Het gat in de ozonlaag

Het gat in de ozonlaag zorgt voor veel beroering en het is dan ook dringend nodig om hier aandacht aan te besteden.

Wat is het gat in de ozonlaag?

Het gat in de ozonlaag werd in 1985 ontdekt door Britse wetenschappers op Antarctica. Zij waren gestationeerd op de Halley Bay-basis en bekeken daar de resultaten van metingen over de ozonlaag. Ze waren er van overtuigd dat er iets misgelopen aangezien de waarden( de dikte van de ozonlaag) op hun metingen erg laag waren. Meteen werd hun materiaal vervangen maar dit nieuwe materiaal gaf dezelfde resultaten als voorheen. Er werd dus vastgesteld dat de ozonlaag erg dun was boven Antarctica. Het is niet echt een ‘gat’ in de ozonlaag, maar eerder een verdunning.

Waarom bevindt het gat zich boven Antarctica?

Tijdens een poolnacht daalt de temperatuur in de stratosfeer soms tot -100°C. lage temperaturen stimuleren het afbraakproces van ozonmoleculen. In het begin van de lente ( september-oktober) bereikt het ‘gat’ een hoogtepunt. De atmosfeer boven Antarctica vormt er zich dan namelijk elk jaar een zeer koude wig die ijswolken vormt die cfk’s vasthoudt. De zon breekt dan weer door en de combinatie van ijswolken, zonlicht en deze cfk’s vormen een mengsel dat ozon afbreekt. Het gat wordt steeds groter en groter door de luchtvervuiling.

Het ontstaan van het gat in de ozonlaag

De atmosfeer is in zekere zin altijd al verontreinigd geweest omdat de atmosfeer een complex geheel van gassen en deeltjes is, waarvan sommige wel en sommige niet schadelijk zijn. Lang voordat de mens bijdroeg aan het probleem van verontreiniging zat de lucht al vol met stofdeeltjes, stuifmeel, bacteriën, zoutdeeltjes, vulkanische deeltjes en nog vele andere stoffen. Vandaag zijn de meeste in de lucht zwevende deeltjes nog steeds afkomstig van deze bronnen. In vergelijking met de natuurlijke stoffen in de lucht lijkt het aandeel van de menselijke beschaving erg klein en onbelangrijk. Maar niets is minder waar. De groeiende hoeveelheden aan verontreinigd materiaal die door toedoen van de mens in de lucht rondzweven hebben al ernstige schade aangericht. Zo zorgen deze stoffen voor enorme, negatieve veranderingen in onze leefwereld. Zo brokkelen bijvoorbeeld bouwwerken af door de zure regen, stijgt het peil van de zeespiegel,… Naarmate hier meer over geweten is lijkt alles problematischer te worden. Het overleven van de atmosfeer en alle andere levensvormen die er afhankelijk van zijn is vooral een gevolg van de grootte van de atmosfeer, die zodanig schadelijke stoffen kan neutraliseren. Door menselijke en natuurlijke factoren komt onze atmosfeer echter in gevaar en valt deze bescherming gedeeltelijk weg.

Menselijke factor: CFK’s

Chloorfluorkoolstofverbindingen of CFK’s zijn koolwaterstoffen waarvan alle waterstofatomen vervangen zijn door chloor en/of fluor. CFK’s werden in de jaren ’50 ontwikkeld en gebruikt als drijfgas voor spuitbussen en koelmiddel. De bekendste onder de CFK’s is freon. De chlooratomen in CFK’s worden in de atmosfeer onder invloed van UV-stralen als radicaal ( een atoom of molecule met ongepaard elektron. Dit is een ongunstige configuratie dus zal het gretig willen overgaan naar een gepaarde configuratie. Hierdoor wordt het atoom/molecule erg reactief.) worden vrijgemaakt en dienen als katalysator voor de afbraak van ozon in de ozonlaag tot zuurstof. Hierdoor wordt het ozongat groter. Men wilde hier iets aan doen dus ontwikkelde men HCFK’s (chlooratomen worden vervangen door halonen). Hierbij is een deel van de waterstofatomen niet vervangen door chloor en blijft het niet zo lang in de atmosfeer hangen. Ze tasten dus minder de ozonlaag aan dan CFK’s. Van alle stoffen die de ozonlaag aantasten zijn CFK’s en halonen de belangrijkste.

Zoals eerder gezegd hierboven worden CFK’s en HCFK’s vooral gebruikt als koelmiddel in koel- en vrieskasten en airconditioningsinstallaties. Door adiabatische verdamping(uitzetten van het gas) wordt een koud gas gevormd waarmee men ruimtes kan koelen. Deze temperaturen kunnen dalen tot onder de -40°C.

Naast gebruikt te worden als koelmiddel worden de stoffen ook toegepast bij schuimen, drijfgassen, blus-, reinigings-, oplos- en isolatiemiddelen. Ook warmtepompen en medische toepassingen maken soms gebruik van CFK’s.

Op 16 september 1987 werd het Montreal Protocol opgesteld waarin stond dat CFK’s verboden moesten worden. Op 1 januari 1989 werd dit van kracht. Sindsdien heeft het nog vijf herzieningen ondergaan, namelijk in 1990, 1992, 1995, 1997 en 1999. De gehele Europese Unie heeft dit ondertekend, dus ook België volgt deze normen.

Natuurlijke factoren

Vulkanen
Niet alleen door het toedoen van de mens maar ook door natuurlijke oorzaken wordt de ozonlaag afgebroken. Vulkanen produceren ook chlooratomen waardoor de ozonlaag wordt afgebroken. Vroeger was er echter wel een natuurlijk evenwicht waardoor er evenveel ozon verdween en terug bijkwam. Nu is dit evenwicht helemaal verstoord en dragen de vulkanen dus bij tot een tekort aan ozon. Zo wordt het probleem dus alleen maar groter.

Koude temperaturen
In de stratosfeer is de lucht erg droog waardoor er normaal gesproken geen wolken kunnen voorkomen. Alleen wanneer de temperatuur onder de -80°C gaat, ontstaan er wolken. Dit is bijna alleen maar mogelijk boven de polaire gebieden in de lente. Deze wolken worden ook wel polaire stratosferische wolken of parelmoer(vanwege hun kleur) wolken genoemd. Aan deze wolken vinden chemische reacties plaats waarbij broom- en chloorverbindingen ontstaan die onder invloed van het zonlicht ozon gaan afbreken. De grootste bijdrage aan het aantal stikstofverbindingen in de stratosfeer komt van lachgas(N2O) dat meestal afkomstig is van natuurlijke bronnen.

Gevolgen van het gat in de ozonlaag

Het broeikaseffect

Het broeikaseffect wordt later uitgebreid verklaard en besproken.

Inversies met als gevolg smog
Een inversie treedt op wanneer een warme laag zich boven een koele luchtlaag bevindt aan het aardoppervlak. Bij deze inversie kan de opstijgende lucht niet verder geraken dan de laag warme lucht. De verspreiding van de vervuilde stoffen wordt hierdoor onmogelijk waardoor de concentraties steeds groter worden. Wanneer een gebied onder een warme luchtcirculatie komt te liggen (door het toedoen van een stabiel hogedrukgebied) komen hier aanhoudende inversies voor. Deze aanhoudende inversies zorgen voor een steeds terugkerend verschijnsel genaamd smog. Smog is samengesteld uit de woorden smoke+fog. De ‘smoke’ wordt door de warme luchtlaag tegengehouden, de ‘fog’.

Zure regen

Zwaveldioxide en stikstofoxide, geproduceerd door auto’s, smeltovens, krachtcentrales en andere zware industrieën zijn de grote veroorzakers van zure regen. Wanneer ze reageren met waterdamp ontstaan er verdunde zuren. In wolken gaan zich druppels salpeterzuur en zwavelzuur ophopen en zo met de neerslag naar beneden komen. Door zulke grote hoeveelheden zuur kunnen vissen in meren sterven omdat de concentratie aan zuur stijgt en niet meer leefbaar is. Ook wouden kunnen hierdoor ernstig aangetast worden. Beelden lijden ook erg onder de zure regen.

Zure regen is vreemd genoeg een gevolg van maatregelen die genomen werden om luchtvervuiling tegen te gaan. Zo moesten fabrieken bijvoorbeeld zeer hoge schoorstenen bouwen om de vervuilde stoffen op efficiënte wijze te kunnen verspreiden. Hoewel dit het plaatselijke vervuilingprobleem verminderde, werden andere gebieden, die hiervoor niet besmet waren, nu opeens wel met het probleem geconfronteerd. Zo werd in Europa en Noord-Amerika grote schade aangebracht door zure regen aan ongerepte gebieden. In de gebieden met bergen zorgde het föhneffect ervoor dat de wolken stegen aan de berghellingen, erachter afkoelden en zo neerslag vormden met de zure regen als resultaat.

Temperatuurdaling

Dit zal vreemd klinken maar het gat in de ozonlaag doet de temperatuur dalen boven de Zuidpool. De temperatuur daar is ongeveer 10°C lager dan in de jaren ’60. Ozon speelt een belangrijke rol in de opwarming van de lucht op grote hoogte. Door het tekort aan ozon gebeurt deze opwarming dus in mindere mate en daalt de temperatuur. Deze lage temperatuur zorgt dat het ozongat langer kan bestaan. Het is dus een vicieuze cirkel.