Znie to ako zápletka špionážneho filmu, v skutočnosti ide o záver vedeckej práce vydanej tento týždeň v odbornom časopise Nature: zrejme vo východnej Ázii niekto tajne vo veľkom vyrába chemikáliu, ktorej výroba je prakticky na celom svete zakázaná. Nejde však o žiadnu chemickú zbraň, ale o látku nebezpečnú iba ozónovej vrstve, Trichlórfluórmetán, označovaný aj ako CFC-11 alebo R-11. My budeme pre prehľadnosť používať v článku skratku CFC-11, píše Technet.cz.
Dodajme hneď, že autori článku, medzi ktorými je ako prvý napísaný Stephen Montzka z Coloradskej univerzity v Boulderi, neukazujú prstom na nikoho konkrétneho či konkrétnu krajinu. Vychádzajú z údajov, ktoré poskytujú jednotlivé štáty v rámci kontroly dodržiavania dohody o obmedzení látok nebezpečných pre ozónovú vrstvu (tzv. Montrealský protokol) a porovnávajú ich s tým, ako rýchlo sa hladina týchto tzv. chlór-fluórovaných uhľovodíkov (CFC) v ozónovej vrstve skutočne mení.
Pozrite sa, čo je to ozónová vrstva a čo ju narúša:
Nie je to meranie priamočiare, pretože v hre je rad vplyvov, napríklad väčšie zmeny v prúdení atmosféry. Vedci sa musia spoliehať na modely, ktoré by mali predpovedať, čo by sa stalo, keby všetko bežalo, ako má, a potom ich porovnať s tým, čo skutočne nemerajú. Prípadné rozdiely potom musia vierohodne vysvetliť, čo nemusí byť vždy jednoduché, a niekedy to nie je ani vôbec možné.
Ale aj napriek problémom s meraním a predpovedaním budúceho vývoja sa na jednom údaje zhodujú: zhruba konca 90. rokov je možné v atmosfére pozorovať trend poklesu množstva látok regulovaných v rámci Montrealského protokolu. Trend je nespochybniteľný, znateľný a dobre zodpovedá tomu, čo modely predpovedajú pre situáciu zastavenia výroby týchto látok. Roky to platilo pre všetky sledované freóny a podobné látky - dnes to platí pre všetky s výnimkou CFC-11.
Ide zrejme o štát na severnej pologuli
Koncentrácia tejto určitej zlúčeniny klesá v posledných niekoľkých rokoch výrazne pomalšie, než v rokoch predchádzajúcich a pomalšie, než by podľa predpovedných modelov malo. Tím sa pokúšal matematicky preveriť rôzne možné vysvetlenia tejto nejasnosti (náhle zvýšenie emisií zo starých zariadení, zmeny v prúdení atmosféry atď.), ale výsledky sa nezdajú príliš presvedčivé. Najpravdepodobnejšie podľa autorov je, že látku, ktorej výrobu sa štáty sveta zaviazali zastaviť k roku 2010, znovu začal niekto vo väčšom množstve vyrábať.
Je to zrejme niektorý štát na severnej pologuli, pretože tam množstvo CFC-11 v atmosfére klesá pomalšie ako na južnej pologuli. Keď vedci modelovali prúdenie vzduchu do oblastí, kde sa množstvo CFC meria, odhadujú, že látka sa "šíri" z východnej Ázie, a tam teda ležia zrejme výrobné závody.
Pretože atmosféra je taký zložitý systém, presný objem výroby je ťažké odhadovať, ale zrejme ide o zhruba nejakých 8 až 16-tisíc ton ročne - a to je každoročné zvýšenie emisií zhruba o štvrtinu. (Áno, CFC-11 ľudstvo stále vypúšťa, hoci by to nemalo už byť z výroby, ale napríklad zo starých zariadení, ktoré ho ešte používali.) To je také veľké množstvo, že nehoda alebo náhoda sa zdajú pomerne nepravdepodobným vysvetlením. Rovnakou záhadou je pre tím i to, prečo vlastne látku niekto vyrába. Za CFC-11, ktoré sa nepoužívalo primárne v chladení, ale predovšetkým na výrobu pien, dnes existujú účinné náhrady, ktorých výroba so sebou nenesie riziko postihu.
Výsledky teraz budú overovať iní, predovšetkým odborné skupiny Montrealského protokolu, ale nie je vôbec jasné, čo sa s vinníkom stane, ak sa ho podarí nájsť. Dotyčný by síce porušoval medzinárodné právo, ale zmluva neobsahuje žiadne sankcie. Záleží teda na tom, ako sa signatári zachovajú. V čase, keď stále hlasno zaznievajú hlasy o obhajovanie partikulárnych záujmov tej či onej krajiny, sa ponúka možnosť, že dodržiavanie globálnych zmlúv bude ťažšie či minimálne horšie ospravedlniteľné.
Ako ničí "štít Zeme"
Ozónová vrstva sa nachádza vo výške zhruba 20 až 45 kilometrov (výška trochu kolíše) nad zemským povrchom a chráni planétu pred škodlivým ultrafialovým slnečným žiarením. Vrstva je tvorená zvýšenou koncentráciou trojatómového kyslíka (O3).
Množstvo ozónu v atmosfére počas roka prirodzene kolíše. Pravdaže, človek do cyklu vniesol nový prvok. Kvôli jeho činnosti sa do ovzdušia dostali látky, ktoré ozón rozkladajú, práve ako R-11 a ďalšie podobné zlúčeniny. Tieto zlúčeniny sú síce oveľa ťažšie ako vzduch, napriek tomu postupne doputujú aj do výšok 30 až 50 kilometrov nad povrchom. Tu sa držia dlhé roky a fungujú ako katalyzátor reakcie rozkladu ozónu.
Do tej doby bola ozónová vrstva v rovnováhe: slnečné žiarenie stále vytváralo nový, ktorý postupne v atmosfére zanikal. Samozrejme, že chlórfluórované uhľovodíky doterajšiu rovnováhu narušili - hoci vlastne nepriamo. Ide vlastne o jednoduché uhľovodíky, v ktorých je vodík čiastočne alebo úplne nahradený atómom chlóru či fluóru. Za bežných pozemských podmienkach ide o látky výnimočne stále, ale intenzívne ultrafialové žiarenie v horných vrstvách atmosféry rovnice mení.
Keď všetko zjednodušíme na najdôležitejšie deje: UV lúče z molekuly odštiepia voľné atómy chlóru (tzv. voľný radikál), ktoré potom reagujú s ozónom a menia ho na bežný kyslík. A to viacnásobne, pretože chlórové radikály sa počas reakcie tiež priebežne obnovujú. Pre záujemcov trochu podrobnejšie (ostatní môžu skočiť k ďalšiemu odseku): chlórový radikál sa spojí s jedným O3 za vzniku oxidu chlornatého (ClO) a molekuly O2. A v ďalšom kroku potom ClO reaguje s ďalšou molekulou O3 - a na konci tejto reakcie sú dve molekuly O2 a "obnovený" voľný chlórový radikál. Nakoniec môže zaniknúť spojením s ďalším voľným chlórovým radikálom, ale kým taký stretne, chvíľu to trvá, a tak sa sa odhaduje, že jeden voľný radikál počas pobytu v ozónovej vrstve zlikviduje rádovo desiatky tisíc molekúl ozónu.
Chlórové radikály sú takmer dokonalá zbraň na ničenie ozónovej vrstvy - ťažko by niekto vymyslel lepšie, aj keby chcel, a tiež nie je divu, že ich zavádzanie spustilo čoskoro merateľné oslabenie ozónovej vrstvy. Vedcov to ani neprekvapilo: na nebezpečenstvo upozornili ako prví Maria Molin a Sherwood Rowland v 60. rokoch (v roku 1995 sa dočkali Nobelovej ceny za chémiu). V 70. rokoch sa podarilo presvedčivo zmerať, že chlór-fluórované uhľovodíky sú v atmosfére nad celou Zemou, a ukázať, že tieto látky zanikajú práve a len v stratosfére - a pri tom so sebou "na večnosť" musia vziať aj veľkú časť ozónovej vrstvy .
Razantný úbytok ozónu vo vyšších vrstvách atmosféry potom vedci od 80. rokov namerali predovšetkým na južnej pologuli, nad Antarktídou, kde sa prvýkrát objavil jav známy ako "ozónová diera". Významné boli však poklesy aj nad severným pólom. Mimochodom, v Arktíde je meteorologická situácia trochu zložitejšia a dlhodobý trend úbytku ozónu tu nebol tak jasne čitateľný ako nad južným pólom, ale po rokoch sa ho podarilo dokázať aj nad severným pólom.
Politická reakcia bola až nezvyčajne rýchla. Presne 22. marca 1985 bola vo Viedni podpísaná dohoda, ktorá viedla k prijatiu pravidiel pre obmedzenie výroby a spotreby ozónovú vrstvu ničiacich látok známa ako Montrealský protokol (ten vlastne presne stanovuje, ako naplniť ciele odsúhlasené vo Viedni). Zmluva predstavuje jeden zo zriedkavých príkladov veľmi úspešnej medzinárodnej spolupráce. Podpísalo ho zhruba 200 štátov sveta. Obmedzuje použitie celkom 96 látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu. Patria sem "tvrdé freóny" (tj. halogénované chlór-fluorované uhľovodíky (CFC), "mäkké freóny" (čiastočne halogénované chlór-fluorované uhľovodíky (HCFC)) a bróm-fluór-uhľovodíky.
Hladina chlór-fluórovaných uhľovodíkov v stratosfére dosiahla maximum v druhej polovici 90. rokov a odvtedy klesá (ani objav nového neznámeho zdroja trend úplne nemení, len spomaľuje). Bohužiaľ, meranie "zdravia" ozónovej vrstvy je pomerne ťažké (už preto, že sa mení v priebehu roka v závislosti aj na ďalších vplyvoch), a tak zatiaľ nevieme úplne presne, či a ako rýchlo sa obnovuje.
Pretože však množstvo škodlivých látok v atmosfére sa meria jednoduchšie a preukázateľné klesá, považuje sa Montrealský protokol za úspešný. Svoju úlohu zohralo aj to, že ho kladne a celkom bez problémov prijala tiež komerčná sféra. Obmedzované látky totiž dokázala rýchlo nahradiť inými technológiami, a to bez veľkých ekonomických strát a v niektorých prípadoch dokonca aj so ziskom.