Τι είναι το όζον;

Η γη περιβάλλεται από την ατμόσφαιρα και το περίβλημα της ατμόσφαιρας ονομάζεται όζον. Το όζον είναι τριατομικό οξυγόνο και έχει τη δυνατότητα να απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία μέσα από ένα πολύπλοκο μηχανισμό. Το όζον αναπαράγεται μόνο του, αλλά με αργότερους ρυθμούς απ' ότι το καταστρέφουμε.

Τι είναι η τρύπα του όζοντος;

Τρύπα του όζοντος ονομάζεται το φαινόμενο, σύμφωνα με το οποίο το στρώμα του όζοντος που βρίσκεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της γης πάνω από την Ανταρκτική μειώνεται σε πάχος. Επειδή το λεπτότερο σημείο του είναι πάνω από το Βόρειο Πόλο, η μείωση του πάχους του στρώματος έχει σαν αποτέλεσμα την ονομαζόμενη "τρύπα" στο στρώμα του όζοντος. Καταστρέφοντας το όζον επιτρέπουμε σε περισσότερες ακτινοβολίες να «εισβάλλουν» στον αέρα. Έτσι, οι θερμοκρασίες γίνονται υψηλότερες και  φτάνουμε στο φαινόμενο του "ζεστού χειμώνα".

Οι απειλές για το στρώμα του όζοντος προέρχονται από τις παρακάτω πηγές:

1. Τα οξείδια του αζώτου που παράγονται από τους κινητήρες των μεγάλων αεροπλάνων ήταν η πρώτη αντιληπτή απειλή για το στρώμα του όζοντος. Μπορούν να αντιδράσουν με το όζον παράγοντας διοξείδιο του αζώτου και οξυγόνο. Το διοξείδιο του αζώτου έπειτα μπορεί να αντιδράσει με ατομικό οξυγόνο παράγοντας μονοξείδιο του αζώτου. ΄Έτσι το μονοξείδιο του αζώτου καταλυτικά καταστρέφει το όζον.
2. Οι χλωροφθοράνθρακες (CFC) που περιέχουν τα περισσότερα σπρέι αποτελεί μια απειλή για το όζον αφού τα άτομα του χλωρίου μπορούν καταλυτικά να καταστρέψουν τα μόρια του όζοντος. Μετά από 3 χρόνια περίπου (ο μέσος χρόνος στρατοσφαιρικής παραμονής του χλωρίου) επιστρέφει και πάλι πίσω στη γη, αλλά όχι πριν καταστρέψει δεκάδες χιλιάδες μόρια όζοντος
3. Τα άτομα του βρώμιου τα οποία υπάρχουν σε συστατικά όπως τα Halons και το μεθυλικό βρωμίδιο συμπεριφέρονται όμοια με το χλώριο. Οι αντιδράσεις του βρώμιου με το όζον είναι παρόμοιες με τις αντιδράσεις του χλωρίου.
4. Επιπλέον του CFC, ο τετραχλωρικός άνθρακας και το χλωροφόρμιο συνεισφέρουν στο χλώριο το οποίο αντιδρά με το όζον.
5. Τα υπεροξείδια του αζώτου καταστρέφουν το όζον μέσω της καταλυτικής τους δράσης.

Μια γνωριμία με τους χλωροφθοράνθρακες.

Οι χλωροφθοράνθρακες που είναι γνωστοί με το όνομα Freons, φτιάχτηκαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1930. Επειδή υγροποιούνται εύκολα, είναι αδρανείς, μη τοξικοί, μη εύφλεκτοι, είναι φθηνοί, χρησιμοποιήθηκαν σαν ψυκτικά σε ψυγεία και κλιματιστικά και αντικατέστησαν τις πολύ τοξικές ουσίες διοξείδιο του θείου και αμμωνία. Μεγάλες ποσότητες των χλωροφθορανθράκων χρησιμοποιήθηκαν στη βιομηχανία σε αφρώδη (διογκωτικά) προϊόντα π.χ. φλιτζάνια και πιάτα μιας χρήσης, φελιζόλ κλπ, σαν προωθητικά στα σπρέι , σαν διαλύτες στη βιομηχανία, καθαριστικά ηλεκτρονικών και βιομηχανικών προϊόντων, σε συστήματα πυρόσβεσης κλπ. Το 1977 μόνο στις ΗΠΑ παρασκευάστηκαν 1,5 εκατομ. τόνοι χλωροφθορανθράκων. Το μεγαλύτερο μέρος αυτών των χλωροφθορανθράκων, καταλήγει τελικά στη ατμόσφαιρα.

Πώς οι χλωροφθοράνθρακες καταστρέφουν το όζον;

Επειδή οι χλωροφθοράνθρακες είναι σχετικά αδρανείς ενώσεις(δεν αντιδρούν με άλλες και έτσι να καταστραφούν). Αφού βρεθούν στην ατμόσφαιρα μένουν αναλλοίωτες για πολλά χρόνια και σιγά-σιγά ανέρχονται και φθάνουν στη στρατόσφαιρα. Μόλις βρεθούν εκεί, διασπώνται από την υπεριώδη ακτινοβολία και δίνουν ρίζες χλωρίου (Cl .). Οι ρίζες χλωρίου καταστρέφουν μόρια του όζοντος και πάλι αναγεννώνται. (Μια μόνο ρίζα χλωρίου μπορεί να καταστρέψει πάνω από 100.000 μόρια όζοντος). Έτσι το στρατοσφαιρικό όζον ελαττώνεται με ταχύ ρυθμό και στη θέση απομένει μια «τρύπα» , απ’ όπου η επικίνδυνη υπεριώδης ακτινοβολία διέρχεται ανενόχλητη και φθάνει ως την επιφάνεια της Γης.

Τι συμβαίνει στην Ανταρκτική;

Η τρύπα του όζοντος είναι ένα εποχιακό φαινόμενο το οποίο διαρκεί 5-6 μήνες ή και περισσότερο και η περιοχή η οποία παρουσιάζει τα μεγαλύτερα ποσοστά μείωσης της συγκέντρωσης του όζοντος κατά 50% σε ετήσια βάση είναι η Ανταρκτική. Μια σειρά από συνθήκες είναι υπεύθυνες για την τρύπα του όζοντος. Σε γενικές γραμμές το φαινόμενο της τρύπας του όζοντος από μια σειρά διεργασιών που συντελούνται στην στρατόσφαιρα πάνω από την Ανταρτική είναι τα παρακάτω:
1. Το καλοκαίρι, αέρια όπως το διοξείδιο του αζώτου και μεθανίου αντιδρούν με το μονοξείδιο του χλωρίου με αποτέλεσμα να "δεσμεύουν" το χλώριο, δημιουργώντας τις λεγόμενες δεξαμενές χλωρίου και έτσι εμποδίζει περισσότερη μείωση του όζοντος.
2. Κατά τη διάρκεια του Ανταρκτικού χειμώνα τον Ιούνιο, δημιουργείται στρόβιλος στην στρατόσφαιρα, ο οποίος φυλακίζει στρατοσφαιρικά αέρια μέσα σε ένα "δακτυλίδι" αέρα γύρω από την Ανταρκτική.
3. Οι ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες στην Ανταρκτική προκαλούν την υγροποίηση των μικρών ποσοτήτων στρατοσφαιρικών υδρατμών και άλλων χημικών τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν τα στρατοσφαιρικά σύννεφα του Νότιου Πόλου.
4. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, τα μόρια που υπάρχουν στα σύννεφα παρέχουν την επιφάνεια πάνω στην οποία γίνονται οι χημικές αντιδράσεις και ελευθερώνουν χλώριο (Cl2) από τη δεξαμενή χλωρίου.
5. Όταν ο χειμώνας τελειώνει στην Ανταρκτική το φθινόπωρο, η θερμότητα του ήλιου διαλύει τα σύννεφα. Η ακτινοβολία UV έπειτα αντιδρά με τα μόρια του χλωρίου, ελευθερώνοντας άτομα χλωρίου αρχίζοντας έτσι ένας κύκλος χλωρίου ο οποίος καταστρέφει το όζον.
6. Κατά το Νοέμβριο, την αρχή του ανταρκτικού καλοκαιριού, ο τοπικός στρόβιλος διακόπτεται και το όζον επιστρέφει στη περιοχή με τη μορφή πλούσιου φρέσκου αέρα

Το 1987 υπεγράφη το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ από 46 χώρες που συμφώνησαν να μειώσουν την παραγωγή χλωροφθορανθράκων κατά 50% μέχρι το 2000. Αμέσως μετά την υπογραφή του πρωτοκόλλου η ΝΑΣΑ ανακοίνωσε τα συμπεράσματα από έρευνα που έγινε με ειδικά εφοδιασμένο αεροπλάνο που πέταξε πάνω από την Ανταρκτική και τα οποία είχαν ως εξής:
Η "τρύπα" είχε περίπου το μέγεθος των ΗΠΑ
Στο κέντρο της και σε ορισμένα σημεία η καταστροφή του όζοντος έφτανε τα 97.5%
Το μονοξείδιο του χλωρίου (ClO) το οποίο είναι ένα από τα προϊόντα διάσπασης των CFCs μετρήθηκε σε ποσότητες χιλιαπλάσιες των κανονικών

Πού βρίσκεται η μεγαλύτερη τρύπα;

Παρότι η μεγαλύτερη ποσότητα των ουσιών που συμβάλλουν στην καταστροφή του στρώματος του όζοντος απελευθερώνονται στο βόρειο ημισφαίριο, η σημαντικότερη "τρύπα" βρίσκεται πάνω από το νότιο πόλο. Αιτία είναι τα ατμοσφαιρικά κύματα που δημιουργούν οι υψηλές οροσειρές που βρίσκονται στο βόρειο ημισφαίριο και η γεωγραφική κατανομή τους. Γιγάντια ατμοσφαιρικά κύματα δημιουργούνται από οροσειρές όπως τα Ιμαλάια και θερμαίνουν τη στρατόσφαιρα αποτρέποντας το σχηματισμό των τρυπών του όζοντος.

Γιατί οι τρύπες του όζοντος είναι μεγαλύτερες πάνω στους πόλους;

Οι χημικές ενώσεις που μειώνουν το όζον στην ατμόσφαιρα, δεν διαχέονται ομοιόμορφα στην ατμόσφαιρα ώστε να προξενήσουν μια ομοιόμορφη αραίωση του στρώματος όζοντος, αλλά αντίθετα δημιουργούν τρύπες όζοντος πάνω από τους πόλους. Μια σημαντική μείωση εμφανίστηκε πρώτα πάνω από την Ανταρκτική, διότι οι ατμοσφαιρικές συνθήκες εκεί αυξάνουν την δραστικότητα των αλογονούχων ενώσεων που καταστρέφουν το όζον. Ο σχηματισμός αυτής της τρύπας του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική, απαιτεί, όχι μόνο την ύπαρξη εκεί αυτών των χημικών, αλλά και αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες ώστε να σχηματιστούν τα Πολικά Στρατοσφαιρικά Νέφη (PSC.) Οι χημικές ενώσεις που μειώνουν το όζον εκπέμπονται από την επιφάνεια της Γης. Αυτά τα αρχικά αέρια, όπως είναι οι χλωροφθοράνθρακες, παράγονται και ελευθερώνονται στην τροπόσφαιρα από τις ανθρώπινες δραστηριότητες και υπάρχουν σε σχετική αφθονία και στα δύο ημισφαίρια, αν και οι περισσότερες εκπομπές συμβαίνουν στο Βόρειο ημισφαίριο. Επίσης αυτά τα αέρια εισέρχονται στην στρατόσφαιρα κυρίως από τις περιοχές της τροπόσφαιρας πάνω από τους τροπικούς, διότι από εκεί ανυψώνεται ο θερμός αέρας. Τα μεγάλα αέρια ρεύματα στη συνέχεια, μετακινούν τα αέρια προς τους πόλους και στα δύο ημισφαίρια. Εκεί μετατρέπονται σε καταστροφικές για το όζον ενώσεις, όπως είναι το χλώριο και το μονοξείδιο του χλωρίου.  Οι χαμηλές θερμοκρασίες είναι εκείνες που επιτρέπουν τον σχηματισμό των πολικών στρατοσφαιρικών νεφών. Τα σωμάτια των πολικών στρατοσφαιρικών νεφών γίνονται αρκετά ευμεγέθη και σε μεγάλο πλήθος, ώστε τα χαρακτηριστικά του νέφους είναι ορατά και από το έδαφος, κάτω από ορισμένες συνθήκες, ιδιαίτερα όταν ο ήλιος είναι κοντά στον ορίζοντα.

Επιπτώσεις από την τρύπα του όζοντος

Η ανθρώπινη υγεία
Η υπεριώδης ακτινοβολία έχει διαφορετικές αρνητικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Καθώς δεν διαπερνά περισσότερα από μερικά στρώματα κυττάρων, η βλάβη που προξενεί η UV-B κατά κανόνα περιορίζεται στο δέρμα και στα μάτια. Οι πλέον συνήθεις κίνδυνοι είναι τα εγκαύματα από τον ήλιο με τη μέγιστη βλάβη να προξενείται σε μήκη κύματος 280nm. Η έκθεση στη UV-B προξενεί φλεγμονή του κερατοειδούς χιτώνα. Η μακροχρόνια έκθεση στη UV-B μπορεί επίσης να οδηγήσει στην ανάπτυξη καταρράκτη. Επιπλέον, η γενετική ύλη των κυττάρων , το DNA, απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία. Η ενέργεια που αποκτάται από την απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας προξενεί διάσπαση του DNA στα κύτταρα του δέρματος (Taylor). Τέλος η UV-B καταστρέφει το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος και καθιστά τον οργανισμό λιγότερο ικανό στην καταπολέμηση των ασθενειών. Οι άνθρωποι με κατεστραμμένο το ανοσοποιητικό σύστημα, λόγω της UV-B, θα είναι περισσότερο επιρρεπείς στον καρκίνο του δέρματος, σε παρασιτικές μολύνσεις του δέρματος, έρπη, ηπατίτιδα και άλλες ασθένειες. Μια μείωση του όζοντος κατά 10% αναμένεται να επιφέρει αύξηση των καρκίνων του δέρματος κατά 26%, δηλαδή 300.000 επιπλέον περιπτώσεις καρκίνων του δέρματος ετησίως καθώς και 1.6 έως 1.75 εκατομμύρια επιπλέον περιπτώσεις καταρράκτη παγκοσμίως.

Επιπτώσεις στο οικοσύστημα

Όλα τα είδη διαθέτουν μηχανισμούς που τους επιτρέπουν να ανέχονται τα υπάρχοντα επίπεδα της UV-B. Όμως οι αυξήσεις της UV-B ίσως να ξεπεράσουν την ικανότητα των ειδών να την αντιμετωπίζουν, γεγονός το οποίο θα προξενήσει αυξημένες βλάβες, μεταλλάξεις και θανάτους. Ειδικότερα οι επιπτώσεις της αυξημένης ακτινοβολίας της UV-B στους φυτικούς και υδρόβιους οργανισμούς είναι:
Α) Φυτικοί οργανισμοί
Παρεμπόδιση της φωτοσύνθεσης
Αλλαγή των ρυθμών ανάπτυξης
Καταστροφή του DNA
Τέλος τα φυτικά είδη τα οποία αναπτύσσονται σε σκιερά περιβάλλοντα είναι λιγότερο ικανά να ανεχτούν την έκθεση στη UV-B ενώ τα φυτά τα οποία αναπτύσσονται σε πλήρη ηλιοφάνεια έχουν πιο ισχυρό σύστημα να δεχτούν την UV-Β
Β) Υδρόβιοι οργανισμοί
Οι υδρόβιοι οργανισμοί προστατεύονται περισσότερο από ότι οι χερσαίοι οργανισμοί εξαιτίας του γεγονότος ότι το νερό απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία. Όμως η έκθεση σε υψηλά επίπεδα UV-B είναι δυνατό να καταστρέψει το DNA και να εμποδίσει την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή του φυτοπλαγκτού. Η πτώση του πληθυσμού του φυτοπλαγκτού έχει πολύ μεγαλύτερες επιδράσεις, καθώς αποτελούν την βάση της τροφικής αλυσίδας των ωκεανών. Το ίδιο εξυπηρετεί ως τροφή τα ψάρια και τα φαλαινοειδή. Κάθε σημαντική μείωση στην ποσότητα των φυκιών μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερη καταστροφή των τροφικών αλυσίδων στην περιοχή της Ανταρκτικής.

Επιπτώσεις στο κλίμα
Η μείωση της ποσότητας του όζοντος στην στρατόσφαιρα έχει δραματικές επιπτώσεις στο κλίμα. Μία επίδραση είναι η αύξηση της θερμότητας στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας και στην επιφάνεια της γης που δημιουργείται από τις αυξημένες ποσότητες υπεριώδους και υπέρυθρης ακτινοβολίας που φτάνουν πιο εύκολα στη Γη εξαιτίας της τρύπας. Αυτό επιδεινώνει το παγκόσμιο πρόβλημα της αύξησης της θερμοκρασίας. Επιπλέον, καθώς η απορρόφηση υπεριώδους ακτινοβολίας από το όζον παράγει θερμότητα, η μείωση του όζοντος θα προκαλέσει σημαντική αύξηση του ψύχους στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας.

Συμπέρασμα
Η μείωση του όζοντος αποτελεί μια σημαντική απειλή για το παγκόσμιο περιβάλλον και προειδοποιεί τον άνθρωπο ότι δεν μπορεί να συνεχίσει τη σημερινή του πορεία. Όμως είναι ένα από τα πολλά σημάδια, ότι το εργοστάσιο της ζωής του πλανήτη διατρέχει κίνδυνο καθώς ο αριθμός των ανθρώπων και οι δραστηριότητες συνεχίζουν να αυξάνονται ταχύτατα, ο κίνδυνος να ξεπεράσουμε τα συστήματα υποστήριξης της ζωής του πλανήτη γίνεται μεγαλύτερος. Είναι ένα παγκόσμιο πρόβλημα, το οποίο είναι και ένα μάθημα προς όλους τους ανθρώπους για την εύθραυστη φύση των φυσικών μας συστημάτων και συνεπώς απαιτεί παγκόσμια δράση για την επίλυση του. Ας ελπίσουμε ότι θα λάβουμε υπόψη και να καταλάβουμε ότι καλύτερα είναι να εμποδίσουμε μια κρίση εκ των προτέρων παρά να προσπαθήσουμε να την επιλύσουμε μόλις αυτή εμφανιστεί.