[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Aleksandra Różańska

Inżynieria środowiska

Gr. 5

WPŁYW DZIURY OZONOWEJ NA  ŚRODOWISKO I CZŁOWIEKA

              Dziura ozonowa – zjawisko spadku stężenia  (O3) w  atmosfery ziemskiej. Występuje głównie w obszarach podbiegunowych. Tworzenie się i rozpad O3 zachodzi pod wpływem światła, którego natężenie różni się dla danego obszaru w poszczególnych porach roku. Naturalna zawartość ozonu zmienia się z szerokością geograficzną, dlatego trudno jest podać uniwersalną wartość stężenia granicznego, które określa pojawienie się dziury ozonowej. W przypadku  graniczna wartość stężenia O3 określająca naturalny stan ozonosfery i dziurę ozonową wynosi 220. Do 1979 r. nie notowano w tym rejonie niższych stężeń O3, a późniejsze spadki zawartości ozonu miały charakter antropogeniczną. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z antropogeniczną emisją .

Dziura ozonowa powstaje wskutek niszczenia warstwy ozonowej przez związki chemiczne, zwane freonami.Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego freony ulegają fotolizie, w wyniku czego uwalniane zostają atomy chloru. Chlor wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc równie aktywny tlenek chloru (ClO) oraz zwykły tlen (O2). Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO2) oraz uwolnienia kolejnego atomu chloru, który rozbija następne cząsteczki ozonu. Oprócz tego dwutlenek chloru może ulegać rozpadowi na atom chloru oraz dwuatomową cząsteczkę tlenu. Ocenia się, że roczne tempo spadku zawartości ozonu wynosi poniżej 0,2% w okolicach równika oraz od 0,4 do 0,8% w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Jednak największe (i wciąż zwiększające się) tempo spadku ozonu stratosferycznego obserwuje się w rejonie bieguna południowego w okresie wczesnojesiennym (przełom września i października). W okresie 1987-92 całkowita zawartość ozonu stratosferycznego zmniejszyła się o ponad 50% w stosunku do zawartości z 1970 roku, kiedy to średnia październikowa wynosiła jeszcze 300D ( 1D [dobson] - jednostka używana do określania koncentracji ozonu, nazwana na cześć konstruktora przyrządów pomiarowych ).

Wśród gazów wywierających niszczący wpływ na warstwę ozonową największy udział mają freony, halony oraz tlenki azotu. Pod względem chemicznym freony (CFC) są pochodnymi chlorowcowymi węglowodorów nasyconych. W cząsteczce zawierają atomy chloru i fluoru, niekiedy również bromu. Powstają przez działanie fluorowodorem na halogenopochodne metanu lub etanu w obecności katalizatora - pięciochlorku antymonu. Niższe freony charakteryzują się znaczną prężnością pary w niskich temperaturach i wysokim ciepłem parowania. Ze względu na dużą pojemność cieplną mają znaczny udział w zwiększaniu się efektu cieplarnianego. Nie mają zapachu lub posiadają zapach eteru. Są bezbarwne i nietoksyczne. Znalazły zastosowanie w produkcji urządzeń chłodzących i klimatyzacyjnych oraz (obecnie coraz rzadziej) w produkcji kosmetyków i dezodorantów. Najbardziej znanymi i najczęściej używanymi freonami jest dichlorodifluorometan (CCl2F2), zwany freonem F-12 oraz dichlorotetrafluoroetan (C2Cl2F4), zwany freonem F-114. Obecnie oblicza się, że w atmosferze znajduje się ponad 20 mln ton freonów. Halony są pochodnymi fluorowcowymi metanu i etanu. Są nietoksycznymi gazami lub cieczami. Nie ulegają spalaniu. Stosowane są do produkcji gaśnic halonowych. Tlenki azotu powstają w ozonosferze głównie w wyniku spalania paliw przez silniki samolotów i rakiet. W znacznych ilościach tlenki azotu wydzielane są do ozonosfery również w wyniku wybuchów jądrowych.

Wpływ dziury ozonowej na człowieka:

Większe dawki ultrafioletu atakują przede wszystkim skórę, która jest pierwszą barierą ochronną organizmu przed działaniem czynników zewnętrznych Powszechnie znaną dolegliwością oczu pod działaniem nadfioletu jest zapalenie spojówek. Od dawna wiadomo, że światło nadfioletowe powoduje uszkodzenia zarówno rogówki, jak soczewki i siatkówki oka. Zapalenie rogówki jest na ogół skutkiem ostrej ekspozycji. Uszkodzenie soczewki objawia się różnymi formami zaćmy. Ich związek z ekspozycją na światło słoneczne jest dowiedziony. Nadmiar promieniowania UV (zwłaszcza UVB) powoduje osłabienie odporności na zarażenia chorobami wirusowymi (np. wirusem opryszczki) i pasożytami. Najgroźniejsze jest to, że uszkodzony system odpornościowy organizmu ułatwia powstawanie różnych form nowotworów, zwłaszcza skóry. Promieniowanie jest główną (ponad 90% przypadków) przyczyną dwóch nowotworów komórek skóry: komórek płaskich nabłonka i komórek podstawnych. Najzłośliwsza forma raka skóry to czerniak, który rozwija się często z przebarwień, znamion i różnych „pieprzyków”. Usunięcie 10% ozonu spowoduje zwiększenie zachorowań na raka skóry o 26%, a na dzień dzisiejszy dane zdrowotne wskazują, że liczba przypadków raka skóry zwiększa się na naszym kontynencie o 5-7% rocznie. Agencja Ochrony Środowiska USA szacuje, że przy obecnym tempie zmniejszania się ilości ozonu w stratosferze w ciągu najbliższych 50 lat w Stanach Zjednoczonych zachoruje na raka skóry 12 milionów osób, a 200 tysięcy umrze. Zdaniem ekspertów medycznych, ta groźna tendencja jest przynajmniej w połowie wynikiem spadku stężenia ozonu w górnych warstwach atmosfery. Promieniowanie ultrafioletowe przyspiesza proces starzenia się skóry i wczesne pojawienie się takich zmian, jak zgrubienia, przebarwienia, zmarszczki.

Promieniowanie, zarówno słoneczne jak sztuczne, zakłóca działanie systemu odpornościowego człowieka. Wiadomo o tym od dawna, niemal do momentu gdy pojęcie alergii pojawiło się na początku obecnego stulecia. System odpornościowy odgrywa ogromną rolę w zapewnieniu organizmowi zdrowia; chroni przed zakażeniem drobnoustrojami, przed zatruciem szkodliwymi chemikaliami a nawet przed niektórymi nowotworami. Poddanie skóry miejscowemu działaniu promieniowania ultrafioletowego powoduje zmiany w całym organizmie. Zmianie ulega skóra nie poddana naświetleniu, komórki przewodzące i komórki wewnętrznych organów limfatycznych. Działanie bezpośrednie ultrafioletu sprowadza się do uszkadzania komórek Langerhansa, które są częścią układu immunologicznego. Obecne są w naskórku jako produkt szpiku kostnego. W zdrowym organizmie komórki Langerhansa przejmują antygen, przekształcają go i pozostawiają w formie aktywnej. Uszkodzone przez ultrafiolet nie mogą pełnić tej funkcji.

Korzystne działanie na organizm człowieka: O działaniu dobroczynnym nadfioletu na organizm ludzki jakby się zapomina wśród zaaferowania ubytkiem ozonu. Tymczasem nadfiolet-B odgrywa niezastąpiona rolę w syntezie witaminy D3 . Jest to witamina decydująca o przyswajaniu wapnia przez organizm, wpływa na skórę, muskulaturę, system odpornościowy i wydalniczy, natomiast jest obecna w niewielu produktach żywnościowych. Podawanie syntetycznej jest ryzykowne, ponieważ przedawkowana ma właściwości trujące. Tymczasem światło słoneczne reguluje podaż witaminy naturalnie i bezbłędnie. Wystarczy niewielka dawka, aby stężenie witaminy osiągnęło optimum. Gdy witaminy jest pod dostatkiem, dalsza ekspozycja słoneczna prowadzi do przemiany fotochemicznej cholekalcyferolu w składniki przechowywane przez organizm jako zapas. Jeśli brak nasłonecznienia, skutki wyczerpania zapasów zaczynają dawać o sobie znać po 3 tygodniach. U dzieci może dojść do krzywicy. Również osoby starsze mieszkające na dużych szerokościach geograficznych narażone są na niedobór witaminy i wapnia.

Nadfiolet nie tylko szkodzi skórze, ale również ja leczy. Szczególnie skuteczny okazał się w terapii łuszczycy. Również co do czerniaków są dane wskazujące lepsze rokowania choroby u pacjentów napromieniowanych. Ludność mieszkająca w tropikach choruje i umiera na nowotwory wewnętrzne w mniejszej mierze niż mieszkańcy stref umiarkowanych. Nadfiolet –B wpływa też korzystnie na układ sercowo-naczyniowy. Śmiertelność z powodu chorób serca jest ok.50% wyższa zimą niż latem.

Wpływ nadfioletu na rośliny: Nadfiolet słoneczny, również gdyby nie było alarmu o ubytek ozonu, odgrywa ważną rolę w życiu zwłaszcza kiełkujących nasion, wpływając na wzrost i fotosyntezę. Nadfiolet-B wpływa bezpośrednio na fotosyntezę redukując jej wydajność; zarazem zmieniają się zabarwienie, anatomia i grubość liści. Rośliny dysponują mechanizmami obronnymi. Aby zapobiec uszkodzeniom produkują chroniące barwniki, flawony. Jest to reakcja wrodzona, mająca miejsce również w nieobecności nadfioletu, opanowana przez rośliny w niejednakowej mierze, np. kiełki owsa chronią się skuteczniej niż ryżu. Nadfiolet-B wpływa niekorzystnie na wzrost roślin, powierzchnię liści. Są duże różnice między roślinami. Kiełki owsa i tym razem okazują się odporne, znacznie odporniejsze od kiełków żyta, kukurydzy i słonecznika.

Światło nadfioletowe oddziałuje na współzawodnictwo roślin o przestrzeń, światło, pokarm i wodę. Efekty są wyraźne, nie zawsze niekorzystne. Niekiedy chwasty przystosowują się dużo gorzej od cennej uprawy. W wodach otaczających Antarktydę wykryto pod „dziurą ozonową” spadek wiosennej produkcji fitoplanktonu (mikroskopijne organizmy żywe) o 6% - 12%, co oznacza ubytek produkcji całorocznej o 2% - 4%. Odrębnym tematem jest wpływ nadfioletu na systemy ekologiczne, które produkują więcej biomasy (masa materii organicznej, zawartej w organizmach zwierzęcych i roślinnych w danym siedlisku) niż systemy lądowe. Badania koncentrują się głównie na wodach antarktycznych. Gdyby nadfiolet-B osłabił wzrost i produktywność planktonu wpłynęłoby to na całą sieć pokarmową. Na planktonie żeruje narybek i krewetki, na tych z kolei ryby, na nich duże ryby, ptaki, ssaki, wreszcie ludzie. 30% światowego zapotrzebowania na białko zwierzęce pokrywają morza. Plankton przebywa w górnych warstwach wód, ponieważ wymaga światła słonecznego. Plankton nie posiada żadnych fotoreceptorów nadfioletu-B, które pozwalałyby na uniknięcie ekspozycji. W czasie wystąpienia dziury ozonowej strumień nadfioletu gwałtownie rośnie. W tych warunkach wydajność fotosyntezy może zmaleć aż o 25%. Ubytek planktonu może mieć skutki klimatyczne. Na razie jednak, niepokój o los planktonu wód polarnych jest oparty tylko na przypuszczeniach.

Przeciwdziałanie: Groźne konsekwencje dziury ozonowej wymusiły międzynarodowe akcje mające na celu zahamowanie emisji zabójców ozonu. W 1987 roku podpisano protokół Montrealski według którego państwa miały nie zwiększać produkcji freonów i halonów oraz utrzymać ją na poziomie z 1986 roku. Dwa lata później po dalszych alarmujących pomiarach uzgodniono całkowite zaprzestanie produkcji „zabójców ozonu” do 2000 roku. Na następnym spotkaniu w Londynie 13 krajów zobowiązało się do zaprzestania produkcji już do 1997 roku. Postanowiono też zaprzestania produkcji halonów i czterochlorków węgla. Poza tym ustanowiono fundusz dla krajów rozwijających się, które nie mogły pozwolić sobie finansowo na tak szybkie przestawienie się na technologie bez freonów. Również Polska podpisała Protokół Montrealski i od 11 października 1990 roku jest członkiem Konwencji Wiedeńskiej. Zobowiązania wobec konwencji dotyczą zakazu importu i używania produktów zawierających te substancje. W Polsce nadal używa się produktów zawierających freon, które wycofano już w innych krajach. Nasz kraj podpisał co prawda Protokół Montrealski, nie jest to jednak ściśle przestrzegane. Przystąpiliśmy do tej konwencji tylko jako użytkownicy, ponieważ nie produkuje się u nas freonów ani halonów.

Podsumowując: Negatywne promieniowanie UV jest w stanie dotrzeć w głąb wody do kilku a nawet kilkunastu metrów, tym samym uszkadzając choćby plankton, którym żywią się ryby. Jeśli ilość planktonu zmaleje tym samym ilość ryb, które się nim żywią również ulegnie zmniejszeniu a co za tym idzie ryby drapieżne też będą miały mniej pokarmu. Można by powiedzieć to tylko ryby, ale gospodarka morska człowieka z tego powodu ucierpi. Rybactwo i rybołówstwo staną się mniej opłacalne a bywają rejony na świecie, gdzie jest to jedyne źródło dochodu. Ale promienie ultrafioletowe nie dotkną tylko zbiorników wodnych, również na rośliny promienie UV mają negatywny wpływ. Wiele gatunków roślin wykazuje wrażliwość na ultrafiolet. Przyjmuje się, że około 2/3 roślin nie jest obojętna działaniu promieni UV, a co najważniejsze w głównej mierze są to rośliny uprawne między innymi zboża i przemysłowe. Tym samym kolejny sektor gospodarki zostanie w znaczący sposób dotknięty i mam tu na myśli rolnictwo. Jednak największe szkody promienie UV mogą wyrządzić bezpośrednio człowiekowi. Nadmierne promieniowanie może osłabić układ immunologiczny człowieka tym samym zmniejszyć jego odporność na infekcję i choroby. Promienie UV drażnią nasze oczy, powodując różne choroby oczu, głownie zaćmy. Warto także wspomnieć w tym miejscu o tym, że nadmierne promieniowanie ultrafioletowe powoduje także choroby nowotworowe, najczęściej są to nowotwory skóry wśród, których dominuje czerniak.