Werkstuk ANW Ozonproblematiek

Transcriptie

1 Werkstuk ANW Ozonproblematiek Werkstuk door een scholier 2070 woorden 3 mei ,8 34 keer beoordeeld Vak ANW De term 'ozongat' is bij iedereen bekend. Maar wat is het? Hoe groot is het? Wat veroorzaakt het? Hoe zal het verder gaan? En wat voor gevolgen heeft het voor ons? Het woord 'gat' geeft ons het idee van een leegte in de ozon-laag. Dat is het niet, een ozongat is een gedeelte in de ozon-laag waar de concentratie van ozonmolekulen sterk vermindert is. In de volgende pagina's bespreken wij eerst de termen 'ozon' en 'ozongat'. Daarna gaan wij in op de ozonproblematiek. Ozon Ozon is gasvormig. Het is een molekuul dat bestaat uit 3 zuurstofatomen. De chemische formule is O3. Ozon wordt gevormd wanneer zuurstofmolekulen zijn gescheiden door de ultraviolet-te straling van de zon. De indivuduele zuurstofatomen gaan samen met zuurstofmolekulen(o + O2-> O3). Ozon komt ook voor bij smog en op zonnige dagen kan je het ruiken bij de zee. De ozonlaag Volgens de encyclopedie Een laag in de atmosfeer waar zich de grootste concentratie ozon bevindt.de hoogte waarop dit het geval is, ligt tussen ca. 15 en 35 km hoogte, waarbij de ozonconcentratie zowel naar boven als naar beneden betrekkelijk snel afneemt, zodat men de dikte van de ozonsfeer op ca. 15 km kan stellen. In het alge-meen neemt de hoogte van de ozonsfeer af met toenemende geog-rafische breedte. Omdat ozon de eigenschap heeft ultraviolette straling sterk te absorberen, met name in het golflengtegebied tussen 200 en 300 nm, heeft de ozonsfeer een belangrijke biologische functie. De straling in het genoemde golflengtegebied is namelijk schade-lijk voor het leven op aarde. Zonder de aanwezigheid van de ozonlaag zou het leven op aarde zelfs niet hebben kunnen be-staan. En volgens schattingen zou ook een vermindering van het totale ozongehalte van de atmosfeer met niet meer dan 5% reeds ernstige gevolgen hebben, bijvoorbeeld een duidelijke toename van het aantal gevallen van huidkanker. Het ozon"gat" Pagina 1 van 6

2 Het 'gat' in de ozonlaag boven het zuidpoolgebied werd ontdekt in 1985, ongeveer 10 jaar na de geruchtmakende publicatie van M.J. Molina en F.S. Rowland, die in 1974 hadden aangetoond dat organische chloorverbindingen in staat waren bij aanwezigheid van ultraviolette straling van een bepaalde golflengte ozon te kunnen afbreken. In die 10 jaren werd gedacht dat het wel mee-viel met de afname van de ozonconcentratie in de ozonlaag, omdat door grote natuurlijke schommelingen een afname van enkele procenten nauwelijks viel aan te tonen. Maar in 1985 toonden J.C Farman en meewerkers aan dat er 50% reductie was opgetreden in de totale ozonkolom boven het zuidpoolgebied. Extreme klimatologische omstandigheden in de hogere luchtlagen boven het zuidpoolgebied (-85 graden Celsius), samen met het poolwaartse transport van door de mens geproduceerde hoge con-centraties aan stikstofdioxiden (ten dele afkomstig van super-sonisch vliegverkeer) en organische chloorverbindingen (uit onder andere CFK's), leiden tot een versterkte afbraak van ozonmolekulen. De afbraak is ook nog eens temperatuurafhanke-lijk en verloopt des te sneller naarmate de temperatuur lager is. Dit leidt bij zeer lage temperaturen tot een sterk ver-snelde kettingreactie en als gevolg daarvan tot een enorme reductie van de aanwezige hoeveelheid ozon. Het 'gat' in de ozonlaag vormt zich tegenwoordig jaarlijks boven de Zuidpool in de lente (bij ons is het dan herfst). Het ontstaat in september, als de winter op de Zuidpool ten einde loopt. In het 'gat in de ozonlaag' is zeker de helft van de ozon uit de ozonlaag, voornamelijk tussen 10 tot 40 kilometer hoogte, afgebroken door menselijke invloeden. Het tekort aan ozon onstaat door een combinatie van factoren. In de eerste plaats wordt de lucht verontreinigd met verbin-dingen van chloor. Deze worden gevormd bij de afbraak van chloorfluorkoolwaterstoffen, die bekendstaan als CFK's. Ook moet de temperatuur op 20 kilometer hoogte zo laag zijn dat er wolken kunnen ontstaan. In de poolwinter zakt de tempe-ratuur op die hoogte in de atmosfeer tot onder -85 graden. Rond half september is op de Zuidpool aan alle voorwaarden voldaan en wordt het ozon met 2 tot 3% per dag afgebroken. Uiteindelijk is de ozonlaag voor 60% afgebroken tot half okto- ber, wanneer de zon boven de Zuidpool weer hoog genoeg aan de hemel staat om de ozonlaag op te warmen. In november is de ozonlaag nog warmer en stroomt er verse ozonrijke lucht naar het gebied van de Zuidpool. Begin december is er geen sprake meer van een ozongat en het duurt dan tot september voor de afbraak opnieuw begint. Vragen Ozonproblematiek Vraag 1. - omschrijf het probleem. Vraag 2. - welke stoffen veroorzaken het probleem. Vraag 3. - welke mondiale verschillen treden op. Pagina 2 van 6

3 Vraag 4. - welke gevolgen heeft het gat in de ozonlaag. Vraag 5. - mogelijke oplossingen voor het probleem. Antwoorden Ozonproblematiek Antwoord 1. In 1974 publiceerde F. Sherwood Rowland and Mario Molina, twee scheikundigen van de universiteit van California, een artikel in het Britse wetenschapsjournaal Nature. Zij beschreven de effecten van CFK op de ozonlaag. En zij waar-schuwden dat iedere chlooratoom afkomstig van een CFK-molekuul waarschijnlijk ozonmolekulen kon vernietigen.zij schreven ook dat bij een tiental jaren van gebruik van CFK de concentratie van ozon in de ozonsfeer sterk omlaag zou gaan. Het werk van Rowland and Molina zorgde voor veel wetenschappe-lijk onderzoek naar de ozonlaag, zijn functie en de problemen ermee. De ozonlaag beschermt het leven op aarde tegen ultraviolet zonlicht. De hoeveelheid ozon is sterk afhankelijk van het weer: hogedrukgebieden gaan samen met relatief weinig ozon, depressies met veel ozon. Door menselijke activiteiten kan de ozonlaag verdunnen. Schadelijk zijn bijvoorbeeld CFK's, stof-fen die chloor bevatten en onder meer als koelmiddelen worden gebruikt. Uit onderzoek is gebleken dat deze stoffen het ozongat boven de Zuidpool veroorzaken dat zich ontwikkelt. Het probleem is dus dat de ozonconcentratie op bepaalde plek-ken in de ozonlaag minder wordt. Men weet niet precies wat dit veroorzaakt, er wordt vootal gedacht aan CFK's en andere scha-delijke stoffen afkomstig uit landbouw, industrie, verkeer en supersonische vliegtuigen. Maar er zijn ook wetenschappers die geloven dat her dunner worden van de ozonlaag een natuurlijk verschijnsel is. Ook over de gevolgen is niet iedereen het eens. Antwoord 2 De stoffen die schadelijk zijn voor de ozonlaag zijn: CFK, methaan, stikstofdioxide en koolstofmonoxide. Afbraak van ozon door CFK 1.Cfk molecuul 2.In de hoge atmosfeer breekt het UV-licht een chlorine atoom af van de cfk-molekuul. 3.De chlorine-atoom breekt een ozon-molekuul af. 4.Nu ontstaat er een zuurstof-molekuul en een chlorine monoxide-molekuul 5.Een zuurstof-atoom uit de lucht komt om de plaats van de chlorine-atoom in te nemen. Pagina 3 van 6

4 6.Er zijn nu tweezuurstof-molekulen. En de chlorine atoom kan de volgende ozon-molekuul gaan vernietigen en dat gaat onge-veer honderd jaar door. De andere molekulen van de genoemde stoffen hebben ook nega-tieve gevolgen op de ozonlaag. *bronnen van de schadelijke stoffen. van CKF -schuim gebruikt voor inpakken -schuim gebruikt in matrassen enz. -materiaal in vriezers -airco's -sterilisatiemiddellen in het ziekenhuis -brandblussers met schuim -vooral vroeger: koelvloeistof in spuitbussen De bronnen van de andere genoemde stoffen staan in de tabel hieronder. *schadelijke stoffen soort gasmenselijke activiteit rangorde in de milieuschade CO2 verbranding organische stof1 CH4landbouw2 N2O vekeer, industrie 3 CFK isolatiemateriaal, 4 koelvloeistoffen' 5 spuitbussen Hoe hoger het getal, des te groter de milieuschade door mense-lijke activiteiten. Antwoord 3 Ozonmolekulen in de stratosfeer worden steeds opnieuw gemaakt en vernietigt. De ozonmolekulen worden gemaakt onder invloed van de zon(zie Ozonlaag). Ozonmolekulen worden ook door componenten uit de natuur ver-nietigt, namelijk nitrogen, hydrogen en chloor. Hydrogen komt van bodems en oceanen, de hydrogen komt voornamelijk van de waterdamp die in de lucht hangt, en het chloor komt uit zeeen en oceanen. Door deze twee factoren kunnen er mondiale verschillen optre-den. In gebieden waar bijvoorbeeld een oceaan is, zullen er meer ozonmolekulen afgebroken worden en de concentratie ozon-molekulen zal vanzelfsprekend minder zijn. De ozonlaag verandert erg onder invloed van weersomstan-digheden. Zo was de ozonlaag boven het Pagina 4 van 6

5 zuidwesten van Europa in maart 1997 zo'n 10 tot 15% dunner dan normaal. Maar zulke veranderingen houden vermoedelijk verband met het langdurige hogedrukgebied dat daar hing. Zo'n hogedrukgebied kan namelijk de ozonwaarden omlaag halen. Als er in een gebied veel stoffen in de lucht komen die scha-delijk zijn voor de ozonlaag zal de ozonconcentratie in dat gebied waarschijnlijk minder worden. Bij de Noordpool en Antartica is de ozonlaag dunner dan in de rest van de wereld. Bij de Noordpool niet zo erg als bij An-tartica, maar waarom deze twee verschillen wordt zo duidelij-ker. De ozonlaag is in deze twee gebieden in de eerste plaats dunner, omdat het daar kouder is. Het is bewezen dat bij lage-re temperaturen het proces van afbraak van ozonmolekulen wordt versterkt. Je ziet ook aan de ozonmetingen dat in de koudste maanden de ozonconcentratie het minst is. Bij lage ozonconcen-traties wordt de temperatuur weer lager en dan komen er nog minder ozonmolekulen, en zo wordt het effect versterkt. In deze twee gebieden worden ook minder ozonmolekulen aange-maakt. De invalshoek is namelijk in deze gebieden lager dan in de rest van de wereld en daarom worden er dus minder ozonmole-kulen aangemaakt. En nu zien we ook het verschil tussen de Noordpool en Antartica. Omdat de aarde een beetje schuin staat is de invalshoek bij de Noordpool weer wat hoger dan de in-valshoek van Antartica. Antwoord 4 In maart 1997 was de ozonlaag boven de Noordpool opvallend dun. Gemiddeld over de hele maand was erin het gebied boven 70 graden noorderbreedte, dat is boven de Noordkaap, 25% minder ozon dan normaal. Ook de temperatuur in de ozonlaag was hier bijzonder laag, waardoor er wolken ontstaan. Door de combina-tie van wolken en chloor wordt de ozonlaag relatief snel afge-broken. Zo'n proces doet zich ook voor boven de Zuidpool, waardoor de hoeveelheid ozon daar gedurende een bepaalde tijd van het jaar met meer dan de helft afneemt. Daar wordt dan ook gesproken van een 'gat' in de ozonlaag. Boven de Noordpool is echter geen sprake van een ozongat: de laagst gemeten waarden wijzen uit dat de hoeveelheid ozon hier met een kwart is afgenomen. Opmerkelijk is dat de temperatuur boven de Zuidpool in het voorjaar tegenwoordig ongeveer 10 graden lager is dan in de jaren zestig. Het ozongat is de schuldige: ozon speelt een belangrijke rol in de opwarming van de lucht op grote hoogte. Door het tekort aan ozon blijft die opwarming dus achter. Het mes snijdt aan twee kanten, want de lage temperatuur zorgt er ook voor dat het ozongat langer kan blijven bestaan. Het aantal gevallen van huidkanker neemt toe naarmate de ozon-concentratie minder wordt. De UVBstralen worden namelijk min-der tegengehouden en dus worden mensen er meer aan bloot ge-steld. De gevallen van huidkanker kunnen zelfs zo erg toenemen dat het inwoneraantal van een dorp in Amerika sterk terug liep nadat het aantal gevallen huidkanker sterk was opgelopen als gevolg van een "gat" in de ozonlaag. Antwoord 5 Pagina 5 van 6

6 Om te beginnen is het de vraag of het "gat" wel voorkomen kan worden. Het ontstaat namelijk gedeeltelijk door natuurlijke omstandigheden. Maar we zouden in ieder geval kunnen proberen om de stoffen waarvan is aangetoond dat ze een negatief effect hebben op de ozonlaag minder of niet meer gebruiken. CFK Het CFK gebruik kan minder. Hieronder een paar voorbeelden van hoe dat te bereiken. Het gebruik van CFK-houdende stoffen voor het beschermen van spullen in dozen(het beschermmateriaal gebruikt bij het inpak-ken van spullen) kan minder. Je kan hiervoor namelijk ook houtvezels voor gebruiken. In matrassen worden ook CFK-houdende stoffen gebruikt. Dit kan je minder maken doot bijvoorbeeld te wijzen op de voordelen van een donsmatras. Je kunt mensen erop wijzen, door middel van reclame en ander voorlichting, dat airco's nadelen hebben en in veel gevallen een goede isolatie een goed alternatief is. N2O Komt van verkeer en industrie. Het bouwen van zuinigere auto's helpt om te zorgen dat er min-der N2O in de lucht komt. Hier wordt al hard aan gewerkt door de ontwerpers en bouwers van nieuwe auto's. De elektrische auto zou een uitkomst kunnen bieden. Dus moeten voot het ontwikke-len van zo'n auto subsiedes worden gegeven door de overheden. Ook het plaatsen van goede filters op schoorstenen van fabrie-ken komt de vermindering van uitstoot van N2O ten goede. Bij de supersonische vliegtuigen is het ook de bedoeling om de vliegtuigen zuiniger te laten vliegen. En om het vliegtuigver-keer minder te maken, moeten de binnenlandse vluchten worden afgeschaft en moeten er overal goede trein- en busverbindingen komen. CH4 Wordt geproduceerd in de landbouw. Om dit minder te laten worden moet men er voor zorgen dat er niet meer mest wordt geproduceerd en gebruikt dan noodzakelijk is. Pagina 6 van 6