Ο πλανήτης γη, προκειμένου να έχει το κατάλληλο πριβάλλον για την επιβίωσή μας, περιβάλλεται από τήν ατμόσφαιρά η οποία αποτελείται από διάφορα στρώματα, αναλόγως μέ τήν σύστασή τους καί τίς συνθήκες πού επικρατούν.
Το πρώτο και σημαντικό στρώμα της ατμόσφαιρας είναι η Τροπόσφαιρα στήν οποία διαμορφώνεται ουσιαστικά ο καιρός, αφού εδώ γεννιούνται καί πεθαίνουν τά διάφορα καιρικά φαινόμενα όπως τά σύννεφα, η βροχή, τό χιόνι κ.λ.π.
Πάνω απ’ αυτή και σε ύψος 10.000 μέτρα περίπου αρχίζει η Στρατόσφαιρα, η οποία εκτείνεται μέχρι τά 40.000 μέτρα περίπου. Τό ενδιαφέρον πού παρουσιάζει αυτό τό στρώμα τό οφείλει κυρίως στήν ύπαρξη τού Όζοντος. Τό Όζον είναι κατά κάποιο τρόπο ένα είδος Οξυγόνου, αφού τό μόριό του απαρτίζεται από τρία άτομα Οξυγόνου αντί δύο πού συνιστούν τό μόριο τού Οξυγόνου.
Το όζον σαν στοιχείο σχηματίζει ένα λεπτό επί μέρους στρώμα στήν Στρατόσφαιρα (μεταξύ 19000 καί 30000 μέτρα) πού είναι πιο λεπτό πάνω από τις τροπικές περιοχές καί πιό παχύ πάνω απ’ τις πολικές περιοχές και λέγεται Οζονόσφαιρα ή στρώμα Chapman. Η ποσότητα του όζοντος μετρείται σέ μονάδες Dobson (DU) καί μιά τυπική του τιμή είναι 260 DU πάνω απ’ τις τροπικές περιοχές, αν καί υπάρχει μεγάλη εποχική και υψομετρική διακύμανση. Το Όζον λοιπόν δημιουργείται με την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV) σε μόρια οξυγόνου, οπότε μια σειρά αντιδράσεων λαμβάνει χώρα. Οι αντιδράσεις αυτές είναι γνωστές ως αντιδράσεις Chapman.
Αρχικά το μόριο του Οξυγόνου διασπάται στά δύο άτομά του τα οποία εν συνεχεία αντιδρούν με άλλα μόρια οξυγόνου καί συνθέτουν μόρια όζοντος. Ευνόητο είναι λοιπόν ότι οι ψηλότερες περιοχές είναι πιό πλούσιες σε όζον απ’ ότι οι χαμηλότερες, αφού η δράση των υπεριωδών ακτίνων ανακόπτεται, καθώς αυτές απορροφώνται απ’ τα πυκνότερα στα χαμηλότερα στρώματα. Οι ίδιες οι ακτίνες προκαλούν και την καταστροφή του όζοντος, αφού όταν πέφτουν πάνω του το διασπούν, επιβάλλοντας έτσι ένα ισοζύγιο Όζοντος πού καταστρέφεται καί Όζοντος πού δημιουργείται με συνέπεια η περιεκτικότητα αυτού στήν ατμόσφαιρα να παραμένει κατ’ αρχήν σταθερή καί περίπου 10 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο). Η ποσότητα του όζοντος βέβαια είναι τέτοια που αν συγκεντρωνόταν κοντά στό έδαφος θα είχε θερμοκρασία 0 βαθμούς Κελσίου και πίεση 1 ατμόσφαιρα, σχηματίζοντας ένα στρώμα πάχους 3 χιλιοστών.
Το “παράδοξο” με το όζον είναι ότι κοντά στο έδαφος είναι επιβλαβές για την ανθρώπινη υγεία αφού συμβάλει στην ρύπανση του αέρα πρωταγωνιστώντας στήν δημιουργία του περίφημου φωτοχημικού νέφους. Παρόλα αυτά ευρισκόμενο ψηλότερα, δηλαδή στην στρατόσφαιρα, συμβάλλει στην προστασία της υγείας σε βαθμό που θά ήταν αδύνατη η επιβίωση χωρίς αυτό. Η λειτορυγία του σε αυτό το επίπεδο, έχει τη μορφή του αόρατου φίλτρου, που απορροφά κάποιες απ’ τις εξαιρετικά επικίνδυνες υπεριώδεις ακτίνες που άν έφταναν στο έδαφος θα προκαλούσαν σοβαρές καταστροφές σε φυτά, ζώα και ανθρώπους.
Συγκεκριμένα οι ακτίνες αυτές προκαλούν καρκίνο και γήρανση του δέρματος, καταρράκτη των ματιών, εξασθένηση του αμυντικού συστήματος του ανθρώπινου οργανισμού κατά των παθογόνων μικροβίων και αύξηση των μεταδοτικών ασθενειών. Καταστρέφουν επίσης το φυτοπλαγκτόν και τις προνύμφες τών ψαριών. Επομένως εύκολα καταλαβαίνει κανείς γιατί η οζονόσφαιρα ονομάζεται καί ασπίδα όζοντος.
Τις τελευταίες δεκαετίες πολύς λόγος γίνεται για την περιβόητη τρύπα του όζοντος. Μετά μάλιστα τήν διαπίστωση της βλαπτικής δραστηριότητας αυτού, πολλές κυβερνήσεις ανησύχησαν και επιστήμονες και μη, άρχισαν να ενδιαφέρονται για το τι συμβαίνει με την φυσική αυτή ασπίδα τηε βιόσφαιρας. Έτσι έγινε αντιληπτό ότι μερικές από τις ανθρώπινες δραστηριότητες παράγουν κάποιους ρύπους που καταστρέφουν το όζον και ανατρέπουν το ισοζύγιο της φυσικής παραγωγής και καταστροφής. Η καταστροφή όντας επιλεκτική, έχει γίνει ιδίως στην στρατόσφαιρα πάνω απ’ την Ανταρκτική. Η μείωση της περιεκτικότητας του όζοντος σε αυτό το σημείο δίνει την αίσθηση τρύπας της Οζονόσφαιρας, διά μέσου της οποίας οι ανεπιθύμητες και επιζήμιες υπεριώδεις ακτίνες φτάνουν στον πλανήτη μας με όλες τις προαναφερόμενες συνέπειες.
Όταν λοιπόν λέμε τρύπα του όζοντος εννοούμε την περιοχή της στρατόσφαιρας, που έχει κάτω της συνήθους περιεκτικότητας σ’ αυτό το στοιχείο. Αυτό συμβαίνει λόγω των ανθρωπίνων δραστηριοτήτων που παράγουν ρύπους καταστρεπτικούς για το περιβάλλον. Οι κυριότεροι απ’ αυτούς τους ρύπους είναι οξείδια του αζώτου που περιέχονται στα καυσαέρια των αυτοκινήτων και αεροπλάνων. Οι χημικές ενώσεις που είναι υπέυθυνες για την εξασθένηση του στρώματος του όζοντος φέρουν το όνομα χλωροφθοράνθρακες (CFC) και χρησιμοποιούνται ώς προωθητικά αερίων στα διάφορα σπρέι (αποσμητικά, εντομοκτόνα κ.λ.π.), στις μονώσεις, στα ψυκτικά υγρά, στα ψυγεία (Freon) και τους κλιματισμούς.
Οι ενώσεις αυτές παραγόμενες με αντίστοιχες καθημερινές χρήσεις ή βιομηχανικές δραστηριότητες στην επιφάνεια του εδάφους, αρχίζουν να ανεβαίνουν με ένα πολύ αργό ρυθμό καί μετά από 20 καί 30 χρόνια φτάνουν στήν στρατόσφαιρα όπου αρχίζουν το οδυνηρό τους έργο. Έτσι εκεί ψηλά με την συνδρομή της ηλιακής ακτινοβολίας ελευθερώνουν άτομα χλωρίου που επιτίθενται κατά των μορίων του όζοντος, αποσπώντας τους άτομα οξυγόνου και διαλύοντάς τα.
Το κακό είναι ότι αυτές οι ενώσεις είναι εξαιρετικά σταθερές, επιζούν καθ’ όλη την διάρκεια του ταξιδιού τους και φτάνουν στην οζονόσφαιρα και εκεί πλέον δρούν καταλυτικά. Δηλαδή ενώ αυτές καταστρέφουν το όζον, οι ίδιες δεν καταστρέφονται και η δράση τους αναπτύσσεται σε εξαιρετικά μακροχρόνιους κύκλους. Αυτή η διαδικασία καταστροφής του όζοντος είναι πολύ έντονη πάνω από την Ανταρκτική και κυρίως κατά τούς ανοιξιάτικους μήνες Σεπτέμβριο καί Οκτώβριο, λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών που επικρατούν πάνω απ’ αυτή την ήπειρο του Νοτίου Πόλου.
Κατά την διάρκεια λοπόνο του πολικού χειμώνα σχηματίζονται πάνω απ’ την Ανταρκτική τα καλούμενα πολικά στρατοσφαιρικά σύννεφα (PSCs, Polar Stratospheric Clouds) σε χαμηλές θερμοκρασίες, δηλάδή σε μικρότερες απ’ τους 80 βαθμούς κάτω απ’ το μηδέν. Τα ψυχρά αυτά στρατοσφαιρικά κλιματα λόγω των ισχυρών δινών ανέμου (polar vortex), απομονώνουν τήν ήπειρο απ’ τον υπόλοιπο κόσμο αποτρέποντας τον θερμό αέρα απ’ τις τροπικές περιοχές να εισέλθει στήν περιοχή. Τά νέφη αυτά είναι πηγή παγοκρυστάλλων και έχει διαπιστωθεί ότι παίζουν σπουδαίο ρόλο στην καταστροφή του όζοντος, αφού χρησιμοποιούνται ως φορείς των προϊόντων αποικοδόμησης των φθοροχλωρανθράκων, που με γρήγορες αντιδράσεις οδηγούν στον σχηματισμό μορίων νιτρικού οξέος και χλωρίου, του οποίου την καταστρεπτική δράση προαναφέραμε.
Για πρώτη φορά η καταστροφή του όζοντος παρατηρήθηκε το 1975 και στά χρόνια που ακολούθησαν άρχισε η δραματική του μείωση. Στην δεκαετία του 80 η καταστροφή συνεχίστηκε, ενώ η τρύπα συνεχώς μεγάλωνε φτάνοντας στο φιανόμενο τον Οκτώβριο τού 1994 να έχει μείνει η μισή ποσότητα όζοντος και η τρύπα να υπερκαλύπτει την ήπειρο. Τον χειμώνα του 2000 η τρύπα κατέληξε να είναι τριπλάσια σε έκταση απ’ τις Η.Π.Α. και έφτασε μάλιστα σε πολλές πόλεις στήν νότια Χιλή και Αργεντινή.
Είναι πάντως περίεργο, ότι ενώ οι μεγαλύτερες ποσότητες φθοροχλωρανθράκων παράγονται στις ανεπτυγμένες χώρες του Β. Ημισφαιρίου, εν τούτοις πλήττονται απ’ την μείωση του όζοντος περιοχές του Ν. Ημισφαιρίου. Βεβαίως υπάρχει επέκταση της καταστροφής και σε περιοχές του Β. Ημισφαιρίου, ενώ η μεσόγειος, συμπεριλαμβανομένης και της Ελλάδος, ανήκουν στην ζώνη υψηλού κινδύνου και είναι ιδιαίτερα ευάλωτες στην μείωση του όζοντος λόγω της μεγάλης ηλιοφάνειας. Κατά το Κέντρο Χαρτογράφησης του Όζοντος των Ηνωμένων Εθνών οι τιμές του όζοντος μειώνονται σταθερά κατά 5% ανά δεκαετία, ενώ στην χώρα μας η αύξηση τών επιβλαβών υπεριωδών ακτίνων κατά τα τελευταία 20 χρόνια έφτασε το 18%.
Κατά την διάρκεια τών πέντε πιο κρύων χειμώνων από το 1993 έως το 1997 υπήρξε μείωση των τιμών του όζοντος και πάνω απ’ την Αρκτική, όπου προήλθε η εξασθένηση της προστατευτικής ασπίδας αυτού για πολλές περιοχές της Ευρώπης. Σύμφωνα με τους επιστήμονες το πρόβλημα τελικά είναι πολύ πιο ήπιο στο Β. Ημισφαίριο χάρις στην ύπαρξη μεγάλων ορεινών όγκων, όπως τα Ιμαλάϊα, ενώ στο Ν. Ημισφαίριο είναι περισσότερες οι θάλασσες.
Έτσι αυτή η κατανομή σε στεριά και θάλασσα οδηγεί στην δημιουργία κυματισμών κατ’ αρχήν στην Τροπόσφαιρα του Β. Ημισφαιρίου, που καλούνται κύματα πλανητικής κλίμακας ή μακρά κύματα. Τα κύματα αυτά διαδίδονται πρός τα πάνω καί θερμαίνουν την στρατόσφαιρα με την ενέργεια που μεταφέρουν και αποτρέπουν την δημιουργία των πολικών στρατοσφαιρικών κυμάτων στην Αρκτική, που όπως προαναφέραμε διευκολύνουν τούς καταστροφείς του όζοντος.
Κυβερνήσεις και επιστήμονες, έχοντας συνείδηση του κινδύνου, οδηγήθηκαν στην ενθαρρυντική συμφωνία τού Πρωτοκόλλου του Μόντρεαλ το 1987, σύμφωνα με το οποίο θεσπίστηκαν περιορισμοί στην παραγωγή χλωροφθορανθράκων και άλλων επικίνδυνων ρύπων. Από τι στιγμή που εντοπίστηκε το πρόβηλμα, μέχρι σήμερα, υπάρχει μια συνεχής προσπάθεια αναζήτησης νέων χημικών ενώσεων, που και τη καθημερινή ζωή θα διευκολύνουν και θα είναι ακίνδυνες για τό όζον. Ήταν μια από τις σπάνιες συνεργασίες όλων των εθνών γιά τήν αναζήτηση λύσης σε ένα παγκόσμιο πρόβλημα που απειλεί τον πλανήτη με αφανισμό.
Έτσι το 1994 διαπιστώθηκε και η πρώτη ελπιδοφόρα μείωση των χλωροφθορανθράκων χαμηλά στην τροπόσφαιρα. Πάντως οι ρύποι, που είχαν παραχθεί πρίν τήν εφαρμογή τών περιορισμών του Πρωτοκόλλου, εξακολουθούν να ανεβαίνουν με το βραδύτατο ρυθμό τους πρός την στρατόσφαιρα και ακόμη δέν έχουν αρχίσει την διαλυτική για τό όζον δράση τους.
