1. Atmosféra Zeme
Atmosféra alebo ovzdušie Zeme je plynový obal obklopujúci Zem. Nemá výraznú hornú hranicu (splýva s kozmickým priestorom) a otáča sa spolu so Zemou. Je nevyhnutnou podmienkou pre život, pretvára žiarivú energiu Slnka, reguluje rozdelenie vlahy a tepla, ovplyvňuje vlastnosti a priestorové usporiadanie celej krajinnej sféry. Tiež nás chráni pred škodlivým kozmickým žiarením, škodlivým slnečným žiarením a slnečným vetrom. Atmosféra je rozdelená do piatich vrstiev: troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra a exosféra. Na vrchole stratosféry (asi 50 km) je koncentrovaný ozón vo vrstve, ktorej hovoríme ozónová vrstva. Teplota je tu vyššia než v troposfére (vrstva najbližšia zemskému povrchu), pretože ozón zachytáva veľké množstvo škodlivých ultrafialových slnečných lúčov. V ozónosfére prebieha neustály kolobeh vzniku a zániku ozónu. Za prítomnosti slnečného žiarenia tu dochádza k fotochemickým procesom, ktorých výsledkom je vyššia koncentrácia ozónu.
2. Ozón
Ozón je však zvláštna forma existencie kyslíka, trojatómový kyslík. Vzniká tak, že sa dvojatómový kyslík rozštiepi pri pôsobení ultrafialových lúčov (fotónov) zo slnečného žiarenia na dva jednoatómové kyslíky a tie sa spoja s dvojatómovými a vytvoria trojatómový – ozón. Keďže molekula ozónu ochotne absorbovala energiu UV-fotónu, znížila tým jeho energiu. Keby UV lúče prešli na zemský povrch bez straty energie v ozónovej vrstve, boli by mimoriadne nebezpečné pre pozemské organizmy, pretože vysoká energia fotónov spôsobuje vznik rôznych typov rakovinových nádorov kože a poškodenia zraku. Hlavnou funkciou ozónu je, že predstavuje ochranný filter pred slnečným ultrafialovým žiarením, ktoré predstavuje vážny problém pri neželaných modifikáciách genetickej výbavy buniek.
Opakom životu prospešného ozónu v stratosfére je prízemný ozón, vyskytujúci sa tesne nad zemským povrchom. Ak koncentrácia ozónu v prízemnej vrstve výrazne prekračuje uvedenú hodnotu, predstavuje to vážny problém, pretože ozón je veľmi toxický. Aj v mierne zvýšenej koncentrácii dráždi dýchacie cesty a môže spôsobiť vážne poškodenie zdravia, alebo narušenie rastu plodín. Zvýšený vznik prízemného ozónu pozorujeme najmä počas horúcich letných dní v lokalitách s vysokou koncentráciou výfukových plynov spaľovacích motorov, kde dochádza k nárastu obsahu oxidov dusíka a plynných uhľovodíkov vo vzduchu. Tento jav sa spoločným názvom označuje ako suchý smog, podľa miesta svojho častého a prvýkrát pozorovaného výskytu v roku 1940 tiež ako losangeleský smog. Ozón je jedným z najtoxickejších znečisťujúcich látok troposféry. Je to aj veľmi účinný skleníkový plyn. Ozón je vo vzdušnom obale zeme veľmi nerovnomerne rozložený. Oblasť najvyšších koncentrácií ozónu sa nachádza vo výške medzi 25 - 30 km v tzv. ozónovej vrstve.
3. Stenšovanie ozónovej vrstvy a vznik ozónovej diery
Ozónová diera je oblasť - najmä nad Arktídou a Antarktídou - s prudko zníženou koncentráciou ozónu v dôsledku antropogénneho znečistenia. Od roku 1970 pozorujeme stenšovanie ozónovej vrstvy v oblasti celej zemegule. Je to spôsobené civilizačnými vplyvmi. V súčasnosti poznáme viac ako 200 chemických reakcií procesu rozkladu ozónu. Hlavnou príčinou úbytku sú zlúčeniny chlóru, brómu, a fluóru, ktoré v stratosfére rozkladajú ozón. Sem sa dostávajú predovšetkým v podobe freónov. To je obchodný názov zlúčenín používaných napr. na chladenie (chladničky, mrazničky, klimatizácia), ale aj ako hnací plyn sprejov.
3.1. Freóny
Freóny boli vynájdené v marci roku 1930 Tomom Midgleyom. Sú to nejedovaté, nehorľavé, chemicky nereaktívne, silno prchavé chlórovo-fluorové uhľovodíky. Majú veľkú reakčnú schopnosť a dlhú životnosť, čím sa neustále zväčšuje ich koncentrácia v ovzduší. Prenikajú až do stratosféry, kde sa ich molekuly štiepia pôsobením ultrafialového žiarenia Slnka a vzniká voľný chlór. Ten sa ihneď zlučuje s atómovým kyslíkom v ozónovej vrstve, ktorá sa nachádza 25-30 km nad zemou, na oxid chlórny. Následkom toho klesá množstvo ozónu v stratosfére.
Ozónová diera je viac ako 50% dočasná strata ozónu v stratosfére. Vzniká v jesenných mesiacoch (september až november) a každoročne sa zväčšuje. Vytvára sa vďaka súhre niekoľkých podmienok. Počas zimy sa v Antarktíde vplyvom neprítomnosti slnečného svitu extrémne ochladí. To vytvára obrovský rotujúci polárny vír, ktorý zabraňuje, aby sa dovnútra víru dostal vzduch bohatší na ozón. Teplota tu klesá až na -90 °C a mrznutím riedkej vodnej pary sa vytvárajú stratosferické mraky. V priebehu zimy sa molekuly freónov a iných, ozón rozkladajúcich plynov nad Antarktídou zachytávajú v kryštáloch ľadu. Keď sa tieto kryštáliky v lete rozpustia, uvoľní sa naraz veľké množstvo týchto látok, čo má za následok rozklad veľkého množstva ozónu. Po dvoch, troch mesiacoch sa masa vzduchu s menším množstvom ozónu dáva do pohybu z Antarktídy do iných častí sveta. Tak vzniká škodlivá ozónová diera v atmosfére planéty. Ozónová diera nad Antarktídou bola začiatkom septembra najväčšia v celej histórii od začiatku meraní pred pätnástimi rokmi – dosahovala 29 miliónov štvorcových kilometrov, čo je približne trojnásobok rozlohy USA. Zo zhodnotenia výsledkov meraní vyplýva, že ozónová diera sa po prvýkrát rozšírila aj nad obývané oblasti. Najviac zasiahnutých bolo 120 tisíc obyvateľov mesta Punta Arenas v Chile. Dva dni boli vystavení bez ochrany nebezpečnému ultrafialovému žiareniu. Podľa odborníkov išlo o druhý najvážnejší rizikový stupeň – už sedemminútový pobyt na Slnku mohol spôsobiť popáleniny.
3.2. Škodlivé účinky stenšovania
3.2.1. Vplyv na zdravie človeka
Škodlivé účinky stenšovania ozónovej vrstvy nie sú na prvý pohľad zrejmé. Ultrafialové žiarenie, vyvolávajúce rakovinu kože, je jednou z príčin. Ozónová diera tak môže spôsobiť prírastok počtu ľudí, trpiacich touto chorobou. Bolo odhadnuté, že úbytok ozónu o 1 % zvýši frekvenciu výskytu rakoviny kože o 3 %. Rakovina nie je jediným následkom rednutia ozónovej vrstvy. Rovnako narastá počet prípadov očného zákalu. Pri nadmernom UV žiarení dochádza k tzv. snežnej slepote. Odhaduje sa, že úbytok 10 % ozónu by v roku 2050 viedol k 4 miliónom prípadov očného zákalu naviac, a to len v USA. Akútne pôsobenie UV žiarenia na organizmus človeka tiež vyvoláva stresové účinky so zvýšením celkovej intenzity metabolizmu, zvýšením tlaku krvi, stimuláciou činnosti štítnej žľazy a hypofýzy. Celkove vedie k zmenám v imunitnom systéme človeka, oslabuje ho a tým zvyšuje počet prípadov infekčných ochorení.
3.2.2 Vplyv UV žiarenia na rastliny
Ľudia nie sú jedinými obeťami stenšovania ozónovej vrstvy. Ultrafialové lúče škodia aj rastlinám.
3.2.2.1 Suchozemské rastliny - Suchozemské rastliny sa čiastočne prispôsobili súčastnej intenzite žiarenia, avšak asi dve tretiny sú citlivé na UV-B žiarenie, pričom stupeň citlivosti sa mení v širokom rozpätí, dokonca aj v rámci rôznych odrôd jedného druhu. Ukazuje sa, že u citlivých rastlín pri zvýšenej intenzite UV-B žiarenia dochádza k spomaleniu rastu, majú menšie listy a preto nie sú schopné účinnej fotosyntézy a rastliny majú nižšiu úrodnosť. V niektorých prípadoch sa u rastlín objavili dokonca aj zmeny v chemickom zložení, čo môže ovplyvniť kvalitu potravín. Zvýšená intenzita UV-B môže taktiež ovplyvniť aj produktivitu lesa, rovnováhu v prírodných ekosystémoch a tým zmeniť rozloženie a početnosť rastlinných druhov.
3.2.2.2 Vodné rastliny - Vplyv akéhokoľvek zvýšenia UV-B žiarenia na vodné rastlinstvo závisí od hĺbky, do ktorej preniká. Môže ohroziť celú pobrežnú flóru a faunu a všetky rastliny a živočíchy žijúce v ústiach a lagúnach. Taktiež spomaľuje proces fotosyntézy vo fytoplanktóne.
3.2.3 Vplyv žiarenia na podnebie
Opakované cykly vzniku a zániku ozónu v atmosfére sú sprevádzané celkovou absorpciou slnečného žiarenia, ktoré sa nakoniec hromadí v stratosfére vo forme tepla. Preto možno predpokladať, že akýkoľvek úbytok ozónu môže spôsobiť zmenu teplotnej štruktúry atmosféry. Okrem toho ozón absorbuje infračervené žiarenie, a preto tiež akékoľvek zmeny jeho koncentrácie zvýšia účinok skleníkového efektu.
4. Prevencia stenšovania ozónovej vrstvy
Prvým krokom k obmedzovaniu vypúšťania freónov do životného prostredia bola akcia v USA v roku 1977, keď tri federálne organizácie vydali spoločné vyhlásenie, ktoré viedlo k prijatiu zákonov zakazujúcich používanie freónov v sprejoch a v nádobách. Prvé kroky k dosiahnutiu medzinárodnej dohody boli urobené v roku 1981. Bola vytvorená pracovná skupina právnych a technických odborníkov, poverená zostavením návrhu „Konvencia na ochranu ozónovej vrstvy“, a po dlhých rokovaniach sa dospelo k Viedenskej dohode, ktorú v marci 1985 podpísalo 20 štátov. Dňa 16. septembra 1987 bol dohodnutý Montrealský protokol. Schválilo ho 11 štátov, ktoré predstavovali dve tretiny celkovej spotreby. Jeho celkovým cieľom bolo do roku 1992 zmraziť spotrebu halogénov a v roku 2000 znížiť spotrebu freónov až na 50 %.
