Bugün Dünya Ozon Günü: 7 soruda ozon tabakası ve ozon deliği

Bugün 16 Eylül Dünya Ozon Günü.

Ozon tabakasındaki incelmeyi kanıtlayan art arda bilimsel kanıtların ardından bu yokoluşa neden olan kimyasalların üretimini ve kullanımını düzenleyen Ozon Tabakasını İncelten Maddelere İlişkin Montreal Protokolü, 16 Eylül 1987 ‘de kabul edildi.

Peki stratosferdeki ozon, Dünya’daki yaşam için neden önemli? Ozon tabakasını ve ‘delnmesinin’ hikayesini altı maddede özetledik:

Ozon ‘deliği’ nedir?

Ozon deliği temel olarak stratosferdeki ozon tabakasının Güney Kutbu’nun üzerine düşen kısmında yaşanan incelmedir.

Son birkaç on yıldır insan tarafından üretilen kloroflorokarbonlar (CFC‘ler) ve halonlardan gelen klor ve brom gazları, Antarktika’nın yukarısındaki stratosferdeki ozon moleküllerini parçalayarak güney kutup bölgesindeki ozon tabakasının hızlı ve ciddi şekilde tahrip olmasına neden oluyor.

Bu yıpranmış bölge, “ozon deliği” olarak biliniyor. Dünya Meteoroloji Örgütü’nün aktardığına göre bu delik her yıl Ağustos ayında genişlemeye başlıyor, genişlik Ekim’de maksimum seviyeye ulaşıyor.

Ozon tabakasına ait en son verilerin görselleştirmesi, 13 Eylül 2022. Kaynak: NASA Ozone Watch

Ozon ve ozon tabakası nedir?

Ozon, soluduğumuz oksijen türü olan O2’nin güneş ışığı tarafından tek oksijen atomlarına ayrılmasıyla oluşur. Bu tek oksijen atomları, yeniden O2 oluşturabilir veya ozon (O3) oluşturmak için O2 molekülleri ile birleşebilir.

Stratosferdeki doğal ozon seviyesi, ozonu oluşturan güneş ışığı ile onu yok eden kimyasal reaksiyonlar arasındaki denge sonucu korunur. Ozon; nitrojen, hidrojen, klor veya brom içeren moleküllerle reaksiyona girdiğinde yok olur. Ozonu yok eden moleküllerin bazıları doğal olarak meydana gelir, ancak diğerleri insan yaratımıdır.

Atmosferdeki toplam ozon kütlesi yaklaşık 3 milyar tondur. Bu çok gibi görünebilir, ancak atmosferin yalnızca yüzde 0.00006’sını oluşturur. 

Atmosferdeki ozonun yüzde doksanı yaklaşık 10 ila 50 kilometre yükseklikteki atmosfer tabakası olan stratosferde bulunur ve ozon tabakası dediğimiz budur.

Bilim insanları da ozon deliğinden bahsettiklerinde, bu stratosferik “iyi” ozonun yok edilmesinden bahsediyor.

Stratosferdeki ozon, Güneş’ten gelen ultraviyole radyasyonun çoğunu emer. Ozon olmadan, Güneş’in yoğun UV radyasyonu Dünya’nın yüzeyini sterilize ederdi.

Ozon, güneşten gelen  UV-C radyasyonunun tümünü ve UV-B radyasyonunun çoğunu ve UV-A radyasyonunun yarısını yansıtır. Aşırı UV-B ve UV-A radyasyonu insanlarda güneş yanığına, cilt kanserine ve göz hasarına neden olabilir.

Yer seviyesindeki “kötü” ozon ise doğrudan temasta hem bitkiler hem hayvanlar hem de insanlar için zararlıdır. Zararlı etkileri arasında boğaz ve akciğer tahrişi veya astım veya amfizem yer alır.

‣ UV ışınları hakkında her şey: Zararları ne, D vitamini için gerekli mi?

Dünya yüzeyine yakın yerde konsantrasyonu milyarda 10 (yüzde 0.000001)’i geçen ozon seviyesi, ozon kirliliğidir ve araç ve endüstriyel emisyonlardan kaynaklanan nitrojen oksit gazlarının, bileşiklerle boya incelticiler gibi  karbon içeren uçucu organik kimyasallar ile reaksiyona girmesiyle oluşur.

‣ ‘İklim değişikliği ile artan hava sıcaklıklarının tetiklediği ozon kirliliği ölümcül seviyelerde’

Ozon tabakası neden delindi?

İnsan tarafından üretilen gazların artan seviyeleri, ozonun doğal dengesini bozan ve stratosferik ozon seviyelerinin azalmasına yol açan bir yıkıma yol açtı.

Ozon tabakasının incelmesinde rol oynayan halojen kaynaklı gazlar çoğunlukla atmosferde çok uzun ömürleri olan klor ve brom içeren kimyasallardır (CFC’ler (kloroflorokarbonlar) gibi).

Halojen gazların doğal ve antropojenik (insan temelli) kaynakları vardır.

Antropojenik bileşikler, ozon yıkıcı maddeler (ODC’ler) olarak bilinir ve dünya çapında Montreal Protokolü ile tanımlanmış ve aşamlı olarak yasaklanmıştır.

Bu maddeler önce çoğunlukla buzdolapları gibi ev ve ticari nitelikli soğutucu ve klima/ısı pompası sistemlerinde,  yalıtım köpüklerinde, yangın söndürme sistemlerinde, endüstriyel temizlikte ve aerosollerde kullanılıyordu.

Bu kaynak maddeler troposfere salındıktan sonra, hava hareketi ile stratosfere taşınır ve burada Güneş’ten gelen ultraviyole radyasyonla reaktif klor ve broma dönüştürülerek ozonun yok olmasına sebep olur.

Dönüşüm oranı her bileşik için farklıdır ve bunu yıl cinsinden atmosferik ömür olarak ölçülür. Ömrü ne kadar uzun olursa, salım o kadar yavaş olur ve bileşik atmosferde o kadar uzun süre kalır. Değerler genellikle 1 ila 100 yıl arasında değişir ve ozon tüketme potansiyeli (ODP), bir bileşiğin ozonu yok etme potansiyelinin bir ölçüsüdür.

Kötüleşmesini önlemek için neler yaptık?

Birçok hükümetin CFC’lerin Dünya’nın ozon tabakası üzerinde oluşturduğu tehlikeyi fark etmesiyle 1980’lerde CFC üretimini azaltmak için uluslararası anlaşmalar yapıldı ve bunlara göre hareket edildi.

1978’de imzalanan ve CFC içeren ürünlerinin kullanımını ve yapımını yasaklayan 196 ülkenin taraf olduğu Montreal Protokolü işletilmeye başlandı.

İlk anlaşma, çeşitli CFC ve halon türlerinin üretimini ve tüketimini 1994 yılına kadar 1986 seviyelerinin yüzde 80’ine ve 1999 yılına kadar 1986 seviyelerinin yüzde 50’sine düşürmek için tasarlandı.

Protokol 1 Ocak 1989’da yürürlüğe girdi.

O zamandan beri anlaşma CFC ve halonların yanı sıra karbon tetraklorür, trikloroetan, hidroflorokarbonlar (HFC’ler), hidrokloroflorokarbonlar (HCFC’ler), hidrobromoflorokarbonlar (HBFC’ler), metil bromür ve diğer ODC’lerin üretimini ve kullanımını daha da azaltmak ve tamamen ortadan kaldırmak için değiştirildi.

ABD Dışişleri Bakanı John Kerry, Ruanda’da düzenlenen Ozon Tabakasını İncelten Maddelere İlişkin Montreal Protokolü’nün 28’inci  Taraflar Toplantısı’nda konuşuyor. 14 Ekim 2016

ODC’lerden aşamalı çıkış programlarının gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler arasında farklılık gösterdiğini de belirtmek gerek.Gelişmekte olan ülkelerin uyum sağlama süresi, ikameleri piyasaya sürmek için daha az teknik ve mali kaynağa sahip olmaları nedeniyle biraz daha uzun.

Gelişmiş ülkelerde halonların üretimi ve tüketimi 1994 yılında resmen sona erdi, diğer bazı kimyasallar (CFC’ler, HBFC’ler, karbon tetraklorür ve metil kloroform gibi) 1996’da aşamalı olarak kaldırıldı, metil bromür 2005’te ortadan kaldırıldı ve HCFC’lerin 2030 yılına kadar tamamen aşamalı olarak kaldırılması hedefleniyor.

Buna karşılık, gelişmekte olan ülkeler 2010 yılına kadar CFC’leri, karbon tetraklorürü, metil kloroformu ve halonları ve metil bromidi 2015 yılına kadar aşamalı olarak sonlandırmıştır ve 2040 yılına kadar HCFC’leri ortadan kaldırmaları planlanmaktadır.

Düzelecek mi?

Copernicus Atmosfer İzleme Servisi‘nden araştırmacılar, ozon tabakasındaki deliğin 1979’daki haline kıyasla yüzde 75 daha büyük olduğunu söylüyor.

İyi haber şu ki, çoğu bilim insanı Montreal Protokolü gibi adımlarla birlikte ozon tabakasının kendini iyileştirme yoluna girdiği yolunda görüşe sahip ve iklim bilimcilerin tahminlerine göre 2060’da tabakanın 1980 yılındaki haline geri dönebileceğini düşünenler var.

NASA uydularından gelen en son veriler, ozon tabakamızın toparlandığını ve doğu Çin’de ozon tabakasına zarar veren kirletici gazların emisyonunda kısa dönemli artışının, Dünya’nın koruyucu “güneş kremi” tabakasının canlanmasını önemli ölçüde geciktirmeyeceğini gösteriyor.

Ancak ozon deliğinin zamanla iyileşmesini beklerken, ilerlemesini etkileyen birçok doğal güç de var.

Örneğin, ozon tabakasına zarar veren kimyasalların atmosferdeki uzun ömürleri göz önüne alındığında, deliğin sanayi öncesi seviyelere dönmesi on yıllar alacak.

Ancak özetle, ozon tabakasındaki olumsuz değişiklikler, insan davranışındaki olumlu değişikliklerle dengeleniyor ve ozon tabakasının yeniden şekillenmesine olanak sağlıyor.

Ozon deliği iklim değişikliğine neden oluyor mu?

NASA bu soruya “Evet ve hayır” cevabını veriyor.

Ozon deliğinin küresel ısınmada oynadığı rol ve bunun sonucunda ortaya çıkan iklim değişikliği, insan faaliyetlerinden kaynaklanan etkilere kıyasla küçük.

Delikten kaynaklı yeryüzüne ulaşan ekstra UV ışınları ozon deliğinden geçerken net etkileri troposferi ısıtmaktan çok stratosferi soğutmak. Dolayısıyla, UV ışınlarındaki bu artış gezegenin yüzey ısınmasını açıklamıyor.

1990’lardan bu yana, yüzey UV seviyeleri nispeten sabit kaldı ve ozon deliği iyileşmesi beklenenden daha az yüzey UV’sini beklenenden daha az etkiledi.

Bununla birlikte, HFC’ler ozon tabakasının iyileşmesine yardımcı olurken, yine de bir miktar zarara neden olurlar ve bu da bölgenin bir zamanlar düşünülenden daha yavaş reform yapmasına neden olur. Antarktika’da ozon delikleri hala düzenli olarak oluşuyor.

Ozon deliği ve küresel ısınma birbirinin ana nedeni olmamakla beraber iki fenomen arasında bazı bağlantılar var.

Örneğin, ozonun yok olmasına sebep olan CFC’ler aynı zamanda güçlü sera gazlarıdır, ancak atmosferde o kadar küçük konsantrasyonlarda bulunurlar ki (karbondioksitle kıyaslarsak milyonda birkaç yüz parçaya trilyonda birkaç yüz parça), ısınmada küçük bir faktör olarak kabul edilirler. 

Küresel ısınma, ısıyı atmosferin alt seviyelerinde tutan, çoğunlukla karbondioksit ve metan olmak üzere, insan tarafından üretilen sera gazlarının birikmesinden kaynaklanan ortalama küresel yüzey sıcaklığındaki artıştır.

Ozon deliğinin ise küçük bir soğutma etkisi vardır (sera gazlarının ısınma etkisinin yaklaşık yüzde 2’sine denk gelir) çünkü stratosferdeki ozon, Dünya atmosferinin alt katmanındaki (üst troposfer) gazlar tarafından uzaya yayılan ısıyı emer. Ozondaki delik ise o bölgeden biraz daha fazla ısının uzaya kaçtığı anlamına gelir.

CFC’ler aynı zamanda çok güzlü sera gazları olduğu için zon tabakasına zarar veren gazları yasaklamak, aslında iklim krizinin hızının yavaşlatılmasına da katkı sağlıyor.

Ozondaki delik nasıl keşfedildi?

20’inci yüzyıl boyunca bilim insanları, insan kaynaklı faktörlerle ortaya çıkan kloroflorokarbon (CHC) kimyasallarının ozon tabakasında nasıl bir delik oluşturduğunu anlamımızı sağlayacak bir dizi keşif ve gözlem yaptı.

1912 gibi erken bir tarihte Antarktika kaşifleri, kutup stratosferinde olağandışı örtü tipi bulut gözlemledi, ancak o zaman bu bulutların ne kadar önemli olacağını bilmiyorlardı.

1956’da İngiliz Antarktika Araştırması, Antarktika’da Halley Körfezi Gözlemevi‘ni kurdu. O yıl, bir Dobson Spektrofotometresi kullanılarak ozon ölçümleri başladı. Bu ölçümler ozon tabakasında bir sorun olduğuna dair ilk ipuçlarını verdi.

1970’lerin başında, Amerikalı kimyagerler F. Sherwood Rowland ve Mario Molina, kloroflorokarbon (CFC) bileşiklerinin güneş radyasyonu ile birleştiğini ve stratosferde ayrışarak, ayrı ayrı çok sayıda ozon molekülünü yok edebilen klor ve klor monoksit atomlarını serbest bıraktığını teorileştirdi.(Ve bu çalışma ile 1995 Nobel Kimya Ödülü‘ne layık görüldüler.)

İlk kez 1974’te Nature dergisinde yayınlanan araştırmaları, Amerika Birleşik Devletleri‘nde sorunla ilgili federal bir soruşturma başlattı ve Ulusal Bilimler Akademisi 1976’daki bulgularıyla bu çalışmayı destekledi.

1985 yılında, bu çalışma, J.C. Farman, B.G. Gardiner ve J.D. Shanklin’in  Nature dergisinde Antarktika’daki ozon kaybının gözlemleri üzerine ilk makaleyi yayınlamasıyla tekrar doğrulanmış oldu.

Bu bulguların ortaya çıkmasından kısa bir süre önce, 28 ülkeden temsilciler konuyu görüşmek üzere Ozon Tabakasının Korunmasına İlişkin Viyana Sözleşmesi’nde bir araya geldi. Toplantı, ozon tabakasını incelten kimyasalları (ODC’ler) içeren araştırmalarda uluslararası işbirliği çağrısında bulundu ve Birleşmiş Milletler Çevre Programı’na (UNEP) Montreal Protokolü için zemin hazırladı.

1986’da NASA bilim insanları, ozon deliğinin bölgesel ölçekte bir Antarktika fenomeni olduğunu göstermek için Toplam Ozon Haritalama Spektrometresi (TOMS) ve Solar Backscatter Ultraviolet (SBUV) cihazından gelen uydu verilerini kullandılar.

1986 ve 1987 arasında, CFC’lerin atmosferik kimyasını ve ozon tabakasınınasıl incelttiğini açıklayan – açıklayan önemli makaleler yayımlandı. Aynı dönemde klorun ozon kaybındaki rolüne dair gözlemsel kanıtlar artmaya devam etti.

NASA, Nimbus uydularındaki TOMS sensörlerinden başlayarak 1970’lerden beri uydu gözlemleriyle ozon tabakasının durumunu izliyor. En yeni nesil ozon izleme teknolojisi, Ozon Haritalama ve Profiler Paketi (OMPS), NASA/NOAA Suomi NPP uydusunda uçuyor.