שכבת האוזון והחור באוזון

במשך מיליארדי שנים עטפה את כדור הארץ שכבה של גז האוזון וסיפקה ליצורים החיים כאן הגנה מפני קרינת השמש המסוכנת. קרינה בתחום העל-סגול הרחוק – UVB ו-UVC – יכולה לחדור אל תוך התא החי ולהרוס אותו, או לפגוע בחומר התורשתי ולגרום מוטציות ומחלות ממאירות. חוקרים אף סבורים שאלמלא שכבת הגנה זו החיים על פני היבשה לא היו יכולים להתפתח כלל, והיו נשארים רק אי שם במעמקי הימים.

בשנת 1980 הזדעזעו החוקרים לגלות ירידה חדה, של 40% אחוזים בערך, בריכוז האוזון באטמוספרה, בעיקר מעל יבשת אנטרקטיקה. תמונות לוויין שמיפו את ריכוז האוזון הציגו לראווה את ה"חור" שנפער בשכבת האוזון מעל הקוטב הדרומי. ואם אינכם חייזרים שנחתו הרגע על פני כדור הארץ, אין כל ספק ששמעתם על אחד מהנושאים הבוערים ביותר בתחום איכות הסביבה: "החור באוזון".

איך נוצר האוזון

מולקולה של אוזון מורכבת משלושה אטומי חמצן (O3). האוזון הוא גז חסר צבע ובעל ריח חריף, ומכאן גם שמו, שפירושו "בעל ריח רע" ביוונית. כמות האוזון באוויר היא זעירה, ומשתנה בעיקר לפי הגובה מפני הקרקע: סמוך לאדמה היא אפסית כמעט, ובין 20 ל-40 ק"מ בערך מעל פני הקרקע היא עולה לריכוז שיא של כמה עשיריות האחוז. תחום זה מכונה לפיכך "שכבת האוזון". מעל לגובה 40 ק"מ כמות האוזון באוויר מידלדלת שוב, עד לאפס.

שכבת האוזון ממוקמת בסטרטוספרה, חלקה האמצעי של האטמוספרה, מפני שרק שם הטמפרטורה וקרינת השמש יוצרות תנאים שמאפשרים זאת. קרינת השמש בתחום העל-סגול (UV) מפרקת מולקולה של חמצן (O₂) לשני אטומי חמצן בודדים. אטום חמצן בודד הוא רדיקל חופשי, ובמילים אחרות – מחפש באובססיביות אובייקט לקשר רציני. ברגע שמולקולת חמצן תמימה תיקרה בדרכו הוא ייקשר אליה מייד, ויחד הם יהפכו למולקולת אוזון. בשל התלות הזו בקרינת השמש, עובייה של השכבה וריכוז האוזון בה משתנים לפי קווי הרוחב ולפי עונות השנה. מסיבה זו החור באוזון מעל אנטרקטיקה משתנה במהלך השנה ומגיע לשיאו בחודש אוקטובר.

איך שכבת האוזון מגינה עלינו

למזלנו הרב שכבת האוזון חוסמת בין 95% ל-99% מהקרינה העל-סגולה שמגיעה לכדור הארץ, ומונעת ממנה להגיע אל פני האדמה. כל מולקולת אוזון נלחמת בקרינה העל-סגולה בחירוף נפש. הקרינה נבלעת כליל במולקולת האוזון, והאנרגיה העודפת גורמת להרס מיידי של המולקולה. בתהליך ההרואי הזה מולקולת אוזון מתפרקת למולקולת חמצן ולאטום חמצן בודד. אבל אל דאגה, התהליך הוא מחזורי: אטום החמצן הבודד מוצא במהירות הבזק מולקולת חמצן חדשה, והם נקשרים יחדיו למולקולת אוזון. כך נמשך מעגל הבנייה וההרס, והאיזון נשמר. אלא שכאן נכנס לתמונה האדם, ועימו פגעי העידן התעשייתי.

 

איך נוצר החור באוזון?

הידלדלות שכבת האוזון הצביעה על שיבוש רציני ומדאיג באיזון המעגל הטבעי הזה. האצבע המאשימה הופנתה בעיקר אל חומרים כימיים הנקראים פריאונים, תרכובות של כלור או פלואור שיוצרו באופן תעשייתי, בעיקר לשימוש במזגנים, במקררים ובסוגים שונים של תרסיסים. החומרים הללו מטפסים אל על בתהליך שאורך שנים, הם נישאים ברוחות ובמערבולות ומצטברים בכמות ניכרת בעיקר באזורים מסוימים. ריכוז גבוה במיוחד נמצא מעל הקוטב הדרומי, כנראה בעקבות צקלון קבוע שמצוי מעליו.

כשהפריאונים מגיעים אל הסטרטוספרה הם מתפרקים ומשחררים לחופשי אטומים בודדים של כלור או פלואור – שניהם רדיקלים חופשיים וזוללי אוזון נחושים. הרדיקל החופשי תוקף את מולקולת האוזון, מפרק אותה למולקולת חמצן, ואת אטום החמצן הנותר קושר לעצמו. כשיצור זה, אותו אטום כלור או פלואור הקשור לאטום חמצן ייתקל באטום חמצן בודד – הוא יתפרק, שני אטומי החמצן יתאחדו, ושוב ייוותר לו רדיקל חופשי ורעב, מוכן ומזומן לטרוף את מולקולת האוזון הבאה. הרדיקל יכול להרוס מולקולות אוזון גם בתהליכים כימיים מורכבים יותר. כל אטום כזה יכול לפעול כמה שנים ללא הרף כרוצח סדרתי של מולקולות אוזון.

לצד הנזק שגורם האדם, מחקרים מצאו כי הידלדלות השכבה תלויה גם בגורמים טבעיים שאין לנו שליטה בהם כלל, כגון התפרצויות הרי געש מסוימים. במאמר משנת 2016 דווח על הידלדלות ניכרת של שכבת האוזון מעל הקוטב הארקטי. באותה שנה היו הטמפרטורות בשכבת האוזון בצפון כדור הארץ נמוכות במיוחד, ובעקבות זאת נוצרו בגובה רב ענני חומצה חנקתית, עננים שיכולים להיווצר רק בטמפרטורות נמוכות. החומצה החנקתית מגיבה עם תרכובות המכילות כלור, ליצירת מולקולות כלור (Cl2), ובכך מזרזת את הפיכת הגזים המזיקים לאוזון לריאקטיביים (תגובתיים) ולפעילים נגד האוזון.

קוטעים את תסריט האימה

האנושות לא ישבה וצפתה בחיבוק ידיים בתסריט האימה שאת רובו היא הביאה על עצמה. ב-16 בספטמבר 1987 נחתם "פרוטוקול מונטריאול", שהיה אחת האמנות הגלובליות הראשונות לענייני הסביבה. הפרוטוקול אסר את השימוש בפריאונים וחייב הגבלה הדרגתית של ייצורם התעשייתי. גם ההתייחסויות לנושא בתקשורת הגבירו את המודעות הציבורית, וצרכנים הפסיקו לקנות מוצרים המכילים זוללי אוזון למיניהם. העתיד נראה ורוד ומבטיח. אומנם מדי פעם עדיין מתפרסמים בנושא מאמרים אופטימיים פחות, ואף מתקבלים דיווחים על מדינות ששקיימת בהן בחשאי תעשייה הפולטת כימיקלים שנאסרו לשימוש באמנה הבין-לאומית, אולם מגמת השיפור ברורה ויציבה: בנובמבר 2018 פרסם האו"ם דוח שלפיו חלק מהאזורים הדלילים עתידים להשתקם לגמרי עד שנת 2030, ואחרים – עד 2060. יש למה לחכות.