Ozon nedir - Tükenmesinin Yeryüzündeki Yaşama Etkisi

Ozon Nedir?

Renksiz, keskin kokulu bir gaz olan Ozon aynı zamanda oksijenin kimyasal bir kuzenidir. Oksijen atmosferde; oksijen atomu (O), oksijen molekülü (O2) ve ozon (O3) olarak üç değişik biçimde bulunur ve ozon normal oksijenden daha az kararlıdır.

Yüksek enerjiye sahip güneş ışınlarının normal oksijen moleküllerine (O2) çarpmasıyla ortaya çıkan oksijen atomlarının (O) diğer oksijen molekülleriyle (O2) birleşmesi sonucunda ozon (O3) meydana gelir.

O2 + hv => 2O

O2 + O => O3

hv : 1300 ila 2025 °A arasındaki dalga boylarındaki bir foton.

   

Ozon'un tüm Güneş spektrumu boyunca çok sayıda yutma şeritleri vardır. 0,21-0,29 µm aralığında yutma en fazladır (Hartley Seridi, burada yutma katsayılarının sayısal değerleri çok fazladır). L = 0,2553 µm dalga boyu için bu katsayı maksimum değerine ulaşır, 'L = 126,5 cm-1 dir. Yan şeritte L=0,31 - 0,33 µm için ozonun yutması bir hayli daha fazladır. 'L'nin değeri 0,8 cm-1 değerini asmaz. Güneş spektrumunun görünür bölgesinde ozonun yutma şeridi epey geniştir (0,44 - 0,75 µm), maksimumda 'L = 0,0594 cm-1 dir. Bu üç şeritte 'L'nin değeri sıcaklığın artmasıyla artar. Spektrumun kızıl ötesi bölgesinde ozonun; 4,75 , 9,6 ve 14,1 µm merkezli kuvvetli yutma şeritleri vardır. Burada yutma katsayıları ozon tabakasının eğik kalınliğı ve atmosfer basıncı ile bağıntılıdır. Atmosferin üst katmanlarındaki sıcaklık rejimi için görünür bölgede yutma şeridi esastır. Çünkü, 'L = değeri küçük olmasına rağmen yutma şeridi güneşten gelen maksimum enerji bölgesine isabet eder (L = Lamda,  = Alfa).

Tüm ozonun yaklaşık %90'i en yüksek konsantrasyona yaklaşık 25 km yükseklikte ulaşarak dünya yüzeyinden 15-45 km yukarıda stratosfer olarak bilinen yukarı atmosferin çok soğuk bir tabakasında seçilmiş halde bulunur veya klasik 20 km kalınlığındaki bu tabakaya ozon tabakası adı verilir. Her 100.000 molekülde sadece bir tane olması ozonun seyrek bir gaz olduğunu açıklamaktadır. Eğer saf ozon dünya yüzeyine taşınsaydı, hava basıncı ve sıcaklık şartlarıyla sıkıştırılan ozon yaklaşık 3 mm kalınlığında bir bant oluşturacaktı. Bu kadar az miktarda bulunmasına rağmen ozon yeryüzündeki biyolojik olaylarda başlıca rolü oynamaktadır.

İyi ve Kötü Ozon Nedir?

İyi ozon tüm ozonun %90'ıdır ve aynı zamanda stratosferin ozon olarak da adlandırılır. Stratosferdeki ozonun oluşturduğu tabaka, doğal bir filtre vazifesi görerek yeryüzündeki tüm yaşam türlerini güneşin zararlı ışınlarına  karşı koruduğu için "iyi ozon" dur. Ozon tabakası olmasaydı birçok insan cilt kanseri, katarakt gibi hastalıklara yakalanacaktı, hayvanlar ve tarım ürünleriyle bitkilerin yanısıra okyanusların üst seviyelerindeki canlı organizmalar da bundan zarar göreceklerdi.

Stratosferik ozon doğal olarak atmosferde oluşur ve aynı zamanda yine doğal olarak stratosferde bozulur. Atmosferde ozon; doğal olarak Güneş ışınları ve nitrojen, hidrojen ve klor da dahil olmak üzere çeşitli bileşiklerle kimyasal reaksiyona girerek bozulur. Bu kimyasalların hepsi çok az miktarlarda atmosferde doğal olarak mevcutturlar. Kirlenmemiş bir atmosferde üretilen ozon miktarıyla tüketilen ozon miktarı tam bir denge halindedir. Böylece stratosferdeki ozonun toplam konsantrasyonu nispeten sabit kalır.

Diğer %10  miktar ise "kötü ozon" dur ve araç egzozları ve endüstriyel emisyonların oluşturduğu uçucu organik karışımların ve de nitrojen oksitlerin havaya karışmasıyla ortaya çıkan insan aktivitelerinin sebep olduğu ciddi bir hava kirliliğiyle yer seviyesinde oluşur. Özellikle yazın sıcak günlerinde uçucu organik karışımlar ve nitrojen oksitler Güneş ışınlarıyla reaksiyona girdiklerinde "duman" olarak isimlendirilen tehlikeli bir "kentsel-endüstriyel pus" halini alırlar. Kısaca yeryüzündeki ozon, fotokimyasal dumanın anahtar bileşenidir.

Yer seviyesinde yükselen ozon miktarı, lokal ve bölgesel çevre için endişe arz etmektedir, çünkü insan sağlığı ve doğal eko sistemler üzerinde doğrudan negatif etkilere sahiptir. Kötü ozon insanlarda ve hayvanlarda ciddi göz, burun ve solunum problemlerine neden olabilir ve tarım ürünleriyle ormanlara zarar verebilir.

Ne yazık ki; stratosferin ozon (iyi ozon) azalırken, yer seviyesindeki ozon (kötü ozon) artmaktadır. İyi ozondaki azalmayı önlemek için yeryüzündeki ozonu ona gereksinim duyulan yukarı seviyelere doğru hareket ettirmemiz de maalesef mümkün değildir.

Kısaca özetlersek, yeryüzü yakınlarındaki ozon (kötü ozon) ciddi bir hava kirleticidir. Stratosferde ise hayat koruyucu ozon tabakasıdır (iyi ozon).

Ozon Tabakası Bizleri UV Radyasyondan Nasıl Korur?

Stratosferdeki ozon ve oksijen, UV-B'nin çoğunu ve UV-C'nin tamamını yutarak dünya yüzeyindeki yaşamı korur. Eğer aksi söz konusu olsaydı tüm bu zararlı ışınlar dünya yüzeyine erişebileceklerdi.

Günesin UV-B ve UV-C ışınları stratosfere girdiklerinde, ozon ve oksijen molekülleriyle çarpışırlar. UV-B radyasyon sadece ozonu parçalamaya yetecek enerjiye sahipken, UV-C radyasyon ozon ve oksijen moleküllerini parçalamaya yetecek enerjiyi elinde bulundurur. Bu süreçler esnasında UV-B radyasyon salınır ve çevreleyen atmosfer tarafından yutulur ve böylece dünya yüzeyine erişmesi önlenir.

Bu reaksiyonlar esnasında ozon stratosferdeki doğal bir dengenin sonucu olarak hem üretilir hem de yok edilir.

Ozon "Deliği" ni Keşfetmek

Ozon tabakasındaki delikten bahsedildiğini su veya bu şekilde duymuşsunuzdur. Aslına bakarsanız ozon "deliği" terimi, ozon moleküllerinin tamamen yok olmasını değil onların büyük ölçüde ve hızla azalmasını ifade etmektedir. Sonuçta ozon tabakasında ciddi boyutlarda bir incelme söz konusudur. Bu yüzden dünyanın neresinde olursanız olun gerçek bir delik göremeyeceksinizdir.

1985 yılında İngiliz bilim adamları Antarktik Kıtası üzerindeki ozon tabakasındaki aşırı incelmeyi veya "deliği" keşfettiklerini açıklayarak herkesi şaşırttılar. Ayni grup Eylül ve Kasım ayı ortalarına kadar uzanan bir periyod için Halley Bay (Antarktika) üzerindeki ozon konsantrasyonunun 1980'lerdeki seviyesinden %40 daha az olduğunu buldular. Yine bilim adamlarının yoğun çalışmaları ve dikkatli ölçümleri neticesinde, incelmenin 1970'lerin sonlarında şekillenmeye başladığı sonucuna varildi.

Ozon tabakasındaki incelme giderek daha geniş bir alan üzerine yayılmaktadır, yani Antarktik Kıtası'ndan daha öteye Güney Amerika’nın ucuna dek erişmektedir. İlk keşfedildiğinde Eylül-Ekim olmak üzere iki aylık bir periyotta görülürken günümüzde deliğin (incelmenin) varlığının Eylül-Aralik ayları arasında daha uzun bir periyotta devam ettiği görülmektedir.

Antarktik ozon deliğinin keşfinden sonra bilim adamları Arktik'teki ozon seviyesinde, Güney Kutbu üzerindekinden çok daha az miktarda olmakla beraber, yine de önemli sayılabilecek azalmalara dair ip uçları buldular. Her yıl düzenli olarak beliren ve gittikçe büyüyen Antarktik ozon deliğine benzemeyen Kuzey Kutbu üzerindeki ozon kaybı çok daha değiskendir.

Ozon Tüketen Maddeler

Klimalarda, buzdolaplarında, köpüklerde, yangın söndürücülerde, endüstriyel eriyiklerde ve bunlara benzer diğer ürünlerde sıkça kullanılan insan yapımı kimyasal bir aile olan kloroflorokarbon emisyonları (CFCs) toplam stratosferik ozon tükenmesinin %80'inden daha fazlasının nedenini açiklar. Halonlar, karbontetraklorid, metilkloroform, hidrokloroflorokarbonlar (HCFCs) ve metil bromür asidi tuzu da dahil olmak üzere diğer sentetik bileşenler de ozon tükenmesine yardim ederler.

Bütün bu kimyasal maddeler, geniş bir klor sınıfının ve endüstriyel halokarbonlar olarak bilinen bromür içeren bileşenlerin üyesidirler. Tüm bu endüstriyel halokarbonlar iki nedenle etkili ozon tüketicisidirler. Birincisi tepkin değillerdir ki, bunun anlamı aşağı atmosferde bozulmayarak stratosfere doğru sürüklenebilen çok kararlı kimyasal maddeler olmalarıdır. İkincisi ise, ozonu tahrib eden doğal reaksiyonlara yardim etmeleridir.

Dünya yüzeyinden atmosfere salıverilen pek çok kimyasal maddenin aksine endüstriyel halokarbonlar yeryüzüne yağmur ve karla birlikte geri dönmedikleri gibi diğer kimyasal maddelerle reaksiyona girmekle de tahrib edilmezler. Bunun anlamı da bu endüstriyel halokarbonların stratosfere sürüklenene kadar atmosferde 20 ila 120 yıl veya daha uzun bir süre bozulmadan kalabilmeleridir.

Bunlar bir kere stratosfere eristiklerinde bunları, klor (kloroflorokarbonlar, metilkloroform, karbontetraklorid'den) ve brom (halonlar, metil bromür tuzundan) dan oluşan iki güçlü ozon tüketicisini açığa çıkarmak suretiyle parçalar. Klor ve bromun her ikisi de değiştirilmeden ve kendi kendilerini tahrib etmeksizin ozonu tahrib eden reaksiyonları canlandırır ve hızlandırırlar. Klor atomları ozona karşı doymak bilmez bir iştaha sahiptirler ve tek bir klor atomu 100.000 ozon molekülünü yok etme yeteneğine sahiptir. Brom da bu reaksiyonları hızlandırmaya yardim eder.

Su an atmosferde kloroflorokarbonlar (CFCs) ve diğer ozon tüketen kimyasalların muazzam bir deposu vardır ve bunlardan bazılarının 25 ila 400 yıl arasında ömürleri vardır. Daha önceden atmosfere salıverilen kloroflorokarbonlar ve halonların hemen hemen tamamı hala atmosferdedir ve gelecekte uzun yıllar boyunca ozona zarar vermeye devam edecektirler. Stratosferdeki klor ve bromür konsantrasyonunun çoğalmaya devam edeceği ve 2000 yılına yakın bir uç noktaya ulaşacağı ve sonra yavasça azalacağı umulmaktadır. Maksimum ozon kaybının ise yüzyılın dönümü esnasında meydana geleceği sanılmaktadır.

Kloroflorokarbonlar (CFCs), tüm ozon tüketen maddeler içerisinde en fazla kullanılandır. İlk olarak 1920'lerde sülfürdioksidi soğutucu bir gaz gibi kullanmak için geliştirildi. Zehirleyici olmamaları, yanıcı olmamaları, kararlı doğası, ısıyı emme etkinlikleri onları 20. yüzyılda özellikle soğutucu alanında bir numaralı seçenek yaptı.

Kullanım alanları; sorutucular, araba klimalar, köpük ürünleri, yalıtım maddeleri, mikroçipleri ve diğer elektronik aletleri temizlemek için çözücü, steril gaz karışımlarında bir bileşim maddesi, sprey kutularında ileri doğru itici gibi pek çok değişik ürün yelpazesini içermektedir.

Her yıl yaklaşık 800.000 metrik ton kloroflorokarbon (CFC) atmosfere salıverilmektedir. Bunların atmosferde bozulmadan kalış ömürleri 100 yıldır ve yapılan anlaşmalar sonucu tüm dünyada kullanımdan kaldırılma tarihi ise 1996 olarak belirlenmiştir.

Ozon Tükenmesi Durdurulabilir ve Geri Dönülebilir mi?

Bilim adamları, eğer bütün ülkeler ozon tabakasına zarar veren kimyasal maddelerin üretimini ve kullanımını yakın bir gelecekte durdururlarsa ozon tabakasının yavaş yavaş kendini yenileyeceğini söylemektedirler.

Ozon tabakasının onarımı şüphesiz bir gecede olmayacaktır. Ozon tüketen kimyasalların stratosfere erişmeleri uzun yılları alacaktır ve bir kere oraya ulaştıklarında da bunların tükenmeleri yüzyıllarla ölçülen bir zaman sürecinde gerçekleşeceğinden muhtemelen pek çok yıllar boyunca ozon tabakasına zarar vermeye devam edeceklerdir.

Yapılan anlaşmalarla tüm bu ozon tüketen kimyasal maddelerin dünyadaki üretim ve kullanımlarının tedrici olarak durdurulacak olmasına rağmen stratosferik klor seviyesi 21. yüzyıla kadar azalmaya başlamayacaktır. Bilim adamları ozon tabakasının 2060 yılına kadar normale yani 1980 öncesi klor seviyesine dönmeyeceğini tahmin etmektedirler. Bu tarihe erişildiğinde Antarktik ozon deliğinin daimi olarak yok olacağı umulmaktadır.

Ozon Tükenmesinin Yeryüzündeki Yasama Etkisi

Ozon tükenmesinin bir sonucu olarak dünyaya erisen ek UV-B radyasyon, en basit tek hücreli bitkilerden böceklere, balıklara, kuşlara ve memeli hayvanlara kadar insanlar da dahil bütün canlılar üzerinde zararlı etkilere sahip olabilir.

İnsanlar Üzerindeki Etkileri : Ultraviyole (UV) radyasyonun cilt kanseri de dahil pek çok insan sağlığı problemleriyle bağıntılı olduğu bilinmektedir. Cilt kanserinin ana sebebi çok fazla güneş ışığıdır. Güneş yanığı bir sağlık belirtisi olmadığı gibi 18 yaşından önceki birkaç ciddi güneş yanığı daha sonraki yasam sürecinde cilt kanserinin gelişme şansını önemli ölçüde arttırır. Açık tenli, açık renk saçlı kişiler cilt kanserine yakalanmakta en yüksek riske sahip olmalarına rağmen; tüm cilt tipleri için risk, daha çok UV-B radyasyona maruz kalmakla artar.

Günesin yakıcı ışınları gözlere de zarar verebilir. Deliller uzun süreli güneş ışınlarına maruz kalmanın görmeyi azaltan ve sürekli körlüğün başlıca nedeni olan, gözbebeklerini örten katarakta başlattığını göstermektedir. Ozon tabakasındaki %10'luk sürekli azalma sonucunda küresel olarak her yıl yaklaşık iki milyon yeni katarakt vakasının ortaya çıkacağı tahmin edilmektedir. Izdırap veren, fakat genellikle tedrici görüş kaybı olan kar körlüğüne de UV ışınları neden olmaktadır.

Artan UV-B'ye maruz kalmak insanların bağışıklık sistemini zayıflatır ve bu da vücutlarımızı enfeksiyon hastalıklarına karşı çok daha hassas hale getirmektedir.

Bitkiler Üzerindeki Etkileri : Aşrı UV-B, hemen hemen bütün yeşil bitkilerin büyüme süreçlerine mani olur. Küresel ozon kayıplarının bitki türlerindeki zayiatları başlatabileceği endişesi vardır ve bunun sonucu küresel yiyecek stoklarının azalması olacaktır.

Buğday, pirinç, mısır ve soya fasulyesi gibi dünyadaki temel gıda ürünlerinden çoğu da dahil olmak üzere pek çok tarımsal ürün günesin yakıcı ışınlarına karşı duyarlıdırlar. Deneyler yiyecek üretiminin, dünyaya ulasan UV-B radyasyondaki her %1'lik artışla %1 oranında azalabileceğini göstermektedir.

Nitrojen kullanan bitkilerin gelişimleri, artan UV-B radyasyon tarafından bozulur. Çok pahalı asılama yöntemleri bazı kayıpları telafi etmeye yardim ederken, toprağın verimliliği ciddi olarak azalır.

Bitki türlerindeki herhangi önemli bir kayıp, diğer türler ve eko sistemler üzerinde bir etkiye sahip olacaktır. Bitkiler baslıca oksijen üreticisidirler ve karbondioksit için baslıca depo yeridirler. Onlar hem toprak erozyonunu ve hem de su kaybını önlerler.

Ormancılık alanında da artan UV-B radyasyonun özellikle fidelerden bitki yetiştirmeyi olumsuz yönde etkilediğini yapılan araştırmaların sonuçları göstermiştir.

Su Kaynakları ve Su Hayati Üzerindeki Etkileri : Okyanus yüzeyi yakınlarındaki hayat UV zararlarına karşı çok hassastır. Artan UV-B radyasyonun; besin zincirinde balinalar ve insanlar da dahil büyük balıklar, kuşlar ve memeliler tarafından tüketilen küçük balıklar için temel yiyecek maddesi olan plânktonların büyüme oranlarına mani olduğu ve fotosentezi zayıflattığı görüldü. Özellikle deniz kestanelerinin duyarlı türlerinde DNA'da öldürücü zararlar ortaya çıktı.

Genç omurgalı balıklar, karides lârvası ve yengeç (pavurya) lârvası da dahil deniz hayvanları türleri gelişme devrelerinde artan UV-B radyasyon tarafından tehdit altındadırlar.

İnsanların tüketimine sunulan dünyadaki hayvan proteininin %30'undan fazlası denizlerden gelir. Ozon tükenmesinden ötürü denizlerdeki yiyecek zincirinin kayıp kısımlarını hepimizi etkileyecektir.

Hayvanlar Üzerindeki Etkileri : Çoğu hayvan türleri UV-B’ ye karşi kalın derileri ve deri pigmentasyonu nedeniyle insanlara nazaran çok daha fazla korunmaya sahip olmalarına rağmen bazıları artan UV-Baden etkilenebilirler. UV-B evcil hayvanlarda insanlarda görülenlere benzer kanserlere neden olur. Gözler ve vücudun UV’ ye maruz kalan pigmentsiz kısımları çok daha fazla risk altındadirlar. Cilt tümörleri; inekler, keçiler, koyunlar, kediler ve köpeklerde ve göz tümörleri; atlarda, koyunlarda, domuzlarda ve sığırlarda gözlenmektedir.

Endüstriyel Materyaller Üzerindeki Etkileri : UV ışınlara maruz kalmak başta plastik olmak üzere belirli endüstriyel materyallere zarar verebilir. UV’ deki en ufak bir artma bu materyallerin dayanıklılığını azaltır ve kullanım ömürlerini kısaltır. Plastik; stadyum koltukları, halatlar, evlerin cepheleri ve seraların üzerindeki şeffaf örtü de dahil pek çok değişik amaç için dış dünyada kullanılmaktadır. Bunlar üzerindeki UV zararları kolaylıkla görülebilir. Örneğin; dış yüzeylerdeki plastik kolaylıkla kırılabilir, sararır ve zamanla çatlaklar oluşur.

Hava Kirliliğinin Artması : Uv ışınların yüksek miktarları; havada bulunan kirleticiler arasındaki kimyasal reaksiyonları hızlandırarak kentsel hava kirliliğinde bir artışta neden olabilir. Birçok kırsal alan, aşağı seviye rüzgârlarıyla şehirler ve endüstriyel alanlardan taşınan kirleticilerden en az kentler kadar etkilenebilmektedirler. Kentsel duman ve yer seviyesindeki ozon, kaynaktan uzak mesafelerdeki ormanlara ve tarlalara da zarar verebilir. Artan hava kirliliği özellikle astım hastaları ve yaslılara ciddi zararlar verebilir.