Epuizarea ozonului în stratosferă - server educațional Hamburg

Prin natură, epuizarea și distrugerea ozonului sunt în echilibru pe o perioadă mai lungă de timp. Cu toate acestea, de câteva decenii, oamenii au afectat grav acest echilibru prin emisia de clorofluorocarburi (CFC).

Epuizarea ozonului în stratosferă

De la sfârșitul anilor 1970, echilibrul dintre formarea de ozon și epuizarea ozonului a fost din ce în ce mai perturbat de influențele umane. Cauza este emisia antropogenă de hidrocarburi halogenate care conțin clor și brom. Clorofluorocarburile cu conținut de clor (CFC), care nu apar în mod natural, au fost folosite de mult timp ca agenți de propulsie în cutii de pulverizare, ca agenți frigorifici în rafturi frigorifice, frigidere și congelatoare, ca agenți de spumare pentru materiale de construcții, ca solvenți pentru curățare în curățarea textilelor și în industria electrică . Halonii care conțin brom au fost folosiți pentru stingătoare. CFC-urile și halonii care scapă în atmosferă sunt indestructibile în troposferă și, prin urmare, se acumulează aici. După câțiva ani, unii dintre ei ajung în stratosferă. Aici hidrocarburile halogenate sunt inițial inofensive pentru ozon. Doar atunci când acestea au fost transformate în gaze reactive de radiațiile UV puternice și reacțiile chimice, ozonul poate fi distrus.

Fig. 1: Conversia hidrocarburilor halogenate în gaze reactive și gaze de rezervor în stratosferă

Fig. 2: Epuizarea ozonului în stratosferă. Ciclul poate începe fie cu Cl, fie cu ClO. În primul caz, rezultatul este distrugerea unei molecule de ozon și formarea de monoxid de clor, în al doilea caz formarea unui atom de clor, care la rândul său poate distruge o moleculă de ozon. 1

Totuși, distrugerea ozonului de către gazele reactive ar fi considerabil mai mare dacă nu ar exista și reacții în stratosferă care ar lega radicalii de clor și, într-o măsură mai mică, radicalii de brom (vezi Fig.1). Radicalii de clor reacționează cu oxizi de metan și azot pentru a forma acid clorhidric (HCl) și azotat de clor (CLONO2), care sunt denumiți gaze de rezervor, deoarece clorul rămâne legat în ele pentru o lungă perioadă de timp și, prin urmare, nu mai este disponibil pentru epuizarea ozonului.

Cl + CH4 -> HCI + CH3
ClO + NO2 -> CLONO2

Cu toate acestea, în condițiile climatice ale regiunilor polare stratosferice, clorul poate fi eliberat și din gazele din rezervor. Compușii de brom corespunzători (HBr și BrONO2) sunt, de asemenea, mult mai instabili decât gazele din rezervorul de clor din afara regiunilor polare și se fotolizează relativ ușor. Prin urmare, potențialul de epuizare a ozonului bromului pe moleculă este de aproximativ 45 de ori mai mare decât cel al clorului.

Cantitatea globală de ozon a scăzut cu aproximativ 4% de la sfârșitul anilor 1970. În afară de regiunile polare, ozonul din latitudinile medii ale emisferei sudice (35 o S-60 o S) a scăzut cu 6%, de două ori mai mult decât în latitudinile corespunzătoare ale emisferei nordice. 2 Pe verticală, cea mai mare scădere a fost observată în stratosfera superioară la 35-45 km altitudine. La Hohenpeißenberg din sudul Germaniei, unde Serviciul Meteorologic German măsoară în mod regulat ozonul, o scădere a întregului strat de ozon de 2,9% pe deceniu a fost determinată din anii 1970 până în anii 1990, comparativ cu 7% în stratosfera superioară.

Fig. 3: Procentul de deviere a conținutului de ozon față de media pe termen lung la 35-45 km deasupra Hohenpeissenberg și peste Hawaii, precum și activitatea solară ca flux de radiații la 10,2 cm și oscilația cvasi-bienală în 10 hPa peste Singapore. Al 4-lea

Rezultatele măsurătorilor de la Hohenpeißenberg, care arată o tendință descendentă la o altitudine de 35-45 km între 1987 și 2004, sunt în esență de acord cu măsurătorile prin satelit pe întreaga zonă a latitudinilor medii nordice. De la sfârșitul anilor 1990 și până la începutul noului secol, acestea prezintă niveluri de ozon mai mult sau mai puțin constante, care au fost urmate de o creștere notabilă în 2003 și cea mai puternică scădere până în prezent în 2004. În schimb, măsurătorile din Hawaii și Noua Zeelandă din 1996 arată o curbă de ozon destul de stabilă. Aceste rezultate au dat naștere unei discuții cu privire la faptul dacă efectul emisiilor mai mici de CFC și concentrațiile reduse de clor rezultate în stratosferă sunt deja vizibile aici, adică dacă stratul de ozon a început deja să se recupereze. 5 Concentrația atmosferică a CFC-urilor importante, cum ar fi F-12, F-11 și F-113, a atins un vârf în anii 1990, ca urmare a așa-numitului Protocol de la Montreal din 1987 și a conferințelor succesive (Londra 1990, Copenhaga 1992, Beijing 1999) și a scăzut de atunci de la sfârșitul anilor 1990 în stratosfera inferioară.