Sikerül-e megmenteni az ózonpajzsot?

Átírás

1 Sikerül-e megmenteni az ózonpajzsot?

2 Elôszó Az utóbbi tizedben az érdeklôdés középpontjába került légköri ózonról 1993-ban már megjelentettünk egy rövid kiadványt Veszélyben az ózonpajzs címmel. A 9-es ek legelején a sztratoszférikus ózon csökkenése látványos méreteket öltött, így a probléma tárgyalása mindenképpen idôszerû volt. Az azóta eltelt majdnem egy tizedben a témával foglalkozó szakemberek egyre több új információt tártak fel, a politikusok nemzetközi egyezményekkel igyekeznek gátat vetni a helyzet további romlásának, a közvélemény pedig az egyre hathatósabb tömegtájékoztatáson keresztül lassan megtanul együtt élni az ózoncsökkenés káros hatásaival. Mindezek hatására idôszerûvé vált - fôleg a pozitív változásokra koncentrálva - a helyzet újbóli áttekintése. Ennek érdekében a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium kezdeményezte a 93-as kiadvány folytatását, Sikerül-e megmenteni az ózonpajzsot címmel. A kiadvány elkészítésel a KvVM az Országos Meteorológiai Szolgálatot, illetve annak szakembereit bízta meg, akik a kiadványt a MTA-SE Biofizikai Kutatócsoportjával, illetve a KvVM nemzetközi együttmûködés területén jártas tanácsadójával együttmûködve állították össze. Reméljük, hogy kiadványunkkal hasznos segítséget tudunk nyújtani mindazok számára, akiket érdekel egyrészt az ózoncsökkenés problémája, másrészt az elmúlt, közel egy tizedben bekövetkezett változások megismerése. Az Országos Meteorológiai Szolgálat mérési programja már hosszú ek óta tartalmazza a sztratoszférikus ózon, illetve az UV-B sugárzás erôsségének mérését. Hazánkban az OMSZ az egyetlen olyan szervezet, amely egyrészt hosszú idôre visszamenôleg rendelkezik ilyen jellegû mérési adatsorokkal, másrészt szakemberei megfelelô hátteret biztosítanak a jelenségek és folyamatok értelmezéséhez. Ezek után természetes, hogy örömmel tettünk eleget a KvVM felkérésének. A korábbi, 1993-as kiadvány elkészítése úttörô jellegû volt a maga idejében, ám az akkori terjedelmi megszorítás nem tette lehetôvé átfogó kép kialakítását az ózonproblémáról. A jelen kiadványban azonban lehetôség nyílik ennek a problémának a teljes körû, részletesebb bemutatására is. Ennek érdekében a kiadvány elsô fejezetében egyféle kérdés-felelet formájában megpróbáltuk összegyûjteni a szakembereket és a közvéleményt egyaránt érdeklô azon legfontosabb témaköröket, melyeken keresztül betekintést nyerhetünk a sztratoszférikus ózoncsökkenés problémájába. Ezt az általános képalkotáson túl azért tartottuk fontosnak, mert megítélésünk szerint csak a probléma pontos ismerete esetén kereshetjük a választ arra a kérdésre, hogy Sikerül-e megmenteni az ózonpajzsot?. Ez alkotja logikailag a kiadvány második részét. A harmadik részben bemutatjuk a nemzetközi egyezmények, valamint a szakmai együttmûködések területén a helyzet javítását célzó intézkedéseket. A negyedik fejezetben részletezzük az UV-B sugárzás biológiai hatásait, amely talán a közvéleményt leginkább érintô probléma. E fejezetben szólunk a tömegtájékoztatáson keresztül megjelenô, a lakosság pontosabb informálását szolgáló tevékenységrôl. Rakics Róbert Környezetvédelemért felelôs helyettes államtitkár Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium Dr. Mersich Iván Országos Meteorológiai Szolgálat elnöke Szerzôk: Nagy Zoltán, Országos Meteorológiai Szolgálat Tóth Zoltán, Országos Meteorológiai Szolgálat Dr. Bérces Attila, MTA-SE Biofizikai Kutatócsoport Dobó László, KvVM szaktanácsadó Lektorálta: Tóth Róbert, Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium Készítette: a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium megbízásából az Országos Meteorológiai Szolgálat 22-ben Javított, második kiadás 23. ISBN: Felelôs kiadó: Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium

3 1 Kérdések és válaszok Hogyan keletkezik a légköri ózon, és mi a jelentôsége? Az ózon-molekulát három oxigén-atom alkotja, amely a légkörben természetes módon a napsugárzás hatására keletkezik a levegô oxigénjébôl, ún. fotokémiai reakciókkal. E folyamatok olyan reakciók, amelyek a napsugárzás nagy energiájú ún. extrém-ultraibolya részének hatására mennek végbe. Az ózongáz a légkörben a gázok egy milliomod részénél is kisebb mennyiségben van jelen, de jelentôsége az élô rendszerekre a káros ultraibolya sugárzás elnyelése következtében óriási. A légkörben lefelé haladva egyre több oxigén áll rendelkezésre az ózon képzôdéséhez, így az ózon nagyobb koncentrációban lesz jelen az alsóbb légrétegekben. Ugyanakkor viszont a sugárzás energiája részben az ózongyártás -nak, részben más folyamatokban való részvételének köszönhetôen lefelé haladva gyengül, ezért egy bizonyos magasságnál lejjebb már nem tud lejutni belôle számottevô mennyiség. Ennek köszönhetôen a légkörben lô ózon túlnyomó része a 1 és 5 km közötti magasságban található. Legnagyobb koncentrációban a 15 és 25 km-es magasságok között van jelen, ezt a részt szokták ózonpajzsnak, vagy ózonrétegnek nevezni. A troposzférában, vagyis a légkör alsó kb. 1 km-es rétegében az összes ózonnak csupán kb. 1%-a található. Ezáltal az ózon végül is a földfelszíntôl a légkör külsô határáig mindenütt megtalálható. Az elôbbiekben elmondottak jól nyomon követhetôk az 1/1. ábrán. magasság (km) 1/1 ábra LÉGKÖRI ÓZON szmog ózon ózonmennyiség, nyomás (mpa) sztratoszférikus ózon (az ózonréteg) troposzférikus ózon A napsugárzás az ózon bomlásában is szerepet játszik: így keletkezés és bomlás a Föld életében ezredeken-milliókon át egyensúlyban volt. Az ózont keletkezési helyérôl a légáramlatok messze elsodorják, így a légkörben az egyenlítôtôl a pólusokig mindenütt jelen van. A teljes ózonmennyiség mértékegysége a Dobson Egység, jele: DU (a kifejezés angol változatából: Dobson Unit). Egy DU annak az Abszorpciós együttható cm -1 1/2. ábra AZ ÓZON ABSZORPCIÓS EGYÜTTHATÓJÁNAK VÁLTOZÁSA A HULLÁMHOSSZAL ,8,6,4,2,8,6,4, Hullámhossz, Å ózonrétegnek a vastagságát jelenti századmilliméterekben, amely a földfelszíni mérési pont fölött kialakulna, ha a légoszlopban lô összes ózon hômérséklete és nyomása a földfelszíni értéket venné fel. Ez azt jelenti, hogy, ha az ózontartalom pl. 3 DU, akkor az összes ózon egy 3 milliméter vastag réteget képezne a felszínen. A légköri ózon fontos szerepe a földi élet szempontjából az, hogy kiszûri a napból érkezô biológiailag aktív ultraibolya sugárzás mintegy 9 százalékát, megvédve ezáltal a bioszférát az életveszélyes sugárzástól, valamint sugárzáselnyelô képességel fontos szerepet játszik a Föld éghajlatának kialakításában. A Föld felszínére leérkezô kis mennyiségû UV-B sugárzáshoz az élôlények többsége alkalmazkodott. A légköri ózon mennyiség 1 százalékos csökkenésének hatására a földfelszínre érkezô UV-B sugárzás kb. 1,2 százalékkal növekszik (enyhe napmagasság függéssel). Az 1/2. ábrán az ózon abszorpciós (elnyelési) együtthatójának a sugárzás hullámhosszától való függése látható, vagyis az, hogy az ózon adott hullámhosszúságú sugárzást milyen mértékben nyel el. Jól láthatjuk, hogy az ózon elnyelése kiugróan nagy az UV-B tartományon, és rohamosan csökken 3 és 32 nm között. A 32 nm-nél hosszabb hullámhosszúságú sugárzásokat már alig abszorbeálja. Milyen az ózon földrajzi eloszlása? Az ózon keletkezési mechanizmusának ismeretében nyilvánvaló, hogy a legtöbb ózon a Föld azon területei fölött képzôdik, ahol a legnagyobb a beérkezô sugárzás mennyisége, azaz az Egyenlítô környékén. Az 1/3. ábrán látható a teljes ózontartalom i menete a különbözô földrajzi szélességeken. Az ábra hosszú idôtartamra számított átlagértékek alapján készült, tehát egy általános jellemzô képet ad az ózontartalom területi eloszlásáról. Az ábráról leolvasható, hogy a legkevesebb ózon pont az Egyenlítô fölött található azaz ott, ahol a legtöbb képzôdik, miközben mennyisége észak felé haladva növekszik. 1

4 1/3. ábra AZ ÓZONTARTALOM ÁTLAGOS ÉVI MENETE KÜLÖNBÖZÔ FÖLDRAJZI SZÉLESSÉGEKEN (KHRGIAN, 1973) ϕ 5 Ez az elsôre meglepô jelenség egyrészt azzal magyarázható, hogy az ózonbontó kémiai reakciók lén fotokémiai reakciók, tehát napsugárzás hatására mennek végbe hatékonysága a pólus felé haladva csökken a beesô sugárzás gyengülése miatt, másrészt a jelenség magyarázata a sztratoszféra áramlási viszonyaiban keresendô. Ezen okok rejtôznek az ábrán jól megfigyelhetô átlagos i menetben, amely szerint egy adott földrajzi szélességen ôsszel mérjük a legalacsonyabb, és tavasszal a legmagasabb ózonértékeket. Ez az es menet alig érzékelhetô az egyenlítô vidékén, de egyre kifejezettebb, ahogy a Pólus felé haladunk Változatlan volt-e a Föld légkörének ózontartalma az ózonprobléma megjelenése elôtt? A földfelszín egy adott pontja fölötti teljes ózontartalomban kisebbnagyobb változások (felváltva növekedések, csökkenések) korábban is jelentkeztek, de ezek a változások csak idôleges, és nem túl nagy mértékû változások voltak, amelyek természetesen ma is jelen vannak. Mivel a sztratoszféra áramlásai erôteljesen meghatározzák a légkör ózontartalmát, olykor egyik napról a másikra jelentôsen változhat az ózon mennyisége egy adott hely (fôleg magasabb szélességek) fölött. Extrém esetben akár a 25 3%-ot is elérheti a változás mértéke. Meg kell még ismerkednünk két olyan tényezôvel, melyek hosszabb távon befolyásolják a légkör ózontartalmát. Naptevékenység A Napból érkezô UV sugárzás nem mindig egyforma intenzitással éri a földgolyót, mivel a Nap aktivitása nem teljesen egyenletes. A 11 es napfoltciklus során, amely a Nap aktivitásának 11 es periódusával van kapcsolatban, a Nap foltokkal való borítottsága erôsen változik. Mivel a napfoltok a fotoszféránál kb. 1 fokkal alacsonyabb hômérsékletû területek, a foltok száma befolyással van a Napból kilépô ultraibolya sugárzás erôsségére. Mivel a Nap extrém UV sugárzása hatására képzôdik az ózon, így intenzitásának változása nyilvánvalóan befolyással van az ózontartalomra. Ezért egy 11 körüli periodikusság jelentkezik az ózon mennyiségében. Kvázi-kétes oszcilláció Ez a jelenség az Egyenlítô vidékén tapasztalható a sztratoszférában. A levegô áramlásának iránya 2 2,5 ig keleti, majd nyugatira fordul, majd ismét vissza. Mivel a Föld ózongenerátora a trópusi vidékeken található, a tropikus sztratoszféra áramlási viszonyai nagy mértékben meghatározzák a mérsékelt területek ózontartalmát. A Föld minden részén egyformán jelentkezik az ózonréteg vékonyodása? Általánosan elmondhatjuk, hogy minél inkább távolodunk az Egyenlítôtôl, az ózonréteg vékonyodása annál erôsebben jelentkezik. A mérések szerint nincs kimutatható ózoncsökkenés az egyenlítôi területeken, a közepes szélességeken a jelenség már egyértelmûen kimutatható, míg a legkifejezettebb a poláris területeken ezen belül is az Antarktisz felett. A fenti jellegzetességbôl adódóan az ózonréteg csökkenését a szakirodalomban alapvetôen három kérdéskör köré csoportosítva tárgyalják: az elsô és leginkább ismert jelenség az Antarktisz területén jelentkezô ún. ózonlyuk, az Északi-sark területén jelentkezô és a közepes szélességeken megfigyelhetô ózoncsökkenés. Az említett jelenségek általában lényegesen különböznek egymástól az ózoncsökkenés mértékét tekintve, illetve abban a tekintetben, hogy a pólusokon megfigyelhetô csökkenés általában az egy adott idôszakára jellemzô, míg a közepes szélességek esetén ez többnyire egész re jellemzô. Mit takar az ózonlyuk elnevezés? Jelentheti-e ez a légkör ózontartalmának teljes hiányát? Az utóbbi tizedekben jelentkezô sztratoszférikus ózoncsökkenés legmarkánsabb és leginkább ismert megjelenési formája az antarktiszi területeken megfigyelhetô csökkenés. A jelenséget a 8-as ek elején fedezték fel és fôleg a 9-es ek elejétôl vált igen kifejezetté. Az ózonréteg elvékonyodása az említett területeken egyértelmûen csupán az egy jól meghatározott idôszakára korlátozódik, amely a szeptembertôl november közepéig tartó pár hónapos idôtartam. Ez az ottani tél végi, illetve tavaszi idôszakot jelenti. magasság (km) 1/4. ábra AZ ÓZONMENNYISÉGÉNEK FÜGGÔLEGES ELOSZLÁSA (SYOWA, ANTARKTISZ) Referencia idôszak okt. Ózoncsökkenés idôszaka okt ózonmennyiség nyomás (mpa) 2

5 A jelenség pontosabb megismeréséhez nézzük az 1/4. ábrát, mely az ózon mennyiségének magasság szerinti változását mutatja a normális, illetve az ózoncsökkenéses idôszakban. Szembetûnô, hogy a csökkenés leginkább a légkör maximális ózontartalmú rétegeit érinti, és esetenként elôfordult, hogy rövid idôre e rétegek ózontartalma gyakorlatilag nullára csökkent. Annak nyomon követésére, hogy kifejlett állapotában mekkora területeket érint az ózonlyuk, lássuk az 1/5. ábrát. A tapasztalatok azt mutatják, hogy közvetlen összefüggés mutatkozik az antarktiszi területek felett a magas légkör hômérséklete, illetve az ózoncsökkenés erôssége között. Nagyon alacsony hômérsékletek akkor jelentkezhetnek az említett területeken, amikor a poláris éjszaka idôszakában kialakuló ún. hideg légörvény erôsen konzerválja magát, meggátolva ezzel mindenféle külsô irányból érkezô hatást. Ez a speciális meteorológiai körülmény alapvetô fontosságú tényezôje a jelenség kialakulásának. 1/5. ábra AZ ANTARKTISZI ÓZONLYUK KITERJEDÉSE MÛHOLDAS MÉRÉSEK ALAPJÁN DU Hasonló a helyzet az Északi-sark körüli területeken is? Az elmúlt tizedben az arktikus területeken is jelentôsebb ózoncsökkenést figyeltek meg a januártól márciusig terjedô téli, tavasz kezdeti idôszakban. Egy ilyen helyzetet láthatunk az 1/6. ábrán. Lényeges különbség azonban, hogy ezekben az esetekben a hiány mértéke jellemzôen 2-25% volt, amely lényegesen kisebb, mint az antarktiszi területek felett jelentkezô csökkenés. Mivel magyarázható ez a különbség? Említettük, hogy az erôteljes ózoncsökkenéshez speciális meteorológiai feltételek szükségesek, melyek stabil és igen hideg légtömeg kialakulásához vezetnek a poláris területeken. Ez így van az északi poláris vidékeken is, ám összehasonlítva a déli és az északi pólus földrajzi térképét, alapvetô különbséget láthatunk a szárazföldek, illetve óceánok elhelyezkedésében. Az Antarktisz gyakorlatilag egy egybefüggô sziget a déli óceánok zavartalan víztömegében, míg az arktiszi területeken a szárazföldek és tengerek elhelyezkedése közel sem ilyen szimmetrikus. Ez az alapvetô oka annak, hogy az arktikus területeken nem alakul ki olyan stabil, elszigetelt hideg légörvény, mint az antarktiszi területeken, kedvezôtlenebb feltételeket teremtve ezzel az ózoncsökkentô kémiai folyamatok beindulásának. Az arktiszi területek feletti ózoncsökkenés már a mi szélességünkön is közvetlen hatással jelentkezhet. Fôleg a 9-es ek elejétôl a 1/6. ábra AZ ÓZON MENNYISÉGÉNEK TERÜLETI ELOSZLÁSA AZ ÉSZAKI FÉLTEKÉN ( óra, GOME) DU > <15 téli, illetve kora tavaszi idôszakban az északi hemiszféra 6 7. szélességi körei mentén olyan epizódszerû ózonhiányos helyzetek alakultak ki, melynek hatására Magyarország felett is pár napos idôskálán számottevô ózoncsökkenést tapasztaltunk. A következô 1/7. ábrán egy ilyen helyzetet láthatunk. Milyen mértékû ózoncsökkenés figyelhetô meg a közepes földrajzi szélességeken, illetve Magyarország felett? Az ózonproblémának az emberiségre vonatkozó legfontosabb vetülete az, hogy az északi félteke közepes szélességein a csökkenés milyen mértékû, hiszen ez az a földrajzi régió, ahol a Föld lakosságának azon jelentôs hányada él, akiket a bôrtípusuk alapján komolyabban érinthet a jelenség. Ahogy korábban már említettük, az egyenlítôi területek felett nem tapasztaltak kimutatható ózoncsökkenést, másrészt az ott élô emberek bôrtípusa nagyobb természetes védelmet biztosít. Az északi félteke közepes szélességei felett jelentkezô ózoncsökkenés egyik jellegzetessége a poláris területek felett megfigyelhetôvel összevetve az, hogy az elôforduló hiányok mértéke jóval kisebb, így leginkább csak több tizedes mérési adatsorok elemzésel válik egyértelmûvé. A másik jellegzetessége, hogy legerôsebben a téli, kora tavaszi idôszakban figyelhetô meg, míg a nyári idôszakban a csökkenés 1/7. ábra ÓZONHIÁNY (%),

6 nem olyan erôs (bár hatását tekintve a nyári idôszak a legjelentôsebb). Haladva a magasabb földrajzi szélességek felé a csökkenés mértéke is nagyobbá válik. A következô 1/8a. 1/8c. ábrákon az elmúlt tizedekben jelentkezô ózoncsökkenést követhetjük nyomon az északi félteke három nagy kontinentális területén, úgy, hogy a teljes területekre számított es átlagoknak a soki átlagtól való százalékos eltéréseit tüntettük fel (mivel a folyamat idôbeli kifejlôdése 1993-ig volt igazán erôteljes, és azóta nem volt olyan erôs az effektus, az ábrán 1993-ig találhatjuk meg az es eltéréseket). Mi okozza az ózonréteg vékonyodását? A több tizedes tudományos kutatások eredményeként egyértelmûen bizonyítottnak látszik, hogy a sztratoszférikus ózoncsökkenésben meghatározó szerepe van az emberiség tevékenysége által a Föld légkörébe kerülô ózonkárosító kémiai anyagoknak, melyek a magas légkörbe jutva, speciális meteorológiai körülmények létrejötte esetén válnak igazán aktívvá. Melyek a legismertebb ózonkárosító kémiai anyagok? eltérés (%) eltérés (%) eltérés (%) 1/8a. ábra AZ ÓZONTARTALOM CSÖKKENÉSE HÁROM NAGY KONTINENTÁLIS TERÜLET FELETT 15 1 ÉSZAK-AMERIKA ek 1/8b. ábra 15 1 EURÓPA ek 1/8c. ábra 15 1 SZIBÉRIA ek 1/9. ábra mesterséges eredetû A SZTRATOSZFÉRÁBA KERÜLÔ KLÓR LEGJELENTÔSEBB FORRÁSAI A 9-ES ÉVEKBEN természetes források Az ózonkárosító kémiai anyagok általában klór, fluor, bróm, szén és a hidrogén kombinációjából álló különféle vegyületek, melyeket közös nen halogénezett szénhidrogéneknek neveznek. A csak klórt, fluort és szenet tartalmazó vegyületek a klór-fluor-karbonok, melyeket többnyire az elhíresült CFC rövidítéssel jelölnek. A CFC-k, a szén-tetraklorid, és a metil-kloroform az egyik legfontosabb csoportja a mesterséges eredetû ózonkárosító anyagoknak, melyeket leggyakrabban hûtôszekrényekben, légkondicionáló berendezésekben, spray-k hajtógázaként, elektronikai alkatrészek tisztító anyagaként használnak. A másik fontos csoportja a mesterséges halogénezett szénhidrogéneknek a halonok, melyek szénbôl, brómból, fluorból és klórból álló vegyületek, melyeket általában tûzoltó anyagokban találhatunk. Megemlítjük, hogy klór tartalmú anyagok természetes úton is kerülhetnek a légkörbe, ám ezek zömmel vízben oldódó anyagok, így a légkörbôl történô kimosódásuk miatt nem képesek elérni a sztratoszférát. 1/9. ábra Hogyan kerülnek a halogénezett szénhidrogének a sztratoszférába (hiszen nehezebbek, mint a levegô)? Ismeretes, hogy a halogénezett szénhidrogének sokkal nehezebbek, mint a levegô, ám ennek ellenére a légkörben végzett ballonos, repülôs és mûholdas mérések egyértelmûen bizonyítják jelenlétüket a légkör felsôbb rétegeiben. Ezt alapjában ve az okozza, hogy a légköri mozgások gyorsabb átkeverést okoznak az ott található kémiai anyagok számára, mint a súlykülönbségükbôl adódó elkülönülés. Az említett átkeveredés azonban fôleg az atmoszféra felsôbb rétegeiben nem túl gyors, így több is eltelhet, mire az ózonkárosító anyagok a felszíntôl a felsô légkörbe kerülnek. Ez a hosszabb idô a halogénezett szénhidrogének számára nem okoz gondot, mivel vízben oldhatatlanok és az atmoszféra alsóbb rétegeiben kémiailag általában semlegesek. Ebben az eredeti formában az ózonréteg számára sem okoznának problémát. A légkörben felfelé haladva azonban jelentôs változás következik be a napsugárzás spektrális összetételében. A légkör nagyobb magasságaiban, olyan rövidebb hullámhosszúságú és ezáltal nagyobb energiájú sugárzás jelenik meg, amely elôbb vagy utóbb, az ózonkárosító anyag fajtájától is függôen roncsolni kezdi azt. E folyamat hatására a 4

7 halogénezett szénhidrogének elveszítik kémiai stabilitásukat, ami lehetôvé teszi a reakcióképes klór, illetve bróm felszabadulását, melyek már agresszív ózonkárosító anyagok. A következô ábra a szén-tetrafluorid (CF 4 ), illetve a CFC-11 magasság szerinti eloszlását mutatja. Az elsô vegyület kb. 5 km magasságig megôrzi semlegességét, míg a CFC-11 kb. 15 km magasságban bomlani kezd, lehetôvé te az atomos klór felszabadulását, amely, mint már említettük, agresszív ózonkárosító anyag. A magasság szerinti koncentráció változása jól szemlélteti az említett stabilitási különbséget. (1/1. ábra) Meg kell jegyeznünk, hogy az említett anyagok kb. 9%-ának kibocsátásáért Európa, Észak-Amerika, Japán, illetve Oroszország a felelôs, mely országok az északi hemiszféra közepes szélességein helyezkednek el. Az általuk kibocsátott ózonkárosító anyagoknak az antarktiszi régió felsôbb légrétegeiben történô megjelenéséért az atmoszféra említett függôleges átkeveredése, illetve a nagy földi légkörzés a felelôs. magasság (km) 1/1. ábra A CFC-11 ÉS A CF 4 ELOSZLÁSA CFC-II CF 4,1,1 1, 1, 1 1 koncentráció (ppt) Mi az ózonroncsoló folyamatok pontos mechanizmusa? sztratoszféra troposzféra Ahogy az elôzô részben láttuk, a sztratoszférikus ózon csökkenéséért alapvetôen a légkörbe jutó mesterséges eredetû halogénezett szénhidrogének a felelôsek, mely vegyületekbôl kiszabaduló klór és bróm a fô bûnös az ózon roncsolásáért. Az a felismerés, hogy az említett anyagok agresszív ózonkárosító anyagok, eredetileg laboratóriumokban végzett kísérletek eredményeibôl vált világossá. Ugyancsak ezek a kísérletek igazolták, hogy az atomos klór és az ózon reakciójából létrejövô klór-monoxid (ez egyben az ózon bomlását jelenti) olyan láncreakció folyamatot indít el, amely folyamatosan újra termeli a roncsoló Cl-t. Bróm esetén e láncreakció lényegében azonos módon megy végbe. Az igazi kérdés ezek után az, hogy hasonló reakciók játszódnak-e le a valóságban is? Mivel az ózoncsökkenés az antarktiszi területek felett jelentkezik a legerôsebben, ezért logikusan tételezhetjük fel, hogy az ózoncsökkentést kiváltó folyamatok itt tanulmányozhatók a legtisztábban. Az elmúlt ekben végzett ballonos, mûholdas, repülôgépes, illetve felszíni mérések eredményei egyrészt megerôsítették a laboratóriumi vizsgálatok fôbb eredményeit (a Cl és a Br roncsoló hatása, a ClO és BrO láncreakciója), másrészt tisztázták a valóságos körülmények között lejátszódó ózoncsökkentô folyamatok fôbb lépéseit. Az említett folyamat fôbb lépései a következôk: A magas légkörbe feljutó CFC-k és a halon a nap erôsödô ultraibolya sugárzása hatására instabillá válnak, melyek után az említett vegyületekbôl reakcióképes klór, illetve bróm szabadul fel, melyek az ózon közremûködésel részben klór, illetve brómmonoxiddá alakulnak. Normális körülmények között e reakcióképes anyagok a légkör gázaival (nitrogén-dioxid, metán) olyan kémiai folyamatokban vesznek részt, melyek vegyileg semleges ún. rezervoár vagy csapda vegyületekbe viszik ôket, ami után már különösebb problémát nem okoznak. Ilyen csapda vegyületek, például a klór-nitrát (ClONO 2 ) és a sósav (HCl) összetételû klórrezervoárok. Az antarktiszi területek felett azonban a poláris éjszaka több hónapos idôszaka alatt speciális körülmények alakulnak ki, amely során a sztratoszférában extrém alacsony hômérsékletek alakulnak ki. Ez az állapot az említett területeken kívül igen ritkán fordul elô. 8 C alatti hômérsékletek esetén megjelennek az ún. sztratoszférikus felhôk. Ezek a felhôk olyan kémiai reakciókat indítanak be, amelyek során a rezervoár vegyületekbôl atomos klór (bróm) szabadul fel, beindítva ezzel a korábban már említett láncreakciószerû ózonpusztító folyamatokat. E folyamatok beindulásához szükséges a napsugárzás megjelenése, amibôl következik, hogy az antarktiszi területeken miért szeptember az ózonlyuk megjelenésének a kezdete. Ezek után a fejezet elsô mondata, miszerint a légkörbe mesterséges úton kerülô CFC-k és a halonok felelôsek a magas légköri ózon mennyiségének csökkenéséért, árnyaltabb megfogalmazást igényel. Láttuk ugyanis, hogy az ózonbontó folyamatok beindulásához extrém alacsony hômérséklet, illetve az ehhez köthetô sztratoszférikus felhôk megjelenése szükséges. Vajon az antarktiszi területeken a 9-es ekben miért fordultak elô nagyobb számban ilyen extrém alacsony hômérsékletek? Nos ez két irányból is közelíthetô. Mivel az ózon erôsen elnyeli a napsugárzás UV-C és UV-B tartományát, ezen elnyelés hômérséklet-emelkedést okoz a sztratoszféra ózont tartalmazó rétegeiben. Ebbôl következik, hogy amennyiben csökken az ózon koncentrációja, csökken az adott réteg hômérséklete is. Ez természetesen egyfajta pozitív visszacsatolást jelenthet, hiszen a csökkenô hômérsékletek esetén nagyobb a valószínûsége a sztratoszférikus felhôk megjelenésének, ami viszont láttuk, hogy alapvetô fontosságú a hatékony ózonbontó folyamatok beindításához. Ám elképzelhetô az is, hogy az emberiség egyéb környezetszennyezô tevékenysége miatt a CO 2 és más üvegház hatású gázok koncentrációjának növekedésébôl adódóan a nagy földi légkörzésben változások léptek fel. Ennek hatására a trópusi területekrôl csökken a pólusok felé irányuló energia- és inpulzus-szállító folyamatok hatékonysága (ehhez kapcsolódóan az ózon-szállító folyamatok hatékonysága is), másrészt módosulhatnak a troposzféra, illetve a sztratoszféra között meglô kicserélôdési folyamatok is. E folyamatok komoly szerepet kaphatnak az elôzôekben említett kémiai folyamatok beindításánál. 5

8 Természetesen az egész valószínûleg nem sokat ér abban az esetben, ha a légkörben bár rezervoár formájában, nincs felhalmozódva az emberiség által a légkörbe juttatott CFC-k és a halonok olyan mennyisége, amelyekbôl aztán a szabad klór és a bróm kiszabadulva ózoncsökkenést okoz. Hogy az említett folyamatok mindegyike szerepet kap-e az ózon károsításában, az biztosnak vehetô, ám annak eldöntése, hogy ezek közül melyik, milyen súllyal szerepel, nos ez még egyértelmûen nem tekinthetô tisztázottnak. Befolyásolják-e az ózontartalmat a vulkánkitörések? A vulkánkitörések általában nem befolyásolják az ózontartalmat. Azonban nagyon ritkán elôfordulhatnak olyan erôs vulkánkitörések, amelyek után hónapokra (vagy maximálisan akár 1 2 re) észrevehetôen csökken a légkör ózontartalma. Akkor történik ilyen, amikor a vulkáni anyag egy kitörés után rendkívül magasra, egészen az alsó sztratoszférába, 2-25 km magasságba is feljut. A maximális ózontartalmú réteg fölött lebegô vulkáni por két módon is csökkentheti az ózontartalmat: 1. Jelentôs mennyiséget visszaver a beérkezô extrém UV sugárzásból, amely az ózont állítja elô. 2. A vulkáni részecskék elôsegítik az ózoncsökkentésben jelentôs szerepet játszó sztratoszférikus felhôk kialakulását. A megfigyelések, és a modellszámítások eredményei azt mutatják, hogy az 1. pontban említett ok szinte kimutathatatlan csökkenést okoz, és a 2. is csak az ember által a légkörbe juttatott anyagokból származó klórral kölcsönhatásban okoz kimutatható csökkenést. Ilyen vulkánkitörések voltak a következôk: Mt. Agung (1963), Mt. Fuego (1974), El Chichón (1982), Mt. Pinatubo (1991). Az utóbbi három hatása látható mind az 1/11. ábrán, mind a budapesti (2/14. ábra), mind a nagy kontinentális területek feletti ózontrendet bemutató ábrán (1/8a-c.). A környezô ekhez képest jelentôs negatív anomália 1975-ben a Mt. Fuego, 1983-ban az El Chichón hatása, az as pedig a Pinatubo-kitörés következménye. Az ilyen vulkánkitörések miatti ózoncsökkenés idôtartama attól függ, mekkora a klórtartalmú vegyületek, és részecskék légköri koncentrációja. Mivel a vulkáni részecskék egy és 5 közötti idôszak alatt kerülnek ki a sztratoszférából, az okozott ózoncsökkenés csak idôleges. 1/11. ábra A LEGJELENTÔSEBB VULKÁNKITÖRÉSEK ÉS A NAPCIKLUS HATÁSA A GLOBÁLIS ÓZONTRENDRE 4 teljes ózon (6 S 6 N) relatív napfoltszám soki átlag 2 1 vulkánkitörések napciklus Okozhat-e az ózonpusztulás éghajlatváltozást? Az ózonpusztulás többféle módon áll kapcsolatban a klímaváltozással, de nem sorolható a fô okozók közé. A légköri ózon két módon gyakorol hatást a Föld hômérlegére. Egyrészt elnyeli a Napból érkezô ultraibolya sugárzás egy részét, amely által fûti a sztratoszférát. Másrészt elnyeli a földfelszín által kibocsátott infravörös sugárzás egy részét, tulajdonképpen lezárva ezáltal a hô útját, hogy kijusson a troposzférából. Ezért az ózonkoncentráció-változás klímára gyakorolt hatása változik a földfelszíntôl számított magassággal. A legnagyobb ózoncsökkenés, amelyet az alsó sztratoszférában figyeltek meg, és amelynek okai az emberi tevékenység által odakerült klór- és brómtartalmú gázok, hûtô hatást gyakorol a földfelszínre. Ugyanakkor a troposzférában megfigyelt, a felszíni szennyezô gázok okozta ózonnövekedés melegíti a földfelszínt, ily módon hozzájárulva az üvegházhatáshoz. 1/12. ábra KÜLÖNBÖZÔ LÉGKÖRI GÁZOK RELATÍV JELENTÔSÉGE A KLÍMAVÁLTOZÁSBAN hûlés CO 2 CH 4 NO CFC S troposzférikus ózon melegedés sztratoszférikus ózon Nagyon nehéz pontosan kiszámítani e két ózonváltozásnak a hatását. Az 1/12. ábráról különbözô gázok koncentráció változásának a klímaváltozáshoz való hozzájárulása olvasható le. Az oszlopok üres része a légkör magasabb tartományaira gyakorolt hatást jelzi, a besötétített pedig az alsó tartományokra gyakorolt hatást. Van egy további tényezô, amely közvetve összekapcsolja az ózonpusztulást az éghajlat-változással, méghozzá az, hogy sok gáz, azok közül, amelyek ózoncsökkenést okoznak, maga is hozzájárul az éghajlatváltozáshoz. Ezen üvegházgázok, ugyanis elnyelik a földfelszín által kibocsátott infravörös sugárzás egy részét, és ezáltal fûtik a földfelszínt. Ugyanakkor a földi éghajlat változása is kihatással van az ózonréteg viselkedésére, mert az ózont befolyásolja a meteorológiai viszonyok és a légkör összetételének változása, amely viszont épp a klímaváltozás eredménye lehet. A klímaváltozás hatására a sztratoszféra valószínûleg hûlni fog, ami által hosszabb idôszakra megôrzôdnek azok a viszonyok, amelyek elôsegítik a klór okozta ózonpusztulást az alsó sztratoszférában. Jelenleg nagyon nehéz megbecsülni ennek a hûlésnek a mértékét, és ezáltal azt is, mikorra fog helyreállni a normális ózonkoncentráció

9 2 Sikerül-e megmenteni az ózonpajzsot Az elsô fejezetben kitértünk azokra a kérdésekre, melyeket mind szakmai oldalról, mind a közvélemény részérôl a leggyakrabban feltesznek, illetve elemeznek. A kérdések egy részénél lehetôség nyílik arra, hogy az elmúlt, szûken egy tizedben bekövetkezett változások elemzésel választ adjunk arra a kérdésre, hogy Sikerül-e megmenteni az ózonpajzsot? Úgy gondoljuk, hogy a három fô témakör, az antarktiszi ózonlyuk, az arktiszi területek, illetve a közepes földrajzi szélességek felett tapasztalható ózoncsökkenés tendenciáinak áttekintésel, számszerûen jellemezhetjük a helyzet változását az eltelt közel egy tizedben. A választ alapvetôen az adatsorok bemutatásával, elemzésel próbáljuk megadni, melyek során nemcsak a légkör ózontartalmában bekövetkezett változásokat tekintjük át, hanem röviden megpróbálunk kitérni a körülményekben bekövetkezett azon változásokra is, melyek a korábban már ismertetett módon elôsegítik az ózon mennyiségének csökkenését. Milyen tendencia tapasztalható az antarktiszi ózonlyuk problémaköréhez kapcsolódóan a 9-es ek elejétôl? A kérdés megválaszolásához tekintsük a Halley Bay mérôállomás idôszakra vonatkozó adatsorait, amely jól jellemzi az egész térség helyzetét. Ez volt egyébként az az antarktiszi mérôállomás, amelynek adatai alapján elsôként sikerült kimutatni az ózonlyukat a British Antarctic Survey kutatóinak 1985-ben. A 2/1. ábrán DU % 2/1. ábra A TELJES ÓZONTARTALOM ÉVES ÁTLAGAI AZ ANTARKTISZON LÉVÔ HALLEY ÁLLOMÁS FÖLÖTT (1956 2) /2. ábra A TELJES ÓZONTARTALOM ÉVES ÁTLAGAINAK SZÁZALÉKOS ELTÉRÉSE A SOKÉVI ÁTLAGTÓL AZ ANTARKTISZI HALLEY ÁLLOMÁSON szept.-okt.-nov. jan.-febr.-márc % 2/3. ábra A TELJES ÓZONTARTALOM OKTÓBERI ÁTLAGAINAK ELTÉRÉSE A SOKÉVI ÁTLAGTÓL AZ ANTARKTISZI HALLEY ÁLLOMÁSON az es átlagértékeket, a 2/2. ábrán pedig a szeptember-november, illetve január-március idôszakok sokes átlagtól számított eltéréseinek idôbeli menetét láthatjuk. A 2/3. ábrán az október hónapban, tehát a legerôsebb ózoncsökkenés idôszakában mutatkozó eltérések idôbeli menete figyelhetô meg. Az adatsorokat tekintve szembetûnô az ózoncsökkenés megjelenése a 8-as ek kezdetétôl. A csökkenés tendenciája töretlen a 9-es ek elejéig. Az azóta eltelt közel egy tizedben a tendencia csökkenô jellege megállt, és a 9-es ek elejére jellemzô állapot stagnálását figyelhetjük meg. Az említett információt láthatjuk kicsit más formában a 2/4. ábrán. 2/4. ábra AZ ÖSSZÓZONTARTALOM MENNYISÉGÉNEK IDÔBELI MENETE (AUG.-ÁPR.), AZ ANTARKTISZI HALLEY ÁLLOMÁSON Aug. Okt. Dec. Febr. Apr. hónap DU

10 2/5. ábra A SZTRATOSZFÉRA HÔMÉRSÉKLETÉNEK A REFERENCIA IDÔSZAKTÓL VETT ELTÉRÉSEI (AUG.-ÁPR.) Aug. Okt. Dec. Febr. Apr. hónap Hômérséklet eltérés a havi átlagtól méret (millió km 2 ) /6. ábra Észak-Amerika területe Antarktisz területe AZ ÓZONLYUK ÁTLAGOS TERÜLETE 1 ózontartalom < 22 DU 5 átlagos terület 3 napos max. függôleges vonalak = legkisebb és legnagyobb terület /7. ábra AZ ÓZONLYUK MÉRETÉNEK VÁLTOZÁSA Az elmondottakat támasztja alá a 2/5. ábra is, melyen a sztratoszféra hômérsékleti viszonyairól kaphatunk felvilágosítást. Szembetûnô a 9-es ek kezdetétôl az antarktiszi területek felett a sztratoszféra hômérsékletének jelentôs csökkenése. További felvilágosítást kaphatunk a 2/6., a 2/7. és a 2/8. ábráról, ahol az ózonlyuk méretének változását valamint az elôforduló legalacsonyabb napi ózonértékeket követhetjük nyomon. A 2/6. ábrán az ózonyluk területének változását figyelhetjük meg 198 és 21 között. A pontok az adott ben megfigyelt átlagos terület nagyságát mutatják, a pontokhoz tartozó szakaszok alsó és felsô határai az adott ben elôfordult minimális és maximális területet jelölik. A viszonyítás megkönnyítésére az ábra függôleges tengelyén fel van tüntetve az Antarktisz és Észak-Amerika területének nagysága. A 2/7. ábrán az ózonlyuk területének és formájának változását követhetjük nyomon négy átlagos jellemzôit kiválasztva. A 2/8. ábrán az adott ben elôfordult minimális ózonértékeket látjuk 198-tól 21-ig. Az ábrákat összevetve megfigyelhetjük, hogy míg az ózonlyuk területe az ek során növekedett, addig a minimális ózonértékek egyre alacsonyabbak voltak. A 2/9. ábrán szintén az ózonlyuk területének változása látható egy kicsit más nézôpontból. Itt az ózonlyuk kiterjedésének idôbeli változását követhetjük nyomon a két utóbbi ben (2 és 21), és összevethetjük az es idôszakra számított átlagos, minimális, és maximális terület nagyságával. Az ábráról egyértelmûen kitûnik, hogy a 21. ben még a 2. vel összehasonlítva is tapasztalhatjuk a helyzet egyfajta romlását, mivel az ózonlyuk feloszlása jóval késôbb történt meg és hatása még decemberben is megfigyelhetô volt. Ugyanakkor érdekes megfigyelni a 2. ben az minimális ózontartalom (DU) ózonlyuk területe (millió km 2 ) 2/8. ábra ÓZONMAXIMUMOK AZ ANTARKTISZ FELETT (6 9 S) Nimbus 7 TOMS Meteor 3 TOMS 1995 (TOMS nem volt pályára állítva) Earth Probe TOMS /9. ábra AZ ÓZONLYUK TERÜLETÉNEK ALAKULÁSA A DÉLI-FÉLGÖMBÖN NOAA SBUV/ Aug. Szept. Okt. Nov. Dec átlag max min. 8

11 2/1. ábra ÓZONPROFILOK AZ ANTARKTISZ FELETT HÔMÉRSÉKLET ( C) magasság (km) ózoncsökkenés korai, hirtelen megjelenését, amely idôszakban a 21. ihez képest az ózonlyuk nagyobb területeket érintett nagyobb csökkenést okozva. 2-ben szembetûnô azonban az ózonlyuk korai feloszlása. Korábban már láttuk, hogy a sztratoszféra hômérséklete és a kialakuló ózoncsökkenés között szoros összefüggés mutatkozik. Az alacsony hômérsékletek elôsegítik a sztratoszférikus felhôk kialakulását, melyek meghatározó szerepet kapnak az ózonroncsoló kémiai folyamatok kialakulásában, amelyek során a Cl és Br erôteljes ózonroncsolást idéz elô. A 2/1. ábra az ózon függôleges eloszlását (azaz az ózonprofilt) mutatja egy ózonlyuk fennállása alatti és egy zavartalan idôszakba esô idôpontban. Az ábrán feltüntettük a bemutatott ózonprofil idején mért függôleges hômérséklet eloszlást. Megfigyelhetjük, hogy pont abban a magasságban fordultak elô a legalacsonyabb hômérsékletek, ahol a legnagyobb ózoncsökkenést mérték, amely jól bizonyítja azt, hogy szoros kapcsolat van az ózoncsökkenés és a szratoszférikus hômérséklet között. A 2/11. ábra az ózon csökkenéséért felelôs egyik vegyület, a ClO koncentrációja és az erôteljes ózoncsökkenés közötti összefüggést támasztja alá. 2/11. ábra maximális ózoncsökkenés okt DU A CIO KONCENTRÁCIÓJA ÉS AZ ÓZONLYUK KITERJEDÉSE, AUG. magas CIO koncentrációjú terület referencia idôszak júl DU hômérséklet a maximális ózoncsökkenés idején ózonmennyiség nyomás (mpa) ózonlyuk kiterjedése Összefoglalva az antarktiszi ózonlyuk helyzetét elmondhatjuk, hogy a 9-es ek elejétôl jelentôsen javuló tendenciáról egyelôre még nem beszélhetünk, bár az is látható, hogy a helyzet lényegesen nem romlott tovább. Mit mutatnak az arktiszi területek adatsorai? Az antarktiszi területeken kívül az ózoncsökkenés legerôsebben az északi hemiszféra magasabb szélességein, tehát az arktiszi területek felett jelentkezik. Az északi sark körül a legalacsonyabb értékek március, április hónapban, tehát a tavasz kezdetén figyelhetôk meg. E területek felett az említett kora tavaszi idôszakra jellemzô változások idôbeli menetének nyomon követésére nézzük a 2/12a. és 2/12b. ábrát, ahol az április hónap havi átlagértékeit tüntettük fel. Az ábra átlagértékei a 6 9 fok északi szélesség közötti területekre jellemzôek, melyek mûholdas mérésekbôl származnak. DU DU 2/12a. ábra A TELJES ÓZONTARTALOM ÁPRILIS HAVI ÁTLAGAI AZ ÉSZAKI POLÁRIS RÉGIÓBAN ( ) /12b. ábra A TELJES ÓZONTARTALOM ÁPRILIS HAVI ÁTLAGAI AZ ÉSZAKI POLÁRIS RÉGIÓBAN ( ) Az ábra jól mutatja azokat a különbségeket, amik az antarktiszi, illetve az arktiszi területek feletti ózoncsökkenésben megmutatkoznak, amit alapjában ve az értékek jóval szerényebb nagysága jellemez. Ugyanakkor, míg az antarktiszi ózonlyuk esetében nem tapasztalható igazán kedvezô tendencia, addig az arktikus területeken ennek jelei már fellelhetôk. Korábban már említettük, hogy az arktiszi területekre fôleg a 9-es ek kezdetétôl voltak jellemzôek a rövid idôtartamú, de a csökkenés mértékét tekintve jelentôs, epizódszerû jelenségek. Korábban az 1/7. ábrán már láttunk erre egy példát. Ezen epizódszerû események gyakorisága jellemzô az arktiszi területek feletti ózoncsökkenésre. Míg a as téli idôszakban ezen epizódokat összesen kb. 4 napon keresztül figyelhettük meg az északi hemiszféra magasabb földrajzi szélességei felett (gyakran a közepes szélességek felett is), addig a es téli idôszakban ezen események száma csak az elôzô érték fele volt. Ez egyféle javulást mutat, ám éppen az idei télen az említett jelenségek erôsödésének lehetünk a tanúi. 9

12 A közepes szélességek felett ugyancsak változatlan a helyzet? A közepes szélességek felett tapasztalható ózoncsökkenés menetében az utóbbi idôben tapasztalható változásokról a 2/13a. 2/13c. ábrák adnak felvilágosítást. Az ábrákat mûholdas mérési adatok feldolgozásával készítettük, úgy, hogy különbözô szélességi sávokra határoztuk meg az ózontartalom es átlagértékeit. Az ábrákon nyomon követhetjük ezen értékek idôbeli változását. DU DU DU 2/13b. ábra 2/13c. ábra Ahogy már korábban is említettük az alacsony földrajzi szélességek esetén nem mutatkoznak az ózoncsökkenés jelei, és a jelenség a pólusok felé haladva válik egyértelmûvé. Az ábrákról jól kivehetô, hogy a közepes szélességek esetén az ózoncsökkenés szempontjából a 9-es ek eleje volt a mélypont. Az azóta eltelt idôszakban az adatok némi javuló tendenciát mutatnak. DU Hasonló következtetést vonhatunk le a budapesti mérési adatsorból (2/14. ábra). Az ábrán az es átlagoknak a soki átlagtól számított százalékos eltéréseit láthatjuk. Jól nyomon követhetô rajta a folyamatos csökkenés, és a 9-es ek elején jelentkezô erôteljes ózoncsökkenés hirtelen kialakulása. Az es átlagok mögött meghúzódó, rövidebb idôskálán jelentkezô eltérések szemléltetésére bemutatjuk az 1993-as (2/15. ábra), illetve az 1999-es (2/16. ábra) napi átlagértékeinek alakulását, feltüntetve a soki átlag értékét, illetve a természetes ingadozást is. A két ábrát összehasonlítva jól kivehetô, hogy 1993-ban gyakorlatilag egész folyamán jelentôsen az átlag alatti napi ózonértékek voltak jellemzôek, míg 1999-ban sokkal több átlagos értéket mértünk. DU DU 2/15. ábra 2/16. ábra 2/13a. ábra A TELJES ÓZONTARTALOM ZONÁLIS ÉVI ÁTLAGAI AZ ÉSZAKI FÉLTEKE HÁROM SZÉLESSÉGI ZÓNÁJÁRA ( ) /14. ábra A TELJES ÓZONTARTALOM ÉVI ÁTLAGAINAK ELTÉRÉSE A SOKÉVI ÁTLAGTÓL BUDAPEST FÖLÖTT A TELJES ÓZONTARTALOM NAPI ÁTLAGAI BUDAPEST FÖLÖTT, 1993 A TELJES ÓZONTARTALOM NAPI ÁTLAGAI BUDAPEST FÖLÖTT, 1999 napi átlag soki átlag term. vált. felsô hat. term. vált. alsó hat. napi átlag soki átlag term. vált. felsô hat. term. vált. alsó hat. 1

13 3 A nemzetközi erôfeszítések (EGYEZMÉNYEK ÉS TUDOMÁNYOS KUTATÁSI EGYÜTTMÛKÖDÉSEK) A nemzetközi összefogás az ózonréteg védelmére több i elôkészítés után az 1985-ben, Bécsben kötött egyezmény formájában öltött testet, amelyet 1987-ben az ózonkárosító anyagok korlátozásáról Montrealban aláírt jegyzôkönyv követett. A Bécsi Egyezményt aláíró országok vállalták, hogy megfigyelési, mérési és kutatási programjaikat összehangolják, és részt vesznek azok végrehajtásában, továbbá önkéntes alapon, lehetôségeik szerint megkezdik az ózonréteget károsító anyagok felhasználásának csökkentését. A Montreali Jegyzôkönyv nyolc ózonkárosító anyag (5 CFC vegyület, freon és 3 halon) gyártásának és felhasználásának 5%-os kötelezô csökkentését írja elô 1999-ig, és megtiltja exportjukat és importjukat azokba az országokba, illetve országokból, amelyek nem csatlakoztak a jegyzôkönyvhöz, továbbá rendszeres jelentési kötelezettséget ír elô az ózonkárosító anyagok gyártásáról és felhasználásáról. Idôközben nemcsak folytatódott, hanem kibôvült és felgyorsult azoknak az anyagoknak és eljárásoknak a már korábban megkezdett kutatása és fejlesztése, amelyek helyettesíteni, pótolni tudják az ózonkárosító anyagokat. Erre annál is inkább szükség volt, mert az egyre pontosabb és kiterjedtebb mérések azt mutatták, hogy az ózonréteg az addig feltételezettnél gyorsabban és nagyobb mértékben károsodik. Erre a válasz csak az lehetett, hogy a Montreali Jegyzôkönyvben elôírt korlátozó intézkedéseket kibôvítsék és felgyorsítsák. Már 199-ben úgy módosították a jegyzôkönyvet, hogy nem elég a korlátozás alá vont nyolc vegyület gyártását és felhasználását 1999-ig a felére csökkenteni, hanem egyrészt a szabályozott vegyületek listáját bôvítették, közöttük két, nagy mennyiségben használt anyaggal (szén-tetraklorid és metil-kloroform), másrészt azt 2-ig teljesen meg kell szüntetni. Az ózonréteg károsodásának megállításához és visszafordításához azonban ez sem volt elég. A helyettesítô anyagok és eljárások fejlesztésének biztató eredményeire támaszkodva 1992-ben a gyártás és felhasználás teljes tilalmát a halonokra 1994-re, a CFC-kre 1996-ra hozták elôre, de megengedték, hogy a meglevô halonos tûzoltó berendezések és CFC-vel ( freon -nal) mûködô hûtôkészülékek tovább mûködhessenek, ha javításukhoz, utántöltésükhöz a meglevô készülékekbôl leszívott és szükség szerint megtisztított (megszûrt vagy regenerált) tûzoltó anyagot vagy hûtôközeget használják. Ugyanakkor a korlátozást további ózonkárosító anyagokra, anyagcsoportokra terjesztették ki (klórozott-fluorozott-szénhidrogének vagy HCFC-k, brómozott-fluorozott-szénhidrogének, HBFC-k és metil-bromid). Ezek közül a HCFC-k a CFC-k elsô helyettesítô anyagai voltak és bár ózonkárosító hatásuk a CFC-khez képest sokkal kisebb (annak legfeljebb néhány százaléka), korlátozás nélküli elterjedésük érzékelhetôen hozzájárulna az ózonréteg károsításához. Ezért felhasználásukat úgy korlátozták, hogy azt 1996 után tilos tovább növelni, 24-re 35%-kal csökkenteni kell, és 22-ra gyakorlatilag meg kell szüntetni. A metil-bromid egyes növénykultúrákban használt talajfertôtlenítô szer, amelynek használatát 25-ig kell megszüntetni. A Montreali Jegyzôkönyv keretében három állandó tanácsadó testület mûködik, amelyek az ózonréteg károsodásának, illetve a károsodás megszüntetésének tudományos kérdéseit, az ózonréteg károsodása miatt megnövekedett UV-B sugárzásnak az emberre, az állat- és növényvilágra, valamint az építményekre és anyagokra gyakorolt hatását és az ózonkárosító anyagokat helyettesítô anyagok és eljárások fejlesztését és azok gazdaságosságát vizsgálják. A jegyzôkönyv szigorító módosításait ezeknek a testületeknek a rendszeres elemzései és jelentései alapozzák meg. A döntéseket a részes országok enkénti konferenciája hozza. Így történt a jegyzôkönyv elôbb említett 199. és i módosítása, sôt 1997-ben és ben is történtek az elôzôekhez képest kisebb jelentôségû módosítások. (3/1. ábra) 3/1. ábra AZ ÓZONPUSZTÍTÓ SZTRATOSZFÉRIKUS KLÓR/BRÓM MENNYISÉGÉNEK HOSSZÚTÁVÚ VÁLTOZÁSA A KÜLÖNBÖZÔ NEMZETKÖZI EGYEZMÉNYEK HATÁSÁNAK KÖVETKEZTÉBEN 2 koncentráció (ppb) szabályozatlan helyzet Montreal 1997 Montreal 1987 London 199 Koppenhága 1992 Bécs Az ózonréteg védelmére létrejött nemzetközi összefogás hatékonysága az ózonréteg tényleges megvédésére természetesen nemcsak attól függ, hogy milyen korlátozó intézkedések születnek, hanem legalább annyira, sôt még jobban attól is, hogy hány ország csatlakozik hozzá, és hogy a csatlakozott országok betartják-e, végrehajtják-e a hozott intézkedéseket. A jegyzôkönyvet szeptember 16-án Montrealban eredetileg 27-en írták alá: a (mostani) Európai Unió tagállamainak többsége mellett külön önálló szerzôdô félként az Európai Közösség is, továbbá Norvégia és Svájc, valamint többek között az Egyesült Államok, Japán, Kanada és az (akkori) Szovjetunió, ezen kívül nyolc fejlôdô ország is. A csatlakozók száma 1988-ban megkétszerezôdött. Ma már Afganisztán és Irak, továbbá néhány kicsiny lélekszámú ország kivételel az ENSZ összes tagállama csatlakozott, így a jegyzôkönyv részes országainak száma elérte a 184-et. Ezek közül 135 tartozik a fejlôdô országok csoportjába. 11

14 A fejlôdô országokkal kapcsolatban két körülményt kell kiemelni. Az egyik az, hogy a többi országhoz, a fejlett, vagy iparosodott országokhoz képest az ózonkárosító anyagok felhasználásának csökkentését és teljes megszüntetését tíz vel késôbb kell csak kötelezôen végrehajtaniuk. A másik pedig az, hogy a jegyzôkönyv keretében egy minden más segélyforrástól, pénzügyi alaptól teljesen független pénzügyi alapot hoztak létre, amelybôl a fejlôdô országokban támogatják az ózonkárosító anyagok használatának megszüntetését, új, az ózonréteget nem károsító anyagok és eljárások bevezetését. A támogatás odaítélése pontosan elôírt pályázati rendben történik. A támogatást nyújtó pénzügyi alapot a fejlett, iparosodott országok tartják fenn befizetéseikkel, amit az egyes országok ENSZ kvótájuk (hozzájárulási részarányuk) szerint fizetnek. Magyarország esetén ez jelenleg,12%, ami ente körülbelül 2 dollárt tesz ki. Láthatjuk tehát, hogy a fejlôdô országoknak adott tízes haladék és az anyagi támogatás hatására gyakorlatilag teljessé vált a nemzetközi összefogás az ózonréteg megvédésére, abban minden ország részt vesz. De hogyan áll az elôírt kötelezettségek teljesítése, az ózonkárosító anyagok gyártásának és felhasználásának tényleges csökkenése és megszûnése? Erre a kérdésre az országok rendszeres, es jelentései alapján az alábbiakat mondhatjuk. Az alapvetô ózonkárosító anyagok (CFC-k és halonok) felhasználása világszerte összességében az 1986 és 1991 közötti idôszakban volt a legnagyobb, ente kereken 1 8 tonnát tett ki, amibôl a fejlett, iparosodott országok több, mint 1 5 tonnával részesedtek, míg a fejlôdô országok felhasználása közel 3 tonna volt. Ez a hatalmas mennyiség 2-re világszerte összesen kereken 3 tonnára csökkent, amibôl a fejlett országok felhasználása már csak 4 tonna volt, de a fejlôdô országok összesített felhasználása is csökkenni kezdett és 26 tonnát tett ki. Ugyanakkor a CFC-khez képest sokkal kisebb ózonkárosító hatású HCFC-k felhasználása 1991-ben még csak 1 tonna volt és 2-re 8 tonnára növekedett, de ózonkárosító hatása csak annyi, amennyi 4 tonna CFC-é volna. Ha ezt hozzáadjuk a 2. i 3 tonna CFC- (és halon-) felhasználáshoz, akkor azt mondhatjuk, hogy ózonkárosító hatásban vagy egyenértékben 34 volt a világ összes ózonkárosító felhasználása, ami az i csúcshoz képest kevesebb, mint 19%, a csökkenés tehát több, mint 81%. Hazai intézkedések Brewer spektrofotométer Az ózonréteg megmentésére létrejött nemzetközi összefogásból Magyarország is kivette a részét. A Bécsi Egyezményhez 1988-ban, a Montreali Jegyzôkönyvhöz 1989-ben csatlakoztunk. Az ózonkárosító anyagok hazai felhasználásának szabályozására elôször 1992-ben jelent meg a Környezetvédelmi és Területfejlesztési Minisztérium rendelete. Ezt 1993-ban olyan átdolgozott kiadása követte [22/1993. (VII. 2.) KTM rendelet], amely már figyelembe vette a Montreali Jegyzôkönyv i alapos szigorítását. Azóta a rendelet négy kisebb módosítása követte a Montreali Jegyzôkönyv tovább erôsödô elôírásait. Magyarországon ózonkárosító anyagokat nem gyártanak, azokat importáljuk. Felhasználásuk az 196-as ekben kezdett növekedni, és 1986-ra elérte az i kereken 7 tonnát. Fô felhasználási területei az alábbiak voltak: szórópalackok (spray-k) hajtógáza; hûtô- és fagyasztószekrények hûtôközege, hôszigetelô mûanyaghabok a hûtô- és fagyasztó szekrények gyártásában és épületek hôszigetelésére (szendvicspanel), bútoripari és háztartási, sport- stb. célú mûanyaghabok (habszivacs), tûzvédelem (beépített és kézi halonos tûzoltó készülékek) és oldószer, mosófolyadék egyes speciális tisztítási folyamatokban (mûszeripar, elektronika, textil). Az átállás az ózonkárosító anyagokról az ózont egyáltalán nem vagy csak sokkal kisebb mértékben károsító anyagokra és eljárásokra pénzbe kerül. Az új anyagok és eljárások általában legalábbis eleinte drágábbak, bár vannak olyan esetek is, ahol olcsóbb és az átállás befektetése néhány alatt megtérül. Magyarországon az ózonkárosító anyagok kiváltását az 199-es ek elején kellett megkezdeni, amikor a rendszerváltás gazdasági hatása a legsúlyosabb volt. Az ózonkárosító anyagok hazai felhasználásának valamivel több, mint 4%-a azért szûnt meg, mert az olcsó, tömeges importtermékek versenye miatt is számos hazai gyártó felhagyott a gyártásával. A felhasználás közel 4%-át a hazai gyártók saját erejükbôl váltották ki új anyagok és eljárások bevezetésel. A technikailag legnehezebb és legdrágább átállásokat a Globális Környezetvédelmi Segélyalapból pályázat útján elnyert, a Világbank által lebonyolított közel 7 millió dolláros vissza nem térítendô támogatás segítette 13 hazai vállalatnál 1995 és 1997 között. Ez a támogatás tette lehetôvé, hogy az ózonkárosító anyagok felhasználásának közel 2%-át kitevô utolsó részét, kereken i 11 tonnát az elôírt határidôre, 1996-ra meg lehessen szüntetni. Már említettük, hogy az Európai Unió, tagországai mellett külön is részese a Montreali Jegyzôkönyvnek. Az Európai Unió és tagországai az ózonkárosító anyagok kiváltására néhány területen a Montreali Jegyzôkönyvben elôírtakhoz képest szigorúbb intézkedéseket vezettek be. Ezeket az Unióhoz való csatlakozásig, annak elôkészítése keretében nekünk is át kell venni. Ezért folyamatban van az ózonkárosító anyagok felhasználását szabályozó rendelet módosítása, ami figyelembe veszi ezeket az elôírásokat is. Ezek legfontosabb pontjai a következôk: a CFC-k átmeneti helyettesítésére használt HCFC-k felhasználását már 21-ig meg kell szüntetni 23 helyett; az elromlott régi hûtôszekrényekbe már használt, regenerált CFC-t (freon-t) sem szabad visszatölteni, hanem új, nem ózonkárosító hûtôközeget kell betölteni (az 1995 óta gyártott hûtôszekrények már nem CFC hûtôközeggel mûködnek); a halonos tûzoltó készülékek használatát 24-tôl néhány olyan területre korlátozzák, amelyeken a mûszaki fejlôdés jelenlegi 12

15 Joint Research Network of UV-B: Ez a program a görög, az izlandi, a lengyel, és a magyar UV-B sugárzásmérô hálózatok közös monitoringja. Minden végén egy kiadványban megjelennek az adott mérési eredményei. COST-713: Ebben az EU által finanszírozott programnak a keretében az együttmûködô több, mint 2 ország köztük Magyarország az UV-B elôrejelzések európai harmonizálásával, illetôleg annak fejlesztésel foglalkozott. A program keretében megjelent egy, az UV-B sugárzást általában bemutató, illetôleg az elôrejelzést a nagyközönségnek ismertetô kiadványt. Lén a COST programok meghatározott futamidejûek, a project múlt ben ugyan lezárult, de várhatóan kissé más formában folytatódni fog. Robertson-Berger típusú UV Biométer szintjén mással még nem helyettesíthetôk (pl. repülôgépek, atomerômû, hírközlési központok, harci jármûvek), a többi területrôl a halonos tûzoltó készülékeket 23 végéig ki kell vonni; a használatból kivont ózonkárosító anyagokat (CFC-k, halonok) (általában) ártalmatlanítani kell, tilos a levegôbe kiengedni. Az ózonkárosító anyagok felhasználásának csökkentésére és teljes megszüntetésére tett hazai intézkedéseket áttekintve megállapíthatjuk, hogy azok végrehajtásával Magyarország maradéktalanul teljesítette az ózonréteg védelmének világméretû feladatából reá jutó idôarányos részt és minden feltétele megvan annak, hogy a jövôben esedékes feladatokat is teljesítse. Ezzel Magyarország tevékenyen hozzájárult az ózonréteg megmentéséhez. Az ismertetett intézkedéseken túl úgy gondoljuk, hogy az ózonréteg védelméhez azok a szakmai jellegû nemzetközi együttmûködések is hozzátartoznak melyekben az Országos Meteorológiai Szolgálat is tevôlegesen részt vesz. Az alábbiakban röviden ismertetjük az ózontartalom és az UV-B sugárzás mérésel, vizsgálatával és ezekhez kapcsolódó témákkal foglalkozó nemzetközi együttmûködéseket. WMO/GAW/GO3OS (Global Ozone Observing System): Ez a Meteorológiai Világszervezet (World Meteorological Organization) égisze alatt mûködô GAW (Global Atmosphere Watch) által mûködtetett program, amely az északi félteke mérsékelt övi ózon obszervatóriumainak kvázi-real-time együttmûködése. Ennek keretében naponta küldjük a napi ózonméréseink eredményét a program két adatfeldolgozó központjába (Toronto, Thesszaloniki), ahol napi átlagos ózoneloszlás-térképeket szerkesztenek, amelyeket naponta megkapunk, illetôleg, amelyek megtekinthetôk a program honlapján. WOUDC (World Ozone and UV Data Center): Ennek a szintén a WMO/GAW keretében történô együttmûködésnek a keretében meghatározott formátumban készült dokumentumot küldünk havonta a központba, amely az aktuális hónapban mért napi ózon- és kén-dioxid adatainkat tartalmazza. Sikerül-e megmenteni az ózonréteget? A valóban világméretûvé vált nemzetközi összefogás a környezet védelmében eddig példa nélkül álló eredményeket hozott: az ózonkárosító anyagok felhasználása egy tized alatt több mint 8%-kal csökkent és a csökkenés természetesen tovább folytatódik, hiszen a fejlôdô országokban most kell felgyorsulnia, és 21-re befejezôdnie. De vajon az ózonréteg észrevette -e az ózonkárosító anyagok felhasználásának nagyfokú csökkenését? Erre a kérdésre a jegyzôkönyv keretében mûködô tudományos tanácsadó testület vizsgálati eredményei alapján válaszolhatunk. Ezek szerint a magas légkörben levô klór mennyisége, koncentrációja az ózonkárosító anyagok tömeges felhasználásának elterjedése elôtti, tehát az közötti 2 milliárdod részérôl (2 ppb) 2-re a kétszeresére, 4 milliárdod résznyire (4 ppb) növekedett (összehasonlításul: a Föld 6 milliárdnyi népességébôl 12, illetve 24 ember). Ugyanakkor a légkör alacsonyabb, az ózonréteg alatti rétegeiben a klór koncentrációjának növekedése az 199-es ekben számottevôen lelassult, sôt megállt és 2 után ezekben a rétegekben már csökkenni kezd. Ez azt mutatja, hogy az ózonkárosító anyagok károsító hatása hosszú eken, esetleg több tizeden át jelentkezik. A magas légköri klór koncentrációjának számottevô további növekedése nem valószínû, a koncentráció a jelenlegi tized során csökkenni kezd és 22-ban elôreláthatólag 2,5 3 milliárdod rész körül lesz és 24 körül éri el újra a természetes állapotot kifejezô 2-es értéket. Ezek a méréseken alapuló számítások természetesen azt feltételezik, hogy a szigorított elôírásokat a jövôben is maradéktalanul betartják. A magas légköri klór koncentrációja és az ózonbomlás között megismert összefüggés ismeretében a tudósok úgy látják, hogy az ózonrétegnek a korábbi, természetes állapota a 21. század közepe tájára helyre fog állni. Gyermekeinket, az idôsebbek unokáit az ózonpajzs ahogy a magas légköri ózonréteget a káros UV-B sugárzástól védô hatása miatt gyakran nevezzük éppúgy védeni fogja, mint szüleiket, nagyszüleiket védte a 2. század hetvenes-nyolcvanas ei elôtt. Persze csak akkor, ha az elért sikerekkel nem elégszünk meg és minden már meghozott vagy a jövôben megtehetô intézkedést megteszünk annak érdekében, hogy a jövôben a légkörbe kijutó ózonkárosító anyagok mennyisége a lehetô legkisebb legyen, és a lehetô legrövidebb ideig folytatódjon. Mert a tudósok arra is figyelmeztetnek, hogy az ózonréteg most van a legsérülékenyebb állapotában, ezért a korábbiakhoz képest akár kisebb klórmennyiség is hosszabb idôvel tolja ki az ózonréteg természetes állapotának és védôhatásának visszaállását, mint ugyanannyi klór tette volna tíz vel ezelôtt. 13

16 4 Az ózoncsökkenés biológiai hatásai, a lakosság tájékoztatása Mit kell tudni a Napból érkezô elektromágneses sugárzásról, és mi történik vele a Föld légkörében? A Napból a Föld felszínére érkezô sugárzásról már minden kedves olvasó tapasztalhatta, hogy különbözô színekbôl áll. Nyilván mindenki gyönyörködött már a harmat-, vagy vízcseppen megtörô napfény szivárvány színeiben. A látható fényt a sugárzásnak azt a tartományát, amelyre az emberi szem érzékeny a vízcsepp színeire bontja, így láthatóvá válnak a vörös-, narancs-, sárga-, zöld-, kék-, és ibolyaszínû összetevôk. A Nap fotoszférájából ( felszínébôl ) kilépô elektromágneses sugárzás nem más, mint hullámok formájában tovaterjedô elektromágneses energia. Minél rövidebb a sugárzás hullámhossza, annál nagyobb az energiája. Az emberi szem ennek csak egy szûk tartományára érzékeny. Ezt hívjuk látható tartománynak. A további tartományok is ismerôsek lesznek minden kedves olvasónak, legfeljebb talán az nem annyira közismert, hogy e sugárzások mind ugyanannak az energiaterjedési formának, az elektromágneses sugárzásnak a részei, és köztük csak a hullámhosszban (és így a hordozott energiában) van különbség. A következô hullámhossztartományokat különböztetjük tehát meg a rövidebb hullámhosszaktól a hosszabbak felé haladva: gamma-, röntgen-, ultraibolya-, látható-, infravörös-, rádiótartomány. A napsugárzás legjelentôsebb hányada a látható és az infravörös tartományba esik. Elektromágneses sugárzást minden test bocsát ki, hômérsékletétôl függô hullámhossz szerinti eloszlásban. Az olyan forró testek, mint a csillagok (azaz például a Nap) fôként a látható tartományban sugároznak, míg a hidegebb testek (például a Föld vagy az ember) pedig elsôsorban a hosszabb hullámhosszú infravörös tartományban. Mit kell tudni az ultraibolya sugárzásról? Az elektromágneses spektrumon belül a 1 nm és a 38 nm közé esô hullámhosszúságú sugárzásokat nevezzük ultraibolyának (a nanométer, a méter ezermilliomod része; összehasonlításképpen: a látható fény 38 nm-tôl 7 nm-ig tart). A Nap összes sugárzásának közelítôleg 2%-át bocsátja ki az ultraibolya tartományban, amelyet három altartományra szoktunk felosztani: extrém UV (vagy: UV-C): 1 28 nm UV-B: nm UV-A: nm A Napból érkezô UV sugárzás azonban a korábban említettek miatt nem mindig egyforma intenzitással éri a földgolyót (ld. 1. fejezet/naptevékenység címszó alatt), hanem egy kb. 11 es periódus mutatkozik benne. Ez a változás nagyon pici, tulajdonképpen csak az ózonképzôdésben van jelentôsége. A földfelszínre érkezô ultraibolya sugárzás erôssége derült idôben elsôsorban a napkorong horizont feletti magasságától függ, ezért jóval nagyobb UV besugárzást kapunk bármely derült nyári napon, mint derült téli napon. A következô fontos befolyásoló tényezô az ózontartalom. Mivel az ózon jelentôsen elnyeli a káros ultraibolya sugárzást, olyan napokon, amikor nagyobb az ózontartalom, kisebb lesz az UV-B besugárzás, amint az a 4/1. ábrán látható. MED/hr 4/1. ábra AZ UV-B SUG. NAPI MENETE ELTÉRÔ ÓZONTARTALOM ESETÉN DU (1994. jún.7.) 313 DU (1994. jún.25.) óra A levegô szennyezôanyag tartalma is hatással van rá, mégpedig úgy, hogy gyengíti a földfelszínre érkezô sugárzást. Azt pedig mindenki tudja, hogy a felhôzet milyen erôs hatással van a napsugárzásra, hiszen nyilván mindenki megfigyelte már, hogy például verôfényes nyári napon is nagy besötétedést tud okozni egy vastag zivatarfelhô megjelenése, és nincs ez másképp az ultraibolya sugárzás tartományában sem. A 4/2a. és 4/2b. ábrán saját mérési eredményeink alapján történt vizsgálatokból a felszínre érkezô UV-B intenzitás és az égbolt borultsága közti kapcsolat látható, azaz egészen pontosan az, hogy a különbözô mértékû százalékos borultság mennyivel gyengíti a felszínre érkezô biológiailag hatékony UV sugárzást a teljesen derült esethez képest. A 4/2b. ábráról leolvasható, hogy 3 -nál kisebb horizont feletti napmagasság esetén, ha kicsi a borultság, a beérkezô UV sugárzás erôssége meghaladhatja a teljesen derült eseteknél mérhetô sugárzáserôsséget. Ennek oka a sugárzás felhôszéleken való erôs szóródásában rejlik. A légkör UV-B áteresztése (felhôtlen égboltra=1) 4/2a. ábra A BORULTSÁG ÉS A LÉGKÖR UV-B ÁTERESZTÉSÉNEK KAPCSOLATA napmagasság > 3 1,8,6,4,2 gyengítés áteresztés 5 1 % 14

17 A légkör UV-B áteresztése (felhôtlen égboltra=1) 4/2b. ábra A BORULTSÁG ÉS A LÉGKÖR UV-B ÁTERESZTÉSÉNEK KAPCSOLATA napmagasság < 3 1,2 1,8,6,4,2 gyengítés áteresztés 5 1 % De mi is az a biológiailag hatékony ultraibolya sugárzás, amelyet sokszor (mivel rövidebben leírható) az UV-B tartománnyal azonosítunk? Nos, az élô szervezetek nem egyformán érzékelik a különbözô hullámhosszúságú sugárzásokat. Erre jó példa az emberi szem, amely az elektromágneses sugárzás egy nagyon szûk tartományát tudja csak érzékelni (amit ezért látható fénynek, vagy egyszerûen fénynek hívunk), és még azt sem egyformán. Ugyanígy például az emberi bôr nem egyformán érzékeny az ultraibolya tartományra. Az érzékenység hullámhossz szerinti eloszlását a 4/3. ábrán láthatjuk. 4/3. ábra AZ EMBERI BÔR UV-SUGÁRZÁSSAL SZEMBENI ÉRZÉKENYSÉGÉNEK SPEKTRÁLIS ELOSZLÁSA nm Amikor az adott sugárzás erôsségének biológiai hatékonyságát akarjuk kifejezni, akkor nem elegendô a beérkezô sugárzás valódi erôsségel számolnunk, hanem meg kell szorozni minden hullámhosszon a bôrérzékenységre jellemzô értékkel. A 4/4. ábra jól mutatja, mennyire különbözik a valódi fizikai sugárzáserôsség és ugyanannak a sugárzásnak a biológiai hatékonysága, azaz, hogy jelen esetben 4/4. ábra BREWER SPEKTROFOTOMÉTERREL MÉRT UV SPEKTRUMOK mw/ (m 2 nm) 4 2 biológiai spektrum fizikai spektrum nm mw/ (m 2 nm) az emberi bôr számára mennyire más a sugárzás erôsségének hullámhossz szerinti eloszlása a valódi fizikai eloszláshoz képest. Az ábrán, egy adott idôpontban mért UV spektrum látható, amelyet saját adatsorunkból választottunk ki (természetesen bármely más idôpontban felvett spektrum esetén ugyanez a különbség mutatkozik). A piros görbe a fizikai intenzitást jelöli (a tényleges intenzitást), a kék a biológiailag hatékony intenzitást. Jól kitûnik, hogy a legrövidebb hullámhosszokon (az x tengely baloldali része) ugyan rendkívül gyenge a beérkezô sugárzás, mégis mennyire nagy a biológiai hatékonysága. Vezethet-e a légköri ózon pusztulása a földfelszínre érkezô ultraibolya sugárzás növekedéséhez? A légköri ózon pusztulása általában ve a felszíni ultraibolya sugárzás növekedését okozza, lén jelentôs ultraibolya-elnyelô gáz. Az utóbbi 15 ben a legnagyobb ózoncsökkenés az Antarktisz fölött történt, különösen szeptember-októberben, amikor az ózonlyuk kialakul. Az utóbbi néhány ben több antarktiszi állomáson végeztek szimultán UV és teljes ózontartalom méréseket. Késô tavasszal a biológiailag hatékony ultraibolya sugárzás akkora volt, mint Kaliforniában, San Diegóban, ahol pedig jóval nagyobb a napkorong horizont feletti magassága. A világnak olyan részein, ahol kisebb az ózonpusztulás, jóval nehezebb az UV-B sugárzás növekedését kimutatni. Különösen nehéz a tisztán ózoncsökkenés miatti UV-B növekedés mértékét kiszámítani, mert a helyzetet igen bonyolulttá teszi a felhôzet, és az adott hely szennyezettségének változása, nem beszélve arról, hogy nehezen lehet biztosítani, hogy az ultraibolya sugárzásmérôk sok-sok ig megtartsák eredeti állapotukat, érzékenységüket. A 8-as ek elôtt nem is léteztek olyan mûszerek, amelyeknek megfelelô lett volna a pontossága, és stabilitása ahhoz, hogy hosszú távú, kismértékû trendeket kimutathassanak velük. Amióta rendelkezésre állnak a szükséges megbízható mérôeszközök, már kimutatható, hogy az ózoncsökkenéssel együtt jár a biológiailag káros UV sugárzás növekedése. A 4/5. ábra a világ hat, különbözô kontinenseken mûködô mérôállomásának mérési eredményei alapján készült, és azt olvashatjuk le róla, hogy a teljes ózontartalom tetszôleges, százalékban megadott csökkenésére hány százalékos növekedés várható a biológiailag hatékony UV sugárzásban. Az ábrán megrajzoltuk az illesztett görbét is, amely alapján a számítást el lehet végezni. 4/5. ábra BIOLÓGIAILAG AKTÍV UV-SUGÁRZÁS ERÔSSÉGÉNEK NÖVEKEDÉSE AZ ÓZON MENNYISÉGÉNEK CSÖKKENÉSÉVEL 15 UV-sugárzás változása (%) ózonváltozás (%) 15

18 Számításokkal meghatározták, mekkora lehet a felszínre érkezô UV-B sugárzás átlagos növekedése különbözô nagyobb terület-egységekre és idôszakokra nézve. Az eredmények a következôket mutatják: Északi Hemiszféra, közepes szélességek, téli/tavaszi idôszak: 7% Északi Hemiszféra, közepes szélességek, nyári/ôszi idôszak: 4% Déli Hemiszféra, közepes szélességek teljes eket figyelembe ve: 6% Antarktisz, tavaszi idôszak: 13% Arktisz, tavaszi idôszak: 22% Fontos azt is tudni, hogy a fenti eredmények a teljes UV-B tartományban beérkezô sugárzás intenzitásra vonatkoznak. Azonban a százalékos ózoncsökkenés által kiváltott UV-B növekedés nem ugyanolyan mértékû a különbözô hullámhosszokon. A spektrális mérések eredményei szerint adott mértékû ózoncsökkenésre a hullámhossz csökkenésel egyre nagyobb az UV sugárzás növekedése. Erre mutat példát a 4/1. táblázat, amely saját mérési eredményeink alapján készült, 2 júniusából származó adatok feldolgozásával. 4/1. tábla AZ UV SUGÁRZÁS SZÁZALÉKOS NÖVEKEDÉSE KÜLÖNBÖZÔ HULLÁMHOSSZOKON Ózoncsökkenés (%) nm A két eset abban különbözik, hogy más volt a százalékos ózoncsökkenés. Az elsô esetben 3%, a másodikban 11%. A százalékos UV-B növekedéseket a 298, 3, 35, 31 és 32 nm-es hullámhoszszokra mutatjuk be. Jól látható, hogy a hullámhossz csökkenésel növekszik a százalékos UV-B növekmény. Ebbôl látható az ózoncsökkenés egy újabb veszélye, méghozzá az, hogy olyan nagy energiájú rövidhullámú UV sugarak erôssége is számottevôvé válhat az ózoncsökkenéssel, amelyek eddig nem érték az élô szervezeteket. Az ultraibolya sugárzás élettani hatásai Korábban már többször is említettük, hogy az ózonpajzs jelenléte alapvetô fontosságú volt a földi élet kialakulása szempontjából, mivel elnyelô képessége miatt teljesen kiszûri az élôvilág számára halálos UV-C tartományt, illetve erôsen csökkenti az UV-B tartomány intenzitását. Azt is láttuk, hogy az ózonréteg vékonyodásával nô a leérkezô UV-B sugárzás erôssége, valamint a felszínt már olyan rövidebb hullámhosszúságú sugárzás is elérheti, amely korábban nem. 4/6. ábra UV-sugárzás nem képes enzim funkcióját betölteni, reakcióláncok maradhatnak ki a sejt életébôl, amely esetleg pusztulásához is vezethet. Azok a kémiai változások járnak viszont a legdrámaibb eredménnyel, amelyek a sejtek örökítô anyagát, a DNS-t érintik. A nagy energiájú fotonok nemcsak kötéseket képesek megszüntetni, hanem elôidézhetik újak kialakulását is (4/6. ábra). Így létrejöhetnek a láncon belül és a láncok között a timinekbôl timin-dimerek (4/6. ábra b), amelyek normál körülmények közt (4/6. ábra a) nem léteznek a DNS-ben. Ez természetesen zavart okoz a sejtosztódás során, vagyis hibás sejtek sora keletkezhet. Ez azért is veszélyes, mivel nemcsak az eredeti sejt nem tudja az adott DNS szakasz által kódolt fehérjét többé elôállítani, de az utódsejtek sem. Ez ad lehetôséget az UV sugárzás károsító hatásának vizsgálatára. A környezeti UV sugárzás biológiai hatásának mérésére kifejlesztett különbözô eszközök általában egyszerû biológiai rendszerek, pl. bakteriofágok, baktériumok, vagy spórák, amelyek UV sérülése DNS-tartalmuk sérülését jelenti. Hazánkban a környezet UV terhelésének monitorozását az MTA-SE Biofizikai Kutatócsoport DNS tartalmú, bakteriofág és uracil doziméterekkel végzi. A mérések alkalmasak a lakosság egészségi kockázatának közvetlen becslésére is. Hasznos vagy káros a napsugárzás? A Nap ultraibolya sugárzása az emberre elsôsorban a bôrön és a szemen keresztül fejti ki hatását. Régóta tudjuk, hogy ez a hatás nemcsak jótékony, hanem olykor káros. Ezekre a hatásokra látunk példákat a 4/7. ábrán. Általában igaz, hogy az átlagos mennyiségû UV sugárzás, ami naponta ér bennünket nem káros, bôrünk nem ég le tôle, nem fejlô- 4/7. ábra A DNS MOLEKULA UV-SÉRÜLÉSE a A JANUS-ARCÚ NAP. A NAPSUGÁRZÁS KÁROS ÉS JÓTÉKONY HATÁSAI b Milyen károsodásokat okoznak a rövid hullámhosszúságú, vagyis nagy energiájú UV fotonok az élô szervezetben? Jelentôs változást okozhatnak a fehérjék térszerkezetében. Felbonthatnak bizonyos kötéseket, hidrogénkötéseket, kénhidakat stb. Ezek a folyamatok jelentôsen veszélyeztetik a fehérjék mûködôképességét. Ugyanis, ha megváltozik a fehérje szerkezete, akkor már 16

19 dik ki benne rosszindulatú daganat, ellenben elôsegíti az emberi szervezetben a D-vitamin szintézisét, a növények fotoszintézisét. Régóta tudjuk azonban, hogy a szabadban dolgozók, sok napfénynek kitett személyek bôre ráncos, barázdált, cserzett lesz, idô elôtt megöregszik. Az ilyen bôrre jellemzô a ráncosodás, a bôr rugalmasságának csökkenése, értágulatok és ércsomócskák, szeplôszerû vagy nagyobb festékfoltok és szürkés szarumegvastagodások megjelenése a gyakran és rendszeresen napoztatott bôrfelületeken. A túlzott, mértéktelen napozás következménye nemcsak bôrleégés és ekkel késôbb kialakuló bôrrák lehet, hanem esetenként szemkötôhártya-gyulladás, illetve ek-tizedek múlva szürke hályog (katarakta) is. Tehát egyrészt a napsugárzás nélkülözhetetlen a földi élet szempontjából, túlzott mértékû használatától óvakodjunk, hogy ez által a káros hatások elôfordulásának valószínûségét a lehetô legkisebb értékre csökkentsük. Létezik-e kapcsolat az UV sugárzás és a bôrrák között? Az UV sugárzás és a bôrrák között nemcsak egyszerû kapcsolatról lehet beszélni, hanem beigazolódott, hogy ez a kapcsolat igen szoros és egyértelmû. Elsôsorban állatokon végzett kísérletekkel mutatták ki, hogy a bôrrák kialakulásáért a napsugárzás UV-B komponense felelôs, éppen az a komponens, amelyik az ózonréteg csökkenésének hatására jelentôsen növekszik a földfelszínen. A molekuláris biológia lehetôvé tette, hogy megtalálják az emberi bôr genetikai módosulásait közvetlenül elôidézô okokat. Ezek egyike az UV-B sugárzás. A rosszindulatú daganatos betegségek egyre elôkelôbb helyet foglalnak el a halálozási statisztikákban. Idôben történô, korai felismerésük esetén azonban nagy részük eredményesen kezelhetô, meggyógyítható. Nincs ez másképp a bôrdaganatok esetében sem, és felismerésüket megkönnyíti az a tény, hogy a bôr felszínén szem elôtt vannak. Jóindulatú bôrdaganatok Nagyon sokféle típusuk ismert. Aszerint, hogy a bôr mely rétegeibôl indul ki a burjánzás, többféle csoportjukat különböztetjük meg. Itt csak néhány gyakoribb elváltozást ismertetünk. Anyajegyek (naevusok) Sokszor veleszületett, máskor csak az élet folyamán megjelenô, maradandó, a környezô bôrtôl eltérô színû vagy felszínû kisebb-nagyobb elváltozások. Legnagyobb jelentôségük a festékes anyajegyeknek van, melyek a bôrön bárhol megjelenhetnek, világos vagy sötétebb barna foltok, kiemelkedô csomók formájában. Ezekbôl a naevusokból sokszor szôrszálak nônek ki, extrém esetben a barna, szôrös anyajegy állatbôrhöz hasonlít. Jelentôségüket az adja, hogy egy részük késôbb rosszindulatúan elfajulhat, ezért idôszakonként érdemes bôrgyógyásszal ellenôriztetni ôket. Különös figyelmet érdemelnek a sérülésnek kitett helyen (pl. ruha pántja, gumija alatt) elhelyezkedô, illetve már megsérült anyajegyek. Amennyiben régóta meglô anyajegyen méret-, alak-, vagy színváltozást, esetleg csomóképzôdést észlel, vagy az anyajegy viszketni kezd, azonnal forduljon orvoshoz! Bazálsejtes papillomák Idôs korban sokszor látunk a törzsön, a nyakon, a karok feszítô felszínén eleinte sárgásbarna, majd egyre sötétedô, morzsalékony, szemölcsös felszínû, néha kocsányos növedékeket. Ezek jelentôsége elsôsorban esztétikai, bôrgyógyász-kozmetológus megfelelô módszerekkel eltávolítja ôket. Keloid Fôleg fiatal felnôtteken, valamilyen sérülés, égés, savmarás, vagy pattanások, mûtétek, oltások helyén keletkezô, tömött tapintatú, vörös, a környezô bôr felé rákollószerû lábakat kibocsátó, fényes felszínû daganat. Leggyakrabban a fülön, a törzs felsô részén, vagy az arcon alakul ki. Kezelését célszerû közvetlenül kialakulása után megkezdeni, mert így jobb eredmény érhetô el. Rosszindulatú bôrdaganatok Az alább felsorolt bôrdaganatok szövettanilag rosszindulatúak ugyan, de mint a bevezetôben is hangsúlyoztuk, korai felismerésükkel a gyógyulás esélye jelentôsen megnô. Basalioma (alapsejtes bôrrák) Általában idôs embereken, fôleg az arcon, nyakon megjelenô, de a bôr felszínén bárhol máshol is elôforduló daganatok, melyek eleinte kis, fénylô, széli részén értágulatokkal tarkított növedékek formájában jelennek meg, késôbb közepük kisebesedhet. Áttétet nem képeznek, lassan növekedve azonban a környezô szöveteket roncsolhatják. Amennyiben hosszabb ideje fennálló, nem gyógyuló sebet észlelünk, gondolni kell rá. Kezelése sebészi módszerekkel, röntgenbesugárzással, illetve egyéb megfelelô módszerekkel történhet. Spinalioma (elszarusodó laphámrák) Legtöbbször az arcon, nyakon, kézháton látjuk, de szintén elôfordulhat bármely bôrfelületen. Sokszor idült bôrfolyamatokban, kiterjedt hegekben, mechanikus traumák során jön létre az enyhén kiemelkedô, sárgásbarna, elszarusodó felszínû daganat. Gyorsan növekszik, és áttétet is képez, ezért mielôbbi sebészi eltávolítása kívánatos. Melanoma A bôr festéktermelô sejtjeibôl, legtöbbször megelôzôleg ép területrôl indul ki, de már meglô festékes anyajegyekbôl is kifejlôdhet. Ritkábban fordul elô, mint a többi bôrdaganat, de sajnos száma az utóbbi ekben növekszik, sôt nemcsak idôseken, hanem középkorúakon és fiatalokon is megjelenik a világosbarnától kékes-feketéig terjedô színû daganat. Áttétképzésre hajlamos. Kezelése elsôsorban sebészi, de emellett gyógyszeres kezelést, valamint az immunrendszer erôsítését célzó módszereket is alkalmaznak. 17

20 Napozás Az emberek többsége a barnulás kedvéért fekszik a napra, s a bôr színváltozását is az UV-sugárzás okozza. A kültakaró legfelsô rétegében lô pigment-sejtek ugyanis egy festékanyag, a melatonin termelésel válaszolnak az ártalmas sugárzásra (vagyis egy védekezô reakcióról van szó). A melatonin elnyeli a sugárzást, és ezzel megvédi az alsóbb, érzékenyebb bôrrétegeket. Az UV sugárzás hatása a bôrre Barna szín alakul ki direkt pigmentáció: a már meglô melanin megbarnulása (rövid idô alatt kialakuló szürkésbarna szín, mely könnyen kopik); indirekt pigmentáció: a melanocytákban óra alatt új melanin képzôdik, a bôrben megnô a melanin mennyisége. A sejtmagokat sötét védôréteg fedi. Szaruréteg megvastagodik Urokaninsav: az izzadságban lô természetes fényvédô anyag, amely a nm közötti sugarakat nyeli el termelése növekszik. A bôr ellenálló képessége növekszik: a pigmentáció 1-szeresére, a szaruréteg megvastagodása 4-szeresére növeli azt. A bôr fényöregedése A bôr öregedése 1-2%-ban genetikus öregedés, 8-9%-ban fényöregedés. A napsugárzás bôrre gyakorolt hatását fontos megismernünk, mert a fényöregedés is maradandó elváltozást okoz, tünetei csak enyhíthetôk, de nem szüntethetôk meg. bôrgyulladás kialakulását jelzi a bôr kivörösödése a gyulladás hatására a hajszálerek kitágulnak, fokozódik a tápláló, nedvesítô anyagok szállítása, nô a vérkeringés maradandó értágulatok alakulnak ki ráncok képzôdnek pigment foltok alakulnak ki kórosan vízhiányossá válik a bôr, és csökken a faggyútermelés, ezért a bôr törékennyé, rugalmatlanná válik gyengül a bôr immunrendszere csökken a sejtosztódás, lassul a bôr megújulása sejt degenerálódása alakul ki, fokozódik a szabadgyök képzôdés bôrrák alakulhat ki, ha megsérül a DNS lánc a fokozott izzadás növeli a bôr érzékenységét, irritációt okoz erózió lép fel megvastagodik a szaruréteg csökken a bôr rugalmasságát adó elasztin és feszességet adó kollagén mennyisége. Mi, magyarok, a magunk útját járjuk. A világban a napozás, a napbarnított bôr divatja látszólag leáldozott, nálunk viszont továbbra is az számít jó megjelenésûnek, aki már május elején bronzszínûre sült. Megjósolható azonban, hogy hamarosan mi is beállunk a sorba, amint a közvéleményben tudatosul, hogy az intenzív napozás milyen veszélyekkel jár, alighanem sokan váltanak majd barnáról fehérre. Hogyan csökkenthetô a bôrrák kockázata? Elsôsorban azzal, hogy nem visszük túlzásba a napozást és a szoláriumozást. (A szolárium kozmetikai célú használata egyébként sem javasolt!) Kövessük az OMSZ által közétett napi UV indexet és tartsuk be az ilyenkor ajánlott viselkedésformákat! Természetesen nyáron, kánikulában senki sem szeret nagyon felöltözni, ezért keressük az árnyékot, félárnyékot. Ha mindenképpen napon kell tartózkodnunk, használjunk fényvédô krémet, ami elsôsorban az UV-B sugarak hatását gyengíti. Vásárláskor figyeljünk a készítmény fényvédô ún. SPF faktorára. Minél magasabb ez a faktor, annál hatékonyabban szûri ki az UV fényt. Általában igaz az, hogy SPF faktorszor hosszabb ideig tartózkodhatunk a napon leégés veszélye nélkül, mint tennénk ezt ugyanezen körülmények között fényvédô készítmény használata nélkül. A daganatok korai felismerését segíti elô a rendszeres önvizsgálat, melyet a tükör segítségel saját magunk elvégezhetünk. Bármilyen gyanús jelenséggel azonnal bôrgyógyászhoz kell fordulni! Mivel a rosszindulatú bôrdaganatok kialakulásában legjelentôsebb szerepe a nap ultraibolya sugárzásának van, kiemelkedô jelentôségû a fényvédelem. Milyen fényvédô szert használjunk? Erre a kérdésre a 4/2. táblázat segítségel kaphatunk választ. 4/2. táblázat Típus Kelta Észak-európai Közép-európai Dél-európai Jellegzetességek Vöröses, vagy szôke haj, Világos-, vagy középszôke haj, Sötétszôke, vagy barna haj, Sötétbarna, vagy fekete világos bôr, világoskék, kék, szürke, vagy zöld szem barna szem, haj, sötét szem, erôsen vagy zöld szem, enyhén barnás bôr barnás arcbôr gyakran szeplôs bôr A bôr reakciója Gyorsan leég, nem barnul Könnyen leég, Jól barnul, csak intenzív Igen ritkán ég le, a napra nagyon nehezen barnul napsugárzásban ég le könnyen barnul Fényvédôszer tavaszi 12-es faktorú napozókrém 8-1-es faktorú napozókrém 6-8-as faktorú napozókrém, 4-6-os faktorú naptej, napfürdôzéshez vagy naptej vagy napozókrém Fényvédôszer 15-ös, vagy még magasabb A napozás elsô napjaiban A napozás elsô napjaiban A napozás elsô napjaiban a kánikulában faktorú napozószer 15-ös, késôbb 1-12-es 12-es, késôbb 8-1-es naptej, 8-1-es, késôbb 4-6-os faktorú napozószer vagy krém faktorú napozókrém, vagy naptej 18