Od 50 lat naukowcy z Instytutu Geofizyki Polskiej Akademii Nauk (IGF PAN) w Warszawie
rejestrują koncentrację ozonu w atmosferze nad stacją pomiarową w Belsku Dużym koło Grójca.
Obserwacje ozonu w Belsku są włączone w globalny system monitorowania ozonu i dostarczyły
cennych danych dla licznych prac naukowych. „Wyniki naszych obserwacji ozonowych były
używane m.in. do oceny dokładności pomiarów ozonu wykonywanych przez krążące wokół Ziemi
satelity”, mówi prof. dr hab. Janusz Krzyścin, kierownik Zakładu Fizyki Atmosfery IGF PAN.
Cząsteczki tlenu, którym oddychamy, mają po dwa atomy tlenu. Ozonu, czyli cząsteczek z trzema
atomami tlenu, jest w powietrzu niewiele. Maksymalne koncentracje ozonu w atmosferze, rzędu
kilku cząsteczek na milion cząsteczek powietrza, występują w stratosferze, na wysokości około 30
km. Gdyby cały ozon zawarty w pionowym słupie powietrza nad naszymi głowami zgromadzić przy
gruncie, jego warstwa miałaby grubość od 2 do 5 mm, w zależności od pory roku.
Dla ludzi ozon jest toksyczny. W małych ilościach wywołuje kaszel i bóle głowy, w większych
prowadzi do obrzęku płuc i śmierci. Jednocześnieozon w stratosferze jest niezbędny dla życia na
Ziemi. Silnie absorbuje promieniowanie ultrafioletowe docierające ze Słońca do górnych warstw
atmosfery, co ma ochronny wpływ na organizmy żywe. „U ludzi nadmiar promieniowania UV jest
szkodliwy m.in. dla oczu i skóry. Wiadomo o jego ścisłym, dobrze udokumentowanym związku z
powstawaniem nowotworów złośliwych skóry: podstawnokomórkowego i kolczystokomórkowego”,
wyjaśnia prof. Krzyścin. Dodatkowym zyskiem z absorpcji promieniowania ultrafioletowego przez
ozon jest wzrost temperatury stratosfery, co wpływa na klimat całej planety.
Od połowy lat 80. XX wieku obserwacje naziemne i satelitarne wykazywały niepokojąco niskie
zawartości ozonu w atmosferze nad Antarktydą. Jego deficyt sięgał nawet 40% – i to na obszarach
o powierzchni liczonej w dziesiątkach milionów kilometrów kwadratowych. Co więcej, w pewnych
warstwach atmosfery nad Antarktydą, na wysokości 15-20 km, ozon został całkowicie zniszczony.
Obrazowo opisano tę sytuację za pomocą terminu „dziura ozonowa”.
Winowajcą okazały się freony, czyli gazy chlorofluorokarbonowe, powszechnie stosowane w
drugiej połowie XX wieku, m.in. w aerozolach i lodówkach. Związki te trafiały do atmosfery, z
czasem migrowały ku równikowi i tu były wynoszone do stratosfery, skąd rozprzestrzeniały się ku
biegunom. Freony w trakcie wędrówki w wysokich warstwach atmosfery rozpadały się pod
wpływem silnego promieniowania UV Słońca. Powstające wtedy wolne atomy chloru stawały się
katalizatorem reakcji chemicznych prowadzących do intensywnego rozpadu ozonu. Mniej więcej
po pięciu latach wędrówki w stratosferze freony docierały nad Antarktydę i Arktykę.
„W wyniku silnego wychłodzenia Antarktydy podczas nocy polarnej, czyli w okresie czerwiec-wrzesień, w atmosferze nad półkulą południową, na wysokości około 20 km, pojawiają się
specyficzne chmury złożone z kropelek rozcieńczonego kwasu azotowego lub kryształów lodu.
Wraz z powrotem światła słonecznego nad ten obszar, co przypada na koniec sierpnia, początek
września, w sąsiedztwie takich cząstek chmurowych intensyfikują się reakcje chemiczne niszczące
ozon. Podczas wiosny arktycznej Słońce stopniowo ogrzewa atmosferę i chmury zanikają, zwykle
z końcem listopada, a wraz z nimi znika też dziura ozonowa”, opisujeprof. Krzyścin.
Dziura ozonowa jest zjawiskiem sezonowym, od ponad 30 lat pojawiającym się nad Antarktydą
corocznie z końcem zimy i zanikającym po kilku miesiącach. W zależności od warunków
meteorologicznych może być większa lub mniejsza i trwać miesiąc dłużej lub krócej. Nie ma ona
wpływu na poziom ozonu nad Polską. Nam może zagrażać jedynie dziura ozonowa nad Arktyką.
Nad północnym biegunem atmosfera jest jednak cieplejsza i tylko po ekstremalnie chłodnej zimie
2010/2011 pojawiła się tutaj dziura ozonowa – wiosną 2011 roku. Jednak była ona znacznie mniej
rozległa niż jej odpowiednik nad Antarktydą.
Od początku lat 70. ubiegłego wieku stratosfera stawała się coraz bardziej zanieczyszczona
substancjami niszczącymi warstwę ozonową. Pomiary w obserwatorium IGF PAN wykazywały w
latach 90. deficyt ozonu nad Polską na poziomie 6% w stosunku do średniej wieloletniej z lat 60. i
70. Zmiany te skutkowały nieznacznym, praktycznie nieszkodliwym wzrostem promieniowania UV,
porównywalnym z tym, którego doświadczylibyśmy po przeprowadzce z Warszawy do Krakowa.
W 1987 roku społeczność międzynarodowa podjęła bezprecedensowy wysiłek i uzgodniła w
ramach tzw. Protokołu Montrealskiego szereg działań, których skutkiem miało być zredukowanie
emisji freonów i innych substancji niszczących warstwę ozonową do atmosfery.Na przełomie
wieków wiele stacji pomiarowych, w tym i Belsk, zaczęło rejestrować stopniowy wzrost zawartości
ozonu w atmosferze. Wydawało się, że dzięki Protokołowi Montrealskiemu i jego późniejszym
poprawkom, wprowadzającym dalsze ograniczenia w produkcji substancji szkodliwych dla ozonu,
problem został rozwiązany. Jednak w połowie minionej dekady na naszych szerokościach
geograficznych tendencja odwróciła się i poziom ozonu znowu zaczął się obniżać. Od kilku lat
naukowcy z IGF PAN rejestrują na Belskiem, zwłaszcza latem, coraz mniejszą koncentrację ozonu
w stratosferze. Pod koniec 2012 roku było go kilka procent mniej niż należałoby się spodziewać
biorąc pod uwagę zmniejszającą się w stratosferze koncentrację substancji szkodliwych.
„Możliwe, że w atmosferze zaczyna działać nowy, jeszcze przez nas niezidentyfikowany lokalny
mechanizm zmniejszający grubość ochronnej warstwy ozonowej. Niezależnie od jego natury
pewne jest, że w najbliższym czasie każdy powinien nadal uważać na Słońce i unikać
nadmiernego opalania. My zaś musimy dalej monitorować, co dzieje się z ozonem nad naszymi
głowami”, podsumowuje prof. Krzyścin.
Źródło: Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk (IGF PAN) w Warszawie.
Materiały graficzne:
IGF130404b_fot01s.jpg
HR: http://press.igf.edu.pl/images/2013/IGFPAN130404b_fot01.jpg
Pomiar ozonu z zastosowaniem spektrofotometru Dobsona w Centralnym
Geofizycznym Obserwatorium Instytutu Geofizyki PAN w Belsku koło Grójca
w grudniu 2012. Codzienne pomiary prowadzone są tutaj od 23 marca 1963
r. (Źródło: IGF PAN).
poleca:
