Изчерпване на озоновия слой в стратосферата - образователен сървър в Хамбург
По природа разрушаването на озона и разрушаването му са в равновесие за по-дълъг период от време. В продължение на няколко десетилетия обаче хората сериозно нарушават този баланс чрез емисиите на хлорофлуорвъглеводороди (CFC).
Изчерпване на озона в стратосферата
От края на 70-те години балансът между образуването на озон и неговото изчерпване все повече се нарушава от влиянието на човека. Причината е антропогенната емисия на халогенирани въглеводороди, съдържащи хлор и бром. Съдържащите хлор хлорофлуорвъглеводороди (CFC), които не се срещат естествено, отдавна се използват като горива в спрейове, като хладилни агенти в хладилни рафтове, хладилници и фризери, като разпенващи агенти за строителни материали, като разтворители за почистване при почистване на текстил и в електрическата промишленост . Халоните, съдържащи бром, се използват за пожарогасители. ХФУ и халоните, които излизат в атмосферата, са неразрушими в тропосферата и поради това се натрупват тук. След няколко години някои от тях попадат в стратосферата. Тук халогенираните въглеводороди първоначално са безвредни за озона. Само когато те са превърнати в реактивни газове от силното UV лъчение и химичните реакции, озонът може да бъде унищожен.
Фиг. 1: Превръщане на халогенираните въглеводороди в реактивни газове и резервоарни газове в стратосферата
Фиг. 2: Изчерпване на озона в стратосферата. Цикълът може да започне с Cl или ClO. В първия случай резултатът е унищожаване на молекула озон и образуване на хлорен моноксид, във втория случай образуване на хлорен атом, който от своя страна може да унищожи молекула озон. 1
Разрушаването на озона от реактивните газове обаче би било значително по-голямо, ако в стратосферата нямаше и реакции, които да свързват хлорните радикали и в по-малка степен бромовите радикали (вж. Фиг. 1). Хлорните радикали реагират с метан и азотни оксиди, образувайки солна киселина (HCl) и хлорен нитрат (CLONO2), които са известни като резервоарни газове, тъй като хлорът остава свързан в тях дълго време и следователно вече не е на разположение за разрушаване на озона.
Cl + CH4 -> HCl + CH3
ClO + NO2 -> CLONO2
Въпреки това, при климатичните условия на стратосферните полярни райони хлорът може да се отдели и от резервоарните газове. Съответните бромни съединения (HBr и BrONO2) също са много по-нестабилни от хлорните резервоарни газове извън полярните области и те се фотолизират относително лесно. Следователно потенциалът за разрушаване на озоновия слой на бром на молекула е около 45 пъти по-голям от този на хлора.
Общото глобално количество озон е намаляло с около 4% от края на 70-те години. Освен в полярните райони, озонът в средните ширини на южното полукълбо (35 o S-60 o S) е намалял с 6%, два пъти повече, отколкото в съответните географски ширини на северното полукълбо. 2 По вертикала най-голямото намаление се наблюдава в горната стратосфера на 35-45 км надморска височина. В Хохенпайсенберг в южна Германия, където германската метеорологична служба редовно измерва озона, от 70-те до 90-те години е установено намаляване на целия озонов слой от 2,9% на десетилетие в сравнение със 7% в горната стратосфера.
Фиг. 3: Процентно отклонение на съдържанието на озон от дългосрочната средна стойност на 35-45 км над Хохенпайсберг и над Хавай, както и слънчевата активност като радиационен поток на 10,2 cm и квази-двугодишното трептене в 10 hPa над Сингапур. 4-ти
Резултатите от измерванията от Hohenpeißenberg, които показват тенденция на спад на височина 35-45 km от 1987 до 2004 г., по същество се съгласяват със сателитни измервания в цялата площ на северните средни ширини. От края на 90-те и до началото на новия век те показват повече или по-малко постоянни нива на озон, последвани от забележимо увеличение през 2003 г. и най-рязкото намаляване до момента през 2004 г. За разлика от това, измерванията в Хавай и Нова Зеландия от 1996 г. показват доста стабилна озонова крива. Тези резултати доведоха до дискусия дали ефектите от по-ниските емисии на CFC и произтичащите от това намалени концентрации на хлор в стратосферата вече са забележими тук, т.е. дали озоновият слой вече е започнал да се възстановява. 5 Атмосферната концентрация на важни CFC като F-12, F-11 и F-113 достигна своя връх през 90-те години в резултат на т. Нар. Монреалски протокол от 1987 г. и наследниците на конференциите (Лондон 1990, Копенхаген 1992, Пекин 1999) и оттогава намалява от края на 90-те години в долната стратосфера.