Ozon Tabakası

OZON TABAKASI

Ozon tabakası nedir?

Ozon (O3) üç adet Oksijen atomundan oluşan şeffaf bir gazdır. Ozon tabakası ozon gazından oluşan ve atmosferin yukarı seviyelerinde başka bir deyişle yer yüzeyinden 10-50 km yüksekte bulunan bir tabakadır. Bu tabakanın temel rolü Ultraviyole (UV) ışınları olarak adlandırılan güneşin zararlı ışınlarına karşı bizleri korumaktır. Ozon tabakası yeryüzüne ulaşan bu zararlı ışınlara karşı korumak için bir filtre gibi davranır.

Ozon (O3) Gazı nedir?

Ozon, 3 oksijen atomundan oluşan molekülleriyle zehirli, renksiz bir gazdır ve atmosferin üst katmanlarında yer alır... Gökyüzünün mavi renkte görünmesi bu gaz sayesinde olmaktadır. Sıvı halde lacivert renge dönüşen ozon gazı, dünyayı güneşten gelen morötesi radyasyona karşı korumaktadır. Ancak bu gaz aynı zamanda canlılar için çok tehlikelidir. Maruz kalındığında gözleri, burnu ve boğazı tahriş ederek solunum sistemini tahrip eder. Çok az insan ozonun ne kadar öldürücü olduğunun farkındadır. Bir gramın iki yüzde biri miktarda ozon almak öldürücü olabilir. Bir saç spreyi kutusuna saf ozon konduğu düşünülecek olursa, bu kutunun tam 14.000 kişiyi öldürebileceği söylenmektedir.

Ozon tabakası oluşma süreci

Yaşam ortaya çıkmadan önce, karbon dioksit, nitrojen ve diğer ağır gazlar, Dünya’nın manto tabakası ve yer kabuğu tarafından ortama bırakılıyordu. Bu gazlar dünyanın yerçekimi kuvveti sayesinde tutuldu ve zaman içinde bir atmosfer meydana geldi.Yerçekimi, metan (CH4), karbon dioksit (CO2), amonyak (NH3), hidrojen (H2), azot (N2), ve su buharının (H2O) bu şekilde atmosferde birikmesine neden oldu. 

Zaman içinde Dünya, su buharının yoğunlaşıp sıvı hale gelmesine olanak sağlayacak kadar soğudu. Bu durum beraberinde yağmurları ve kuvvetli kasırgaları getirdi. Sürekli yağan yağmur denizlerin oluşmasını sağladı. Şiddetli kasırgalar sırasında oluşan elektrik dünyanın yüzeyini etkiledi.

Bu sırada atmosferde serbest halde hiç oksijen yoktu çünkü oksijen hidrojenle birleşip suyu, yer kabuğundaki başka elementlerle de birleşip demir oksitleri, silikatları, karbon dioksiti ve karbon monoksiti oluşturuyordu. Yaklaşık 2 milyar yıldan fazla bir süre boyunca oksijenin tamamı başka elementlere bağlanmış halde bulunuyordu.

İlk canlılar, atmosferde serbest oksijen bulunmadığı için anaerobik yani oksijensiz solunum yapan canlılardı. (Canlıların ortaya çıkışlarıyla ilgili daha ayrıntılı bilgi edinmek isterseniz “Dünya üzerinde yaşam nasıl başladı?” sorusunun cevabına göz atabilirsiniz.) Anaerobik solunumda sonra fotosentez evrimi gerçekleşti, yani fotosentez yapabilen canlılar ortaya çıktı. 

Bu canlılar su ve karbon dioksiti kullanarak glikoz ve oksijen üretmeye başladılar. Serbest oksijen böylece atmosferin stratosfer adı verilen tabakasında birikmeye başladı. Morötesi ışınlar, bu tabakadaki oksijen moleküllerine (O2) çarparak bu moleküllerin iki oksijen atomuna (O + O) bölünmesi sebep oldu. 

Bu oksijen atomları da oksijen molekülleriyle birleşerek ozonu oluşturdular. (O + O2 › O3). Ozon tabakası bu şekilde oluştu. Ayrıca bu tepkimeler günümüzde de aynı şekilde oluşmakta. Ozon tabakasının üstünde yeterince oksijen bulunmadığı için tabakanın kalınlığı sınırlı. Daha alt tabakalara da morötesi ışınlar ulaşamıyor.

Ozon tabakasının görevi nedir?

Ozon, havadaki konsantrasyonu az olan gazlardan biri olmasına rağmen varlığı dünya için çok önemlidir. Çünkü stratosferdeki ozon tabakası uzaydan gelen pek çok zararlı ışınlara karşı bir kalkan görevi görmektedir. Ozon, dalga boyu 2400 Angström'den küçük ışınlarla reaksiyona girer ve bu ışınların tabakanın altına geçmesini engeller. Dalga boyu2800 Angström'den küçük mor ötesi ışınların canlı organizmalar üzerinde tahribat yaptığı bilinmektedir. Stratosferdeki ozon tabakası 2400 Angström ve daha küçük ışınları soğurarak, uzaydan gelen, organizmalara zararlı ışınların büyük bir kısmını dünyamıza geçirmez. Ozon tabakasının, dünyanın genel iklimi üzerinde de etkileri vardır. Mor ötesi ışınlarının soğurulması sıcaklığı düşürmekte ve ısı dengesinin düzenlenmesine yardımcı olmaktadır.

Ozon deliği nedir?

Ozon deliği gerçekten bir delik değildir. Ozon tabakasındaki bir incelmedir. Bu ozon tabakası gittikçe inceliyor anlamındadır. Bunun sebebi bizlerin havaya saldığı kimyasallardır. Bu kimyasallar günlük yaşamımızda kullanırlar ve ozon tabakasına zarar verirler.

Ozon Tabakasına Zarar Veren Kimyasallar

1- Kloroflorokarbonlar (CFC’ler), genel olarak klima sistemlerinde, buzdolaplarında köpük üretiminde (örneğin yataklar için) kullanılır.

2- Halonlar, yangın söndürme cihazlarında kullanılır.

3- Metil bromid, tarımda böcek ilacı olarak kullanılır.

Ozon Tabakasındaki incelmenin sonuçları nelerdir?

Ozon deliğinin ana sonucu yeryüzüne daha fazla UV ışınının (özellikle çok tehlikeli olan UV- ulaşmasıdır. UV ışınları güneş yanıklarına, deri kanserine sebep olabilir, gözlere zarar verebilir (katarakt) ve insanlarda bağışıklık sisteminin zayıflamasına neden olabilir. Bilindiği gibi bağışıklık sistemi hastalıklara karşı koymamızı sağlayan bir sistemdir. Bu sistem zayıfladığı zaman hastalıklarla savaşma yeteneğimiz de zayıflamış olacaktır. UV ışınları sadece sağlığımızı etkilemekle kalmaz çevre üzerine de olumsuz etki yapabilir. Tarımsal üretimi azaltabilir, ayrıca deniz besin zincirini bozarak balık nüfusunu etkiler.

Ozon Tabakasının Dünya Çevresindeki Dağılımı:

Ozon tabakası dünya çevresinde eşit olarak dağılmamıştır. Dünya yüzeyi üzerinde herhangi bir yerdeki ozon miktarı; doğal olarak enlemle, mevsimlerle ve günden güne değişim gösterir.

Genelde normal şartlar altında ozon tabakası kutuplar üzerinde en kalın ve ekvator etrafında en incedir. Güneş radyasyonu çok daha dolaysız ve buna bağlı olarak da çok daha şiddetli olduğundan stratosferik ozon ekvator üzerinde yüksek miktarlarda üretilir. Buna karşılık stratosferik rüzgarlar ve farklı stratosferik basınçlar, ozonun ekvatordan kutuplara doğru hareket etmesine neden olurlar.

Ozondaki mevsimsel değişikliklerin, hava kütlelerinin geniş ölçekli hareketleriyle ilişkili olduğu düşünülmektedir. Çok aşağı enlemlerde (ekvatora yakın) yukarı atmosferden stratosfere yavaş yükselici genel bir hava akımının varlığına inanılır. Bu hava kütlesi, Arktik bölgelerde kış ayları süresince traposfere döner. Kışın yüksek enlemlerde havanın inmesi, bu mevsim boyunca 15-40 km yükseklerde havanın çok soğuk ve yoğun dolayısıyla da çok ağır olması gerçeğine dayanmaktadır.

Belirli bir bölge üzerindeki günlük değişiklikler, yukarı atmosferdeki hava koşullarıyla yakından ilgilidir. Dünya yüzeyi üzerindeki günlük sıcaklık değişiklikleriyle basınç ve stratosferin yüksekliği arasında yakın bağıntılar vardır. Buna bağlı olarak da belirli bir bölge üzerindeki ozon miktarı bu faktörlerdeki değişmelerle farklılıklar gösterir. Antisiklonlar (yüksek basınç alanları) içinde indirgenmiş ozon kalınlığı normalin altında, buna karşılık depresyonda ve bilhassa alçak basınç merkezinin batısında normalin üzerindedir.

Ozon Tabakası ve İklim Değişimi:

Ozon tabakasındaki bu incelme, iklimi de etkilemektedir. Ozon, karbon dioksit ve metan gibi sera etkisi olan gazlardan olup, yeryüzünde sıcaklığın artmasına yol açmaktadır. Model çalışmaları göstermiştir ki, iklim değişimi troposferdeki ozon değişimine çok bağlıdır. Geçen yüzyıl içinde taşıt araçlarının sayıca çok artması, endüstrinin gelişmesi ve tropik bölgelerdeki biyomasın yakılması sonucu hidrokarbonların kimyasal reaksiyonları sonucu ozon konsantrasyonunda bir artma gözlenmiştir. Troposferdeki bu ozon artışı başlı başına bir çevre problemi olmakta, bitki ve insana zarar vermektedir. Pual  Crutzen bu kimyasal reaksiyonların mekanizmalarının açıklanmasında son derece önemli araştırmalar yapmıştır.

GELECEKTE NE OLABİLİR?

Özellikle Crutzen, Molina, Rowland ve diğer araştırmacıları yaptıkları çalışmalar sonucunda gerek stratosferdeki ozon tabakası incelmesi ve gerekse trosposferdeki ozon miktarı artması daha iyi anlaşılmış ve CFC gibi stratosferdeki ozonu parçalayan gazlarının kullanımın azaltılması yönünde kararlar alınmaya başlanmıştır. Birleşmiş Milletler’ce ozon tabakasını koruma protokolu hazırlanmış ve 1987’de Kanada ‘nın Montreal şehrinde imzalanmıştır. Bu protokole göre ozon tabakasının incelmesine neden olan CFC gazlarının kullanımı bu yüzyılın sonuna kadar  %50 azaltılmalıdır. Fakat Montreal protokolü tartışmaları sırasında ortaya çıkan Antarktika’da ki ozon tabakasını süratle incelmesi olayı, konunun tekrar ele alınması gerektirmiştir. Protokol 1990 Londra toplantısında kuvvetlendirilecek, CFC gazların 1990’lar sonunda kullanımının tümüyle yasaklanmasına; 1992 Kopenhag’da yapılan toplantıda da , CFC üretiminin 1996 dan itibaren tümüyle durdurulmasına karar verilmiştir.

Daha  1988’de CFC gazlarının ozon tabakasının incelmesinin başlıca nedenlerinden biri de en önemlisi olduğu kesinleşmişti. Daha önceleri CFC’leri ozon tabakasının incelmesine etki etmeyeceğini savunan dünyanın en çok CFC üreticisi Du Pont bilimsel gerçekle karşılaştığında hemen harekete geçmiş ve o sene üretimi durdurmuş, buna diğer belli başlı Amerikan firmaları da takip etmiştir. CFC üreten firmalar, 1970’den beri CFC’lerin yerini alabilecek yeni bileşikler bulmak için uzun araştırmalar yapmışlar ve yeni bileşikler de bulmuşlardır. Bunlar arasında Hidrokloroflorokarbonlar (HCF3) ve hidroflorokarbonlar (HFC) vardır. Bu ve yeni maddeler üzerinde toksikolojik ve diğer araştırmalar hızla devam etmektedir.

CFC gazlarının stratosfere ulaşmaları uzun zaman aldığına göre, şimdiye kadar kullanılan CFC’ler nedeniyle ozon tabakası incelmesinin hemen durmayacağı va hatta Antarktikada olduğu gibi Kuzey Küre’de de başlayacağı anlaşılmaktadır. Montreal Protokolüne göre tam olarak uyulması halinde bile, atmosferdeki klor seviyesi önümüzdeki 20-30 yıl içinde de artmaya devam edecektir. Kullanılmakta olan buzdolaplarında, klimalarda ve köpüklerde hala çok miktarda CFC vardır ve bunların sonunda atmosfere atılacağı bilinmektedir. Bu nedenle araştırmacılar atmosferdeki klor gazının 21. Yüzyıl başlarında en yüksek seviyeye ulaşacağını tahmin etmektedirler. CFC’lerin uzun ömürlü olmaları nedeniyle klorun ozon tabakası incelmesi olmadan önceki seviyesine inmesi beklide 21. Yüzyıl ortalarına kadar devam edecektir. Bunun sonucu olarak stratosferdeki ozon tabakasının incelmesi her sene daha da artarak 20-30 yıl daha sürecek ancak 21.yüzyıl ortalarında eski haline gelmesi mümkün olacaktır.

Gelecekte ozon azalması tahminlerindeki en büyük belirsizliklerden biri de atmosferde olan değişiklerdir. Örneğin, atmosferde karbondioksit miktarının artması, alt stratosferi soğumasına yol açacak, bu da polar stratosferik bulutların (PSC) oluşumu arttıracaktır. Dolayısıyla klorun ozonun parçalanma hızı da artacaktır.

Türkiye’de ozon ölçümleri  1991’den beri yapılmaktadır. EUROTRAC Sekreteryası altında,TÜBİTAK’ın desteklediği bu proje, Bursa Uludağ’daki istasyonda ODTÜ ve Uludağ Üniversitesiteleri, Kimya Bölümlerinin  işbirliği ile devam etmektedir. Projenin 1996’da başlamış olan ikinci fazında, troposferdeki ozon konsantrasyonu balonlar gönderilerek değişik yüksekliklerde ölçülecektir. Bular Türkiye’de ozon üzerine yapılan ilk ve yegane çalışmalardır.

 Ozon Tabakası İle İlgili Videolar: