Ozonskiktet

0

Vad är ozonskiktet?

Ozon är en form av rent syre, en svagt blåaktig gas, som består av tre syreatomer, till skillnad från vanlig syrgas, som består av två. Till skillnad från syrgas är ozonmolekylen mycket instabil, den faller sönder väldigt lätt. Ozon har också en mycket karaktäristisk lukt, tänk på hur det luktar runt kopieringsapparater. Namnet kommer från grekiskans ozo = jag luktar.

Ozon förekommer i den övre delen av atmosfären, i stratosfären, på 15-35 kilometers höjd över jordytan. Det mesta ozonet finns i den del av stratosfären som är på cirka 20-25 kilometers höjd. Detta är det så kallade ozonskiktet.

Av den totala mängd ozon som finns i atmosfären återfinns cirka 90 procent i stratosfären.


Ozonmolekylerna, där varje molekyl är sammansatt av tre syreatomer,
har förmågan att ta upp de för oss skadliga ultravioletta strålarna från solen.
Ozonlagret fungerar som ett filter för den ultravioletta strålningen från solen och skyddar jorden.

Ozon kan även bildas nära jordytan med hjälp av vissa föroreningar i kombination med solljus.

Över polarområdena förstörs ozonet så småningom av solljuset och kemiska reaktioner med klor, vattenånga eller andra ämnen. Om systemet är i balans kommer tillräckligt mycket ozon att tillföras från tropikerna för att ersätta det som har brutits ner.

Ozonskiktets täthet varierar med årstiderna. I Sverige är ozonskiktet som tätast under våren, för att tunnas ut under sommaren för att bli som tunnast under hösten.
På vintern transporteras ozon från tropikerna till våra breddgrader och ozonskiktet byggs på.

Om man kunde samla ihop allt ozon från atmosfärens yttre gräns ned till jordytan till ett skikt av ren ozongas, skulle skiktet bli 2-5 millimeter tjockt. Detta motsvarar 200-500 DU (Dobson Units, enheten för att mäta ozon i atmosfären). Över Skandinavien är ozonskiktet cirka 400 DU under våren för att till hösten ha krympt till cirka 280 DU.

Även om ozon förekommer i små kvantiteter spelar det en avgörande för livet på jorden. Utan ozonlagret skulle inget liv kunna finnas på jordens yta.

UV-strålning, framför allt den energirika UVB-strålningen, är skadligt för organismerna på många sätt. Minskningen av ozonlagret, orsakad av människans utsläpp av ozonnedbrytande ämnen, gör att mängden UV-strålning som når jorden ökar.

Problemet med ozonskiktets uttunning är att de skadliga UV-strålarna från solen lättare tar sig ner till jorden.

0

Problem/orsaker

Ozonskiktets uttunning, orsakad av utsläpp av gaser tillverkade av människan, är ett allvarligt globalt miljöproblem. Vid Antarktis har uttunningen varit så omfattande att man brukar tala om ett "ozonhål" som är olika stort under året, men blir större och större år från år.

Ozonhålet över Antarktis kommer under våren när solen återkommer efter polarnatten och temperaturen är som lägst. Solstrålarna bryter ner ozon genom kemiska reaktioner med klor, brom, kväveoxid och andra ämnen. Orsaken till att uttunningen är så omfattande just vid Antarktis, är extremt låga vintertemperaturerna under -80 grader, i kombination med en mycket stabil luftcirkulation över Sydpolen som hindrar ett effektivt inflöde av nytt ozon från tropikerna.

Över Nordpolen är temperaturerna i stratosfären inte lika låga och luftcirkulationen inte lika stabil som över Antarktis. Därför är risken för ett ozonhål över de nordliga breddgraderna ganska liten. Trots det har ozonlagret tunnats ut även där. Små men tydliga ”minihål” har observerats över bland annat Sverige under senare år. Oron är stor för att en större förlust av ozon över norra halvklotet kan innebära risker för människorna i de tätbefolkade regionerna i Europa och Nordamerika.

Ozonlagrets uttunning beror främst på mänsklighetens utsläpp av för ozonet skadliga ämnen som till exempel CFC-gaser (klorfluorkarboner) även kallade freoner. Dessa bryter ned ozonet i snabbare takt än nytt kan produceras. Ozonskiktet bryts ner av utsläpp på jordens yta samt av kväveoxider och andra föroreningar som flygplan på hög höjd släpper ut i stratosfären.

Problemet med freoner, haloner, lustgas och andra föreningar som skadar ozonskiktet är att de är så stabila. Detta är också skälet till att de en gång började användas i stor skala. Freoner ansågs länge vara miljövänliga, framför allt ur arbetsmiljösynpunkt, eftersom de är kemiskt overksamma, ofarliga och vattenlösliga. Men, i och med att de är så stabila, uppehåller de sig så länge i atmosfären att de förr eller senare kommer att hamna i stratosfären. Där bryts de ned av UV-strålningen och kloratomerna börjar reagera med ozonet.

När klor och ozon reagerar bildar de en fri radikal, kloroxid, som i sin tur blir del av en kedjereaktion. Som ett resultat av den kedjereaktionen kan en enda kloratom förstöra så mycket som 100 000 ozonmolekyler. Liknande kedjereaktioner sker med bromatomer från haloner och med kväve från lustgas och kväveoxider.

De viktigaste orsakerna till ozonskiktets uttunning är: utsläpp av freon, lustgas från förbränning, höghöjdsflygets utsläpp av kväveoxider och metylbromid som används i jordbruket.

0

Ozonnedbrytande ämnen

Ozonskiktet bryts ner av olika gaser - både av sådana som förekommer naturligt och av sådana som människan framställer och släpper ut.

De konstgjorda ämnen som man vet bryter ned ozonskiktet innehåller klor (Cl) eller brom (Br). De viktigaste av dessa ämnen är freoner (CFC eller också klorfluorkarboner) och haloner (bromfluorkarboner). Dessa började tillverkas under 1930-talet som drivgas i sprayflaskor, som köldmedier i kyl- och frysskåp och i klimatanläggningar samt vid tillverkning av skumplast och i brandsläckare.

Metylbromid är ett bekämpningsmedel som används i kampen mot skadeinsekter, maskar, ogräs och gnagare. Det används i stor skala främst i USA och Europa, men även i Asien.

Hydrofluorkarboner (HCFC), även kallade ”mjuka freoner” utvecklades för att snabbt kunna ersätta freoner med mindre skadliga ämnen. De är mindre skadliga än freoner, men bidrar ändå till att bryta ned ozon.

Freoner och haloner är stabila föreningar med en livslängd på cirka 100 år i den lägre atmosfären. I stratosfären kan en enda klor- eller bromatom bryta ned tusentals ozonmolekyler. Efter de internationella överenskommelserna i början av 1990-talet om att bannlysa de mest skadliga ämnena, har utsläppen av dessa minskat snabbt.

Mycket freon och andra ozonnedbrytande ämnen finns kvar i produkter som fortfarande är i bruk. Exempel på sådana varor är kylskåp, frysar, luftkonditioneringar, värmepumpar och brandsläckare.

Till följd av utsläppen av ozonnedbrytande ämnen har ozonskiktet globalt minskat med cirka 10 procent de senaste 25 åren.

0

Åtgärder mot ozonskiktets uttunning

Industrin kämpade länge och lade ned enorma resurser för att övertyga politiker och allmänhet att det inte fanns några vetenskapliga bevis att ozonuttunningen berodde på
CFC-gaserna.

I freonernas fall har västvärlden och många andra länder kommit långt då dessa har förbjudits, men hotet mot ozonskiktet är globalt och för att komma tillrätta med problemet måste alla länder i världen ta sitt ansvar.

1978 stoppade USA, Kanada, Sverige och Norge användningen av freoner i sprayburkar.
Det var emellertid inte förrän ”ozonhålet” över Antarktis upptäcktes av brittiska forskare 1985, som saker verkligen började hända.

Nittiosex kemikalier kontrolleras för närvarande av Montrealprotokollet, vilket nu (2005) 188 länder, har förbundit sig att följa.

Utfasningsschemat för i-länder ser ut så här (utfasning innebär att ämnena inte längre används, de kan fortfarande finnas kvar i gamla produkter):

  • Utfasning av haloner till 1994.
  • Utfasning av CFC till 1996.
  • Minskning av metylbromid med 25 procent till 1999, 50 procent till 2001, 70 procent till 2003, and utfasning till 2005.
  • Minskning av HCFC med 35 procent till 2004, 65 procent till 2010, 90 procent till 2015, och 99.5 procent till 2020, med 0.5 procent tillåtet för underhåll till 2030.

Utvecklingsländerna tilläts ett mindre strikt utfasningsschema. Detta därför att i-länderna är ansvariga för huvuddelen av utsläppen och att de har bättre ekonomiska och tekniska resurser att ersätta de utfasade ämnena.

Problemen med kväveföreningar är fortfarande olösta.

Bilar, särskilt bensindrivna bilar med katalytisk avgasrening, släpper ut den stabila gasen dikväveoxid (lustgas). Det är därför nödvändigt att lägga ner mer arbete på att förändra sätten att resa.

Kontrollen av kemikalier i gamla produkter som fortfarande används är ett viktigt arbete, som kommer att pågå lång tid framöver. Gamla kylskåp och frysar doneras ofta till mindre utvecklade länder. Det är viktigt att de skadliga ämnena i dessa tas om hand när produkterna skrotas.

Det är också nödvändigt att industrin tar ett globalt ansvar för sina produkter och säkerställer att de inte innehåller ozonnedbrytande ämnen.

0

Vad kan du göra?

  • Lämna in din gamla kyl, frys när de tjänat ut så att de farliga ämnena kan tas om hand och förstöras.
  • Se till att du inte låter fylla på CFC eller använder din värmepump/kylanläggning med CFC efter stoppdatum.
    Ett påfyllningsförbud för HCFC har införs from 1 januari 2002.
  • Se till att köldmediet till din värmepump/kylmaskin hanteras av ett ackrediterat företag.
    Gäller framför allt tömning och påfyllning av köldmediet.
  • Använd inte sprayburkar som innehåller freoner. Kassera sprayburken på en miljöstation.
  • Undvik om möjligt höghöjdsflyg. Detta innebär flygplan som flyger på högre höjd än 10 000 meter, alltså främst internationell flygtrafik.
  • Undvik onödiga biltransporter. Gå eller cykla kortare sträckor, ta tåg eller annat kollektivt färdmedel för längre resor.
    Bilar avger lustgas, som är skadligt för ozonskiktet.
  • Köp inte äldre luftkonditioneringar, kylskåp, värmepumpar. Dessa innehåller ofta ozonnedbrytande freoner.
  • Var varsam då du köper produkter utomlands som kan innehålla freoner.
    Alla länder har inte samma hårda krav som i Sverige.

Nationellt miljömål:

  • Skyddande ozonskikt.

0

Konsekvenser av ozonskiktets uttunning

Det här är tänkbara följder av en ökad UV-strålning:

  • Hudcancer
    Ozonet är vårt skydd mot UV-strålningen. Om ozonlagret blir tunnare ökar mängden UV-strålning mot oss. Den har en direkt inverkan på cellernas DNA, och en alltför intensiv exponering kan orsaka hudcancer.
  • Ögonskador
    Kan drabba såväl människor som djur. Några få timmars exponering för UV-strålning kan leda till ”snöblindhet” och långvarig exponering kan ge permanenta ögonskador.
  • Skador på landväxter
    Flera arter, däribland viktiga jordbruksgrödor, har visat sig vara känsliga för ökad UV-strålning. Om man inte kan ersätta dem med mer toleranta grödor finns det en risk för påtagligt minskade skördar. Eftersom känsligheten mot ultraviolett strålning varierar mellan olika växter, kan vi förvänta oss en förändrad artsammansättning om den ultravioletta strålningen ökar.
  • Skador i havsekosystemet
    Produktionen av växtplankton påverkas negativt. I haven runt Antarktis kan man se en minskning, som med stor sannolikhet beror på den kraftiga ozonuttunningen över området. Det växer åtminstone lika mycket plankton i havet som växter på marken, så följdverkningarna kan man förvänta blir lika stora i haven som på land. Mindre växtplankton betyder mindre fisk som betyder stora förändringar för havens liv.

0

Sammanfattning av ozonskiktet

Ozonskiktet finns i stratosfären cirka 15-35 kilometer ovanför jordytan. Ozon består av syreatomer som sitter ihop tre och tre. Ozonet finns spritt i hela stratosfären, men har sin största koncentration vid 20-25 kilometers höjd. Om man tänker sig att det ozon som normalt finns i stratosfären ovanför Sverige kunde hämtas ner och läggas på marken, skulle det bilda ett cirka 3 millimeter tjockt täcke.

Ozonet har den mycket viktiga funktionen att bryta ner en stor del av solens ultravioletta strålning. Utan ozonskiktet skulle inget liv på jordens yta vara möjligt, eftersom den kortvågiga UV-strålningen förstör proteiner och andra organiska molekyler som bygger upp alla levande organismer.

För omkring 30 år sedan visade forskare att freoner kunde transporteras till stratosfären och där skada ozonskiktet. Freoner användes då bland annat som drivgas i sprayburkar och köldmedium i kylskåp, frysar och klimatanläggningar.

Trots att kunskapen fanns om freonernas skadliga verkan på ozonskiktet, gjordes till en början inte mycket för att minska användningen. Det var först efter att det så kallade ozonhålet vid Antarktis upptäcktes 1985 som det internationella samarbetet tog fart. Avvecklingen av freoner har sedan dess genomförts successivt och är det främsta exemplet på framgångsrikt internationellt miljösamarbete.

Ett annat hot mot ozonskiktet är lustgas, eller dikväveoxid, som bildas vid förbränning, bland annat i bilmotorer. Detta är ett mindre hot än vad freonerna var, men svårare att komma till rätta med.

Ett av de hot mot ozonskiktet som fortfarande kvarstår är höghöjdsflyget, som släpper ut ozonnedbrytande kväveoxider direkt i stratosfären.