Detektivka, imenovana ozon

Ne, ne pišemo o filmski uspešnici s srhljivo ekološko tematiko, pač pa o resnični znanstveni detektivki, v kateri so se znanstveniki hočeš nočeš prelevili v detektive. Njihova odprava, imenovana Ozon oziroma CFC-11, ki je potekala v preteklem letu in pol, se je na začetku poletja uspešno končala.  

Izsledili so ekološke zločince, a če so jim stopili na prste in res ustavili njihova kriminalna dejanja, bo pokazal čas. Govora je o spuščanju prepovedanih snovi  v ozračje, ki razgrajujejo tanko zaščitno plast ozona visoko v stratosferi, ki nas varuje pred nevarnim sevanjem.

Skupina znanstvenikov z Univerze v Bristolu   je konec maja z objavljenimi rezultati v ugledni znanstveni reviji Nature dokazala, da snovi, imenovane CFC, konkretno CFC-11, v ozračje v zadnjih letih kljub globalni prepovedi, ki je stopila v veljavo leta 2010, pospešeno spuščajo nekateri industrijski obrati na Kitajskem. 

Študije so se lotili  že po zmagoslavni oznanitvi, da smo nevarno tanjšanje zaščitnega ozonskega sloja po zaslugi učinkovitega izpolnjevanja Montrealskega protokola ustavili in se ozonska luknja nad Antarktiko že celi, a so pred dvema letoma opazili, da se je to izboljšanje nenadoma močno upočasnilo. Zakaj, niso vedeli. Lotili so se raziskovanja, rezultate pa objavili v omenjenem članku. 

Začetki zgodbe segajo v čas pred 50 leti

A sama detektivska zgodba z ozonom traja že veliko dlje. Pravzaprav sega skoraj petdeset let v preteklost, v 70. leta prejšnjega stoletja, ko so v Avstraliji in v južnih delih Južne Amerike nenadoma zaznali močan porast števila obolelih s kožnim rakom in s težavami z očmi in celo več primerov slepote zaradi premočnega sončnega sevanja. Od kod nenadoma te bolezni, saj vreme ni kaj dosti odstopalo od prejšnjih let? 

Uganke so se lotili znanstveniki in prav tisti, ki se ukvarjajo z našim ozračjem oziroma atmosfero, ki nas obdaja, so izsledili vzrok za povečanje števila teh obolenj. Visoko v stratosferi so po zaslugi satelitskih podatkov, ki so bili takrat že na razpolago, odkrili veliko luknjo v ozonskem sloju, ki se v tanki plasti ovija okoli celotnega planeta in nas varuje pred premočnim sevanjem Sonca. Luknja, ki so jo odkrili na južnem polu, je bila ogromna: raztezala se je nad Antarktiko, dobršnim delom Avstralije in južnim delom Južne Amerike. Odkritje ozonske luknje, kot so jo takrat poimenovali, je vzbudilo zaskrbljenost pa tudi intenzivne raziskave ozona, plina z dvojim obrazom, ki nas varuje, a tudi ubija. Kako ga zavarovati in zadržati v zaščitnem sloju visoko nad nami? 

Da bi to ugotovili, je bilo treba najprej izvedeti, kaj ga uničuje. V naslednjem desetletju so  dokazali, da varovalno ozonsko plast visoko v stratosferi razžirajo kemične snovi, imenovane freoni ali CFC. 

Ugotovili pa so tudi, da smo to povzročili sami s pršenjem raznih razpršilnikov, od parfumov in lakov za lase do smetane, in s hladilnimi snovmi v hladilnikih in klimatskih napravah. Vsi ti izdelki so delovali po zaslugi CFC-jev. CFC-ji so visoko v stratosfero prihajali tudi z izpusti iz concordov, ki so v tistih letih leteli zelo visoko. 

Neverjetno učinkovit odziv mednarodne skupnosti

Mednarodna skupnost je na te ugotovitve hitro in presenetljivo učinkovito reagirala: že leta 1987 je bil sklenjen t. i. Montrealski protokol, ki je prepovedal proizvodnjo in uporabo  freonov, za katere je bilo ugotovljeno, da visoko v stratosferi načenjajo varovalno ozonsko plast. 

V 90-ih letih, ko so ga podpisale tudi Kitajska, Indija in še nekatere države t. i. tretjega sveta oziroma države v razvoju, je Montrealski protokol postal prvi dogovor v zvezi z okoljem in podnebjem, ki so ga podpisale prav vse države na svetu. 

S prepovedjo proizvodnje in uporabe  ozonu škodljivih CFC naj bi ta protokol tanjšanje ozonskega sloja ne le preprečil, ampak zagotovil tudi celjenje njegove luknje. In res je leta 2010 poročilo Združenih narodov potrdilo, da se je po zaslugi te prepovedi tanjšanje ozonske plasti uspešno ustavilo. Montrealski protokol je bil tako prva uspešnica mednarodnega prizadevanja za globalno varovanje našega planeta.  A ne za dolgo.

Ozonski sloj se je vrnil v medije spet lani  spomladi, ko je članek v reviji Atmospheric Chemistry and Physics, ki jo izdaja Evropska zveza geofizikalnih znanosti (EGU), opozoril, da se ozonski sloj resda celi na polih, ne pa tudi na nekaterih delih drugje, predvsem ne na spodnjih delih nad gosteje naseljenimi območji. In po enem mesecu je strokovno javnost vznemiril še en članek, tedaj v reviji Nature, v katerem so avtorji opozorili, da se je celjenje ozonske luknje nenadoma močno upočasnilo, in sicer po letu 2012 kar za polovico. 

Zakaj, niso vedeli. So pa domnevali, a domneve brez dokazov kot znanstveniki niso mogli objaviti. Lahko pa  jo je Okoljska raziskovalna agencija EIA in tako je javnost izvedela, da verjetno nekdo nekje znova na veliko spušča v zrak ozonu škodljive CFC-je. Odprta je bila nova detektivska zgodba, ki se je končala letos z uvodoma omenjeno objavo v reviji Nature. A prej poglejmo, katero uganko, ki je še brez odgovora, je odprla objava v reviji Evropske zveze geofizikalnih znanosti. 

Ozon znova propada

Slabo desetletje po zmagoslavnem odkritju, da se ozonski sloj popravlja, so znanstveniki ugotovili, da to ne velja povsod. V sloju stratosfere na geografski širini med 60 stopinj severno in 60 stopinj južno so, kot objavlja revija EGU, nepričakovano opazili redčenje ozona v spodnjih slojih stratosfere. 

Soavtorica članka v reviji EGU dr. Joanna Haigh z Granthamovega inštituta na Imperialnem kolidžu v Londonu je v sporočilu za javnost opozorila, da se plast ozona tanjša že vse od leta 1980. Po njenih besedah utegne biti redčenje ozona v nižjih slojih stratosfere celo bolj skrb vzbujajoče, kot je redčenje ozona nad poloma. 

»To je sicer manjše, kot je bilo redčenje ozona nad poloma pred prepovedjo uporabe CFC-jev, vendar je bolj nevarno zato, ker je na teh geografskih širinah ultravijolično sevanje bolj intenzivno in obenem tam živi več ljudi,« je opozorila Joanna Haigh.

Ob objavi tega članka avtorji niso zanesljivo vedeli, kaj povzroča tanjšanje ozona. Omenili so več možnosti. Ena od njih naj bi bila, da podnebne spremembe spreminjajo vzorec atmosferskega kroženja, zato morda več ozona odnese s tropskega območja. Druga možnost bi utegnila biti, da zelo kratkotrajne snovi, ki vsebujejo klor in brom, uničujejo ozon v spodnji stratosferi. Med kratkotrajnimi snovmi so razna topila, odstranjevalci barv in sredstva za razmaščevanje, ena od teh snovi pa se uporablja tudi pri proizvodnji zamenjave za CFC-je, ki je do ozona prijazna.

Modeli ne napovedujejo upada

»Ugotovitev, da ozon upada v spodnji stratosferi nad nižjimi geografskimi širinami, nas je presenetila, saj naši trenutni najboljši vzorci atmosferskega kroženja ne napovedujejo tega učinka,« pravi William Ball iz ETH v, ki je vodil raziskavo, katere rezultati so bili objavljeni v omenjeni reviji. »Zelo kratkotrajne snovi bi lahko bile manjkajoči dejavnik v teh modelih,« se strinja in dodaja: »Mislili smo, da zelo kratkotrajne snovi ne morejo biti dovolj dolgo v ozračju, da bi lahko dosegle stratosfero in tam vplivale na ozon. Očitno bo treba opraviti še več raziskav.«

Sicer pa je za izvedbo analize skupina razvila nove algoritme, ki so plod sodelovanja različnih mednarodnih ekip pri povezovanju podatkov iz različnih satelitskih odprav vse od leta 1985 dalje. »Študija je primer usklajenih mednarodnih prizadevanj za spremljanje in razumevanje, kaj se dogaja z ozonskim slojem, in temelji na podatkih, ki so jih pridobili številni znanstveniki in organizacije,« je poudaril Ball.  

Pravi, da so nekateri podatki že prej opozorili na omenjeni upad ozona, vendar pa so zdaj z novimi tehnikami združevanja in analize časovnih vrst ugotovili dolgoročnejši trend zmanjševanja ozona v stratosferi na nižjih nadmorskih višinah in širinah. Zdaj menijo, da bi se v prihodnje morali osredotočiti še na natančnejše podatke o upadanju ozona in morda z iskanjem prisotnosti zelo kratkotrajnih snovi v stratosferi ugotoviti, kaj je najbolj verjeten razlog za upad ozona.
 

Justin Alsing iz Inštituta Flatiron v New Yorku, ki je vodil razvoj in izvedbo statistične tehnike za to raziskavo, ki je združevala podatke, meni, da raziskava brez obsežnega meddisciplinarnega sodelovanja ne bi bila mogoča. »Moje področje dela je na primer kozmologija, vendar lahko tehniko, ki smo jo razvili za to raziskavo, uporabimo v katerikoli znanosti, ki mora obdelovati kompleksne podatkovne zbirke.«

Da je zadeva z ozonom znanstvenike od lanskega poletja še bolj begala, je poskrbela revija Nature z objavo članka le nekaj tednov za revijo EGU. V njem je opozorila, da je v zadnjih letih v ozračju vse več prepovedanih CFC-jev ene vrste, in sicer CFC-11. Od kod so prihajali oziroma še prihajajo, kot kažejo satelitski podatki? 

Detektivska zgodba je bila znova odprta.  Lani znanstveniki na vprašanje, od kod znova CFC-ji v ozračju, še niso mogli odgovoriti, so pa na to vprašanje odgovorili iz Okoljske raziskovalne agencije (Environmental investigation Agency EIA), in sicer, da prihaja s Kitajske, kjer ga uporabljajo pri izdelavi polivretanskih pen za izolacijo.  Eden od prodajalcev CFC-jev, ki so jih kontaktirali, je ocenil, da kar 70 odstotkov tovrstne izolacije, ki jo prodajo na Kitajskem, vsebuje plin CFC-11, in sicer zato, ker je ta plin boljše kakovosti in precej cenejši od alternativ. O tem, da je njegova uporaba že skoraj deset let prepovedana, ni vedel nič. Vzorce takih pen so dobili v treh podjetjih  v provinci Šandong in v štirih v provinci Hebei.

Po njihovih sledeh so se na Kitajsko odpravili tudi raziskovalni novinarji ameriškega časopisa New York Times. V lastni raziskavi, ki sicer ni bila objavljena v strokovno pregledovani znanstveni reviji, so ti lani poleti ugotovili, da številne tovarne v območju Ksingfu na Kitajskem kljub dolgoletni prepovedi proizvodnje CFC-jev te še vedno proizvajajo.  Novinarji NYT so nekatere od teh tovarn osebno obiskali in presenečeni ugotovili, da v nekaterih sploh niso vedeli, da je proizvodnja CFC-jev prepovedana oziroma da je škodljiva za ozonski varovalni sloj. 

Rezultati so, ni pa epiloga

In letos je detektivka postregla tudi z odgovori, nima pa še epiloga.  Revija Nature je tik pred poletjem objavila rezultate študije, ki dokazujejo, da povečane količine plina CFC 11 v resnici prihajajo s Kitajske. Rezultate je zbrala mednarodna ekipa znanstvenikov z britanske Univerze Bristol, britanske Meteorološke uprave, Švicarskih zveznih laboratorijev za materiale in tehnologijo in ameriškega  MIT, in sicer z meritvami in analizami meritev na raziskovalni postaji v Južni Koreji in na Japonskem. Njihove ugotovitve so potrdile, da vsaj 40 do 60 odstotkov povečanja izpustov CFC-jev v ozračju izvira iz vzhodne Kitajske. 

Izračunali so, da se je količina izpustov CFC-11 med letoma 2014 in 2017 iz tega dela Kitajske povečala za 110 odstotkov v primerjavi z obdobjem med letoma 2008 in 2012. Z računalniškimi simulacijami gibanja tega toplogrednega plina po ozračju znanstveniki lahko ugotovijo, koliko izpustov prihaja z določenega območja. Tako so izračunali, da je v zadnjih letih iz Kitajske v ozračje prišlo dodatnih 7000 ton plina CFC-11 v primerjavi s količino pred letom 2012.

»Iz teh podatkov lahko vidimo le končne izpuste v ozračje, nimamo pa podatkov o tem, kako se je ta CFC-11 uporabljal ali kje je bil proizveden,« opozarja vodilni avtor članka v Nature Matthew Rigby z Univerze Bristol. »Možno je tudi, da so ga izdelali v kakšni drugi regiji, kakšnem drugem delu Kitajske ali celo kakšni drugi državi in so ga nato prepeljali na to območje, kjer izdelujejo izolacijske pene, pri čemer bi lahko prišlo do izpusta v ozračje.«

Potrebne bodo torej še nadaljnje raziskave, a dokler bomo imeli prazne lise, to je območja, kjer ni meritev, tudi nove raziskave ne bodo pokazale celovitejše slike. Obstaja namreč  možnost, da CFC proizvajajo tudi kje drugje oziroma te možnosti brez podatkov ni mogoče izključiti, poudarjajo raziskovalci. Ob tem še opozarjajo, da CFC-11 nikakor ni nedolžen plin. 

Vsi plini iz skupine CFC so zelo škodljivi za ozon. Ena tona CFC-11 je po Rigbyjevih besedah  enakovredna okoli 5000 tonam C02. »Če pogledamo te nove izpuste, ki smo jih odkrili na vzhodu Kitajske, jih lahko primerjamo z okoli 35 milijoni ton C02, ki ga letno izpustimo v ozračje,« pojasnjuje. 

Kitajska vlada je že lani dejala, da bodo  ustavili »lopovske proizvajalce« prepovedanega plina. Novembra so tako v provinci Henan prijeli nekaj osumljencev, pri katerih so zasegli 30 ton CFC-11. 

Čeprav je večina plinov iz skupine CFC-jev že dobrih dvajset let prepovedana, bodo iz ozračja povsem izginili šele proti koncu tega stoletja. Njihova razpolovna doba znaša od 65 do 130 let. Zaradi novih izpustov pa bi se to obdobje lahko še podaljšalo, po nekaterih ocenah vsaj za deset let. Upamo lahko le, da se medtem ne bo pojavila potreba po še kakšni novi detektivski preiskavi.

Članek je bil objavljen v reviji Gea (september 2019)

Več o reviji Gea >