Fakultet elektrotehnike i računarstva Predmet: Ergonomija računalne i programske opreme
ZAŠTITA OZONSKOG OMOTAČA -seminarski rad
Zagreb, 23.6.04.
Marko Pevec 0036377188
SADRŽAJ 1.0. UVOD
3
2.0 OZONSKI OMOTAČ
4
2.1 O ozonu
4
2.2 Nastajanje ozona u troposferi
5
2.3 Oštećenja omotača
6
2.4 Važnost omotača
7
3.0 OZONSKE RUPE
8
3.1 Veličina rupe
8
3.2 Stanje nad Europom
9
3.3 Dobsonove jedinice
10
3.4 Kemikalije koje pogoduju stvaranju ozonske rupe
11
4.0 UV ZRAČENJE
12
4.1 O UV zračenju
12
4.2 UV indeks
14
4.3 Stanje u Hrvatskoj
16
5.0 PROTOKOLI ZAŠTITE
17
5.1 Montrealski protokol
17
5.2 Provedba protokola u Hrvatskoj
19
6.ZANIMLJIVOSTI
20
6.1 Pozitivne zanimljivosti
20
6.2 Negativne zanimljivosti
21
7.LITERATURA
22
2
1.0. UVOD Opstanak ljudskih zajednica u prošlosti bio je ugrožen prirodnim katastrofama - epidemijama, ratovima, nedostatkom hrane - dok je danas opstanak ugrožen prijetnjom globalnog kolapsa ekosustava Zemlje. Tragične posljedice zagađenosti prirodne sredine dovele su do pokreta za njenu zaštitu. U svega pola stoljeća čovjek je uspio poremetiti prirodne procese u atmosferi i ugroziti ozonski sloj. I život svoj. Kemikalije koje sadrže klor i brom, proizvedene ljudskom djelatnošću, oslobođene i ispuštene u atmosferu, uništavaju molekule ozona velikom brzinom. Ozonski omotač zaustavlja većinu štetnih sunčevih UV-B zraka, a potpuno nas štiti i od smrtonosnog UV-C zračenja. Zato je ozonski omotač uistinu prijeko potreban štit za održanje života na planetu Zemlji. Njegovim oštećenjem povećava se prodiranje štetnih zračenja na Zemlju, a to povećava broj zloćudnih i dobroćudnih tumora kože te katarakta očiju, smanjuje urode usjeva i oštećuje materijalna dobra. Već je duži niz godina poznato da kemikalije koje oštečuju ozon mogu utjecati na zemljinu toplinsku ravnotežu. Ljeto koje je prošlo bilo je puno iznenađenja, uglavnom negativnih: poplave, suše, uragani, neobičajne temperaturne oscilacije. Zapitamo li se ponekad, koliko smo mi sami doprinjeli tim i takvim iznenađenjima? I koliko smo u mogučnosti učiniti nešto za spas ozonskog omotača. I cjelokupnog života na Zemlji.
3
2.0 OZONSKI OMOTAČ 2.1 O ozonu Ozon je alotropska modifikacija kisika s tri atoma u molekuli. U čistom stanju je modrikast plin koji se na -112,4 °C kondenzira u tekućinu tamnomodroljubičaste boje. Ledište mu je na -251,4 °C. Lako se razgrađuje na temperaturi od oko 100 °C ili već pri sobnoj temperaturi uz prisustvo određenih katalizatora. Sama riječ "ozon" potječe od grčke riječi i znači vonjav. Ozon, naime, ima karakteristični prodorni miris kojeg možemo osjetiti oko električnih instalacija i nakon oluje. U tekućem i krutom stanju je eksplozivan. U vodi mu je topljivost oko 50 puta veća nego kisika, ono je najjače poznato oksidacijsko sredstvo: oksidira sve metale osim zlata, platine i iridija, sulfide prevodi u sulfate, amonijak u nitratnu ksielinu, uništava mnoge organske boje, ubija bakterije, a eter, alkohol, rasvjetni plin i mnoge druge organske tekućine se u dodiru s njim zapale. Nadražuje dišne organe i oči, a veće količine izazivaju krvarenje iz nosa i glavobolju. Ozon nastaje djelovanjem UV zraka na kisik (u višim slojevima atmosfere ili u blizini kvarc-lampe),pri elektrolizi razrijeđene hladne sulfatne kiseline i uz mnoge kemijske reakcije. Tehnički se dobiva propuštanjem kisika ili zraka kroz električno izbijanje u ozonizatoru. Ozon možemo najlakše dobiti ako pomoću električne energije razdvojimo molekulu kisika i tako nastalim atomima omogućimo da s drugim molekulama kisika daju ozon uz hlađenje smjese.Čist ozon može se dobiti ukapljivanjem dobivene smjese tekućim zrakom i frakcijskom destilacijom. U industriji se upotrebljava kao sredstvo za izbjeljivanje, kao antiseptik i oksidans, tj. sredstvo koje u kemijskim reakcijama dodaje kisik drugim tvarima. Ima ga vrlo malo u sloju zraka koji se nalazi uz površinu Zemlje. Ozonski sloj se proteže od 15 - 50 km visine, ali je najkoncentriraniji između 20 i 25 km. Sav ozon iz atmosfere tvorio bi na morskoj razini sloj debeo samo 3 mm. Uloga ozona O3 u atmosferi je dvojaka. Dok njegovo prisustvo u troposferi predstavlja problem, u stratosferi je O3 neophodan za održavanje zdravlja i života na Zemlji. Zvuči poput ironije, ali danas je jedan od glavnih problema onečišćenja zraka povećanje količine O3 u troposferi, dok je s druge strane, isto tako važan problem smanjenje O3 u stratosferi.
4
2.2 Nastajanje ozona u troposferi U troposferi se izgaranjem fosilnih goriva (drvo, ugljen, nafta) i biomase oslobađaju ugljikov (IV) oksid, vodena para, ugljikovodici te dušikovi oksidi. Za nastajanje ozona je potrebna sunčeva energija. Čitav niz kemijskih reakcija započinje tako da molekula NO2 apsorbira energiju svjetla te se raspada na NO i O. Time započinje ciklus reakcija između NO2 , NO, O3 i O2 . NO2 + hv ---> NO + O O + M + O2 ---> O3 + M NO + O3 --->NO2 + O2 U atmosferi, gdje su prisutni samo NOX bez reaktivnih ugljikovodika, pretvorba NO2 u O3 je u ravnoteži i s povratnom reakcijom pretvorbe NO u NO2 čime se troši nastali O3 , tako da je rezultat ciklusa određeno zagrijavanje atmosfere zbog apsorpcije svjetla. Reaktivni ugljikovodici u zraku mogu izvesti pretvorbu NO u NO2 čak i bez prisustva O3 koji je normalno potreban za tu reakciju, zbog čega dolazi do akumulacije ozona koji je jedan od glavnih sastojaka fotokemijskog snopa. Noviji eksperimentalni rezultati provedeni u laboratorijskim uvjetima ukazuju na moguću razgradnju ozona na krutim česticama (kalcit, aluminij oksid, drveni pepeo, saharski pijesak...), no zasad je dobivene rezultate teško kvantificirati, prenijeti na atmosferske uvjete. S druge strane, smanjenje koncentracije ozona u atmosferi nakon vulkanskih erupcija, te u vrijeme pustinjskih oluja u saharskom području navode na tu mogućnost.
5
2.3 Oštećenja omotača Znanstvenici su danas posve sigurni da je promjena klime u stvari posljedica neodgovornih ljudskih djelatnosti u atmosferi koje su uzrokovale i oštećenje ozonskog omotača. Sva ta međudjelovanja se najkraće mogu nabrojiti kao: korištenje i ispuštanje kemikalija u atmosferu što uzrokuje globalno zagrijavanje; oštećenje ozonskog omotača i utjecaj na klimu Zemlje; štetni utjecaj globalnog zagrijavanja na ozonski omotač. Bez sustavne kontrole tvari koje oštećuju ozonski omotač stanje bi za pedeset godina moglo biti i do deset puta gore od sadašnjega, a razna oboljenja zahvatila bi milijune ljudi, predviđaju znanstvenici. Oštećenje ozonskog omotača obuhvatilo bi do 2050. najmanje 50 posto površine srednjih širina sjeverne hemisfere i 70 posto površine srednjih širina južne hemisfere. Posljedice po cjelokupan život bile bi katastrofalne: količina UV- B zračenja pristiglog na Zemlju bila bi dvostruko veća na srednjim širinama sjeverne hemisfere i četverostruko veća na južnoj hemisferi - melanomi kože, katarakti očiju i druga oboljenja zahvatili bi milijune smatraju znanstvenici. Zaključak NASA-e poslije višegodišnjih promatranja tokom kojih su vršena neprekidna mjerenja viših slojeva atmosfere je da zapravo najveći utjecaj na gubitak ozona imaju meteorološke pojave odnosno stabilnost zagrijanosti zraka iznad polova. Još uvijek se ne može sa sigurnošću reći da li je glavni uzrok prirodna varijabilnost ili promjena klime. Smanjenje ozonskog omotača iznad Arktika iz osamdesetih godina prošlog stoljeća je pratilo i povećanje količine nivoa hlorina tako da je uzrok najvjerojatnije bio kemijske prirode. Devedesetih se istanjivanje nastavilo,ali nije bilo povezano sa ovim supstancama već sa meteorološkim pojavama. No, znanstvenici vjeruju da bi daljnjom primjenom sustavne kontrole tvari koje oštećuju ozonski omotač njegova razgradnja mogla doseći vrhunac u sljedećih nekoliko godina, nakon čega bi nastupilo razdoblje postupnog oporavka. Stručnjaci predviđaju da bi do potpunog zacjeljivanja ozonskog omotača u tom slučaju moglo doći oko 2050. godine.
6
2.4 Važnost omotača Ozonski sloj u atmosferi štiti život na Zemlji.Ozonski omotač zaustavlja većinu štetnih sunčevih UV-B zraka, a potpuno nas štiti i od smrtonosnog UV-C zračenja.Zato je ozonski omotač uistinu prijeko potreban štit za održanje života na planetu Zemlji. Tko sve ugrožava ozonski omotač? Najčešće uništavamo ozonski omotač ispuštajući postojane kemikalije koje sadrže klor i brom, koji onda sudjeluju u složenim kemijskim reakcijama koje neminovno dovode do uništenja ozonskog omotača. Od brojnih kemikalija koje je stvorio čovjek najviše ozon uništavaju -kloroflorougljici (CFC) (sredstva za hlađenje, potisni plin u sprejevima ...), zatim nepotpuno halogenizirani kloroflorougljici (HCFC), potom ugljiktetraklorid i metil-kloroform (otapala), haloni (BFC) (aparati za gašenje požara) pesticidi i drugi. Ozonski omotač je naš nevidljivi štit od opasnog UV zračenja. Znali smo da sunce prži i prije no što smo saznali za oštećenje ozonskog sloja. Na stanjivanje ozonskog omotača utječu mnogi čimbenici (vulkani, nuklearne eksplozije, nadzvučne letjelice itd.), ali je ključni čimbenik nepovoljno djelovanje klorofluorougljika (CFC), koji dospijevaju u atmosferu nakon što ih čovjek koristi u nizu industrijskih proizvoda. Oni se u atmosferi zadržavaju godinama i postupno uništavaju ozon u ozonskom omotaču. Niske temperature pojačavaju nepovoljni učinak CFC, pa ozonski sloj u područjima najnižih temperatura potpuno nestaje, odnosno u njemu nastaje rupa. Ozonska rupa nastaje u području Južnog pola, a značajno stanjenje ozonskog omotača događa se iznad šireg područja Sjevernog pola pa je zbog takvog stanjenja u Kanadi UV zračenje zimi skoro jednako jako kao i ljeti. Znanstvenici procjenjuju da svako oštećenje ozonskog štita za jedan posto donosi 23 posto povećanja učestalosti raka kože.
7
3.0 Ozonske rupe 3.1 Veličina rupe Prve pretpostavke o tome što sve ljudska djelatnost može nanijeti ozonskom omotaču objavljene su početkom 1970.-ih godina. Ozon se oštećuje u prosjeku 4-5% po desetljeću. Ranih osamdesetih dokazano je oštećenje ozonskog omotača nad Antarktikom s pomoću NASA-inog satelita. Najjača oštećenja, stanjenja ozonskog omotača, nazvana su "ozonska rupa", a vidljiva su nad Antarktikom svako antarktičko proljeće (od rujna do listopada), te nad Arktikom u proljeće ljeto. Godine 1999. izmjerena je najveća "rupa", veličine 27 milijuna kvadratnih kilometara. No 2000. ona se još povećala na 30 milijuna. Kada se jednom oslobode, klorofluorougljici ostaju aktivni nekoliko desetljeća, a znanost još ne zna načine da se njihovo djelovanje neutralizira.
Ako se ne prestane sa upotrebom HFC i sagorijevanjem fosilnih goriva, izračunato je da će za samo tri desetljeća prosječna temperatura na površini Zemlje porasti za 4,5 stupnja, što će uz efekt staklenika dovesti do djelomičnog otapanja polarnih kapa i podizanja razina svjetskih mora za jedan metar i potapanja 11,5 posto svjetskog kopna. Točno je da se ozonski omotač tanji i oštećuje zbog erupcija vulkana ili zbog promjenjivih aktivnosti Sunca, ali je to sitnica u usporedbi s onim što čovjek čini sam sebi.
8
3.2 Stanje nad Europom Ozonski sloj atmosfere iznad europskoga kontinenta tanji je čak 30 posto. Tijekom veljače zaštitni sloj ozona u atmosferi iznad Staroga kontinenta počeo se ubrzano stanjivati, javljaju znanstvenici zaposleni u Europskoj svemirskoj agenciji (ESA). Periodična stanjivanja ozona nisu ništa novo, no zabrinjava što su se počela događati češće nego prethodnih godina. Ozonski omotač iznad Europe motri se pomoću GOME-a (Global Ozone Monitoring Experiment), sustava montirana na satelit ERS-2, koji ima ugrađen spektrometar što mjeri snagu ultraljubičastog zračenja na valnim duljinama od 240 do 790 nanometara. Ozon je u tom spektru označen na valnim duljinama od 325 do 335 nanometara. Na satelitskoj slici vidi se tamnoplavo područje koje predstavlja stanjeni sloj ozona, a proteže se preko cijelog europskoga kontinenta. Tijekom proteklih pet godina, koliko traju promatranja putem satelita ERS-2, takvih stanjenja ozonskog omotača bilo je nekoliko, a za podrobnija istraživanja trebat će proći ukupno dvadeset godina da se prikupi podatke koji će dati dovoljno informacija za čvršće znanstvene argumente o stanju ozonskog sloja iznad Staroga kontinenta.
Najnovije stanjenje ozonskog omotača iznad Europe posljedica je snažne struje tropskog zraka koji dolazi s ekvatora, gdje je ozonski omotač i inače tanji. Područje tankog ozona sad se prostire od juga Španjolske do sjevera Njemačke, te ima stupanj pokrivenosti ispod 250 Dobsonovih jedinica. Problem je u tome što je to opasno blizu stanju koje se opisuje kao ozonska rupa i koje je karakterizirano kao područje pokrivenosti ozonskim slojem manjim od 200 Dobsonovih jedinica. Tanji ozon znači povećanje količine štetnih Sunčevih i svemirskih zračenja, kojima su izloženi ljudi na područjima gdje se to stanjenje prostire. Srećom, takva stanjenja ne traju dulje od tjedan dana, a utješno je još i to što je to područje veliko tek koliko i desetina ozonske rupe koja se prostire iznad Antarktika. Ipak, pri vedrim danima to znači: više radijacije iz svemira.
9
3.3 Dobsonove jedinice Najednostavnije rečeno,zamislite volumen zraka iznad Europe koja se nalazi u prostoru veličine 10 stupnjeva geografske širine puta 5 stupnjeva geografske dužine i koji se prostire od površine Zemlje do maksimalne visine iznad površine dokle se prostire atmosfera.Kada bi sav ozon u toj zapremnini stlačili na temperaturi od 0 stupnjeva Celzija pod tlakom od jedne atmosfere,a zatim tu količinu ozona raširili preko površine 10 x 5stupnjeva geografske širine i dužine dobili bi sloj debljine oko 3.5 mm što odgovara vrijednosti od 350 Dobsonovih jedinica za sloj ozona iznad Europe. Prema podacima NASA -e količina, vrijeme i pozicija istanjenog sloja ozona se stalno mijenjaju. Ozonsko istanjenje je intenzivnije iznad Južnog pola zbog nižih temperatura nego iznad Sjevernog pola. Veću istanjenost na Južnom polu uzrokuju isključivo meteorološke pojave. Visoke planine i dugačke obalne regije sjeverne hemisfere su u interakciji sa pokretima vjetrova i tako kreiraju ogromne atmosferske vrtloge koji pomiču zračne mase u svom kretanju oko Zemlje. Ove vrtložne struje se formiraju u troposferi (najnižem sloju atmosfere), gde proizvode zimske oluje i dižu se u visinu prebacujući svoju energiju u stratosferu. Energija iz ovakvih struja zagrijava stratosferu sprečavajući formiranje polarnih stratosfernih oblaka koji su preduvjet za uništavanje ozonskog sloja pošto u sebi nose "neprijateljske " supstance.
10
3.4 Kemikalije koje pogoduju stvaranju ozonske rupe Sve više dokaza govori u prilog tome da ozonska rupa nad Antarktikom ne zacjeljuje kako se to očekivalo, pa će četiri kemikalije koje su nedavno klasificirane kao manje opasne za okoliš ipak biti zabranjene. Čini se da četiri kemikalije koje se prodaju kao bezopasne za ozonski atmosferski omotač ipak to nisu. ■
■
■
■
n-propyl bromid, novo otapalo koje je 1997. godine dobilo odobrenje američke Agencije za zaštitu okoliša (US Environmental Protection Agency) kao prihvatljiva zamjena za proizvode koji su se dokazali kao pravi uništavači ozona, a utemeljeni su na raznim CFC spojevima. N-propyl bromid odmah je prepoznat kao potencijalni "žderač ozona", no u prirodi može preživjeti samo dva tjedna, pa se mislilo da za to vrijeme ne može dospjeti do ozonskog sloja. Međutim, u tropskim se predjelima zbog dinamičnih vremenskih prilika može popeti do ozona već tijekom nekoliko dana. Npropyl bromid već u donjim slojevima atmosfere reagira s okolinom te producira nusproizvode koji se lakše penju do stratosfere. Prema procjeni UN-a, godišnje se na planetu proizvede oko 10 tisuća tona kemikalija koje su na tržištu označene kao "ekološke". Ta količina povećat će se na pedeset tisuća tona godišnje do 2010. godine. heksaklorbutadien, otapalo i nusproizvod u proizvodnji plastike (PVC). Toga godišnje nastane nekoliko desetaka tisuća tona. Halon-1202 starija je kemikalija koja se koristi kao protupožarno sredstvo u vojnim vozilima kao što su tenkovi, kamioni, helikopteri i avioni. 6-bromo-2-metoksi-naftalin koristi se kao raskužno sredstvo posebno u američkoj poljoprivredi.
Ako se te kemikalije nastave ispuštati u atmosferu, ozonski omotač neće zacijeliti ili će se njegovo zacjeljenje produžiti na puno dulje razdoblje, upozorava Mario Molina, dobitnik Nobelove nagrade za kemiju 1995. godine upravo za rad koji govori o uništavanju ozona. Predviđanja da će se antarktička rupa početi zatvarati krajem devedesetih godina prošlog stoljeća sad su se pokazala pogrešnima. Rupa je 2000. godine imala veličinu od 30 milijuna četvornih kilometara, a to je prostor u koji se cijela Europa može smjestiti dva puta.
11
4.0 UV ZRAČENJE 4.1 O UV zračenju Sunčevo zračenje je važan prirodni čimbenik zato jer stvara Zemljinu klimu i ima značajan učinak na čitav okoliš. Ultraljubičasti dio Sunčevog spektra ima vrlo važnu ulogu u mnogim procesima u biosferi. Ima nekoliko korisnih učinaka, ali može biti i vrlo štetno ukoliko prijeđe određenu "sigurnu" razinu. Ako je iznos UV zračenja dovoljno visok, sposobnost samozaštite pojedinih bioloških jedinki nije dovoljna i jedinka može biti znatno oštećena. To se odnosi i na ljudski organizam, pogotovo na kožu i oči. Da bi se izbjegla štetnost izloženosti UV zračenju, uvedena je veličina UV indeks, koja bi trebala upozoravati ljude o stupnju štetnosti UV zračenja i načinu poduzimanja određenih zaštitnih mjera. Sunčevo zračenje (slika 1) podrazumijeva ultraljubičasto (UV) zračenje, vidljivo zračenje (svjetlost) i infracrveno (IR) zračenje. Zračenje je često karakterizirano valnom duljinom, obično izraženo u nanometrima (1nm=10-9 m). Kada se opisuju biološki učinci ultraljubičasto zračenje se obično dijeli u tri spektralna područja. UV-C zračenje (100-280 nm), UV-B zračenje (280-315 nm) i UV-A zračenje (315-400 nm).
Slika 1. Elektromagnetski spektar Sunčevog zračenja UV zračenje se može mjeriti kao ozračenje ili iradijancija - snaga pristigla na jediničnu površinu - u jedinicama W/m2, ili kao ozračenost (radijativna izloženost) ili doza - energija pristigla na jediničnu površinu u specifičnom vremenskom intervalu - u jedinicama J/m2 . Najvažniji čimbenici koji utječu na UV zračenje koje dolazi do tla su: ■
Atmosferski ozon - UV zračenje je apsorbirano i raspršeno u atmosferi. UV-C zračenje je potpuno apsorbirano u gornjoj atmosferi na molekulama kisika i ozona.
12
Većinski dio UV-B zračenja je apsorbiran u stratosferi na molekulama ozona i samo nekoliko postotaka dolazi do Zemljine površine. Zbog toga je na površini Zemlje sunčevo UV zračenje sastavljeno od velikog iznosa UV-A zračenja i vrlo malog iznosa UV-B zračenja. Poznato je da je UV-B zračenje biološki vrlo štetno. UV-A je manje štetno, ali ima mogućnost stvaranja tena na ljudskoj koži. S obzirom da je ozon glavni apsorber UV-B zračenja, intenzitet UV-B zračenja na Zemljinoj površini jako zavisi o ukupnom iznosu ozona u atmosferi i nadalje o debljini ozonskog sloja. ■
■
■
■
■
Visina Sunca - kut između horizonta i smjera prema Suncu. Solarni zenitni kut se često upotrebljava umjesto visine Sunca: to je kut između zenita i smjera Sunca. Za velike visine Sunca UV zračenje je puno intenzivnije jer zrake sa Sunca prolaze kraći put kroz atmosferu i zato prolaze kroz manje područje apsorpcijskih tvari. S obzirom da UV ozračenje ovisi jako o visini Sunca, ono se mijenja sa geografskom širinom, dobom godine i dobom dana. Zato je UV zračenje najjače u tropskom području, ljeti, u vrijeme podneva. Nadmorska visina - UV iradijancija se povećava s nadmorskom visinom zato jer je manje apsorpcijskih tvari u atmosferi iznad dane visine. Mjerenja pokazuju da UV zračenje poraste za 6-8% za porast nadmorske visine od 1000 m. Atmosfersko raspršenje - na Zemljinoj površini se Sunčevo zračenje sastoji od izravne i raspršene (difuzne) komponente. Solarno zračenje je raspršeno na molekulama zraka i ostalim česticama kao što su aerosol i vodene kapljice. Izravna komponenta se sastoji od zraka sa Sunca koje su prošle izravno kroz atmosferu bez raspršenja ili apsorpcije. Difuzna komponenta se sastoji od zraka koje su bile raspršene barem jednom prije nego su stigle o tla. Raspršenje zavisi jako o valnoj duljini. Nebo izgleda plavo jer je plava svjetlost puno jače raspršena od ostalih valnih duljina vidljive svjetlosti. UV zračenje se raspršava još i više, tako da je na Zemljinoj površini UV-B zračenje sačinjeno približno od omjera 1:1 izravnog i difuznog zračenja. Oblaci i atmosferska mutnoća - UV ozračenje je jače kada je nebo vedro, bez oblaka. Oblaci generalno smanjuju UV ozračenje ali slabljenje na oblacima ovisi i o debljini oblaka i o tipu oblaka (optička debljina oblaka). Tanki ili raskidani oblaci imaju samo mali učinak na UV na tlu. U određenim uvjetima i za kratke vremenske periode mala naoblaka može na nekim mjestima čak i povećati UV iradijanciju u usporedbi sa potpuno vedrim nebom. U uvjetima atmosferske mutnoće UV zračenje je apsorbirano i raspršeno na vodenim česticama i aerosolu i to dovodi do smanjena UV ozračenja. Refleksija na tlu - dio UV zračenja pristiglog do tla je apsorbiran na Zemljinoj površini, a dio je odbijen (reflektiran) natrag prema svemiru. Iznos reflektiranog zračenja ovisi o svojstvima površine. Većina prirodnih površina kao što su trava, zemlja i voda reflektiraju manje od 10% pristiglog UV zračenja. Svježi snijeg može reflektirati i do 80% pristiglog UV zračenja. U proljeće kod vedrog neba refleksija na snijegu može povećati UV iradijanciju na nagnutim površinama čak do ljetnih vrijednosti. To je značajno na višim nadmorskim visinama i u višim geografskim širinama. Pijesak može reflektirati oko 25% UV zračenja i povećati UV izloženost na plaži. Do 95% UV zračenja može prodrijeti u vodu, a oko 50% može prodrijeti čak do 3 m dubine (u čistoj oceanskoj vodi).
13
4.2 UV indeks Potreba da se javnost izvijesti jednostavnim, razumljivim informacijama o UV zračenju i mogućim štetnim posljedicama na ljude, dovela je znanstvenike do definiranja parametra koji je upotrijebljen kao indikator izloženosti UV zračenju. Taj se parametar naziva UV indeks. On je povezan s dobro poznatim eritemalnim učincima sunčevog UV zračenja na ljudsku kožu, a njegova definicija je standardizirana i publicirana kao zajednička preporuka Svjetske zdravstvene organizacije (World Health Organization - WHO), Svjetske meteorološke organizacije (World Meteorological Organization - WMO), Programa Ujedinjenih naroda za okoliš (United Nations Environment Programme - UNEP) i Međunarodne komisije za neionizirajuće zračenje (International Commission on Non-Ionizing Radiation - ICNIRP). UV indeks: ■ jednica mjere UV razine, relevantna učincima na ljudskoj koži (UV izazvan eritem) ■
■
definiran kao činkovita ozračenost dobivena integriranjem spektralne ozračenosti pomnožene težinskom funkcijom CIE (1987) po valnim duljinama od 290 do 400 nm izražen numerički, kao ekvivalent vremenski otežanog i osrednjenog učinkovitog ozračenja (W/m2 ) pomnoženog sa 40
Izračunavanje UV indeksa Za izračunavanje UV indeksa je ponajprije potrebno poznavati akcijski spektar. Akcijski spektar opisuje relativnu učinkovitost UV zračenja kod pojedinih valnih duljina u proizvodnji određenog biološkog odgovora. Biološki odgovor se može odnositi na različite štetne učinke na različite biološke jedinke, uključujući ljude, životinje ili biljke. S obzirom da su opekline najčešći štetni učinak na ljudskoj koži, CIE eritemalni akcijski spektar je preporučen za upotebu u opisivanju učinka oštećenja kože UV zračenjem. Akcijski spektar za dani biološki učinak se upotrebljava kao težinski faktor ovisan o valnoj duljini, koji se primjenjuje na spektralno UV ozračenje (290 do 400 nm). Takve vrijednosti se zatim integriraju po valnim duljinama da bi se pronašlo aktualno biološki učinkovito ozračenje u W/m2. To biološki učinkovito ozračenje u W/m2se integrira (sumira) za određeni period izlaganja suncu i dobije se učinkovita UV doza (u J/m2). Učinkovita UV doza se osrednji za promatrani vremenski interval i pomnoži sa faktorom 40 kako bi se dobila brojčana vrijednost koja predstavlja UV indeks.
14
Vrijednosti UV indeksa(prema Environmental Protection Agency): MINIMALAN - 0, 1, 2 . Ova kategorija predstavlja minimalnu opasnost od UV zračenja. Većina ljudi može ostati na suncu i više od 1 sat da ne dobije opekline. Preporuča se upotreba sunčanih naočala. Ipak, ljudi s vrlo osjetljivom kožom (tip 1) i novorođenčad trebaju se uvijek zaštititi od produženog boravka na suncu i sunčanim naočalama i zaštitinom kremom. ■
NIZAK - 3, 4 UV indeks ovih vrijednosti predstavlja malu opasnost od UV zračenja. Za većinu ljudi je preporučeno upotrebljavati šešir sa širokim obodom, sunčane naočale i zaštitnu kremu. Osjetljiva populacija još treba dodati i odjeću s dugim rukavima jer oni mogu dobiti opekline već za 20 minuta. ■
SREDNJI - 5, 6 Ove vrijednosti predstavljaju već značajnu opasnost od UV zračenja. Za većinu ljudi se preporuča upotreba šešira sa širokim obodom, sunčanih naočala, zaštitne kreme i odjeće s dugim rukavima. Osjetljiva populacija može dobiti opekline za manje od 20 minuta, pa se ne preporuča izlaganje novorođenčadi suncu u vremenu od 10 do 16 sati.Te vrijednosti UV indeksa predstavljaju visoku opasnost od UV zračenja. Svakako bi trebalo smanjiti boravak na suncu između 10 i 16 sati, te koristiti šešir sa širokim obodom, sunčane naočale, zaštitnu kremu i odjeću dugih rukava. Ljudi s vrlo osjetljivom kožom mogu dobiti opekline za manje od 10 minuta. Preporuka je da novorođenčad i mala djeca ne izlaze na sunce između 10 i 16 sati. ■
VISOK - 7, 8, 9 Te vrijednosti UV indeksa predstavljaju visoku opasnost od UV zračenja. Svakako bi trebalo smanjiti boravak na suncu između 10 i 16 sati, te koristiti šešir sa širokim obodom, sunčane naočale, zaštitnu kremu i odjeću dugih rukava. Ljudi s vrlo osjetljivom kožom mogu dobiti opekline za manje od 10 minuta. Preporuka je da novorođenčad i mala djeca ne izlaze na sunce između 10 i 16 sati. ■
VRLO VISOK - 10 i VIŠE Vrijednosti UV indeksa 10 i iznad 10 predstavljaju vrlo veliku opasnost od UV zračenja. Preporuka je da se maksimalno smanji boravak na otvorenom sredinom dana od 10 do 16 sati. Kao zaštita se svakako preporuča upotreba šešira za širokim obodom, sunčanih naočala, zaštitne kreme, odjeće dugih rukava od gustog tkanja i izbjegavanje boravka na direktnom suncu. Preporuka je da novorođenčad i mala djeca nikako ne izlaze na sunce između 10 i 16 sati.Osjetljiva populacija može dobiti opekline za manje od 5 minuta. ■
15
4.3 Stanje u Hrvatskoj Vremenske i geografske promjene UV indeksa su važne za ljude koji putuju u različita klimatska područja gdje njihova iskustva s UV zračenjem ne mogu biti upotrijebljena. To se naročito odnosi na turiste. Tablice 1 i 2 daju približni prikaz kako se UV indeks mijenja za vedrih dana kroz godinu i tijekom dana za geografske širine u koje spada i Hrvatska. Tablice su dobijene na temelju rezultata modela razvijenog na Univerzitetu Veterinarske Medicine u Beču upotrebom satelitskih vrijednosti ozona (NASA/EPTOMS, 1996-1999). Tablica 1: Približna procjena UV indeksa za podne, vedri dan, sredina mjeseca za područje Hrvatske Mjesec
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10. 11. 12.
UV indeks
1
2
4
6
8
9
10
9
6
4
2
1
Tablica 2: Približna procjena UV indeksa za podne, vedri dan, srpanj, za područje Hrvatske (sati prema SEV) Sati
7
8.
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
UV indeks
1
3
5
7
9
10
9
7
5
3
1
0
U Državnom hidrometeorološkom zavodu prognoza UV indeksa dobiva se pomoću DM4 modela koji je razvijen u DWD-u (Deutscher Wetterdienst). DM4 pokriva područje geografskih dužina od 10° W do 20°E i geografskih širina od 20° N do 40°N, ima horizontalnu rezoluciju 163x163 točke, što daje razmak od 14 km između točaka. Po vertikali radi na 30 nivoa i daje prognoze za 48 sati unaprijed. U prognozi se koriste satelitski podaci ozona i polja temperature DWD-a. Regresijski model zatim daje prognozirane vrijednosti ozona koje se koriste u modelu za transmisiju zračenja kroz atmosferu. Dobijene vrijednosti UV zračenja pri tlu se zatim množe s CIE težinskom funkcijom i integriraju po valnim duljinama. Takve vrijednosti se još korigiraju za prognoziranu naoblaku i dobiju se konačne vrijedosti UV indeksa za vedri dan i za prognoziranu naoblaku.
16
5.0 PROTOKOLI ZAŠTITE 5.1 Montrealski protokol Kada su postali svijesni činjenice o štetnosti ovih tvari na ozonski omotač, zanstvenici su kroz Ujedinjene narode potaknuli inicijativu kako bi spriječili daljnja oštećenja. Prvi korak u definiranju ovih aktivnosti bila je Bečka konvencija o zaštiti ozonskog omotača (http://www.unep.org/ozone/vienna.shtml) kojoj je 1985. godine pristupila 21 država Europe obvezujući se da će štiti ljudsko zdravlje i okoliš od štetnih utjecaja koji mogu nastati uslijed oštećenja ozonskog omotača. Nakon Bečke konvencije, znanstvenici su dugotrajnim istraživanjima utvrdili koje ljudskim aktivnostima proizvedene tvari oštećuju ozonski omotač, i koliki im je faktor oštećenja ozonskog omotača (ODP faktor). Daljnjom međunarodnom suradnjom znanstvenika, vladinih institucija i nevladinih udruga, 1987. godine u Montrealu je rođen Montrealski protokol o tvarima koje oštećuju ozonski omotač (http://www.unep.org/ozone/montreal.shtml). Tada su Protokol potpisale 22 zemlje svijeta. Danas Montrealski protokol broji 184 zemalja članica, od čega su 122 zemlje, s niskom potrošnjom freona i halona, obuhvaćene člankom 5. Protokola. Zemlje s velikom potrošnjom ovih tvari, pretežno razvijene zemlje, ukinule su potrošnju freona i halona - tvari iz Dodatka A Protokola, no uzmemo li u obzir da razvijene zemlje čine svega 20% svjetske potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač, vidljivo je kako je ukidanje preostalih 80% ključno za osiguranje očuvanja i oporavka ozonskog omotača. Zemlje iz članka 5. Protokola imaju odgodu od deset godina za ispunjenje obveza Montrealskog protokola. Razvijene zemlje (zemlje na koje se ne odnosi članak 5. Protokola) godišnje uplačuju financijska sredstva u Multilateralni fond Montrealskog protokola. Multilateralni fond ima za zadaću pomoći zemljama iz članka 5. prigodom ispunjavanja obveza Montrealskog protokola. Do danas je Izvršni odbor odobrio 2 000 projekata za ukidanje potrošnje 100 000 tona tvari koje oštećuju ozonski omotač i 13 000 tona za ukidanje proizvodnje tvari koje oštećuju ozonski omotač. Za navedene projekte odobrena su sredstva u ukupnom iznosu od 1,2 milijarde američkih dolara. Očekuje se znatno smanjenje potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač u zemljama iz članka 5. provedbom ovih projekata. Provedbene agencije Montrealskog protokola (UNEP, UNIDO, UNDP i Svjetska banka) zadužene su za uspješnost provedbe ovih projekata. Ipak, projekti ukidanja potrošnje u industrijskom sektoru nisu dovoljni za postizanje odredbi Montrealskog protokola. Zemlje iz članka 5. moraju donijeti niz zakonskih mjera i provoditi aktivnosti kako bi učinkovito spriječili daljnje oštećenje ozonskog sloja. Pregled važnijih datuma u Montrealskom protokolu 1. srpanj 1989.
zamrzavanje potrošnje tvari iz Aneksa A
1. siječanj 1992.
zamrzavanje potrošnje halona
1. siječanj 1993.
redukcija potrošnje tvari iz Aneksa B za 20% od razine potrošnje u 1989. godini zamrzavanje potrošnje metil kloroforma (1,1,1 trikloretan)
1. siječanj 1994.
redukcija potrošnje tvari iz Aneksa B za 75% od razine potrošnje u 1989. godini redukcija potrošnje tvari iz Aneksa A za 75% od razine potrošnje u 1986. godini ukidanje potrošnje halona* redukcija potrošnje metil kloroforma za 50%
17
1. siječanj 1995.
potrošnja metil bromida zamrznuta na razinu od 1991. godine redukcija potrošnje ugljik tetraklorida za 85% od razine potrošnje u 1989. godini
1. siječanj 1996.
1. srpanj 1999.
■ zamrzavanje potrošnje tvari iz Aneksa A na prosječnu razinu potrošnje iz 1995-97. godine
1. siječanj 2001.
redukcija potrošnje metil bromida za 25%
1. siječanj 2002.
■ zamrzavanje potrošnje halona na prosječnu razinu potrošnje iz 1995-97. godine ■ zamrzavanje potrošnje metilbromida na prosječnu razinu potrošnje iz 1995-98. godine
1. siječanj 2003.
■ redukcija potrošnje tvari iz Aneksa B za 20% od razine prosječne potrošnje iz 1998 - 2000. godine zamrzavanje metil kloroforma na prosječnu razinu potrošnje u 1998-2000.
1. siječanj 2004.
redukcija HCFC-a za 35% ispod bazne razine
1. siječanj 2005.
1. siječanj 2007.
redukcija potrošnje tvari iz Aneksa A za 85% od razine prosječne potrošnje iz 1995-97.godine redukcija potrošnje tvari iz Aneksa B za 85% od razine prosječne potrošnje iz 1998 - 2000. godine
1. siječanj 2010.
redukcija potrošnje HCFC-a za 65% i potpuno ukidanje metil bromida 100%-tno ukidanje CFC-a, halona i ugljik tetraklorida redukcija potrošnjemetil kloroforma za 70% od razine prosječne potrošnje iz 1998 - 2000. godine
1. siječanj 2015.
smanjenje potrošnje HCFC-a za 90% 100%-tno ukidanje metil kloroforma
1. siječanj 2016.
■ zamrzavanje HCFC-a na bazni prikaz prosječne potrošnje u 2015. godini
1. siječanj 2020.
potpuno ukidanje HCFC-a uz iznimku korištenja do 0,5% za potrebe servisiranja do 2030. godine
1. siječanj 2040.
potpuno ukidanje HCFC-a
potpuno ukidanje HBFC-a potpuno ukidanje ugljik tetraklorida* potpuno ukidanje tvari iz Aneksa A i B* potpuno ukidanje metil kloroforma* zamrzavanje potrošnje HCFC na razinu potrošnje u 1989. +2,8% od potrošnje CFC u 1989.godini
redukcija potrošnje tvari iz Aneksa A za 50% od razine prosječne potrošnje iz 1995-97.godine redukcija potrošnje halona za 50% od razine prosječne potrošnje iz 1995-97. godine redukcija potrošnjeugljik tetraklorida za 85% od razine prosječne potrošnje iz 1998 - 2000. godine redukcija potrošnje metil kloroforma za 30% od razine prosječne potrošnje iz 1998 - 2000. godine smanjenje potrošnje metil bromida za 50%
Zemlje na koje se ne odnosi 5.članak protokola
■
Zemlje na koje se odnosi 5.članak protokola
18
5.2 Provedba protokola u Hrvatskoj Republika Hrvatska ubraja se u zemlje iz članka 5. Montrealskog protokola. Notifikacijom o sukcesiji Republika Hrvatska je od 8. listopada 1991. godine stranka Bečke konvencije o zaštiti ozonskog omotača i Montrealskog protokola o tvarima koje oštećuju ozonski omotač. Dopunu Montrealskog protokola usvojenu u Londonu 29. lipnja 1990. godine potvrdio je Sabor Republike Hrvatske Zakonom o potvrđivanju dopune Montrealskog protokola o tvarima koje oštećuju ozonski omotač .Dopunu Montrealskog protokola usvojenu u Kopenhagenu u studenom 1992. godine potvrdio je Sabor Republike Hrvatske Zakonom o potvrđivanju izmjene Montrealskog protokola o tvarima koje oštećuju ozonski omotač. Izmjenu Montrealskog protokola usvojenu u Montrealu u rujnu 1997. godine potvrdio je Sabor Republike Hrvatske Zakonom o potvrđivanju izmjene Montrealskog protokola o tvarima koje oštećuju ozonski omotač, a Izmjenu Montrealskog protokola usvojenu u Pekingu u prosincu 1999. godine potvrdio je Sabor Republike Hrvatske Zakonom o potvrđivanju izmjene Montrealskog protokola o tvarima koje oštećuju ozonski omotač . Ministarstvo zaštite okoliša i prostornog uređenja nadležno je za provedbu Montrealskog protokola u Republici Hrvatskoj. Prihvaćanjem Montrealskog protokola te njegovih izmjena i dopuna, kako je navedeno, ostvareni su preduvjeti u Republici Hrvatskoj za daljnje djelovanje glede postupnog ukidanja potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač. U suradnji s jednom od četiri provedbene agencije Montrealskog protokola, Programom zaštite okoliša Ujedinjenih naroda, Industrija i okoliš (UNEP IE), 1996. godine izrađen je Nacionalni program za postupno ukidanje tvari koje oštećuju ozonski omotač. Nacionalnim programom utvrđena je potrošnja tvari koje oštećuju ozonski omotač, te su predložene mjere i projekti ukidanja potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač u Republici Hrvatskoj (PDF). Utvrđeno je kako Republika Hrvatska ima preduvjete za provedbu ubrzanog ukidanja potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač, uz odgovarajuću stručnu i financijsku pomoć provedbenih agencija Montrealskog protokola.
19
6.ZANIMLJIVOSTI 6.1 Pozitivne zanimljivosti Jedan od čimbenika koji oštećuju ozonski omotač jesu kloro-fluoro-ugljikohidrati (CFC), plinovi koji su se koristili u hladnjacima i drugim rashladnim uređajima, ali i u spray-kanticama i pumpicama za astmatičare. Da bi se spriječilo daljnje uništavanje zaštitnog ozonskog sloja i poticalo njegovu obnovu, Australija je sa brojnim drugim zemljama potpisnica ugovora o prestanku uporabe CFC-a do 1995. godine. Jedna od rijetkih iznimki su astma-pumpice koje minimalno utječu na okolinu, pa se njihova uporaba tolerira do 2005 godine. Do tada će biti u potpunosti zamijenjene novim pumpicama koje će sadržavati hidro-fluoro-alkane, plinove bez pogubnog djelovanja na dragocjeni ozonski sloj. Dobra je vijest da je potrošnja CFC-a od 1986. godine globalno smanjena za 84 %, a u industrijaliziranim zemljama za 97 %. Kad bi ljudi ovog trenutka, u cijelom svijetu, prestali upotrebljavati tvari koje štete ozonu, oporavak bi bio moguć. Zemlja i njen omotač bili bi u skladu negdje oko 2050. godine. Nedavno je završen demonstracijski projekt korištenja alternativnih načina uzgoja presadnica duhana, bez korištenja metil bromida, a u tijeku je i priprema novog projekta - "Potpuni prijelaz na uzgoj presadnica duhana bez upotrebe metil bromida". Pod nadzorom Ministarstva zaštite okoliša uvodi se novi način uzgoja presadnica, "Floating tray system", gdje metil bromid više neće biti potreban, pa će se time u Hrvatskoj tijekom idućih pet godina, do 2006., potpuno iz upotrebe izbaciti 27 tona metil bromida koji se do sada koristio u proizvodnji presadnica.
20
6.2 Negativne zanimljivosti Povećavanje industrijskog i poljoprivrednog zagađenja ugrožava zrak koji udišemo, oceane, vrste koje žive na Zemlji i ozonski omotač koji nam štiti život. Svakih 20 minuta rađa se 3.500 ljudi, a gubi se jedna ili više životinjskih ili biljnih vrsta najmanje 27.000 vrsta godišnje. Takva stopa rasta i raspon izumiranja nije bila poznata posljednjih 65 milijuna godina. Širenje pustinja i smanjenje vodenih površina na trećini planete doprinosi gladi, socijalnim nemirima i migracijama. Dvije trećine svjetskog stanovništva djeluje unutar 100 milja oceana, mora ili jezera: 14 od 15 najvećih svjetskih metropola (10 ili više milijuna stanovnika) nalazi se na obali. Njihov utjecaj na okoliš uključuje rastuće količine kanalizacijskih voda i ostalog otpada, isušivanje tla, izgradnju plaža, te uništavanje mrjestilišta. Utjecaj prosječnog Amerikanca na okoliš je 30 do 50 puta veći od prosječnog stanovnika zemlje u razvoju poput Indije. Koliko je teška borba protiv industrije koja zarađuje na štetnim proizvodima pokazuje i podatak da je u Americi krijumčarenje u tom području po jačini odmah iza krijumčarenja droge. Najveće globalno oštećenje ozonskog omotača očekuje se u sljedećih nekoliko godina. Učestalost raka kože, unatrag pedeset godina, je povećana za 900 posto! Stanjenje ozonskog omotača za 10% uzrokuje blizu 2 milijuna novo oboljelih od katarakta godišnje i 26% novih slučajeva oboljelih od raka kože.
21
7.LITERATURA Ovdje je dan popis linkova sa kojih sam uspio skinuti većinu materijala: Na stranicama www.epa.gov/ozone ima mnogo o ozonu,zaštiti omotača i propisima u SAD-u što se tiču zaštite ozonskog omotača.Također postoje i slične stranice za područje Europe.http://europa.eu.int/comm/environment/ozone/ Vrlo je korisna i ova stranica koja za svaki važniji pojam sadrži link na njegov opis i gdje se može o ovoj temi puno saznati.http://en.wikipedia.org/wiki/Ozone_layer Postoji i nekoliko organizacija i stranica u Hrvatskoj koje se bave ovom problematikom: http://eco-omblici.hr/eko_skola_zivimozdravo.htm www.azo.hr/default.asp?ru=109& gl=200403120000006&sid=&jezik=1 www.pou.hr/komvj/kv265/Ozon.html www.ekologija.net/okolis/okolis.htm www.zpm.fer.hr/courses/ ergonomija/2003/zagar/
22
