|
Prof. Dr. Sinsi
|
Ozon Tabakasının Yırtılması Ve Dünya İçin Önemi
OZON TABAKASININ YIRTILMASI VE
DÜNYA İÇİN ÖNEMİ
Arş Gör Deniz
ERSOY
İTÜ İnşaat Fakültesi, Çevre Bilimleri Anabilim Dalı, İSTANBUL
Ozon Tabakası, Ozon Tabakasının Yırtılması
ÖZET
Ozon, 3 oksijen atomunun kovelent bağ ile
birleşmesinden oluşan bir gazdır Bu gazın, soluduğumuz
havadaki konsantrasyonu çok düşüktür
Zaten yüksek konsantrasyonlarda, canlı
organizmalar üzerinde zehirleyici tesir yapar
Fakat yeryüzünden 25-30 km yükseklikteki
stratosfer tabakasından solar radyasyonun etkisiyle
ozon oluşumu daha fazladır ve burada
dünyayı çepeçevre saran bir ozon tabakası
oluşmuştur Bu tabaka organizmalara zararlı
ultraviyole ışınları soğurarak canlı hayatın devamını
sağlar
Antartika'da çalışmalar yapan bilim adamları,
bir rastlantı sonucu buradaki ozon tabakasında
önemli bir seyrelme tesbit ettiler Başlangıçta
buna, Antartika'ya özgün doğal
atmosferik olayların sebep olduğu zannedildi
Ancak, daha sonra Kuzey Kutbunda da benzer
seyrelme olduğu farkedilince, bunun daha başka
bir nedeni olması gerektiği düşünüldü
Sonunda ozon tabakasındaki bu delinmeye
stratosferde biriken insan yapımı gazların yol
açtığı saptandı Kloroflourokarbon (CFC) denilen
ve sprayler, deodorantlar, böcek öldürücüleri,
vb gibi pek çok değişik alanlarda yaygın
olarak kullanılan bileşikler, stratosfere değin
bozulmadan çıkıyor ve atmosferik olaylar neticesinde
kutuplara doğru yayılıyordu Burada
ozonla reaksiyona giriyor ve onun konsantrasyonunu
düşürüyordu Böylece kutuplar üzerindeki
ozon tabakasında yırtılmalar meydana geliyordu
Ozon tabakasında deliklerin oluşması, tüm
dünyada geniş yankılar uyandırdı Devletler,
gelecekteki yaşamı tehdit eden bu olayın önüne
geçmek için çeşitli tedbirler düşündüler Öncelikle
CFC'ler yerine kullanılabilecek gazların
bulunması yönünde çalışmalar yapıldı Ancak,
bulunan alternatif gazların maliyetinin çok yüksek
olması, bunların yaygınlaşmasını engelledi
Herşeye rağmen birşeyler yapılmayıldı,
çünkü ozon tabakasındaki yırtılma büyük bir
hızla genişliyordu Bunun için gelişmiş ülkeler
aralarında yaptıkları protokolde 2000 yılına
kaar CFC üretimini yarıyarıya azaltma kararı
aldılar Bu olayın maddî boyutundan dolayı,
üçüncü dünya ülkeleri bu anlaşmayı imzalamaya
çekindiler Daha sonra gelişmiş ülkeler, diğer
ülkelere maddî yardım ve kolaylıklar sağlayarak
protokolü imzalamalarını sağladılar
Türkiye'de kendisine maddî destek verilmesi halinde
bu protokolü imzalamayı kabul etmiştir
Teknolojinin geliştiği ve gezegenler arası
yolculuğun düşünüldüğü günümüzde bile yaşanabilecek
tek yer dünyamız olduğu için, bu konu
herkes tarafından ciddiye alınmalıdır
Ozon:
Antik çağlardan beri insanlar fırtınalar sonrası
havada oluşan ve kendine has kokusu olan
bir gazın varlığının farkmdalardı Homeros'un
ünlü "İlyade" ve "Odyssea" adlı destanlarında
da fırtına sonrası oluşan bu kokudan bahsedilmiştir
Bundan yüzyıllar sonra insanoğlu bu gazın
ozon olduğunu öğrenmiştir
Kısaca tarif etmek gerekirse ozon, kimyasal
formülü O3, olan, üç adet oksijen atomunun kovalent
bağ ile birbirlerine bağlanmasından oluşan,
oksitleme gücü yüksek, kokulu, renksiz bir
gazdır
Ozon'un Oluşumu:
Ozon atmosferin üst kısımlarında ve alt kısımlarında
farklı şekillerde oluşur Atmosferin
alt tabakalarında (troposferde) atmosferden sağlanan
elektriksel enerji ile ozon oluşumu meydan
gelir; ancak bu oluşum son derece sınırlıdır
ve bir dış müdahale olmaksızın, troposferdeki
ozon konsantrasyonu 0,1 ilâ 0,4 ppm arasındadır
Yerden yaklaşık 50 km yukarıdaki stratosfer
tabakasında ise solar radyasyonun etkisiyle
moleküler oksijen parçalanır ve oksijen atomu
haline dönüşür:
O2 + E -> O+O
Oluşan oksijen atomlarının her biri, moleküler
oksijenle kolayca birleşir ve ozonu oluşturur:
O + O2 -H>O3
Bu reaksiyonların neticesinde, stratosferde
dünyamızı çepeçevre saran bir ozon tabakası
oluşmuştur Bu tabaka, ekvator bölgesinde yaklaşık
26 km yükseklikte, kutup bölgelerinde ise
yaklaşık 18 km yüksekliktedir 15 ile 45 kilometreler
arasında solar radyasyon yoluyla ozon
oluşumu gerçekleşir, ancak yoğunluk bu mesafelerden
aşağı inildikçe ve yukarı çıkıldıkça giderek
azalır ve sıfıra yaklaşır
Ozon Tabakasının Görevleri:
Ozon, havadaki konsantrasyonu az olan
gazlardan biri olmasına rağmen varlığı dünya
için çok önemlidir Çünkü stratosferdeki ozon
tabakası uzaydan gelen pek çok zararlı ışınlara
karşı bir kalkan görevi görmektedir
Ozon, dalga boyu 2400 Angström'den küçük
ışınlarla reaksiyona girer ve bu ışınların
tabakanın altına geçmesini engeller Dalga boyu
2800 Angström'den küçük mor ötesi ışınların
canlı organizmalar üzerinde tahribat yaptığı bilinmektedir
Stratosferdeki ozon tabakası 2400
Angström ve daha küçük ışınları soğurarak,
uzaydan gelen, organizmalara zararlı ışınların
büyük bir kısmını dünyamıza geçirmez
Ozon tabakasının, dünyanın genel iklimi
üzerinde de etkileri vardır Mor ötesi ışınlarının
soğurulması sıcaklığı düşürmekte ve ısı
dengesinin düzenlenmesine yardımcı olmaktadır
50
40
30 --
Yükseklik
(km)
20 -
10 --
35° Kuzey Enlem
50 100 150 200 250 300
Konsantrasyon (ppb)
Şekil l :Ozonun Atmosferdeki Düşey Dağılımı
Troposferdeki Ozon Dengesi:
Troposferde ozon, atmosferdeki elektriksel
enerji ile oluşur Meselâ bir fırtınadan sonra,
şimşek ve yıldırımların etkisiyle havadaki
ozon konsantrasyonu bir nebze artar
Ancak, "dışarıdan bir müdahale" olmazsa,
soluduğumuz havadaki ozon konsantrasyonu 01
ile 04 ppm arasındadır Burada "dışarıdan
müdahele"
diyerek insanın endüstriyel ve teknolojik
gelişiminin çevre üzerindeki etkileri kastedilmektedir
Güneş ışınlarının motorlu taşıtlardan
ve sanayi ocaklarından atılan gazlarla
etkileşmesinden ozon oluşur
Başlangıçta bunun güzel bir olay olduğu
düşünülebilir Öyle ya, stratosferdeki ozon tabakasında
incelme varken atmosfere fazladan ozon
katılması dünyanın dengelerini olumlu yönde
etkilemelidir Ancak burada bir kez daha doğal
dengelerin ne kadar hassas olduğunu görüyoruz
Çünkü solduğumuz havadaki ozon konsantrasyonu
04 ppm'in üstüne çıktığı zaman canlı organizmaların
üzerinde zehirleyici etkisi vardır
Göz yaşarmasına, akciğer rahatsızlıklarına neden
olur Ayrıca asit yağmurlarının oluşmasını
sağlayarak ormanlara ve eşyalara zarar verir
Kirletici ortamların bulunduğu yerlerde, günün
güneşli saatlerinde, troposferdeki ozonun
ortalama olarak % 6 oranında arttığı bulunmuştur
Bu tür kirleticilerin güneş ışınlarının etkisinde
kalmamaları, dolayısı ile zehirli ozon
oluşmaması için gece çalışıp gündüz uyumamız
gerekmektedir Ancak bu pratik bir çözüm
değildir ve troposferdeki ozon kirlenmesinin
önüne geçmek için şu anda kesin bir çözüm
yoktur
OZON TABAKASININ YIRTILMASI
Yırtılmanın Sebepleri:
1993 yılı Ekim ayında bilim adamları ozon
tabakasını incelerken, bir rastlantı sonucu Antartika
üzerinde önemli miktar bir seyrelme tesbit
ettiler
Bilim adamları öncelikle bu olayın Antartika'ya
özgü bir olay olduğu varsayımını ortaya
attılar Çünkü Antartika'da atmosfer büyük bir
hızla (yaklaşık 100 km/saat) burgaç biçiminde
döner Buna "kutup burgacı" adı verilir Bu olay
bir kahve fincanının karıştırılması şeklinde düşünüldüğünde
daha kolay kavranabilir Kaşıkla
düzgün bir şekilde karıştırılan fincanın tam
merkezindeki nokta, kahvenin dönme hareketine
uymaz; o nokta hareketten yalıtılmıştır Antartika'da
da burgacın merkezi hava akımlarından
yalıtılmıştır ve buradaki hava aylarca sabit kalır
Bu burgaç Antartika'da kış aylarında oluşan
bir durumdur Bu dönemde aşağılardan
stratosfere doğru yükselen hava akımları olur ve
toprağa yakın katmanlarda (troposferde) ozon
konsantrasyonu çok düşük olduğu için, stratosferdeki
ozon konsantrasyonunda bir seyrelme
meydana gelir Kış mevsiminin sonuyla birlikte
bu burgaç kaybolur ve burgacın kenarlarında
toplanan hava merkeze doğru yayılır Böylece
ozon konsantrasyonu eski seviyesine döner
Eğer bu teori tamamen doğru olsaydı, burgaç
yalnız Antartika'ya özgü meteorolojik bir
olay olduğu için, ozon tabakasında belirli mevsimlerdeki
seyrelmenin yalnız Antartika'ya özgü
bir olay olması gerekirdi Ancak kuzey kutbu
üzerinde yapılan araştırmalarda, bu bölgedeki
ozon tabakasında da benzer incelmeler olduğu
saptanmıştır
İkinci bir teori ise güneşin etkinliğidir
Araştırmacılar, güney kutbunda ozon tabakasının
kalınlığının minimun değerinin, güneşin
göründüğü günlerle çakıştığını değerlendirerek
şöyle bir varsayım öne sürdüler Güneşin belirmesi
ve ışınımın artmasıyla, 100 km yüksekliklerdeki
azotoksit (NOx) oluşumu hızlanır, bu
da, reaksiyona giren maddelerden ozonun, miktarını
azaltır Ancak yerinde yapılan incelemelerde
azotoksit miktarının çok yoğun olmadığı
ve bu teorinin de geçersiz olduğu anlaşılmıştır
Sonunda Amerikalı bilim adamlarnın Antartika'da
yaptıkları ozon araştırmasında, bu
olayın; stratosferin klor içeren insan icadı birçok
bileşikle kirlenmesinden meydana geldiği
düşünülmüştür Daha sonra yapılan geniş çaplı
araştırmalar bu varsayımın doğruluğunu ispatlamış
ve diğer teorileri geçersiz kılmıştır
Böylece insanlar kendi ürettikleri teknolojinin
ne denli korkunç sonuçlara varabileceğini
bir kez daha görmüş oldular Ozonun parçalanmasına
neden olan kloro flouro karbonlar (CFC)
günlük hayatımızda çok sık kullandığımız organik
bileşiklerdir Böcek öldürüceler, traş köpükleri,
deodorantlar, evcil hayvanların besin
ürünleri, yangın söndürücüler, soğutucular akla
ilk gelen CFC içeren maddelerdir CFC'lerin bu
kadar yaygın kullanılmalarının sebepleri zehirleyici
etkilerinin olmaması, patlayıcı özellik
göstermemeleridir Yalnız bir özellikleri daha
vardır Herşeye karşı, çok uzun süre dayanırlar
Bir kez salındıktan sonra hiç bozulmadan
stratosfere dek yükselirler Buradaki hava akımlarıyla
da kutuplara doğru yayılırlar
Dünyada CFC içeren ürünler yaklaşık
1100000 tondur Bunların 800000 ton kadarı
ozonun azalmasına neden olur CFC'lerin bozulma
süreleri 65 ile 120 yıl arasındadır Bunlar
mor ötesi ışınlarla yok edilene dek stratosferde
toplanırlar Buradan açığa çıkan klor, ozonun
yok olmasının temel nedenidir
Fluon olarak bilinen CFC'li bileşikler, troposferde
çözülmemelerine karşın, statosferde
ultraviyole ışınların etkisiyle ayrışırlar ve böylece,
fluora göre daha kolay parçalanan klor serbest
kalır Stratosferdeki ortamda ozon en reaktif
maddelerden biridir Çünkü molekülünde
bulundurduğu 3 oksijen atomundan biri ayrılmaya
müsaittir Bu da serbest kalan klorla birleşir
ve CIO oluşturur Oksijen molekülü de serbest
kalırO3 + C1 -^C1O + O2
O/on tabakasının delinmesi olayında en ilginç
noktalardan biri de, bunun kutuplarda başlamasıdır
Çünkü CFC'lu- bileşiklerin yoğun
kullanıldığı gelişmiş ülkeler kutuplardan hayli
uzaktadır Bu gazların kutuplara doğru akışı atmosfer
hareketleri nedeniyledir
Dünya atmosferi hareketlidir ve bu güneşten
aldığı enerji ile orantılıdır Çünkü atmosfer,
güneş enerjisinin % 40'ını soğurur ve hareketliliği
bundan kaynaklanır
Kimyasal
Madde
CFC- 12
CFC- 11
CFC- 13
Kimyasal Atmosfere Atmosferde Yılda Kullanıldığı
Adı Dağılımı(ton) Kalma Sür Artış Ör Saha
CF2CL2 412000
CFCLı 238000
CF2 138000
CFCL2
HalonBOl CF Br 3000
Metil
Clorofomı
CH CL 474000
139 yıl
76 yıl
92 yıl
101 yıl
8 yıl
% 5 Air-condition,
Buzdolapları,
Aerosol,
Suni köpük
% 5
Suni köpük,
Aerosol,
Soğutma
Üniteleri
% 10 Çözücü
sıvılar
Yangın
söndürücüler
% 7 Çözücü
sıvılar
Tablo:! Üretimde kullanılan CFC gazınım tür dağılımı
Hareketliliği açıklamak için dünya atmosferi
enlemlerine göre 3 bölgeye ayrılır 3 büyük
ölçekli konvektif hareket vardır Bu hareketler,
yeryüzeyinde stratosfer tabakasına kadar çıkar
ve sıcak bölgeden havayı alarak 30-35 km'lere
kadar çıkartıp orada da dairesel bir çevrimle soğuk
havayı yeryüzüne indirirler Bu çevirimlerden
bir tanesi ekvator bölgesinde, bir tanesi 33°
-66° enlemleri arasında, bir tanesi de kutup bölgesindedir
Bu şekilde üretilen yapay maddeler
üst katmanlara ulaşmakta ve güneşten gelen
enerjiyle kimyasal olaylar ozonun değişimine
neden olmaktadır
Yırtılmanın Durumu ve Gelişimi:
İngiliz Doğal Çevre Araştırmaları Konseyi,
yaptırdığı araştırmalar neticesinde 1979 ile 1985
yıllan arasında geçen 6 yıl içinde, güney kutbundaki
ozon konsantrasyonundaki azalmanın % 40
gibi ürkütücü bir rakam olduğunu belirlemiş ve
tüm dünyanın dikkatini bu yöne çekmiştir
Bunun üzerine Aldrin Kruager ve Richard
Stolarski adlı 2 Amerikalı bilim adamı, uzayda
bulunan Nimbus 7 uydusundan alınan bilgilerle
önce İngilizlerin tesbitini doğruladılar ve bu olayın
daha ürkütücü bir boyutunu da gözler önüne
serdiler Yapılan ölçümlere göre 1984 ile 1985
yıllarının Ekim ayları arasında güney kutbundaki
ozon konsantrasyonu % 16 düşmüştü Öyleyse
ozon tabakasındaki incelmenin hızı inanılmaz
bir şekilde artmaktaydı
Antartika üzerindeki ozon tabakasında
açıklığın büyüklüğü, ABD'nin yüzeyinin yarısı
büyüklüğünde olduğundan
(yaklaşık
45 milyon km2), buradaki
durum şimdiden
ciddi bir boyut
kazanmıştır Buna
ek olarak Donald
Heath adlı bir bilim
adamı, kuzey kutbu
üzerinde de benzer
bir açıklık bulmuştur
Burada en çok
zarar gören bölgenin
merkezi, İskandinavya
ve kutup arasında
bulunan Spitbergen'in
yukarısıdır
Ozon tabakasındaki azalma St Petersburg'a
kadar uzanmaktadır Kuzey kutbunda ozon tabakasındaki
yıllık azalmanın % 1,5-2 arasında olduğu
tesbit edilmiştir Azalma % 2,6 ile Şubat'ta
ve % 2,2 ile Ekim'de en fazladır Yani
güney kutbundaki olayın benzeri, kuzey kutbunun
da başına gelmektedir
Uzaydaki Nimbus 7 adlı Amerikan Uydusu
bize ozon tabakasının durumu hakkında en
önemli bilgi veren kaynaktır Buradan elde edilen
resimler her 2 kutup üzerindeki açıklığın
varlığını ve boyutunu göstermektedir Bu iki
deliğin bilimsel adlan "Antartika Ozon Deliği"
ve "Artik Ozon Deliği" şeklindedir
Ozon tabakasının yoğunluğunu belirten değere
Dobson Unit (DU) adı verilir Ozon tabakasının
güvenlik açısından sahip olması gereken
miktar 300 DU'dur Ancak çoğu yerde bu
değer 200 DU'yu bile bulmamaktadır hatta 109
DU gibi çok düşük değerler de saptanmıştır
|