Elhuyar zientziaren komunikazioa

Ozono-geruzaren zuloa

2005/04/01 Gorrotxategi Zipitria, Mikel Iturria: Elhuyar aldizkaria

Denok entzun izan dugu zerbait ozono-geruzaren zuloari buruz, batez ere joan den hamarkadaren hasieran. Baina, gaur egun, hedabideetan ahaztutako gaia dugu, nahiz eta azkeneko urte hauetan historiako zulorik handiena egin den eta arazoak hor dirauen-

Ozono-geruzaren zuloa Antartikaren gainean.
NASA

Ozono-geruza estratosferan dago, 15 eta 35 km artean, planeta guztia inguratzen. Ozono-geruza ozono-gasaren molekulaz osaturik dago. Ozono-molekula bakoitza hiru oxigeno-atomoz osatzen da, eta izaera ezegonkorra du. Gogoratu behar da oxigeno-molekulak bi oxigeno-atomoz osatzen direla. Ozono-molekulak iragazki gisa jokatzen du B izeneko erradiazio ultramorearentzat, hau da, 280 eta 320 nanometro artekoentzat (ingelesez UV-B deitzen zaio). UV-B erradiazioak kaltegarriak dira planetako animalia eta landareentzat, eta, noski, gizakiarentzat ere bai.

Hala ere, erradiazio ultramorea behar-beharrezkoa da ozonoa sortzeko, erradiazio ultramoreak oxigeno-molekulak askatzen baititu. Eta horiek beste oxigeno-molekulekin erreakzionatzen dute, ozonoa sortzeko.

UV-B erradiazioaren eta ozonoaren eragina gizakian

Giza kutsaduraren eta kutsadura naturalaren arteko alderatzea.

Estratosferako ozonoaren gabezia kaltegarria da planetako animalia eta landareentzako. Baina ozonoa lurrazalaren mailan egotea ere kaltegarria da. Ozonoa ezegonkorra delako gertatzen da hori: ondorioz, erraz erreakzionatzen du beste elementu kimikoekin. Ozonoak arnasa hartzea zailtzen du, batez ere asma duten gizakiei, eta zuhaitz nahiz uztetan kalteak eragiten ditu. Zientzialariek oraindik ez dute argitu nola sor daitekeen ozonoa bezalako gas ezegonkor bat lurrazalaren mailan, ezta ere zergatik gertatzen den batez ere hiri handien inguruan. Hiri horietako biztanleak dagoeneko ohituta dauden ‘ozono-alarmetara’, esaterako Txileko hiriburuan, Santiagon.

Giza kutsadura ala kutsadura naturala?


Argi dago kloroa (Cl) estratosferara iritsi dela, baina gizakiak eragindako kutsadurari zor zaio ala berez iritsi da estratosferara? Izan ere lurrazalean kloro-kantitate handiak aurki daitezke, esaterako, itsasoan gatz moduan (NaCl).


Goian, ozono-kantitatearen banaketa atmosferan. Behean, bi ozono-molekulen sorrera-mekanismoa.

Itsasoko ura lurruntzen denean gatz-kantitate bar ere lurruntzen da, baina lurrera bueltatzen da euri, izotz edo elurrarekin batera, uretan disolbagarria delako. Kloroa kantitate handietan aurki daitekeen beste leku bat igerilekuak dira, baina kloro hori ere uretan disolbagarria da, eta, ondorioz, ez du arazorik sortzen.

Kutsadura naturalaren iturri bat sumendiak dira; izan ere, sumendiek hidrogeno kloruroa jaurtitzen dute atmosferara, baina kloroa azido klorhidiko bilakatzen da, eta azken hori uretan disolbagarria da. Baina gizakiak erabiltzen dituen halokarbonoak, CFCak, karbono tetrakloruroa (CCI4) eta metil kloroformoa (CH-CCI3), ez dira uretan disolbagarriak, eta, beraz ez dira Lurrera jausten euri, izotz edota elurrarekin. Hori dela eta, estratosferara iristen dira haizeak lagundurik. Hori kontuan hartuta, argi dago ozonoa suntsitzen duen kloro estratosferikoa gizakiak sortutakoa dela.

Nola suntsitzen da ozono-geruza?


Guztiz frogatuta dago kloroak ozonoa suntsitzen duela. Prozesu hori UV erradiazioak CFCko kloro-atomoa askatzen duenean gertatzen da. Kloro-atomoak ozono-molekula batekin erreakzionatu eta suntsitu egiten du, baina erreakzioa gertatu ondoren kloro-atomoak aske dirau. Beste ozono-molekulekin erreakzionatzen jarraitzen du, eta horiek guztiak suntsitzen ditu. Prozesu hori guztiz kaltegarria da kloro-molekula batek 100.000 ozono-molekula inguru suntsi baititzake. Prozesu hori kloroa beste elementu batekin konbinatzen denean gelditzen da. Kloro-atomo baten batezbesteko bizitza bi urte ingurukoa da estratosferan.

Erresuma Batuko CFCen erabilera hainbat alorretan ,1986an. CFCen erabilera oso zabalduta zegoen urte haietan.
Helsinkiko konferentzia

Baina jakina da erreakzio hori estratosferan gertatzen dela, eta CFC molekula batek aireak baino pisu handiagoa daukala: orduan, nola liteke CFC molekula bat estratosferara iristea? Haizea beti mugimenduan dagoelako eta haizean dauden substantzia kimikoak nahasten dituelako gertatzen da hori. Nahasketa eta mugimendu horrek bere pisuarekin eroriko litzatekeen baino indar handiagoarekin igotzen du CFC molekula. Horrez gain, CFC molekulak ez du erreakzionatzen Lurraren mailan eta ez da uretan disolbatzen; beraz, CFC molekula erraz iristen da estratosferara duen pisua duela ere.

Zergatik erabili ziren CFCak?

Aurreko galdera irakurri ondoren edonori bururatzen zaio beste hori ere. CFCak 1920eko hamarkadan sortu zituzten General Motors-eko kimikariek. CFCen erabilpena oso zabala izan zen eta industria askotan erabili ziren. Arrazoia da CFCa lortzea nahiko merkea zela. Gainera, haren egonkortasuna azpimarratu behar da; izan ere, egin ziren probetan frogatu zen ez zuela beste molekulekin erreakzionatzen. Horri gehitu behar zaio ez zela kaltegarria izakiontzat. Horrez gain, ez zen uretan disolbatzen. Inork ez zuen pentsatu, ordea, zer gertatuko zen molekula hori estratosferara iritsitakoan.

Zergatik poloetan?

CFCek ozono-molekula bat nola suntsitzen duten adierazten du irudi honek.

Argi dago kutsadura ez dela poloetan sortzen, handik milaka kilometrora baizik. Horregatik, oso arraroa dirudi kutsaduraren ondorioak poloetan gauzatzea. Baina gertaera horrek badauka bere arrazoia.

CFCak batez ere Ipar hemisferioan ekoitzi eta askatzen dira. Hain justu, munduko CFCen % 90 Sobiet Batasun ohian, Japonian, Europan eta AEBetan ekoizten da.

Jarraian, CFCak estratosferara igotzen dira tropikoetan dauden haize-lasterrak erabiliz. Behin estratosferan daudelarik, bi poloetara iristen dira hango haizeez baliatuz. Hori dela eta, CFCak atmosfera osoan zabaltzen dira. Baina bi poloen artean ezberdintasun bat dago: metereologia. Metereologiaren ezberdintasuna poloetan dauden lur-azaleran oinarritzen da; izan ere, Hego poloa itsasoz inguratutako lur-azalera handi bat da; Ipar poloak, ostera, lur-azalera txikiagoa dauka, eta haren inguruko itsasoak lur-zati handiak dauzka, esaterako, Kanadaren iparraldeko irlak, Groenlandia, Eskandinavia...

CFCen bidea emisiotik poloetaraino.

Hego poloko metereologiak tenperatura freskoak sortzen ditu. Udak irauten duen sei hilabeteetan, egunean 24 orduz argia dago, eta ozonoak UV izpiak xurgatzen ditu. Hori dela eta, tenperatura pixka bat igotzen da. Baina neguko sei hilabeteetan airea pixka bat hozten da; ondorioz, airea jaitsi eta biraka hasten da Antartika gainean. Airearen abiadura gorantz doa eta udaberria iristerako 400 km orduko abiadurara iristen da. Biraka ari den zurrunbilo horrek barruko aireari eusten dio, eta, ondorioz, ez dago nahasketarik kanpoko airearekin. Horraino ez dago ezberdintasunik Antartikaren eta Artikoaren artean. Baina Artikoan aire-zurrunbilo hori apurtu egiten da hainbat aldiz, aipatutako lurrak direla medio. Ondorioz, zurrunbiloaren barneko airea kanpokoarekin nahasten da.

Antartikan, aldiz, zurrunbilo horrek ez dauka oztoporik eta tenperatura Artikoko neguan baino 10 edo 15 †C txikiagoa da, hau da, 80 †C ingurukoa zero azpitik. Antartikako udaberrian, lehen eguzki-izpiekin, estratosfera berotu eta aire-zurrunbiloaren indarra apaltzen hasten da. Azaroaren erdialderako zurrunbilo hori guztiz desagertzen da. Baina lehenago zeuden tenperatura hotzetan azido nitrikoak izotzezko laino estratosferikoak sortzen ditu, eta horrek giro kimiko egokia dakar ozonoa suntsitzeko.

Hego poloan sortzen den haize-zurrunbiloaren eskema.

Laino horietan, HCl eta ClONO 2 -ak beren artean erreakzionatzen dute eta azido nitrikoa eta kloroa (Cl 2 ) sortzen dituzte. Molekula hori, berez, egonkorra da eta ez du ozonoarekin erreakzionatzen, baina eguzki-izpiek fotolizatu egiten dute eta bi kloro erradikal asketan deskonposatzen da; horiek ozonoarekin erreakzionatzen dute. Ipar poloan tenperatura altuagoengatik laino gutxiago sortzen dira, eta, ondorioz, ozono gutxiago suntsitzen da.

Handituko da ozono-geruzaren zuloa?


Azkenaldian beldur bat nagusitu da: ea ozono-geruzaren zuloa Hego Amerikara iritsiko ote den, hura baita Antartikatik gertuen dagoen lur-eremua. Baina horri erantzun aurretik jakin behar da Hego Amerikarako zer hartzen den zulotzat. Adituek zuloa deitzen diote Hego Amerikan ozono-zutabea 220 DU (Dobson unit) baino txikiagoa denean. Hori kontuan edukiz esan daiteke ozono-zuloa Hego Amerikara iritsi dela. Izan ere, Txileko hegoaldean 220 DU-tik beherako neurriak eduki dira. Baina, hori iraila eta urria artean gertatu da soilik, eta egun gutxi batzuetan bakarrik. Beraz, Hego Amerikako ertza ozono-geruzaren zuloaren mugatzat har daiteke.
Antartikan lortutako ozono-neurketarik txikienak eta eguna. Badirudi azkeneko urteetan egoera hobetu egin dela pixka bat.
NASA

Etorkizunera begira zientifikoak itxaropentsu daude. Izan ere, CFCak debekaturik daude Montrealgo protokoloa (1987) sinatu zenetik. Egindako azterketak kontuan hartuz, 50 urte barru CFCak desagertu egingo direla uste da, eta, hala, ozonoaren oreka naturala berriz berreskuratuko dela.

Baina datu horiek guztiak zuhurtzia handiz hartu behar dira; izan ere, uste zen 2000. urtean ozono-geruzaren zuloak inoizko hedadura handiena lortu zuela, eta ondorengo urteetan ez zela handituko. Naturan, ordea, kontuan hartu beharreko elementu asko daude; esaterako, 2002an ez zen zulo nabarmenik ikusi urte beroa izan zelako, baina 2003an ohiko hedadurarekin agertu zen, eta ezagutu den bigarren handiena izan da.

Hala ere, egia da ozonoarentzat kaltegarriak diren substantzien troposferako kontzentrazioa jaisten ari dela 1995etik. Baina troposferatik estratosferara pasatzeko hiru eta sei urteren artean behar dituzte substantzia kaltegarriek. Azkeneko urteotan, estratosferan dagoen kloro-kontzentrazioa konstante mantendu da eta dagoeneko apur bat beheraka hasi da. Ozonoaren etorkizuna, ordea, ez dago soilik kloroaren eskuetan, gizakiak erabiltzen dituen beste gai batzuek ere (metanoa, oxido nitrosoa, sulfato-partikulak) badaukate zer esana. Baita klima-aldaketak ere.

Laburbilduz, esan daiteke atmosferan dauden substantzien artean prozesu oso konplexuak gertatzen direla eta zaila dela parte hartzen duten aldagai guztiak kontuan hartzea etorkizunean zer gertatuko den hautemateko. Baina ditugun datuak itxaropentsu egotekoak dira; badirudi ozonoaren suntsiketa gelditu dela eta gutxika-gutxika hobera egingo duela. Hala eta guztiz ere, argi dago etorkizunean lortuko den atmosfera ez dela izango 1970eko hamarkada baino lehenago zegoenaren berdina, eta atmosferako substantziak tentuz aztertu beharko dira.

Erradiazio ultramorearen kalteak

Gaur egun frogaturik dago, froga garbi eta zehatzekin gainera, UV-B erradiazioa gehitzeak ondorio kaltegarriak dauzkala gizakiarentzat:

    Azaleko minbizi onak nahiz gaiztoak sortu eta indartzen ditu.
    Sistema immunologikoari kalte egiten dio.
    Begiei kalte egiten die, esaterako, begi-lausoak sortzen ditu.
    Eguzki-erredurak sakontzen ditu eta azala zahartzen du.
    Dermatitis alergikoaren eta toxikoaren arriskua handitzen du.
    Bakterio eta birusen zenbait gaitz indartzen ditu.
    Arrantzaren eta uzten etekina txikiagotzen du.

Nola neurtzen da ozonoa?

lambda on eta lambda off -en aukeraketa begiaren xurgatze optikoarekin alderatuz.

Gehien erabiltzen den teknika xurgapen diferentzialaren teknika da. Eguzkitik lurrazalera iristen diren bi uhinen erradiazioa neurtzean datza teknika. Bi uhin horien uhin-luzera oso antzekoa da, baina uhin-luzera horietan ozonoaren atenuazioa oso ezberdina da.

Zehazki, lambda on SUB off = 315 nanometrokoa da, non ozonoaren sekzio eraginkorraren xurgapena hainbat aldiz handiagoa den lambda on -en lambda off -ekin alderatuz gero. Gainera, espektroaren zati honetan atmosferan dauden beste osagaien eguzki-irradiazioen atenuazioa oso antzekoa da; beraz, bi uhin-luzeren irradiazioaren arteko zatiketak ozono-kantitatearen berri ematen du.

Zehaztuz, esan daiteke, Lurrera iristen den uhin-luzera jakin bateko eguzki-irradiazioari I lambda deituz gero, haren balioa hau dela:

non,

    L zeharkatutako atmosferaren luzera.
    I o lambda eguzki-irradiazioa atmosferatik at.
    K ab lambda atmosferako osagaiei (ur lurruna, ozonoa, N 2 , 0 2 , CO 2 ...) zor zaien atenuazio-koefizientea.
    k A lambda Rayleigh dispertsioari zor zaion atenuazio-koefizientea.
  • k M lambda Mie dispertsioari zor zaion atenuazio-koefizientea.

Lambda on eta lambda off inguruko uhin-luzeretan Rayleigh eta Mie koefizienteen balioa berdintzat har daitezke, hau da: k A lambda on = k A lambda off eta k M lambda on = k M lambda off . Halaber, espektroko zonalde honetan, atmosferako osagaien xurgapena baztergarria da, ozonoari dagokiona izan ezik. Beraz, eguzki-argiak jasaten duen atenuazioa espektroko zonalde honetan ozono estratosferikoari zor zaio soilik. Ohikoa da lambda on = 300 nm eta lambda off = 315 nm-koak izatea eta k o lambda on = 7 ko lambda off , hau da, lambda on -en xurgapena lambda off -en baino zazpi aldiz handiagoa da. Ondorioz, lambda on eta lambda off -en intentsitate-koefizientea honela ematen da:


Ozonoaren xurgapen-koefizientea k o lambda , ozonoaren kontzentrazioaren (N) eta haren xurgapen efikazeko sekzioaren (T) bitartez definituz gero, aitzineko adierazpena honela geratzen da:

Baina airea kontuan eduki beharra dago; horretarako, mr erabiliko da, non mr airearen masa erlatiboa den. Aipatzekoa da mr faktorea eguzki-orduaren, urteko egunaren eta latitudearen arabera zuzendu egiten dela fidagarria izan dadin.

non,

    D ozono-geruzaren batezbesteko zabalera den.
  • N ozono-geruzaren batezbesteko kontzentrazioa den.
Ozonoa neurtzeko unitatea Dobson da. Mila Dobson 1 cm2-ko oinarria duen ozono uniformeko zutabe bati dagozkio, betiere, presio estandarrean (1 atm) eta tenperatura estandarrean (273K edo 0 †C).

Ondorioz, azalduta geratu da nola I lambda on eta I lambda off neurketak jakinda ozono-kantitatea jakin daitekeen.

Ezkerreko irudiko geziek xurgapen diferentziala non egiten den adierazten dute. Lambda on = 300 nm eta lambda off = 315 nm aukeratu ohi dira, non ozonoaren xurgapen-efikaza hainbat aldiz handiagoa den lambda on -en lambda off -ekin alderatuz gero.

Horrez gainera, kontuan hartu behar da non gauden eta urteko zein egun den ozono-neurketari dagokion emaitza altua edo baxua den jakiteko.

Ozono-geruzaren zuloaren historia

CFCen munduko ekoizpena hainbat urtetan, tonatan adierazia.
Iturria: AFEAS

Ozono-geruza deuseztatzen ari zela 1982an jakin zen lehen aldiz, Antartikan zegoen Syowa (69H, 39E) japoniar estazioak neurtutako ozono-zutabearen datuak ezagutzera eman zirenean. Neurketak 1964. urtean hasi ziren, eta garbi erakusten zuten 1975. urtetik aurrera ozonoak beheranzko joera argi bat zuela.

Antartikan sakabanatuta zeuden beste estazioetan ere ozonoak antzeko jokaera zeukala ikusi zen geroago, eta guztietan ozonoaren gutxitzea 70. hamarkadan hasi zen. Gainera, zientzialariak ohartu ziren ozonoaren gutxitzea udaberri australean hasten zela eta desagertu egiten zela ziztu bizian. Munduko zientzilariak larritu egin ziren prozesuak aurrera jarraituz gero ondorio larriak izan zitzakeelako gizakian eta planetan.

Urte batzuk geroago, ozono-geruzaren zulo gisa ezagutuko zena ulertzeko pauso garrantzitsu bat eman zuen J. Lovelock-ek. Izan ere, zientzilari ingelesa goi-atmosferan gertatzen zen dinamika aztertzea helburu zuen proiektu batean murgildu zen. Horretarako, maiztasun handiz atmosferara jaurtikitako substantzien artean suntsitu aurretik bizi luzea zeukatenetan zentratu zen. Hala, substantzia haien aztarnei jarraituz, sortzen ziren lekuetatik Antartikara nola iritsi ziren jakin zuen.

Atmosferaren jokaera jakiteko erabiliko zituen substantzia haiei markatzaile deitu zien. Hainbat substantzia aztertu ondoren, CFCak aukeratu zituen lan horretarako, oso erabiliak eta egonkorrak zirelako. CFCen aztarnari jarraitzen ari zela bat-batean ohartu zen Antartikan kontzentrazio altuan zeudela.

CFCak oso egonkorrak zirela eta ezeri ez ziotela eragiten uste zen, horregatik erabiltzen ziren hainbeste industria guztiz ezberdinetan eta helburu anitzetarako. Baina Molinak eta Rowlandek 1972an frogatu zuten CFCetan irradiazio ultramoreak kloroa askatzen zuela eta horrek ozonoa suntsitzen zuela.

Hori guztia jakin zenean, talde ekologistek CFCen aurkako kanpainak hasi zituzten jendea kontzientziatzeko asmoz. Hala, CFCen aurkako jarrera zabaldu egin zen. Politikariek, egoera larria zela ikusita, CFCen debekuaren alde egin zuten hainbat konferentziatan, betiere ekologistek nahi baino mantsoago eta industria kimikoak nahi baino azkarrago.

Hego poloko ozono-zuloaren garapena urtez urte.
Iturria: NASA

Ozono-geruzari buruz Stockholmen egindako Giza Inguruneari buruzko konferentzian (1972) hitz egin zen lehen aldiz. 1977an adituak Washingtonen batu ziren Ozono Geruzaren Mundu Mailako Plana aurrera eramateko. Lau urte geroago, Nazio Batuek itun bat proposatu zuten ozono-geruzaren arazoari buruz. Nazioarteako lehen hitzarmena Vienan sinatu zen, 1985ean; han, ozono-geruzarik ez izateak sor zitzakeen ondorioak ikertzeko asmoa azaldu zen.

Baina hitzarmenik ezagunena 1987an Montrealen sinatutakoa da. 165 herrialdek sinatu zuten (munduko ekoizpenaren % 90 bilduz) eta haien xedea ozonoa suntsitzen zuten substantziekin bukatzea zen. Horretarako, bi data ezarri zituzten: 1996 herri garatuentzat eta 2010 beste herrientzat. Hitzarmen hori sendotzeko asmoz gutxienez lau urtez behin batzartzeko akordioa lortu zuten. Geroztik garrantzitsuenak Viena (1995) eta Montreal (1997) izan dira. Gaur egun, 180 herrialdek sinatu dute Montrealgo hitzarmena.


Bibliografia

    Ciencias de la naturaleza
    Vol. 12, Planeta (1997).
    Cómo funciona la naturaleza
    Debate (1992).
    Uriarte, A.
    Ozono: la catástrofe que no llega
    Tercera Prensa (1995).
    Cacho, J. eta Sainz de Aja, J.
    Antártida: el agujero de ozono.
    Tabapress (1989).

Gehitu iruzkin bat

Saioa hasi iruzkinak uzteko.

Saioa hasi

Erabiltzaile-izenik ez baduzu, eman izena

Pasahitza ahaztu zait

Jarraitu Zientzia.eus

Gehitu zure bloga

Zientzia app

Webgune honek cookieak erabiltzen ditu zure nabigazio-esperientzia hobetzeko. Nabigatzen jarraitzen baduzu, ulertuko dugu cookie horien erabilera onartzen duzula. Onartu
Informazio gehiago
Babesleak

Kultura eta Hizkuntza Politika Sailak (Hizkuntza Politikarako Sailburuordetzak) diruz lagundua

Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila
Gipuzkoako Foru Aldundia