Ozonová vrstva

Jeden z globálních problémů lidstva je tzv. řídnutí ozonové vrstvy Země. Kdyby tato vrstva atmosféry zanikla nebo byla zničena, znamenalo by to zánik nejen lidstva, ale všeho živého na Zemi. I přesto jsme, hlavně v posledním století, k tomuto faktu příliš nepohlíželi.

Ozon, neboli O3, je vzácný plyn obsažený v atmosféře. Svoji nejvyšší koncentraci má zhruba v 25-35 km nad zemí. Proto této vrstvě říkáme ozonosféra. Ozonosféra pohlcuje většinu ultrafialového záření, které na Zemi přichází. Účinkem ultrafialového záření molekuly ozonu neustále zanikají a opět vznikají. O3 se pohlcením ultrafialových paprsků rozkládá na O2, který se, opět působením ultrafialového záření, rozpadne na tzv. molekulární kyslík (O), který zreaguje zpět na tříatomovou molekulu O3.

Zhruba od roku 1980 (z toho roku jsou také k dispozici první satelitní záznamy) bylo prokázáno, na základě měření, řídnutí a ztenčování ozonové vrstvy. Nejdramatičtější situace je nad Antarktidou, kde se již dá mluvit o tzv. ozonové díře. Nad touto oblastí byl dramatický úbytek ozonu pozorován již od roku 1980 a např. v roce 1996 byla nad Antarktidou ozonová díra, která měla v průměru přes 25 milionů km2 (pro srovnání – rozloha Severní Ameriky je 20.7 milionů km2). Dále nad Arktidou klesla koncentrace O3 o 70% a nad severní polokoulí je ozonu v průměru o 10-20% méně. Nejmenší výkyvy jsou v oblasti nad rovníkem, protože se ozon nejlépe rozkládá za nízkých teplot. Různé hodnoty lze tedy naměřit i v různých ročních obdobích.

Co vlastně způsobuje úbytek ozonové vrstvy? Kromě slunečního větru a slunečních skvrn, také např. síra a prach ze sopečných erupcí. Pravidelným přispěvovatelem látek, které ozon ničí je, samozřejmě, také člověk. Jedním z těchto ničících faktorů jsou průmyslově vyrobené chemikálie, zejména chlorované a fluorované uhlovodíky, nazývané freony. Jsou to extrémně stabilní plyny, které obsahují např. chlor, fluor a brom. Po vypuštění do atmosféry se v ní rychle rozšiřují a ve stratosféře se vlivem ultrafialového záření rozkládají. Uvolněné molekuly chloru, fluoru a bromu ničí molekuly ozonu (jeden atom chloru je schopen zničit až 10 000 molekul ozonu). Těchto freonů je celá řada a některé z nich mohou zůstat v atmosféře až 400 let. Dále je ozonová vrstva ohrožena např. metanem (CH4), který se uvolňuje jako bahenní plyn z rýžových polí.
Vlivem oxidů dusíku (pocházejících např. z výfukových plynů) stoupá naopak koncentrace ozonu v nižších vrstvách atmosféry (do 20 km). Ozon zde vzniká díky složitým reakcím oxidů dusíku a jiných škodlivin s oxidem uhličitým a uhlovodíky. Obsah oxidu uhličitého v ovzduší stoupá díky nárustu spotřeby fosilních paliv (uhlí, ropa, aj.), ale také tím, že celosvětovým velkoplošným ničením lesů klesá jeho spotřeba. K ničení lesů nedochází nejen jejich kácením, ale také vlivem ozonu, který omezuje fotosyntézu a další životní projevy rostlin. Ozon se také podílí na tzv. skleníkovém efektu.

Ultrafialové záření, pokud není zachyceno ozonovou vrstvou, má při velké intenzitě smrtící účinky. Poškozuje totiž jednu ze životně důležitých sloučenin živých buněk, DNA. Dále způsobuje u lidí, i u zvířat, snížení imunity, způsobuje rakovinu, např. očí a kůže. Škodlivé účinky má nejenom na suchozemské živočichy a rostliny, ale i na vodní.

Pro zamezení postupného ztenčování ozonové vrstvy byl v roce 1987 přijat tzn. Montrealský protokol o látkách, které poškozují ozonovou vrstvu. Montrealský protokol se dočkal ještě dvou dodatků (Londýnský dodatek z roku 1990 a Kodaňský dodatek z roku 1992), které ještě zpřísnily opatření, které jím byly stanoveny. K tomuto protokolu přistoupila většina států světa a tehdejší ČSFR ji podepsala v roce 1990. Podle Kodaňského dodatku by měly být prakticky všechny látky výrazně poškozující ozonovou vrstvu vyřazeny z výroby a používání ještě před rokem 2000. Vzhledem k dlouhému přetrvávání freonů v atmosféře bude řídnutí ozonosféry pokračovat ještě cca. 10-15 let. Pak by se měla koncentrace stratosférického ozonu začít zvyšovat. K původnímu stavu by měla dospět kolem poloviny 21. století.

Měření koncentrace ozonu v ozonosféře
V České republice provádí měření ozonu Český hydrometeorolický ústav v Hradci Králové pomocí Brewerova spektrofotometru, který tyto údaje zaznamenává do databáze, zasílá do ozonového datacentra v Torontu a partnerským observatořím v zahraničí. Tyto údaje jsou také komerčně dostupné veřejnosti.

Data se také dají měřit (a ve většině observatoří se měří) pomocí Dobsonova spektrofotometru. Výsledek se vyjadřují pomocí Dobsonových jednotek (Dobsonova jednotka je úměrná fyzické tloušťce ozonové vrstvy, jestliže ji přeneseme na zemský povrch). Průměrná celosvětová tloušťka ozonosféry je 300 Dobsonových jednotek.

Zde jsou např. hodnoty ozonu nad Prahou v období od 4.9.1998 do 24.9.1998:

Datum Hodnota
(Dobsonovy jednotky)
4.9. 330
5.9. 315
6.9. 321
7.9. 310
8.9. 306
9.9. 295
10.9. 289
11.9. 300
12.9. 317
13.9. 347
14.9. 379
15.9. 366
16.9. 348
17.9. 356
18.9. 342
19.9. 314
20.9. 319
21.9. 302
22.9. 280
23.9. 268
24.9. 268
Průměr 333,6

Na koncentraci ozonu závisí koncentrace ultrafialových paprsků, které dorazí až na zem. A tento faktor by se měl brát v úvahu např. při opalování. Toto měření také provádí Český hydrometeorologický ústav.
I přesto všechno však někteří vědci tvrdí, že ozonovou vrstvu nelze vyčerpat a že množství ozonu v ozonosféře i její mocnost závisí na intenzitě ultrafialového záření, která je proměnlivá. To je prý příčinou, že ozonosféra v některých obdobích řídne, v jiných zase houstne. V letech 1979-1986 zřídla o 5% a od té doby zase houstne. K působení freonů na ozonosféru podotýkají, že se jich na světě ročně vyrobí přes jeden milion tun, ale sopky je produkují odedávna. I z nečinných sopečných kráterů jich uniká do ovzduší dvacetkrát více než z průmyslových výrob a jediný sopečný výbuch může toto množství v krátkém období zdesateronásobit.
Rozhodnutí, jestli je lepší věřit některým vědcům a čekat nebo zavést nějaká opatření pro návrat k původnímu stavu, nechám na každém zvlášť, ale myslím, že odpověď je jednoznačná.

Použitá literatura

• http://jwocky.gsfc.nasa.gov/ozone_overhead.html
• http://www2.gsoc.dlr.de/scripts/satvis/countries.idc?
• http://astro.sci.muni.cz/96-217.html
• http://www.chmi.cz/meteo/ozon/hk.html
• Ottův slovník naučný
• Planeta Země