Mi a fene van az ózonpajzzsal?

További Tudomány cikkek

Kilyukadt az ózonpajzs, mind meghalunk! – rémisztgetett a nyolcvanas években a média, és a dolog egészen úgy hangzott, mint amikor a Csillagok háborújában a Halálcsillag erőtérpajzsán jutottak át Luke Skywalkerék az X-szárnyú űrvadászokkal. A világvége aztán elmaradt, mert az emberiség ügyesen kicserélte a hűtőgépekben a freont valami más folyadékra, és ettől egy csapásra megoldódott minden. Na de ha megoldódott minden, akkor hogyan lehet, hogy idén nyáron szinte hetente dönt új rekordot Magyarországon az UV-sugárzás?

Június közepe óta az Országos Meteorológiai Szolgálat rendszeresen ad ki UV-riasztást, és többször is arról szóltak a hírek, hogy negatív rekordot döntött a légkör ózontartalma, ebből adódóan pedig szinte folyamatosan extrém magas az ultraibolya sugárzás. Most, amikor ezt írom, délelőtt 10 óra van, aránylag felhős, borús az idő, mégis, a Met.hu UV-index térképe szerint nagyjából a fél országban 7-es szint körüli, vagyis nagyon erős a sugárzás, és kora délután mind az öt mérőponton (Budapest, Siófok, Kecskemét, Sármellék, Kékestető) 1-2 órára túllépi majd a riasztással járó 8-as szintet. Ilyenkor 15-20 perc elég egy csúnya leégéshez, ami – a bulvármédia felelőtlen és veszélyes „direkt délben kell napozni, naptej nélkül” hülyeségével ellentétben – a bőrrák előszobája.

A magyar előírások 7-es szint felett nevezik erősnek és 8-asnál extrémnek az UV-sugárzást; utóbbinál adja ki a meteorológiai szolgálat a riasztást. Ezek a határok kicsit szigorúbbak, mint a WHO ajánlása: a nemzetközi szervezet skáláján 6-nál kezdődik a magas, 8-nál a nagyon magas és 11-nél az extrém szintű sugárzás.

A WHO egyébként óva int attól, hogy azzal határozzuk meg az egyes szinteket, hogy mennyi idő alatt ég le az ember, mondván, ez amúgy is erősen függ a bőr egyénenként változó érzékenységétől, másrészt hamis biztonságtudatot ad, mert a leégési időt könnyű úgy értelmezni, mint a biztonságos napozási idő felső határa.

A Földön valaha természetes körülmények között tapasztalt legmagasabb UV-sugárzás 43,3-as volt, ezt 2003-ban Bolíviában egy 6000 méter magas vulkán csúcsán mérték. Itt aztán összejött minden körülmény: az Egyenlítőhöz közeli elhelyezkedés, a nagy magasság, az éppen minimum szinten levő ózonréteg, amit még pluszban megtépázott egy komolyabb napkitörés is. Szakértők szerint ez az UV-szint már az a kategória, amivel a Marsra szálló űrhajósoknak kell szembenézniük majd a vörös bolygó felszínén.

Na de hol van ilyenkor az ózonpajzs, aminek az lenne a dolga, hogy megvédjen minket? Nem úgy volt, hogy pár évtizede kicsit kilyukasztottuk, de már elmúlt?

Nos, a helyzet ennél kicsit bonyolultabb, és ahhoz, hogy megértsük, miért brutális az UV-helyzet, először azt kell megértenünk, mi is az az ózonpajzs és az ózonlyuk. Sőt, hogy mi az az ózon, és miért jó, hogy van.

Ózon 101

Az „ózonpajzs” kifejezés elég félrevezető, de még az „ózonréteg” is; a dolgot ugyanis nem úgy kell elképzelni, hogy a légkör teteje meg a világűr alja közötti hely ki van öntve ózonnal, mint a szigetelés az ablak körül. A valóságban ez úgy néz ki, hogy a légkör felső rétegében, a 20 és 40 ezer méter közti sávban a levegőben nagyjából tízszer annyi ózon található, mint a felszín közelében. Ez még mindig elég kevés: a 20 kilométer vastag légrétegben nagyjából annyi az ózon, hogy az tiszta gázként, lenn a felszínen kb. 3 milliméter vastag lenne.

Az ózont éppen az az UV-sugárzás hozza létre, ami ellen véd. Az UV kijön a Napból, bemegy a légkörbe, ott találkozik az oxigénmolekulákkal, és széttépi bennük az oxigénatomok közti kötést. A pórul járt O₂-ből így lesz két kóbor O, amelyek becsatlakoznak más oxigénmolekulákhoz, és létrejön belőlük az O₃, vagyis az ózonmolekula. A sugárzás energiája így átalakul kémiai energiává, aminek az a következménye, hogy a legnagyobb energiájú ultraibolya sugárzás, az UV-C (ez elég durva cucc, sterilizálásra használjuk idelenn, mert a baktériumokat is kicsinálja, amiknek azért jóval strapabíróbb a szervezetük, mint a miénk) egyáltalán nem ér le a Föld felszínéig, de az eggyel gyengébb UV-B nagy része is elnyelődik.

Az O₃ molekulákat viszont ugyanígy szétszaggatja az UV-sugárzás, és azok oxigénné alakulnak vissza, miközben megint csak elnyelnek egy csomó energiát. Vagyis az ózonrétegben végtelenítve, folyamatosan oda-vissza alakul az ózon és az oxigén, ezt a folyamatot az UV-sugárzás energiája hajtja, és ezáltal annak nagy része odafenn el is vész. Mindez nagyjából 300 millió éve egyensúlyban tartja az ózonréteget, és egészen csodálatos önszabályozó mechanizmus dolgozik benne: ha valaki máról holnapra ellopná az ózon felét, a bejövő UV-sugárzás több oxigénnel és kevesebb ózonnal találkozna, vagyis több ózon képződne, mint amennyi elbomlik, egészen addig, míg helyre nem áll az egyensúly. (És hogy a dolog még bonyolultabb legyen: az ózon csak odafenn tesz nekünk jó szolgálatot, lenn a felszín közelében elég egészségtelen, de ebbe most ne menjünk bele.)

Az emberiség nagyjából az 1930-as évekre jutott el arra a technikai szintre, hogy ezt az öngyógyító képességet úgy oldalba tudja rúgni, hogy idővel felboruljon odafenn az egyensúly. A trükk egyszerű: olyan anyagokat kell a légkörbe juttatni, amelyek folyamatosan bontják az ózont, és nagyobb hatékonysággal teszik ezt, mint ahogy az önstabilizáló folyamat visszatölti. Ilyen például a nitrogén-monoxid, amiből a műtrágyázás elterjedésével került elég sok a levegőbe, és a még sokkal brutálisabb klór és bróm, amik a mára szitokszóvá vált és nagyrészt a forgalomból kivont freonokban és halonokban vannak. Félelmetes, amit ezek kémiai bontás címszó alatt odafenn rombolnak: az Antarktisz felett 25 kilónyi tiszta klór két hónap alatt 500 ezer tonna ózont bont el –hát így lesz az ózonlyuk.

Apropó, ózonlyuk

Az a nagy szerencsénk, hogy a légkörbe kerülő ózonkárosító anyagok legdurvábbjai alapállapotban nem bántják az ózont, ehhez egy csomó kémiai folyamaton kell átmenniük, amihez extrém körülmények szükségesek. Például az, hogy tartósan szuperhideg legyen, aztán kisüssön a Nap. Az Antarktisz felett pont ez van: a földrajzi jellegzetességei miatt egy óriási, a Déli-óceán fölött áramló légörvény, meteorológusul vortex zárja körbe, ami miatt az ottani télen a hőmérséklet lemegy akár -80 fokra is. Mínusz 78-nál jön a probléma: ezen a hőmérsékleten a légkörbe került gázokból addigra mindenféle reakció folytán létrejött salétromsav megfagy, és klórgáz szabadul fel. A tél végén a klórgázt a napsugárzás klóratomokra bontja, és azzal indul is az ózonholokauszt. Ennek az eredménye, hogy szeptember-októberre a légkör 15 és 19 kilométer közti sávjában az Antarktisz felett teljesen elfogy az ózon, és felette a szokásos mennyiség kb. 40 százaléka marad csak meg. Novemberre aztán megváltozik a meteorológiai helyzet, és az ózonréteg szépen visszagyógyítja magát a következő télig.

Az Északi-sarkvidéken kicsit más a helyzet, ott a légkör télen alapban melegebb, mint délen (merthogy az északi félteke telén, decemberben vagyunk a legközelebb a Naphoz), és nemcsak tenger, hanem kontinensek veszik körül, emiatt nincs meg a levegőt lehűtő tartós légörvény sem. A kritikus -78 fokot így elég ritkán éri el a hőmérséklet – de azért akad rá példa. 2011 szokatlanul hosszú és kemény telén alakult ki először az északi ózonlyuk, ami ugyan nem volt olyan súlyos, mint a déli, viszont áprilisra áttevődött délebbre, lakott területek fölé. Azóta ez a jelenség többször megismétlődött, a 2016-os tartja a rekordot, amikor tavasz elején a szokásos ózonmennyiség negyede hiányzott. Ez viszont mindkét pólusnál tipikusan tavaszi jelenség; a nyári ózonriasztás nem az északi ózonlyuk miatt van, hanem az ózonréteg általános ritkulása miatt.

Gyógyul, de lassan

A Föld mérsékelt égövi területei felett, ahol mi is lakunk, húsz év alatt átlagosan 4-6 százalékkal csökkent az ózonréteg vastagsága, ez nagyjából ugyanekkora növekedéssel jár a felszínt elérő UV-B sugárzásban. Szakértők szerint 1 százalék UV-B emelkedés kb. annak felel meg, mintha 300 kilométert utaznánk az Egyenlítő felé, amerre egyébként természetes módon növekszik a sugárzás intenzitása. Vagyis két évtized alatt eljutottunk addig, hogy Magyarországon olyan UV-értékeket mérünk, amik az egész ózonpara előtt mondjuk Dél-Spanyolországra vagy Tunézia és Algéria északi partjaira voltak jellemzők.

A nemzetközi környezetvédelmi mozgalmak egyik legnagyobb sikersztorija, hogy 1987-ben sikerült összehozni a montreali egyezményt, és azzal az ózonkárosító anyagok kibocsátását évi 1,5 millióról mára 200 ezer tonna alá csökkenteni. Csakhogy ezek az anyagok akár több száz évig is odafenn maradhatnak, vagyis hiába húzzuk be mi itt lent a kéziféket, az ózon öngyógyulása csak évtizedes késéssel indul be, és akkor is elég lassan. Magyarország felett az ózonréteg vékonyodása a 2000-es évek elején állt meg, és ma már lassú javulás mérhető. Az Antarktisz felett csak 2016-ban mértek először növekedést az ózon átlagos mennyiségében (erről a globális felmelegedés tehet, ami általában véve segíti az ózon képződését, de a sarkvidékek fölött pont gátolja). Ha minden jól megy, a mérsékelt égöv alatt a 2030-as évek végére, a pólusoknál az évszázad végére áll vissza a természetes állapotára az ózonréteg.

Na de akkor megint ott tartunk, hogy jó irányba mennek a dolgok, hát akkor miért van mégis minden másnap UV-riadó?

Azért, mert attól, hogy túl vagyunk a legrosszabb időszakon, és az ózonréteg átlagos vastagsága növekszik, a természetes kilengések miatt néha beüthetnek negatív csúcsok.

„Az ózonréteg nem egy statikus képződmény, mint egy esernyő, hanem egy állandóan megújuló réteg, ahol folyamatos az ózonképződés és a -bomlás. Ezeket a folyamatokat a kémiai anyagok jelenléte, a napsugárzás és a magaslégkör dinamikája (áramlások, keveredés) befolyásolja. A kémiai anyagok jelenléte odafönt jól ismert és kiszámítható, a dinamika változásai annál kevésbé. Erre közvetve van hatással az üvegházhatás erősödése és a felmelegedés, de az összefüggések még jórészt tisztázatlanok. Egy-egy szerencsétlen kombináció okozhat regionálisan és időszakosan jelentős ózonhiányt, de azért ez az ózonréteg változásának általános trendjét nem befolyásolja. Éppúgy nem, mint ahogy egy-egy átlagosnál hidegebb nap vagy hét időjárása nem töri meg a felmelegedés trendjét. Az ózonréteg pillanatnyi állapotát tekinthetjük az ózonréteg időjárásának, a több évtizedes átlagot az ózonréteg éghajlatának” – magyarázta az Indexnek Gelencsér András levegőkémikus, akinek Füstbe ment bolygó című könyvére egyébként erősen támaszkodtunk az előző pár bekezdés kis ózon-gyorstalpalójában.

Vagyis a jó hír az, hogy igenis sikerült elkerülni a világvégét – számítások szerint, ha nincs a montreali egyezmény és a nagy freonstop, mára 20 százalékkal lenne kevesebb ózon a levegőben, és gyakorlatilag az Egyenlítőnél megszokott UV-sugárzás érné az egész mérsékelt égövet. Viszont a rossz az, hogy még jó pár évig van reális esély arra, hogy úgy alakuljon a meteorológiai helyzet, hogy extrém erős UV-sugárzást kapunk idelenn. Amit ráadásul esélyünk sincs rendesen előrejelezni, mert a rendszer annyira összetett, és nem is értjük teljesen az összefüggéseit.

Szóval a 2030-as évekig a legtöbb, amit tehetünk, hogy nyárra feltankolunk naptejből, és 11 és délután 3 között nagyon óvatosan megyünk a napra.