Otsonikato

Wikipedia

Otsonikadolla tarkoitetaan stratosfäärin otsonikerroksen ohenemista ja pienentymistä. Otsoni on kolmesta happiatomista muodostunut molekyyli, joka absorboi eli sitoo itseensä tehokkaasti lyhyhtaaltoista sähkömagneettista säteilyä. Otsonin absorptioalueelle kuuluu myös osa ultravioletti- eli UV-säteilystä (niin sanottu UV-B -säteily). Otsonikerroksen heikkeneminen kasvattaa maan pinnalle saapuvan UV-B -säteilyn määrää, mikä voi olla tuhoisaa alhaisempaan säteilymäärään sopeutuneille eliöille. Se voi aiheuttaa ihosyöpää ja muita vaurioita sekä vahingoittaa kasveja ja planktonia.

Otsonikadosta puhuttaessa tulee erottaa kaksi erillistä mutta toisiinsa yhteydessä olevaa ilmiötä: hidas ja vakaa stratosfäärin otsonin kokonaismäärän väheneminen (noin 3% vuosikymmenessä) viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana, ja paljon voimakkaampi mutta jaksoittainen otsonin väheneminen Maan napa-alueilla. Jälkimmäisestä ilmiöstä puhuttaessa käytetään usein termiä "otsoniaukko", vaikka kyse ei ole aukosta vaan otsonikerroksen ohentumasta. Otsoniaukon syntymekanismi poikkeaa keskileveysasteiden otsonikerroksen ohenemisesta, mutta lopullinen syy molemmille on sama: kloori- ja bromiatomit katalysoivat otsonia tuhoavia reaktioita.

Nykyisen otsonikadon on osoitettu johtuvan ihmisen ilmakehään päästämistä kemiallisista yhdisteistä, joista tärkeimmät ovat freonit eli CFC-yhdisteet ja halonit eli halogenoidut hiilivedyt. Ensimmäisen kerran niiden mahdollinen otsonikerrosta tuhoava vaikutus ennustettiin 1970-luvulla. 1980-luvulla näytti siltä, että huoli otsonikerroksesta oli ollut aiheeton, mutta vuonna 1985 maailmaa hätkäytti uutinen, jonka mukaan otsonipitoisuudet Etelämantereen yllä olivat vähentyneet kymmenessä vuodessa jopa 40 %. Koska otsonikerros estää haitallisimpien UV-säteilyn aallonpituuksien (270–315 nm) pääsyn Maan pinnalle, otsonin väheneminen on aiheuttanut maailmanlaajuista huolta. Otsonikadon estämiseksi solmittiin vuonna 1987 Montrealin pöytäkirja, jolla rajoitettiin CFC-yhdisteiden ja muiden otsonikerrosta tuhoavien aineiden käyttöä.

Sisällysluettelo 1 Perustietoja otsonista 1.1 Otsonin tuhoutuminen 2 Muutokset otsonikerroksessa 3 Otsonikadon syyt 3.1 Helmiäispilvet ja polaaripyörre 4 Otsonia tuhoavat yhdisteet 4.1 CFC-yhdisteet 5 Otsonikadon vaarat 6 Poliittiset toimet 7 Otsonikerroksen tulevaisuus 8 Tutkimuksen historiaa 9 Vääriä käsityksiä ja kritiikkiä 9.1 CFC-yhdisteiden pääsy yläilmakehään 9.2 Luonnolliset kloorin lähteet 10 Viitteet 11 Lähteet 12 Aiheesta muualla

[muokkaa] Perustietoja otsonista

Ilmakehän otsonista (O₃) noin 10 % sijaitsee ilmakehän alimmassa osassa, troposfäärissä. Loput 90 % ovat ylempänä stratosfäärissä. Maan pinnalle tuotuna (NTP-olosuhteissa) kaikki ilmakehän otsoni vastaisi noin kolmen millimetrin paksuista kerrosta koko maapallolle levitettynä. Otsonikerroksen paksuutta mitataan Dobsonin yksiköissä (DU): yksi DU vastaa 0,01 millimetrin otsonikerrosta NTP-olosuhteissa.

Otsonimolekyyli syntyy, kun aallonpituudeltaan alle 242 nm oleva Auringon ultraviolettisäteily hajottaa ilmakehän happimolekyylin (O₂) kahdeksi happiatomiksi (O). Näin lyhytaaltoista säteilyä ei esiinny alle 30 kilometrin korkeudella. Atomaarinen happi yhdistyy sitten tavalliseen happimolekyyliin, jolloin syntyy otsonia. Otsoni absorboi voimakkaasti aallonpituudeltaan 200–310 nm olevaa UV-säteilyä, hajoaa taas ja muodostaa uutta otsonia. Absorptiossa vapautunut energia aiheuttaa stratosfäärin lämpötilaprofiilin: lämpötila kasvaa ylemmäksi mentäessä. Vapaa happiatomi voi toisaalta yhdistyä myös otsonimolekyyliin ja muodostaa kaksi tavallista happimolekyyliä tuhoten siten otsonia.

[muokkaa] Otsonin tuhoutuminen

Otsonia voivat tuhota useat kemialliset radikaalit, joista tärkeimmät ovat hydroksyyli (OH), typpioksidi (NO) sekä atomaarinen kloori (Cl) ja bromi (Br). Näillä kaikilla on sekä luonnollisia että antropogeenisia (ihmisperäisiä) lähteitä. Erityisesti ihminen on lisännyt kloorin ja bromin määrää stratosfäärissä. Näitä alkuaineita on tietyissä orgaanisissa yhdisteissä kuten CFC-yhdisteissä, jotka voivat päätyä stratosfääriin tuhoutumatta troposfäärissä. Yläilmakehässä ultraviolettisäteily hajottaa yhdisteet, jolloin vapautuu kloori- ja bromiatomeja. Nämä puolestaan voivat tuhota otsonia toimimalla katalyytteina esimerkiksi seuraavasti:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + O → Cl + O₂

Tässä klooriatomi reagoi otsonimolekyylin kanssa irrottaen siitä yhden happiatomin, jolloin syntyy kloorimonoksidia (ClO). Vapaa happiatomi puolestaan muuttaa kloorimonoksidin takaisin klooriksi. Lopputuloksena yhdestä otsonimolekyylistä on tullut kaksi happimolekyyliä, mutta kloori ei kulu reaktiossa. Muut katalyytit toimivat vastaavalla tavalla. Yksi klooriatomi voi tuhota otsonia jopa kaksi vuotta, kunnes se kulkeutuu takaisin troposfääriin. Bromi on jopa klooria tehokkaampi otsonintuhoaja, mutta sitä on ilmakehässä vähemmän. Toisaalta kloori ja bromi voivat poistua kierrosta sitoutumalla otsonia tuhoamattomiksi reserviyhdisteiksi, joita ovat esimerkiksi kloorinitraatti ja suolahappo.

[muokkaa] Muutokset otsonikerroksessa

Otsonin pitoisuus ilmakehässä muuttuu tavallisesti melko hitaasti. Sen konsentraatio noudattaa vuosittain toistuvaa säännöllistä sykliä. Pohjoisilla napa-alueilla otsonin määrä on maksimissaan keväällä maalis-huhtikuussa. Etelässä tilanne on päinvastainen, ja otsoniminimi havaitaan syys-lokakuussa (keväällä). Vielä lyhyemmän aikavälin muutoksia ovat otsonin vuorokautisvaihtelut. Otsonin määrä reagoi esimerkiksi ilmanpaineen ja säätilojen muutoksiin.

Otsonin määrän vähentymistä verrattuna 1970-luvun tasoon on seurattu sellaisilla instrumenteilla kuin Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS). Suurinta kato on ollut alastratosfäärissä. Vuonna 1985 otsonikadosta Etelämantereen yllä raportoitiin ensimmäisen kerran, ja sen jälkeen otsoniohentuma on havaittu joka kevät 1990-luvun puoliväliin saakka. Kehitys näytti välillä pysähtyvän, mutta sen jälkeen otsonipitoisuudet ovat jatkaneet laskuaan. Otsonipitoisuuksia verrataan 1970-luvun tasoon, koska luotettavia mittauksia ei ole kovin pitkältä aikaväliltä. Tällöin lokakuun keskiarvo oli Etelämantereella noin 300 DU, joka oli vuoteen 1985 mennessä laskenut noin 200 DU:hun. 1990-luvulla otsonin kokonaismäärä syys- ja lokakuussa on ollut 40–50% alhaisempi kuin ennen otsonikatoa: alhaisimmillaan hetkelliset pitoisuudet ovat olleet vain 100 DU.

Pohjoisessa otsonikadon suuruus vaihtelee enemmän, mutta on kuitenkin vähäisempää kuin etelässä. Keskileveusasteilla otsonin kokonaismäärän on havaittu vähentyneen noin 3-6% verrattuna ennen 1980-lukua mitattuihin arvoihin. Sen sijaan alatroposfäärin otsonikonsentraation on havaittu viimeisen vuosisadan aikana lisääntyneen 20-100%, mutta tulos on aiemman mittausdatan puuttuessa epävarma. ^[1]

[muokkaa] Otsonikadon syyt

Otsonin reaktiot luonnollisten katalyyttien OH ja NO kanssa eivät voi selittää havaittua otsonikatoa, jonka tärkein aiheuttaja on ihmisten ilmakehään päästämät halogenoidut hiiliyhdisteet, etenkin klooriyhdisteet. Arvioiden mukaan yksi klooriradikaali ehtii hajottaa kymmeniätuhansia otsonimolekyylejä. Klooria pääsee stratosfääriin myös luonnollisista lähteistä kuten tulivuorista, joista vapautuu ilmakehään vuosittain noin 5 miljoonaa tonnia sekä kloori- että fluorivetyä, ja maasta sekä merestä vapautuvasta metyylikloridista (CH₃Cl). Ihmistoiminnan vaikutusta pidettiin luonnollisten lähteiden rinnalla merkityksettömän pienenä, mutta sateiden ansiosta kuitenkin vain hyvin pieni osa tästä pääsee ylempään ilmakehään vahingoittamaan otsonikerrosta. Sen sijaan esimerkiksi CFC-yhdisteet ovat veteen liukenemattomia ja pääsevät siksi esteettä stratosfääriin.

Kloori muuttuu otsonin kannalta vaarattomaksi vasta törmätessään sen inaktivoivaan aineeseen kuten metaani- (CH₄), typpidioksidi- (NO₂) tai peroksidimolekyyliin (HO₂). Tällöin aktiivinen kloori sitoutuu otsonille vaarattomiksi reserviyhdisteiksi kuten suolahapoksi (HCl) tai kloorinitraatiksi (ClONO₂). Osittain tämän vuoksi otsonikato yllätti tutkijat: pääteltiin, että on oltava jokin mekanismi, jolla kloori pääsee vapautumaan reserviyhdisteistä. Pelkät halogeenien katalysoimat reaktiot eivät myöskään riitä selittämään kadon voimakkuutta eivätkä sitä, miksi otsonia tuhoutuu eniten Etelämantereella ja suhteellisen alhaisissa korkeuksissa.

[muokkaa] Helmiäispilvet ja polaaripyörre

Otsoniaukon syntymisen Maan napa-alueille selittää niin sanottu polaaripyörre: voimakas napa-alueita kiertävä tuulivirtaus, joka muodostuu talvisin lämpötilan laskiessa. Se eristää napojen ilmamassan estäen siten otsonin kulkeutumisen alemmilta leveysasteilta. Pohjoisen pallonpuoliskon polaaripyörre on eteläistä heikompi maantieteellisten seikkojen vuoksi, eikä otsonikato ole siellä niin voimakasta. Pyörteen sisällä lämpötila laskee hyvin alhaiseksi, jolloin olosuhteet ovat suotuisat helmiäispilvien eli polaaristen stratosfääripilvien (Polar Stratospheric Cloud, PSC) syntymiselle 12-25 kilometrin korkeudessa. Keskeisiä niiden muodostumiselle ovat rikkihappoaerosolit, jotka toimivat pilvien tiivistymisytiminä. Näitä aerosoleja tulee stratosfääriin tulivuori- ja mikrobitoiminnan seurauksena.

Helmiäispilvet vaikuttavat otsonikatoon hyvin olennaisesti, koska niiden pinnalla tapahtuu reaktioita, jotka vapauttavat klooria reserviyhdisteistä jälleen aktiiviseen muotoon. Niiden vaikutusta ei osattu ottaa huomioon ensimmäisissä ennusteissa. Keväällä voimistuva UV-säteily pystyy hajottamaan näin syntyneet Cl₂- ja HOC-yhdisteet otsonin tuhoutumisreaktioita katalysoiviksi radikaaleiksi. Polaaripilvet koostuvat tyypillisesti rikkihapon (H₂SO₄), typpihapon (HNO₃) ja vesihöyryn (H₂O) sekoituksesta. Ne jaetaan kahteen tyyppiin: tyypin I pilvet koostuvat typpihaposta ja vedestä, tyypin II puolestaan jääkiteistä.

Helmiäispilviin liittyy myös otsonikadon ja kasvihuoneilmiön kytkeytyminen toisiinsa. Otsonikadon seurauksena stratosfäärin lämpötila laskee, sillä UV-säteilyn absorptiossa vapautuu energiaa ja otsonin vähetessä myös absorptio vähenee. Tällöin helmiäispilviä muodostuu enemmän ja otsonikato voimistuu entisestään. Samoin käy kasvihuoneilmiön lämmittäessä troposfääriä, jolloin stratosfääri jäähtyy.

[muokkaa] Otsonia tuhoavat yhdisteet

Aine	ODP-kerroin	Elinikä (vuosia)
Haloni 1301 (CBrF3)	10,0 (12)	65
Haloni 2402 (C2Br2F4)	6,0 (<8,6)	20
Haloni 1211 (CBrClF2)	3,0 (6,0)	16
Hiilitetrakloridi (CCl4)	1,1 (0,73)	26
CFC-11 (CCl3F)	1,0	45
CFC-12 (CCl2F2)	1,0	100
CFC-113 (C2Cl3F3)	0,8 (1,0)	85
Metyylibromidi (CH3Br)	0,6 (0,38)	0,7
1,1,1-trikloorietaani (CH3CCl3)	0,1 (0,12)	5,0
HCFC-22 (CHClF2)	0,05	12,0
Joidenkin otsonikerrosta tuhoavien aineiden ODP-kertoimet Montrealin pöytäkirjan mukaan[2] sekä eliniät. Suluissa olevat arvot ovat WMO:n vuonna 2002 julkaiseman päivityksen mukaisia.[3][4]

Klooriyhdisteiden epäillään olevan merkittävin otsonikadon aiheuttaja. Auringon purkauksissa vapautuu suurienergiaisia protoneja ja elektroneja, jotka ionisoituvat ja pilkkovat molekyylejä. Muita otsonikerroksen ohentumiseen ihmisen toiminnalla vaikuttavia tekijöitä ovat ilmakehän ydinräjäytykset sekä yliäänikoneiden ja avaruuslentojen päästöt. Kasvihuoneilmiö kiihdyttää myös otsonikatoa pohjoisilla alueilla jäähdyttämällä yläilmakehää, jolloin otsonia tuhoavat kemialliset reaktiot voimistuvat.

Aineen kykyä tuhota otsonia mitataan niin kutsutulla ODP-kertoimella (Ozone Depletion Potential). Asteikko on suhteutettu trikloorifluorimetaaniin (CFC-11), jonka ODP-kertoimeksi on asetettu yksi.

[muokkaa] CFC-yhdisteet

CFC-yhdisteet, joihin usein viitataan tuotenimellä freonit, ovat täysin keinotekoisia eikä niitä esiinny luonnossa. Ne ovat veteen liukenemattomia, myrkyttömiä ja käyttökelpoisia erilaisissa teollisissa sovelluksissa. Freoneja käytettiin ilmastointijärjestelmissä, kylmälaitteissa, aerosolien ponnekaasuina ja puhdistusprosesseissa. Niitä esiintyy myös joidenkin kemiallisten prosessejen sivutuotteina. Stratosfäärissä UV-säteily vapauttaa CFC-yhdisteistä klooria. CFC-kaasuja arvioidaan pääsevään ilmakehään 1–2 miljoonaa tonnia vuosittain ^lähde?.

Freonit ovat hyvin pitkäikäisiä: CFC-molekyylin matkan yläilmakehään on arvioitu kestävän keskimäärin 15 vuotta, ja se voi pysyä siellä noin vuosisadan tuhoten jopa sata tuhatta otsonimolekyyliä tänä aikana. Niiden käyttö kiellettiin Montrealin pöytäkirjassa, mutta vaikka kansainvälisiä rajoituksia onnistuttaisiinkin noudattamaan, säilyy otsoniongelma silti kymmeniä vuosia kaasujen pitkäikäisyyden takia.

CFC-kaasun tapaan toimivat myös muun muassa Cl₂, HOCl tai ClNO₂, jotka siis säteilyn vaikutuksesta hajoavat aktiiviseksi klooriksi. Kloorin tilalla vastaavasti toimii myös ainakin bromi Br, vety H, vetymonoksidi OH tai typpimonoksidi NO.

[muokkaa] Otsonikadon vaarat

Otsonikerros suojaa elämää maapallolla. Ohentunut otsonikerros ei pysty absorboimaan UV-B -säteilyä yhtä tehokkaasti, joten säteily Maan pinnalla voimistuu. Tämä voi aiheuttaa eliöissä sairauksia ja pahimmillaan jopa tuhota niitä. Ihosyöpäriskiä on yleensä pidetty ihmisille ongelmallisimpana lisääntyneen UV-säteilyn seurauksena. Melanooman esiintyminen on viisinkertaistunut Suomessa 1900-luvun loppupuolella. Ihosyövistä jopa 70 prosentin arvioidaan nykyään aiheutuvan auringon säteilystä, mikä merkitsee noin 50–100 kuolemantapausta vuodessa.^[1] Otsonikadon vaikutusta melanoomatapausten lisääntymiseen on kuitenkin vaikea arvioida. Lisäksi UV-säteily vanhentaa ihoa, muuttaa sen kuivaksi, kimmottomaksi ja karheaksi sekä aiheuttaa ihoon värimuutoksia.

Pitkäaikainen altistuminen voimakkaalle UV-säteilylle aiheuttaa silmän mykiön samentumia, mikä merkitsee mahdollisen kaihin ilmaantumista entistä nuoremmalla iällä. UV-säteily aiheuttaa silmän pohjassa verkkokalvon solujen rappeumia. Rappeumat vaikuttavat erityisesti lähinäkökykyyn. Säteily saattaa aiheuttaa myös sarveiskalvon tulehdusta ja jopa pysyviä sarveiskalvon rappeumia, mikäli altistus on jatkuvaa.

Monet kasvit reagoivat lisääntyneeseen UV-säteilyyn tuottamalla vähemmän satoa. UV-säteilyn vaikutuksista kasveihin tiedetään kuitenkin vielä liian vähän, koska tutkimukset on tehty lähinnä viljelykasveille koeolosuhteissa. Lisäksi UV-säteilyn suoraa vaikutusta tärkeämpi saattaa olla sen vaikutus kasvitauteihin ja tuholaisiin. Lisääntynyt UV-säteily saattaa vaurioittaa pintavesien planktonia, mikä voi vahingoittaa koko maapallon ekosysteemiä. Tämän pelätään heikentävän merien hiilinielua.^[5] Otsonikato voimistaa kasvihuoneilmiötä jäähdyttämällä yläilmakehää. Lisäksi lisääntynyt UV-säteily troposfäärissä kiihdyttää alailmakehän fotokemiallisia reaktioita, joissa syntyy otsonia. Alailmakehän otsoni vaurioittaa kasveja ja on terveysriski myös ihmisille.

[muokkaa] Poliittiset toimet

Jo vuonna 1976 saatiin tieteellistä näyttöä otsonikatohypoteesin paikkansapitävyydestä. Silloin jotkut maat kuten Yhdysvallat, Kanada, Ruotsi ja Norja alkoivat vähentää CFC-yhdisteiden käyttöä ponnekaasuina. Euroopan Yhteisö ei ryhtynyt toimenpiteisiin, ja CFC:n tuotanto palasi vuoteen 1986 mennessä lähes rajoituksia edeltäneelle tasolle.

Vuonna 1985 20 valtiota, joiden joukossa olivat suurimmat CFC:n tuottajamaat, allekirjoittivat Wienin yleissopimuksen, jolla hahmoteltiin tulevaa yhteistyötä otsonikerroksen suojelemiseksi. Samana vuonna havaittiin Etelämantereen otsoniohentuma, mikä toi asialle julkisuutta. Vuonna 1987 43 valtion edustajat allekirjoittivat Montrealin pöytäkirjan sitoutuen jäädyttämään CFC-yhdisteiden tuotannon vuoden 1986 tasolle ja vähentämään sitä puolella vuoteen 1999 mennessä. Kun kadosta saatiin lisää tieteellisiä tutkimustuloksia, sopimusta vahvistettiin vuonna 1990 Lontoossa. Nyt osanottajat sitoutuivat lopettamaan CFC-yhdisteiden ja halonien käytön kokonaan vuoteen 2000 mennessä lukuun ottamatta hyvin pieniä tärkeitä käyttökohteita muun muassa astmalääkkeissä. Vuoden 1992 kokouksessa Kööpenhaminassa aikataulua kiristettiin vuoteen 1996.

CFC-kaasuja on korvattu vähemmän haitallisilla HCFC-yhdisteillä, joista ollaan kuitenkin myös huolestuneita. Joissakin sovelluksissa on käytetty HFC-yhdisteitä, jotka eivät sisällä klooria tai bromia mutta ovat voimakkaita kasvihuonekaasuja. Näistä käyttökelpoisin on luultavasti HFC-134a, jolla esimerkiksi Yhdysvalloissa on suurelta osin korvattu CFC-12 autojen ilmastointijärjestelmissä. Myös hiilivedyillä voidaan korvata CFC-yhdisteitä.

[muokkaa] Otsonikerroksen tulevaisuus

Montrealin pöytäkirjan voimaantulo ja siihen tehdyt täydennykset ovat johtaneet CFC-yhdisteiden käytön vähentymiseen. Tästä syystä tärkeimpien otsonia tuhoavien yhdisteiden pitoisuudet ilmakehässä ovat pienentyneet. Etelämantereen yläpuolisen otsonikerroksen toipuminen vie kuitenkin aikansa: sen arvellaan palautuvan ennalleen aikaisintaan vuoden 2050 tienoilla. Myönteisen kehityksen taantumista saattaa aiheuttaa ilmaston lämpeneminen, jonka odotetaan viilentävän stratosfääriä. Tämän pelätään pahentavan otsonikatoa etenkin pohjoisilla napa-alueilla. Toinen epävarmuutta aiheuttava tekijä on otsonia tuhoavien aineiden käyttö kehitysmaissa.

[muokkaa] Tutkimuksen historiaa

Ensimmäiset säännölliset otsonimittaukset aloitti Sir Gordon Dobson 1920-luvulla Oxfordin yliopistossa. Hänen mittalaitteensa mittasi otsonin kokonaismäärää maan pinnalta ilmakehän yläosaan tietyllä paikalla. Dobson huomasi, että otsonin määrä ei ole vakio vaan vaihtelee erityisesti vuodenaikojen mukaan. Otsonkerroksen muodostukseen liittyvän peruskemian ja -fysiikan selvitti Sydney Chapman hiukan myöhemmin. 1950-luvulla David Bates ja Marcel Nicolet esittivät todisteita siitä, että vapaat radikaalit kuten hydroksyyli (OH) ja typpioksidi (NO) saattaisivat katalysoida otsonin reaktioita. Näitä yhdisteitä tiedettiin olevan stratosfäärissä, joten asiaa pidettiin luonnollisena otsonin määrän säätelijänä. Arvioitiin, että ilman niitä otsonikerros olisi havaittua noin kaksi kertaa paksumpi.

Vuonna 1970 professori Paul Crutzen esitti, että dityppioksidin (N₂O) päästöt saattaisivat vaikuttaa typpioksidin määrään stratosfäärissä. Hän esitti, että dityppioksidi on riittävän pitkäikäinen päästäkseen stratosfääriin, jossa se muuttuu typpioksidiksi, ja huomautti että lannoitteiden lisääntyvä käyttö saattaisi johtaa dityppioksidin päästöjen kasvuun. Siten ihmistoiminnalla saattaisi olla vaikutusta otsonikerrokseen. Seuraavana vuonna Crutzen ja hänestä riippumatta Harold Johnston esittivät, että alastratosfäärissä lentävien yliäänikoneiden NO-päästöt saattaisivat myös tuhota otsonia.

CFC-yhdisteiden otsonia tuhoavan vaikutuksen huomasivat ensi kertaa Frank Sherwood Rowland ja Mario Molina vuonna 1974. He ehdottivat, että pitkäikäiset halogenoidut orgaaniset yhdisteet saattaisivat toimia samaan tapaan kuin Crutzenin dityppioksidi. James Lovelock oli sitä ennen jo huomannut, että melkein kaikki ihmisen valmistamat CFC-yhdisteet olivat yhä tallella ilmakehässä. Molina ja Rowland päättelivät, että CFC-kaasut pääsevät stratosfääriin ja vapauttavat siellä klooria UV-säteilyn vaikutuksesta. Vuotta aikaisemmin Richard Stolarski ja Ralph Cicerone olivat huomanneet, että kloori on jopa typpioksidia tehokkaampi katalyytti otsonia tuhoavissa reaktioissa. Samanlaisiin tuloksiin olivat päätyneet Michael McElroy ja Steven Wofsy, mutta kumpikaan näistä ryhmistä ei ollut tajunnut CFC-yhdisteiden olevan mahdollinen stratosfääriin pääsevän kloorin lähde. Molina, Rowland ja Crutzen saivat vuoden 1995 Nobelin kemianpalkinnon tutkimuksistaan.

[muokkaa] Vääriä käsityksiä ja kritiikkiä

Rowlandin ja Molinan esitettyä vuonna 1974 teoriansa siitä, että CFC-yhdisteet tuhoavat otsonia, he saivat osakseen voimakasta kritiikkiä. Etelämantereen otsoniohentuman havaitseminen vuonna 1985 vei kuitenkin pohjan kriitikoiden epäilyiltä: kato oli ollut paljon suurempaa kuin edes Rowland ja Molina olivat uumoilleet.^[6] Nykyään tiedeyhteisössä vallitsee suuri yksimielisyys siitä, että otsonikato johtuu ihmisen ilmakehään päästämistä yhdisteistä. Seuraavassa on käsitelty joitakin aiheeseen usein liitettyjä harhaluuloja.

[muokkaa] CFC-yhdisteiden pääsy yläilmakehään

Toisinaan huomautetaan, että koska CFC-molekyylit ovat paljon ilmaa raskaampia, niitä ei voi merkittävässä määrin päästä stratosfääriin otsonia tuhoamaan. Ilmakehän kiertoliike on kuitenkin riittävän voimakas kuljettamaan näitä yhdisteitä stratosfääriin. Koska CFC-yhdisteet ovat todella pitkäikäisiä, tuulet sekoittavat ne tasaisesti ilmakehään. Tämän vuoksi ei myöskään ole merkitystä sillä, missä kohtaa maapalloa niiden päästöt tapahtuvat: otsonikato voimistuu kaikkialla (ja erityisesti napa-alueilla) riippumatta siitä, käytetäänkö CFC-yhdisteitä Suomessa vai Intiassa.^[7]

[muokkaa] Luonnolliset kloorin lähteet

Toinen argumentti otsonikatoa vastaan liittyy luonnollisista lähteistä peräisin olevan kloorin määrään ilmakehässä. Klooria pääsee troposfääriin muun muassa valtameristä ja tulivuorista. Otsonikadon kannalta ratkaisevaa on kuitenkin stratosfäärin kloorin määrä. Valtamerien kloori vapautuu hyvin matalalle ilmakehään. Samoin suurin osa tulivuorenpurkauksista on niin heikkoja, että ne eivät ulotu stratosfääriin. Tämä kloori on enimmäkseen vetykloridia (HCl) ja siten vesiliukoista. Se ei koskaan pääse stratosfääriin, koska se liukenee veteen ja poistuu sadeveden mukana ilmakehästä. Alailmakehään vapautettu yhdiste tarvitsee ainakin muutaman vuoden kulkeutuakseen stratosfääriin. CFC-yhdisteet sen sijaan ovat veteen liukenemattomia ja siten pitkäikäisiä.

Hyvin voimakkaat tulivuorenpurkaukset voivat aiheuttaa vetykloridin kulkeutumista suoraan stratosfääriin, mutta suorat mittaukset ovat osoittaneet, että niiden vaikutus on vähäinen CFC-yhdisteiden klooriin verrattuna. Merten biologisissa prosesseissa syntyy myös metyylikloridia, joka on pitkäikäisempi yhdiste, mutta tämänkin vaikutus on melko vähäinen. Kaiken kaikkiaan stratosfäärin kloorista noin 18 % on peräisin luonnollisista lähteistä, loppu on kokonaan ihmisperäistä.^[8]

[muokkaa] Viitteet

1. ↑ ^1,0 1,1 Kulmala, M., Hienola, J., Hämeri, K., Pirjola, L. ja Vesala, T. (1999): Fysiikka, kemia ja ympäristöongelmat. Aerosolitutkimus ry, Helsinki.
2. ↑ Hakala ym. 2003, s.120
3. ↑ Class I Ozone-Depleting Substances. 8. maaliskuuta 2006. U.S. Environmental Protection Agency. Luettu 2.11.2006.
4. ↑ Class II Ozone-Depleting Substances. 8. maaliskuuta 2006. U.S. Environmental Protection Agency. Luettu 2.11.2006.
5. ↑ Hakala ym. 2003, ss. 122–123
6. ↑ Masters, Jeffrey M., The Skeptics vs. the Ozone Hole. The Weather Underground. Luettu 3.11.2006.
7. ↑ Myth: CFCs Are Heavier Than Air, So They Can't Reach the Ozone Layer. 8.maaliskuuta 2006. U.S. Environmental Protection Agency. Luettu 3.11.2006.
8. ↑ Myth: Volcanoes and the Oceans are Causing Ozone Depletion. 8.maaliskuuta 2006. U.S. Environmental Protection Agency. Luettu 3.11.2006.

[muokkaa] Lähteet

• Gustafsson, Jaana (toim.) (1999): Maailmanlaajuiset ympäristöongelmat – uhkakuvista yhteistyöhön. Turun yliopiston täydennyskoulutuskeskus. ISBN 951-29-1516-2.
• Hakala, Harri & Jari Välimäki (2003): Ympäristön tila ja suojelu Suomessa. Helsinki:Gaudeamus. ISBN 951-662-875-3.

[muokkaa] Aiheesta muualla

• Otsonikato (Ympäristö.fi)
• Stratospheric Ozone: An Electronic Textbook (englanniksi)
• NOAA Stratospheric Ozone Webpage (englanniksi)
• Ozone Depletion And Global Environmental Change (Columbia University) (englanniksi)
• The Ozone Tour (Centre for Atmospheric Science, University of Cambridge) (englanniksi)
• U.S. Environmental Protection Agency: Ozone Depletion (englanniksi)
• Faqs.org: Ozone Depletion (englanniksi)
• Encyclopedia of the Atmospheric Environment (englanniksi)
• Frequently Asked Questions about the Ozone Hole (The Weather Underground) (englanniksi)