הידלדלות שכבת האוזון

מתוך אקו-ויקי, מקום מפגש בנושאי אקולוגיה, חברה וכלכלה.
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

הידלדלות שכבת האוזון (באנגלית: Ozone depletion) מתארת שתי תופעות נפרדות אך קשורות זו לזו שנתגלו החל מסוף שנות 1970: ירידה מתמדת של כ-4% לעשור בנפח הכללי של האוזון בסטרופסוספרה (השכבה העליונה של האטמוספירה) של כדור הארץ (שכבת האוזון), וירידה גדולה בהרבה בזמן האביב, באוזון בסטרטוספרה באיזורי הקטבים. התופעה האחרונה מוכרת יותר בשם "החור באוזון"'. הידלדלות זו הפכה לאחת בעיות סביבתיות הבוערות במחצית השנייה של המאה ה-20 בנוגע לאטמוספירה, כשלצידה בולט נושא התחממות עולמית.

"החור באוזון" מעל אנטארקטיקה בשנת 2006, בשנה זו הגיעה הידלדלות האוזון לשיא.

פרטי היווצרות החור בשכבת האוזון בקטבים שונה במעט מהרס שכבת האוזון באיזורים אחרים, אבל התהליך המרכזי בשני התהליכים היא הרס קטליטי של אוזון על ידי אטומים הלוגנים. המקור המרכזי לאטומי הלוגן אלה בסטרטוספריה היא פרוק של גזים שיוצרו על ידי בני האדם מסוג הלוקרבונים (halo-carbons) בתעשיית הקירור (CFC, פריאון, הלונים). תרכובות אלה מוסעות אל הטרופוספירה לאחר שנפלטו בגובה פני הקרקע. שני סוגי פירוק האוזון גדלו כאשר הפליטה של halo-carbons גדלה.

CFC וחומרים דומים אחרים מכונים כיום חומרים-מדלדלי-אוזון ozone-depleting substances (ODS). שכבת האוזון מונעת כניסה של רוב הקרינה המזיקה מסוג UVB של קרינה על-סגולית (280–315 nm) מלחדור את האטמוספירה של כדור הארץ. מסיבה זו המגמות הנצפות והצפויות של הדלדלות יצירה דאגה כלל עולמית, והוביל להקמת פרוטוקול מונטריאול שנחתם בשנת 1987 ואסר באופן הדרגתי את הייצור של CFC, הלונים וכימיקלים מדללי אוזון אחרים. עקב תגובת יתר והשהיות שונות הנובעות ממידע חסר, ויכוחים מדעיים ופוליטיים וכן עקב תהליכים טבעיים, צפויים לעבור כ-140 שנה בין תחילת הבעיה לבין פתרונה המלא, וכ-100 שנים בין תחילת זיהוי הבעיה לבין פתרונה המלא.

קיים חשד לשורה של של תוצאות ביולוגיות ואקולוגיות שעלולות להתרחש כתוצאה מחשיפה מוגברת לקרינת UV כמו עליה בשיעור התחלואה בסרטן העור ובקטארקט, נזק ליבולים וירידה באוכלוסיית הפלנקטון באוקיינוסים. שכבת אוזון תקינה נחשבת לאחד מ-9 התחומים שמהווים גבולות פלנטריים אשר פריצתם עלולה לסכן את קיום האנושות.

מדי שנה ב-16 בספטמבר - מצויין בעולם יום שימור שכבת האוזון, שמוכר על ידי האו"ם מאז 1995. [1]

חשיבות שכבת האוזון

בעיות סביבתיות

שכבת האוזון מצויה בסטרטוספירה. לשכבה זו חשיבות רבה בקיום החיים על פני כדור הארץ. שכבת האוזון מסננת את הקרינה האולטרה־סגולה המגיעה מהשמש, קרינה המסכנת את היצורים החיים וגורמת לסרטן העור. שכבת האוזון בולעת את הקרינה שבאורכי הגל בין 295 ל־320 ננומטר.

על פי מדענים העוסקים בנושא, שכבת האוזון היא זו שאפשרה לבעלי חיים לצאת מתוך האוקיינוס אל פני האדמה ולהתחיל בהתפתחות החיים על היבשה. ללא שכבה זו היו נוצרות מוטציות בקצב גבוה מידי שלא היה מאפשר שמירה על תהליך האבולוציה בקרב בעלי חיים יבשתיים.

בשנת 1983 התגלה כי שכבת האוזון מעל הקוטב הדרומי (ויבשת אוסטרליה) הידלדלה עד מאוד והקרינה המסוכנת חודרת דרכה. ירידה בעובי שכבת האוזון מאפשרת לקרינה רבה יותר להגיע אל כדור הארץ. הגדלת הקרינה פוגעת באדם (מגדילה את שכיחות סרטן העור, פוגעת במערכות חיסוניות, גורמת לנזקים בראייה), וכן פוגעת בצמחים, בבעלי חיים ובחומרים פלסטיים.

הפגיעה בשכבת האוזון

עם החומרים הפוגעים בשכבת האוזון נמנים:


  • האלונים – תרכובות ברום, פלואור ופחמן המשמשים כחומר כיבוי שרפות במטפים.
  • מתיל כלורופורם – תרכובת המכילה פחמן, מימן וכלור ומשמשת כממס תעשייתי.

חומרים אלה בדרך כלל יציבים מאוד בשכבת הטרופוספרה (השכבה התחתונה של האטמוספירה]] ומתפרקים רק בסטרטוספרה בהשפעת קרינה חזקה של אור אולטרה־סגול. כאשר מתפרקת מולקולה של חומר כזה, משתחרר ממנה רדיקל חופשי (אטום בודד של כלור או ברום), המתקיף את מולקולת האוזון וגורם להתפרקותה למולקולת חמצן ולאטום חמצן חופשי. אולם אטום הכלור או הברום נשאר חופשי, ופנוי לפרק עוד מולקולת אוזון. דוגמה לפרוק קטליטי של אוזון באטמוספירה:

  1. נחבר את ריאקציות 1 ו-2 והריאקציה נטו

כך נוצר "כדור שלג" או לולאת משוב מחזקת - תהליך שבו כל מולקולה של החומרים המוזכרים לעיל יכולה לפרק מספר גדול של מולקולות אוזון. מנגנון זה פועל בעיקר בחלקה העליון של הסטרטוספירה שם מצויים אטומי חמצן חופשיים. להידלדלות האוזון בשכבות הנמוכות של הסטרטוספירה גורמים תהליכים מורכבים יותר. אטום כלור בודד ימשיך להרוס אוזון במשך כשנתיים עד שישקע חזרה לטרופוספירה. ברום הרסני לאוזון עוד יותר מכלור אלא שהכלור נפוץ יותר. ההלוגנים האחרים: פלואור ויוד הרסניים פחות: פלואור יגיב עם מים או גז מתאן ותתקבל החומצה היציבה HF ואילו תרכובות יוד ישארו בטרופוספירה ולא יגיעו לשכבת האוזון.

זיהום אוויר

רקע:

מזהמים שונים:

זיהום אוויר בישראל:

הקטנת הידלדלות האוזון ומגמות לעתיד

מאז האימוץ והחיזוק של פרוטוקול מונטריאול, יש ירידה בפליטה של CFC וחומרים דומים ויש ירידה בריכוזי האטמוספריים של החומרים המזיקים ביותר לאוזון. שיא הריכוז חומרי הגורמים לדלדול, הנמדד ב שווה ערך לכלור Effective Equivalent Chlorine (EECl) התרחש בשנת 1994, ומאז ועד 2008 הייתה ירידה של 10% בריכוז האטמוספרי שלהם. על פי הערכות עד שנת 2015 החור באוזון מעל איזור אנטארקטיקה יקטן בכמיליון קמ"ר. החלמה מלאה של שכבת האוזון באנרטקטיקה צפויה לא לפני 2050. על פי מחקרים, רמות האוזון ישובו לרמות של 1980 רק באיזור שנת 2068. הירידה בחומרים שגורמים לדלדול שכבת האוזון מושפעת גם מהירידה בכימיקלים המכילים ברום. הירידה בפליטת CFC פרושה שתחמוצת נתרן N2O שאינה מכוסה במסגרת פרוטוקול מונטריאול, הפכה לחומר הנרחב ביותר שגורם לדלדול האוזון, והיא צפויה להישאר כך לאורך המאה ה-21.

דלדול שכבת האוזון כהדגמה לסכנת גלישת יתר

הידלדלות שכבת האוזון והתגובה אליה מצד מוסדות המדע, התקשורת הפוליטיקה ומצד התעשייה מאפשרים בחינה מעשית של פערי הזמנים אפשריים ביחס להשפעות סביבתיות. קיימים לעיתים פערי זמנים גדולים בין התחלת קיום הבעיה, הזיהוי שלה, נקיטת הפעולה על ידי החברה ומשך הזמן הנדרש עד לשיקום.

  • השהיית זיהוי - עובר זמן בין התרחשות של בעיה מסויימת לבין זיהוי של בעיה זו. לדוגמה בין התחלת פליטה של CFC עד אשר מדענים התחילו להבין שהוא עלול להזיק לשכבת האוזון. שימוש בפריאון - אחד ה-CFC הנפוצים בתעשיית הקירור, החל באופן מאסיבי בשנות ה-1930 לדוגמה.[2] תאוריות לגבי הרס של שכבת האוזון התקיימו משנת 1973 אבל הן התמקדו בפליטת חומרים אחרים לדוגמה חומרים ביולוגיים ופליטות ממעבורת החלל. זיהוי של "חור בשכבת האוזון" וגודלו מעל יבשת אנטרקטיקה התרחש רק בשנת 1985. [3]
  • השהיית עיבוד - עובר זמן בין זיהוי בעיה פוטנציאלית לבין ניסוח תאוריה, ביצוע ניסויים וויכוחים מדעיים בקשר לנכונות הבעיה. לדוגמה ויכוחים בין מדענים האם CFC מזיק לאוזון או לא או האם יש התחממות עולמית ומה הסיבות לה. עוד זמן עיבוד הוא זמן פוליטי שבו מידע מהמדענים מגיע אל הציבור ו/או אל הפוליטיקאים ומתורגם להחלטות פוליטיות, כלכליות, תרבותיות וכו' בניסיון לפתור את הבעיה. שלב זה עלול להתעכב מאד עקב אינטרסים פוליטיים, כלכליים וכו' שמנסים להגיד שאין בכלל בעיה לפתור, וזמן נוסף מוצא על דיון מהו הפתרון הטוב ביותר. בתחום הגנה על שכבות האוזון, דו"ח של האקדמיה למדעים בארצות הברית משנת 1976 גרר התחלת החרמה של חומרי CFC בידי מספר מדינות מערביות, אבל לאחר מכן חילוקי דעות פוליטיים עיכבו קיום של פעולה בינלאומית במשך מספר שנים. קונצנזוס מדעי לגבי הסיבות לדילדול באוזון התרחש רק מספר שנים לאחר החתימה על פרוטוקול מונטריאול. [4]
  • השעיית פעולה- עובר זמן נוסף מהרגע שמחליטים לבצע משהו עד שהוא באמת מבוצע. לדוגמה עבר זמן בין חתימה על פרוטוקול מונטריאול, להפסקת ייצור CFC וחומרים נוספים שפגעו באוזון, נחתם ב-16 בספטמבר 1987. הפרוטוקול נכנס לתוקף ב-1 בינואר 1989. [5] אבל במדינות מתפתחות המשיכו לייצר ולהשתמש בחומרים. לדוגמה ישראל אישררה את האמנה רק ב-1992, והוא בא לידי ביטוי בתקנות בישראל רק בשנת 2004.
  • השהיית תגובה - מולקולות CFC גוררת פירוק של מספר רב של מולקולות אוזון במשך מספר שנים. כך שגם ביום שלאחר שהפסיקו את ייצור CFC ופליטתו, מולקולות CFC קיימות עדיין באטמוספירה ממשיכות לפרק את האוזון. במקביל יש תהליך נוסף של בניית שכבת האוזון על ידי תהליכים טבעיים. כאשר קצב הפירוק קטן מספיק - בקצב נמוך מקצב ייצור האוזון - תתחיל בניית שכבת האוזון מחדש. עד לשיקום מלא של השכבה (והפסקת כניסה של קרינת UV מזיקה) יקחו עוד מספר שנים. מאז האימוץ והחיזוק של פרוטוקול מונטריאול, יש ירידה בפליטה של CFC וחומרים דומים ויש ירידה בריכוזי האטמוספריים של החומרים המזיקים ביותר לאוזון. שיא הריכוז חומרי הגורמים לדלדול, הנמדד ב שווה ערך לכלור (Effective Equivalent Chlorine- EECl) התרחש בשנת 1994, ומאז ועד 2008 היתה ירידה של 10% בריכוז האטמוספרי שלהם. על פי הערכות עד שנת 2015 החור באוזון מעל איזור אנטרקטיקה יקטן בכמיליון קמ"ר. החלמה מלאה של שכבת האוזון באנטרקטיקה צפויה לא לפני 2050. על פי מחקרים, רמות האוזון ישובו לרמות של 1980 רק באיזור שנת 2068.

במקרה של האוזון, ההשהיה בין התחלת קיום הבעיה לבין זיהוי שלה וקבלת החלטה לגביה (השהייה במינוח של דונאלה מדווז ואחרים - ראו בהמשך) לקח כ-40-50 שנה, השהיות נוספות - (מומנטום) - מרגע לקיחת הפעולה ועד גמר התגובה עליה יקחו עוד כ-50-70 שנים, כך שסך כל ההשהיה בנושא התדלדלות האוזון צפויה להיות 120-140 שנה.

היבט זה של השהייה בתגובה הוא בעל השלכות על דיונים חברתיים, פוליטיים וכלכליים אודות השפעות סביבתיות אחרות כמו התחממות עולמית, שמירה על מגוון מינים ועוד. בעיות שקשה לזהות או לחזות את התקדמותן (או נסיגתן), יש להן אופי תהליך ארוך טווח וכן של תהליך בלתי הפיך או מעברי פאזה הן בעיות מסוכנות בהקשר זה שכן קשה להסכים לגבי פעולה לגביהן (בגלל שהשינוי לא בהכרח נראה בעין) ומצד שני יש נקודת אל- חזור בזמן שממנה גם אם נוקטים בכל האמצעים הדרושים זה מאוחר מידי.

ראו גם

קישורים חיצוניים