Illustration
Jordens atmosfære består af forskellige luftarter, 78.08% N2, 20,95% O2, 0.93% Ar og 0.034% CO2. Herudover er der mindre mængder af Ne, He, Kr, H2 og Xe samt variable mængder af H2O, CH4, N2O, O3 (ozon) o.a.
[ TOP ]
| Lag | Højde i km | Karakteristika |
Illustration |
| Thermosfæren | > 85 | temperaturen vokser med højden |
|
| Mesosfæren | 50 - 80 | temperaturen aftager med højden | |
| Stratosfæren | 12 - 50 | temperaturen vokser med højden | |
| Troposfæren | 0 - 12 | vejrvariationer |
[ TOP ]
Ozonmolekylet er et treatomigt oxygenmolekyle, O3. Stoffet er en giftig gas og har en stikkende lugt. Den friske luft efter et tordenvejr skyldes, at luften har et lidt større ozonindhold, men ikke så stort, at det virker ubehageligt. Ozonlaget i 12 - 50 km´s højde beskytter Jorden mod Solens ultraviolette stråler.
[ TOP ]
Ilt-molekylernes kovalente bindinger brydes af ultraviolet lys med en bølgelængde mellem 175 nm og 242 nm, hvorefter ilt-atomerne reagerer med ilt-molekyler og danner ozon.
|
O2 + uv-energi ® 2 O 2 O + 2 O2 ® 2 O3 |
oxygen-atomer dannes ozon dannes |
  Oxygen. |
Hvis O3-molekylerne bliver for varme, går de i stykker igen, men hvis der i sammenstødsøjeblikket også er et fremmedmolekyle M tilstede, som kan optage noget af varmeenergien (M*), bliver ozondannelsen mere effektiv. Fremmedmolekylet kan fx. være nitrogen N2.
O + O2 + M ® O3 + M*
Dannelsen af ozon sker både ved jordoverfladen og i stratosfærens ydre lag ca. 50 km over jordoverfladen. I disse lag, hvor der er rigeligt af de kortbølgede fotoner, er ozonproduktionen særlig stor. Den dannede ozon transporteres længere ned i stratosfæren af svagt nedadgående luftstrømninger.
[ TOP ]
Ozon absorberer sollysets uv-stråling med bølgelængder mellem 240 og 320 nm i stratosfæren.
| Chapmans cyklus: |
|
|
| O2 + uv-energi ® O + O | oxygenatomer dannes | |
| O3 + uv-energi ® O2 + O | uv-stråling absorberes | |
| O3 + O2 ® O2 + O2 + O | ||
| O3 + O ® O2 + O2 | rekombination | |
| O + O2 + M ® O3 + M* | ozon gendannes |
[ TOP ]
Mængden af ozon i atmosfæren måles i Dobson-enheder (eng. Dobson Units, forkortet DU).
1 DU = 2,7 × 1016 ozonmolekyler pr. cm2 = 2,7 × 1020 ozonmolekyler pr. m2
En Dobson-enhed svarer til et ozonlag på 0,01 millimeter ved et tryk på 1 atmosfære og en temperatur på 0 °C. Fx. vil 300 Dobson-enheder af ozon presset sammen ved jordoverfladen ved °C danne et lag, der kun er 3 mm tyk. Ozonlaget er tyndest i troperne dvs. rundt om ækvator og tykkere ud mod polerne. Ozonlaget tykkelse over troperne er typisk omkring 260 DU.
[ TOP ]
|
Reaktionen, der danner ozon ud fra et ilt-atom og et ílt-molekyle bliver langsommere med stigende højde mens reaktionen, hvor ultraviolet stråling nedbryder ozon til et ilt-atom og et ilt-molekyle bliver hurtigere. Koncentrationen af ozon er en balance mellem disse reaktioner. I den øvre atmosfære, hvor der er meget ultraviolet stråling dominerer atomart ilt. Når man bevæger sig ned gennem atmosfæren, bliver luften tættere, absorptionen af den ultraviolette stråling større og ozon-koncentrationen når sit maksimum i ca. 20 km´s højde. Tættere på jordoverfladen bliver den ultraviolette stråling og ozon-koncentrationen mindre. |
[ TOP ]
 |
Ozonkoncentrationens (mPa) variation med højden (km). Den blå kurve
viser månedens gennemsnit for 1989-2001, mens den sorte viser en given
dag i hver af månederne i 2003 for Sodankylä i arktisk Finland. Kilde: FMI-ARC - Arctic Research Centre of the Finnish Meteorological Institute. |
[ TOP ]
| Strålingstype | Bølgelængde, l i nm | Virkning |
| uv-C | 200 - 280 | -skadelig; 297 nm mest skadelig ved solbadning -ødelæggende på proteiner, DNA- og RNA-molekyler -formodning: hudkræfttilfældene vil øges med 2% for hver % ozonlaget formindskes -ozonlaget forbruger strålingsenergi fra uv-C og -B strålingen |
| uv-B | 280 - 320 | |
| uv-A | 320 - 400 | -kan gå gennem vinduesglas -leverer nødvendig energi til D-vitaminproduktion i huden -giver vores hud den brune kulør |
[ TOP ]
Et ozonhul er et område, hvor ozonlaget er meget tyndt eller helt væk,
dvs. et område hvor ozonnedbrydningen er væsentlig i forhold til normale udsving
eller ændringer i lagets tykkelse.
Der optræder ozonhuller hvert år over Antarktis i oktober måned. Der dannes
også ozonhuller over nordpolen, men ikke af samme dybde og størrelse som over
sydpolen.
| Målinger af ozon fra Sydpolen i oktober måned. Den blå kurve viser gennemsnitlig ozonmængde i årene fra 1967-71 (282 DU). Den grønne kurve viser ozonprofil fra 1986 (158 DU), ca. et år efter ozonhullet blev opdaget. Man ser på den røde kurve fra 1997 (112 DU), at ozon praktisk talt er forsvundet i højdeintervallet mellem 14 og 20 km. |
|
Global gennemsnitlig total ozon i perioden 1979 til 1993. Kilde: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio Før musen hen over billedet for at se den aftagende tendens. |
[ TOP ]
CFC-gasserne (forkortelse for Chlor-Flour-Carbon) er en gruppe af kunstigt fremstillede, kemiske forbindelser, som består af klor, fluor og kulstof. De blev tidligere brugt overalt i f.eks. køleskabe og som drivgas i sprayflasker eller som rensemidler. CFC-gasserne er stort set kemisk inaktive. Denne egenskab gør dem til nogle af de mest forurenende stoffer. Deres levetid er mellem 50 og over 200 år, og det giver dem tid til at sive ud i de yderste lag af stratosfæren, hvor de virker nedbrydende på ozonlaget. CFC-gasserne blev fremstillet første gang i 1928, men blev først produceret i større mængder efter 1950. Siden er den totale mængde af chlor i stratosfæren steget med en faktor 4.
De vigtigste CFC-gasser i forbindelse med ozonnedbrydning er
Trichlorfluormethan, CFCl3 (CFC-11),
difluordichlormethan, CF2Cl2 (CFC-12 eller F-12, hvor F står for Freon) og
1,1,2 trichlortrifluorethan, CF2ClCFCl2 (CFC-113).
[ TOP ]
Freon er den tekniske betegnelse (indregistreret varemærke) for den organiske kemiske forbindelse difluordichlormetan CF2Cl2. Freon betegnes ofte freon-12 (F-12), hvor F står for Freon eller CFC-12, idet der findes andre freon-forbindelser som fx. freon-11 eller CFC-11 (monofluortrichlormethan CFCl3), freon-13 eller CFC-13 (trifluormonochlormethan, CF3Cl) m.fl. Freoner er CFC-gasser.
[ TOP ]
Haloner er halogenerede kulbrinter, dvs. organiske forbindelser, der indeholder brint, kulstof og halogener (brom, chlor, fluor, jod - stofferne fra 7. hovedgruppe). De kan ligesom CFC-gasserne medvirke til nedbrydning af atmosfærens ozonlag.
De vigtigste haloner er CF3Br, CF2Br2, CF2ClBr og C2F4Br2.
[ TOP ]
HCFC-gasser er en forkortelse for Hydro-Chlor-Fluor-Carbon-gasser.
ex. CHClF2 (HCFC-22).
[ TOP ]
HBFC-gasser er en forkortelse af Hydro-Brom-Fluor-Carbon-gasser.
ex. CHFBr2.
[ TOP ]
Ud over CFC- , HCFC- og HBFC-gasserne findes der en række ozonnedbrydende organiske chlor- og bromholdige stoffer, der er kemisk inaktive i troposfæren, men let nedbrydes af sollyset i stratosfæren. Disse stoffer omfatter:
carbontretrachlor, tetrachlormethan, CCl4,
1,1,1-trichlorethan, CH3CCl3 og
methylbromid, CH3Br.
[ TOP ]
ODP-værdien for et stof er et mål for hvor ødelæggende stoffet er for ozon. ODP er en forkortelse for Ozon-Depletion-Potential (ozonnedbrydningspotentiale).
ODP for stoffet x er forholdet mellem den totale mængde af ozon ødelagt af 1 kg af stoffet x og mængden af ozon ødelagt af 1 kg CFC-11:
ODP(x) = Globalt ozontab der skyldes x
Globalt ozontab der skyldes CFC-11
ODP angiver den ozonnedbrydende virkning af stoffet i hele dets levetid i atmosfæren.
ODP(CFC-11) = 1.
[ TOP ]
CFC-gasser i de øvre atmosfæriske lag er ikke så stabile som håbet. De nedbrydes af uv-stråling med bølgelængde under 240 nm.
| CF2Cl2 + uv-energi ® CF2Cl + Cl | Cl frigøres |
|
| Cl + O3 ® ClO + O2 | Cl ødelægger ozon | |
| ClO + O ® Cl + O2 | Cl gendannes | |
| ClO+ NO2 ® ClONO2 | ClO hindres i at blive til Cl |
De tre første processer herover danner en chlorcyklus. Derved kan et chloratom nedbryde en stor mængde af ozon, før det bliver gjort inaktivt ved at reagere med andre stoffer. Der findes lignende reaktioner, som omfatter stoffer, der indeholder brom - fx. haloner.
Chlor-atomet kan også reagere med methan og give HCl og et methyl-radikal:
Cl + CH4 ® HCl + CH3 hvorved Cl hindres i at ødelægge flere ozon-molekyler
Stofferne hydrogenchlorid (saltsyre), HCl og chlornitrat, ClONO2 kaldes reservoirer for inaktivt chlor i atmosfæren. Reservoirerne tømmes via nogle processer på de polarstratosfæriske skyer, så der dannes de ozon-ødelæggende Cl og ClO radikaler.
[ TOP ]
For at der kan dannes et ozonhul skal følgende betingelser være opfyldt:
[ TOP ]
Gennem den polare vinternat skinner solen ikke over sydpolen. Luften i stratosfæren afkøles og synker. Jordens rotation bevirker en stærk vestlig cirkulation rundt om polen. Den kraftige hvirvelvind rundt om sydpolen opstår i den midterste og nederste del af stratosfæren og kaldes det polare hvirvelvindssystem. Det isolerer luften over sydpolen fra de øvrige luftmasser. Det polare hvirvelvindssystem over Antarktis er ikke cirkulært men har en aflang form. På tilsvarende måde dannes en hvirvelstrøm over det arktiske område ved nordpolen.
[ TOP ]
| Da solen ikke skinner om vinteren over polen kan luften indenfor det polare hvirvelvindssystem blive ekstremt kold - i den nederste del af stratosfæren under -80 °C. Under disse betingelser dannes et stort antal polare stratosfæriske skyer. De polare stratosfæriske skyer dannes hovedsageligt af salpetersyre og vand sandsynligvis i form af krystaller af salpetersyre trihydrat (HNO3 • H2O). Stratosfæreskyer kan også dannes af almindeligt vand-is, men de er ikke så almindelige, da stratosfæren er meget tør. |
 |
|
Højdeprofiler af ozon over sydpolen fra 1999. Grønne kurve: 28.juli, før ozonhullet - 255 DU. Blå kurve: 13. oktober, maks. reduktion i ozon - 111 DU. Rød kurve: Temperatur. Der optræder en næsten total ozonødelæggelse mellem 13 og 23 km´s højde, hvor ekstremt lave temperaturer danner grundlag for de foto-kemiske processer, der ødelægger ozon. Over og under disse højder er temperaturen ikke lav nok til at disse processer kan forekomme og mængden af ozon er praktisk taget uændret.
|
[ TOP ]
ClONO2 + HCl ® Cl2 + HNO3
ClONO2 + H2O ® HOCl + HNO3
HCl + HOCl ® Cl2 + H2O
salpetersyren HNO3 bliver i skyerne (se animation).
Ydermere vil stratosfæreskyerne fjerne nitrogenoxider (NOx) gennem reaktionerne:
4 NO2 + O2 ®
¬2N2O5 N2O5 + H2O ® 2 HNO3
N2O5 + HCl ® ClNO2 + HNO3
Dette betyder, at NO2 fjernes fra luften og opmagasineres i skyerne i form af salpetersyre, en proces der kaldes denoxifikation (fjernelse af NOx).
[ TOP ]
Vi har fået dannet chlormolekyler, Cl2 og HOCl ved reaktioner på de polare stratosfæreskyer. For at ødelægge ozon kræves atomart chlor. Når sollyset vender tilbage til de polare egne om foråret på den sydlige halvkugle (om efteråret på den nordlige) bliver Cl2 hurtigt splittet til chlor-atomer, der fører til øjeblikkelig ødelæggelse af ozon:
Cl2 + ultraviolet-energi ® 2 Cl
Cl + O3 ® ClO + O2
Der dannes altså store mængder ClO. Dette ClO ville under normale forhold reagere med NO2 og vende tilbage til ClONO2 -reservoiret, men denoxifikation forhindrer dette ved at fjerne NO2.
[ TOP ]
Som tidligere nævnt kan Cl og ClO danne en cyklus som effektivt ødelægger ozon. Den cyklus bruger atomart oxygen, som der kun er rigeligt af i den øvre stratosfære. Den kan ikke forklare det ozonhul der dannes i den nedre stratosfære. Her involverer den vigtigste mekanisme chlorperoxid:
ClO + ClO ® ClOOCl
ClOOCl + ultraviolet-energi ® Cl + ClOO
ClOO ® Cl + O2
2 Cl + 2 O3 ® 2 ClO + 2 O2
sum: 2 O3 ® 3 O2
Ved de temperaturer, der råder i den polare stratosfære er denne sekvens af reaktioner ekstrem hurtig og dominerer ozon-ødelæggelsesprocessen. Den anden proces kræver uv-lys, som der først er rigeligt af i den nedre stratosfære om foråret. Så der finder en stor ophobning sted af ClO og ClOOCl gennem vinteren efterfulgt af en massiv ozon-ødelæggelse i foråret.
Animation, der viser chlornitrats reaktioner på overfladen af de polare stratosfæriske skyer samt de ozonødelæggende processer:
Hydrogen,
Nitrogen,
Oxygen
og 
Chlor.
[ TOP ]
Beskyttelse af ozonlaget er fastlagt internationalt i form af en konvention under FN´s Miljøprogram (United nations Environmental Program, UNEP). Den består af en rammekonvention - Wien konventionen til beskyttelse af ozonlaget af 1985 og en tilhørende protokol - Montrealprotokollen af 1987 om stoffer, der nedbryder ozonlaget. Resultatet af indsatsen har foreløbigt været en succes. Anvendelsen af ozonlagsnedbrydende stoffer er reduceret betydeligt og der er aftalt helt at afvikle anvendelsen af disse stoffer.
| Stof | Industrilandenes reduktion i % | Udviklingslandenes reduktion i % | EU medlemsstaters reduktion i % | |||
| CFC | 100% | i 1996 | 0% 20% 50% 85% 100% |
i 1999 i 2003 i 2005 i 2007 i 2010 |
100% | i 1995 |
| Haloner | 100% | i 1994 | 0% 50% 100% |
i 2002 i 2005 i 2010 |
100% | i 1994 |
| Tetrachlormethan | 100% | i 1996 | 85% 100% |
i 2005 i 2010 |
100% | i 1995 |
| 1,1,1-trichlormethan | 100% | i 1996 | 0% 30% 70% 100% |
i 2003 i 2005 i 2010 i 2015 |
100% | i 1996 |
| HBFC | 100% | i 1996 | 100% | i 1996 | 100% | i 1996 |
| HCFC | 0% 35% 65% 90% 99,5% 100% |
i 1996 i 2004 i 2010 i 2015 i 2020 i 2030 |
0% 100% |
i 2016 i 2040 |
0% 15% 55% 70% 75% 100% |
i 1995 i 2002 i 2003 i 2004 i 2008 i 2010 |
| Methylbromid | 0% 25% 50% 70% 100% |
i 1995 i 1999 i 2001 i 2003 i 2005 |
0% 20% 100% |
i 2002 i 2005 i 2015 |
0% 25% 60% 75% 100% |
i 1995 i 1998 i 2001 i 2003 i 2005 |
| Bromchlormethan | 100% | i 2002 | 100% | i 2002 | 100% | i 2000 |
[ TOP ]
NILU Norsk Institut for luftforskning
TOMS Total Ozon Mapping Spectrometer
NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio (animationer)
[ TOP ]
[ Toppen af siden ] [ Ordliste ] [ Tilbage til hovedsiden ]
fremmedmolekyle, der optager overskydende varmeenergi.
Carbon,
Fluor og