területek éghajlati viszonyai között azonban a klór a tározógázokból is felszabadulhat. A megfelelő brómvegyületek (HBr és BrONO2) szintén sokkal instabilabbak, mint a poláros területeken kívüli klórtartályos gázok, és viszonylag könnyen fotolizálnak. Ezért a bróm ózonlebontási potenciálja molekulánként körülbelül 45-szerese a klóréinak.
Az ózon teljes globális mennyisége az 1970-es évek vége óta körülbelül 4% -kal csökkent. A sarkvidéken kívül az ózon a déli félteke középső szélességein (35 o S-60 o S) 6% -kal csökkent, kétszer annyival, mint az északi félteke megfelelő szélességein. 2 Függőlegesen a legnagyobb csökkenést a felső sztratoszférában figyeltük meg 35-45 km magasságban. A dél-németországi Hohenpeißenbergnél, ahol a Német Meteorológiai Szolgálat rendszeresen méri az ózont, a teljes ózonréteg évtizedenkénti 2,9% -os csökkenését határozták meg az 1970-es és 1990-es évek között, szemben a felső sztratoszféra 7% -ával.
3. ábra: Az ózontartalom százalékos eltérése a hosszú távú átlagtól 35-45 km-nél a Hohenpeissenberg felett és Hawaii felett, valamint a napaktivitás, mint a sugárzás fluxusa 10,2 cm-nél és a kvázi kétéves rezgés 10 hPa-ban Szingapúr felett. 4
A Hohenpeißenberg mérési eredményei, amelyek csökkenő tendenciát mutatnak 35-45 km magasságban 1987-től 2004-ig, lényegében egyetértenek az északi középső szélességek teljes területén végzett műholdas mérésekkel. Az 1990-es évek végétől az új század elejéig többé-kevésbé állandó ózonszintet mutatnak, amelyet 2003-ban észrevehető növekedés, majd 2004-ben a legerőteljesebb csökkenés követett. Ezzel szemben a Hawaii és Új-Zélandon 1996 óta végzett mérések meglehetősen stabil ózongörbét mutatnak. Ezek az eredmények vita tárgyát képezték arról, hogy az alacsonyabb CFC-kibocsátás és az ebből adódó csökkent klórkoncentráció hatása a sztratoszférában már itt is észrevehető-e, vagyis hogy az ózonréteg már kezd-e helyreállni. 5. Az olyan fontos CFC-k légköri koncentrációja, mint az F-12, F-11 és F-113, az 1990-es években tetőzött az 1987-es úgynevezett montreali jegyzőkönyv és az azt követő konferenciák (London 1990, Koppenhága 1992, Peking 1999) eredményeként, és azóta csökken, és az 1990-es évek vége óta az alsó sztratoszférában.