ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ

5.1. Τι είναι το όζον (Ο3)    
Το όζον O3, αποτελεί ένα φυσικό συστατικό της ατμόσφαιρας. Το μόριό του αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου, είναι ασταθές αέριο, περιέχει αυξημένη ενέργεια και σε μεγάλες συγκεντρώσεις γίνεται εκρηκτικό. Είναι ισχυρά οξειδωτικό και τοξικό, με χαρακτηριστική οσμή και κυανό χρώμα. Αν και αντιπροσωπεύει μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό της σύνθεσης της ατμόσφαιρας, το όζον είναι πολύ σημαντικό για τη ζωή στη γη.
Ανακαλύφθηκε το 1839 από το Γερμανό επιστήμονα Christian Friedrich Schonbein (1799-1868), καθηγητή του πανεπιστημίου της Βασιλείας (Ελβετία), ο οποίος του έδωσε το όνομα αυτό με βάση την αρχαία ελληνική λέξη «ozein» (μυρίζω, όζω). Στη Ζ’ και ΙΔ’ ραψωδία της Ιλιάδας και στην ιβ’ και ιδ’ ραψωδία της Οδύσσειας, ο αρχαίος Έλληνας ποιητής Όμηρος (γύρω στο 800 Π.Χ), περιέγραψε την όξινη μυρωδιά και την οξεία γεύση που έχει ο αέρας μετά από μια καταιγίδα με αστραπές. Στα τέλη της δεκαετίας του 1700 η ίδια μυρωδιά παρατηρήθηκε σε χώρους γύρω από μερικές ηλεκτρικές μηχανές. Αιτία αυτού του φαινόμενου θεωρείτο η παρουσία ηλεκτρισμού στον αέρα. Ο Schonbein κατάλαβε ότι αυτή η μυρωδιά οφειλόταν στην παρουσία ενός αερίου που σχηματιζόταν από τις ηλεκτρικές εκκενώσεις στην ατμόσφαιρα, το οποίο και ονόμασε «όζον».
Ανάλογα με την περιοχή της ατμόσφαιρας που βρίσκεται το όζον, μπορεί να προστατεύσει ή να βλάψει τη ζωή στη γη. Το μεγαλύτερο ποσοστό όζοντος βρίσκεται στη στρατόσφαιρα, όπου ενεργεί ως ασπίδα για να προστατεύσει την επιφάνεια της γης από την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου. Με μια αποδυνάμωση αυτής της ασπίδας, θα ήμαστε πιο ευάλωτοι σε ασθένειες, όπως ο καρκίνος του δέρματος, ο καταρράκτης των ματιών, και η εξασθένηση του ανοσοποιητικού συστήματος. Πιο κοντά στη γη, στην τροπόσφαιρα, το όζον είναι ένας επιβλαβής ρύπος που προκαλεί ζημά στον ιστό των πνευμόνων και ασθένειες, όπως άσθμα. Τα ποσά στρατοσφαιρικού και τροποσφαιρικού όζοντος στην ατμόσφαιρα εξαρτώνται από μια ισορροπία μεταξύ των διαδικασιών που δημιουργούν το όζον και εκείνων που το καταστρέφουν.

5.1.1. Στρατοσφαιρικό όζον
Το 90% του στρώματος του όζοντος βρίσκεται στη στρατόσφαιρα σε ύψος που κυμαίνεται μεταξύ 15 και 50 χλμ. (10 έως 30 μίλια) και περιβάλλει τη γη εδώ και τρία περίπου δισεκατομμύρια χρόνια. Το στρατοσφαιρικό όζον δημιουργείται από την επίδραση της υπεριώδους (UV) ηλιακής ακτινοβολίας στο οξυγόνο της ατμόσφαιρας. Το αέριο αυτό απορροφά έντονα την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία και προστατεύει τους ζωντανούς οργανισμούς της γης από την έκθεσή τους σ’ αυτή την καταστρεπτική ακτινοβολία, η οποία μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες στον άνθρωπο και γενικότερα στους έμβιους οργανισμούς. Εξαιτίας αυτής της ιδιότητάς του, αποκαλείται επίσης και «καλό όζον». Θεωρείται ότι οι ζωντανοί οργανισμοί κατάφεραν να επιβιώσουν έξω από το νερό μόνο όταν δημιουργήθηκε το στρώμα του όζοντος στη στρατόσφαιρα.

Οι υπεριώδεις ακτίνες (UV) δρουν ως καταλύτες τόσο στο σχηματισμό (φωτοσύνθεση του όζοντος) όσο και στην καταστροφή (φωτόλυση) του μορίου του. Η ισορροπία αυτών των δύο φωτοχημικών αντιδράσεων διατηρεί τη συγκέντρωση του όζοντος σε μια σταθερή τιμή, ενώ, μέσω των αντιδράσεων αυτών, φιλτράρεται το 99% της επιβλαβούς υπεριώδους ακτινοβολίας.

5.1.2.Τροποσφαιρικό όζον
Ενώ το στρατοσφαιρικό όζον  συμβάλει αποφασιστικά στην προστασία των ανθρώπων, ζώων και φυτών από την υπεριώδη ακτινοβολία, το όζον που υπάρχει στην τροπόσφαιρα αποτελεί έναν ισχυρό και ερεθιστικό ρύπο (γι’ αυτό αποκαλείται και «κακό όζον»).
Είναι αέριο άχρωμο, με έντονη οσμή και οξειδωτική δράση το οποίο βλάπτει την ανθρώπινη υγεία, τις αγροτικές καλλιέργειες ακόμη και τα δομικά υλικά. Το τροποσφαιρικό όζον αποτελεί βασικό συστατικό της φωτοχημικής καπνομίχλης και είναι αέριο του θερμοκηπίου. Παράγεται από την επίδραση της φωτοχημικής δράσης του ηλιακού φωτός σε αέριους ρύπους, όπως τα οξείδια του αζώτου και οι υδρογονάνθρακες.
Το όζον είναι ο κυριότερος ρύπος της φωτοχημικής ρύπανσης των πόλεων και γι’ αυτό χρησιμοποιείται ως δείκτης της. Η χρονική κατανομή του ρύπου παρουσιάζει μέγιστη τιμή κατά τις πρώτες μεταμεσημβρινές ώρες. Το βράδυ, αντίθετα, παρουσιάζονται οι χαμηλότερες συγκεντρώσεις (κυρίως, λόγω της απουσίας φωτός και συνεπώς, αδυναμίας παραγωγής όζοντος). Οι εποχικές διακυμάνσεις στα επίπεδα του όζοντος έχουν άμεση σχέση με τις αντιδράσεις σχηματισμού του και ιδιαίτερα με την απαιτούμενη ηλιακή ακτινοβολία. Οι μέγιστες συγκεντρώσεις παρουσιάζονται τους θερινούς μήνες, επειδή η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και η διάρκεια της ημέρας είναι μεγαλύτερες.
Το όζον που εισπνέουμε έχει αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία των ανθρώπων. Η είσοδος του όζοντος στους πνεύμονες διαμέσου της εισπνοής (σε συγκεντρώσεις> 214 µg ανά m3) προκαλεί ελάττωση των πνευμονικών λειτουργιών, βήχα, δύσπνοια και άσθμα. Σε ασθενείς με άσθμα, τα ψηλά επίπεδα όζοντος επιδεινώνουν τη νόσο. Έχουν περισσότερες κρίσεις άσθματος, μεγαλύτερη δυσκολία να αναπνεύσουν και αυξημένες ανάγκες σε φάρμακα. Η έκθεση του ατόμου σε εξαιρετικά υψηλές συγκεντρώσεις μπορεί να προκαλέσει ζάλη και εμετούς.
Πολλές χώρες και διεθνείς υπηρεσίες έχουν αναπτύξει συστήματα για την παρουσίαση των ποικίλων τιμών ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε διάφορες περιοχές, καθημερινά. Στην Ελλάδα έχουμε ημερήσιο δελτίο τιμών ατμοσφαιρικής ρύπανσης, το οποίο δημοσιοποιείται καθημερινά από το ΥΠΕΧΩΔΕ και μας ενημερώνει για τα επίπεδα των ατμοσφαιρικών ρύπων (όζον) σε διάφορες περιοχές, ενημερώνοντας τους πολίτες για τα επιτρεπτά όρια.

5.2. Η καταστροφή του όζοντος και ο σχηματισμός της «τρύπας του όζοντος»
Κατά τη δεκαετία του ’80 μία βρετανική ερευνητική ομάδα η οποία μελετούσε την ατμόσφαιρα της Ανταρκτικής, διαπίστωσε πολύ μεγάλη αραίωση του στρώματος του όζοντος. Μετρήσεις που ακολούθησαν, απέδειξαν την ύπαρξη μίας γρήγορης και εκτεταμένης καταστροφής η οποία σήμερα καταλαμβάνει έκταση μεγαλύτερη από την έκταση της Β. Αμερικής. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε «τρύπα του όζοντος» (Ozonehole).
Η αραίωση της στιβάδας πάνω από την Ανταρκτική φτάνει σε ποσοστό 50% κατά τη διάρκεια της άνοιξης του νοτίου ημισφαιρίου (από τα μισά του Αυγούστου –Σεπτέμβριο- Οκτώβριο). Το φαινόμενο δεν μπορεί να εξηγηθεί αποκλειστικά από τη χημεία. Οι άνεμοι κατά τη διάρκεια του χειμώνα οδηγούν σε ακραία ψύξη πάνω από την Ανταρκτική, πράγμα το οποίο έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό πολικών στρατοσφαιρικών νεφών. Αυτά τα νέφη σε συνδυασμό με τις χημικές ουσίες που προκαλούν την αραίωση του όζοντος, προκαλούν μια δραματική επιτάχυνση της καταστροφής του όζοντος με αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας «τρύπας». Αργότερα, η θέρμανση του αέρα από την ηλιακή ακτινοβολία έχει ως αποτέλεσμα να εξαφανίζονται τα στρατοσφαιρικά νέφη και να επιβραδύνεται η καταστροφή του όζοντος.
Δυστυχώς, οι ενδείξεις δείχνουν ότι παρατηρείται αραίωση της στιβάδας του όζοντος και σε άλλες περιοχές του πλανήτη, γεγονός που μας κάνει να μιλάμε για «τρύπες» του όζοντος. Τα τελευταία χρόνια, τρύπα του όζοντος κάλυπτε ήδη ολόκληρη την επιφάνεια της Ευρώπης. Επίσης, μικρότερες τρύπες του όζοντος έχουν παρατηρηθεί πάνω από περιοχές και χώρες, όπως η Αυστραλία, η Νέα Ζηλανδία, η Νότια Αμερική και η Νότια Αφρική, έχοντας πολύ σοβαρές συνέπειες για την υγεία των κατοίκων, οι οποίοι εκτίθενται στις βλαβερές συνέπειες της υπεριώδους ακτινοβολίας.
Μια σειρά από ανθρώπινες δραστηριότητες είναι υπεύθυνες για την απελευθέρωση στην ατμόσφαιρα χημικών ενώσεων οι οποίες καταστρέφουν το στρατοσφαιρικό όζον (O3). Οι εμπλεκόμενοι ρύποι είναι συνήθως οι χλωροφθοράνθρακες (CFC’s-ή freons), τα halons (ή βρωμοφθοράνθρακες) (βλ. 4.2.5), ο τετραχλωράνθρακας και το μεθυλικό χλωροφόρμιο.
Οι CFCs έχουν μεγάλο χρόνο ζωής, 40-100 χρόνια, γεγονός το οποίο τους καθιστά μακροχρόνια απειλή. Μετά από ένα χρονικό διάστημα 10 χρόνων, μεταφέρονται σε κατακόρυφο επίπεδο και διεισδύουν τελικά στη στρατόσφαιρα. Εκεί, λόγω της έκθεσης στην έντονη ακτινοβολία UV-B, φωτοδιασπώνται. Το χλώριο που απελευθερώνεται ευθύνεται για την καταστροφή των μορίων του όζοντος. Υπολογίζεται ότι κάθε ρίζα χλωρίου (Cl·) που απελευθερώνεται μπορεί να καταστρέψει 100.000 περίπου μόρια όζοντος.
Την καταστροφή του όζοντος έχουν ως αποτέλεσμα και άλλες ουσίες, όπως τα οξείδια του αζώτου τα οποία εκλύονται από τα καύσιμα των υπερηχητικών αεροπλάνων, ενώ το βρώμιο που περιέχουν οι βρωμοφθοράνθρακες είναι δραστικότερο από το χλώριο, όσον αφορά στην καταστροφή του όζοντος (βλ. 4.2.5.).

Οι επιπτώσεις της τρύπας του όζοντος στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον
Η στoιβάδα του όζοντος της στρατόσφαιρας έχει πολύ μεγάλη σημασία για την προστασία των βιολογικών συστημάτων. Το στρώμα αυτό έχει την ικανότητα να φιλτράρει την ηλιακή ακτινοβολία προσροφώντας την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία και προστατεύοντας τους ζωντανούς οργανισμούς της γης από την έκθεσή τους στην καταστρεπτική αυτή ακτινοβολία Για να περιγράψουμε τις βιολογικές συνέπειες της υπεριώδους ακτινοβολίας, είναι χρήσιμο να τη χωρίσουμε σε τρεις ζώνες (ανάλογα με το μήκος κύματος): τη UV-A (315-400nm), τη UV-B (280-315nm) και τη UV-C (100-280nm).
Οι ακτίνες UV-C είναι οι πιο επικίνδυνες και αυτές με τη μεγαλύτερη ενέργεια. Στο παρελθόν, δόθηκε λίγη σημασία στις ακτίνες αυτές, αφού φιλτράρονταν κανονικά από το στρώμα του όζοντος και δεν έφταναν στη γη. Ωστόσο, οι λεπτύνσεις και οι τρύπες της στιβάδας του όζοντος προκαλούν πλέον μεγαλύτερη ανησυχία, σχετικά με την έκθεση στη UV-C.

5.3.1. Βιοποικιλότητα και οικοσυστήματα
Αμερικανοί επιστήμονες ανακάλυψαν ότι σημαντικές δόσεις ηλιακής ακτινοβολίας μπορούν να διεισδύσουν μέσα στα ήρεμα νερά των ωκεανών και να φτάσουν σε βάθος μέχρι περίπου 2,5 μέτρα. Η διείσδυση αυξανόμενων ποσών ακτινοβολίας UV-B στα υδάτινα οικοσυστήματα μπορεί να προκαλέσει βλάβες στο πλαγκτόν. Όταν η ηλιακή ακτινοβολία αυξάνεται, το πλαγκτόν βυθίζεται βαθύτερα στο νερό με συνέπεια να μειώνεται η ποσότητα του ορατού φωτός που απαιτείται για τη φωτοσύνθεση. Έτσι, μειώνεται η ανάπτυξή του και η ταχύτητα αναπαραγωγής του. Το σύνολο της τροφής και του οξυγόνου που παράγεται από το πλαγκτόν μειώνεται λόγω της αυξημένης έκθεσης σε ακτινοβολία UV. Ακόμα και στην περίπτωση μιας περιοριοσμένης αύξησης της ακτινοβολίας UV θα μπορούσε να μειωθεί η ποικιλία και η αφθονία των ειδών του φυτοπλαγκτόν, προκαλώντας μεταβολές σε ολόκληρη τη θαλάσσια κοινότητα. Επιπλέον, η καταστροφή του φυτοπλαγκτόν εντείνει το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Τα φυτά είναι επίσης ευαίσθητα στην ακτινοβολία UV-B, η οποία καταστρέφει τη χλωροφύλλη, μειώνει τη φωτοσυνθετική και αναπαραγωγική τους ικανότητα επηρεάζοντας τη βάση της τροφικής αλυσίδας.

5.3.2. Υγεία
Η αυξημένη έκθεση στη UV-A ακτινοβολία μπορεί να συμβάλει στη γήρανση του δέρματος, σε βλάβη του DNA και πιθανόν στον καρκίνο του δέρματος. Επίσης, αυξημένη έκθεση στην UV-Β ακτινοβολία μπορεί να δημιουργήσει σοβαρές βλάβες στον άνθρωπο, όπως φωτοκερατίτιδα (UV κερατίτιδα), καταρράκτη στους οφθαλμούς και εξασθένιση του ανοσοποιητικού συστήματος και καρκίνους του δέρματος, όπως το μελάνωμα. Τα περισσότερα από τα δερματικά καρκινώματα (90%) αποδίδονται στην έκθεση στις ακτίνες UV-B. Τον μεγαλύτερο κίνδυνο για καρκίνο του δέρματος διατρέχουν οι άνθρωποι με ανοιχτόχρωμο δέρμα. Τα μόρια του DNA και RNA απορροφούν κυρίως την ακτινοβολία UV-B, η οποία μπορεί να διασπάσει τους δεσμούς στις αλυσίδες τους, οδηγώντας σε μεταλλάξεις οι οποίες μπορούν να καταλήξουν σε καρκινογόνους όγκους. Μείωση κατά 1% του στρώματος του όζοντος θα προκαλούσε αύξηση στην ακτινοβολία UV-B που φτάνει στο έδαφος κατά περίπου 2% και, πιθανόν, θα επακολουθούσε αύξηση στα καρκινώματα κατά μέσον όρο 5%. Μια άλλη αρνητική επίδραση στην ανθρώπινη υγεία είναι η ανοσοανεπάρκεια, η μεταβολή, δηλαδή, του ανοσοποιητικού συστήματος (παραγωγή αντισωμάτων και ανοσοποιητικών κυττάρων), η οποία έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη τρωτότητα στις ασθένειες.

5.4. Οι επιπτώσεις της παρουσίας του όζοντος στην τροπόσφαιρα,
στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον
Η παρουσία του όζοντος στην τροπόσφαιρα αποτελεί έναν ισχυρό και ερεθιστικό ρύπο ο οποίος  συμβάλει στη ρύπανση τού αέρα και είναι το κύριο συστατικό της φωτοχημικής καπνομίχλης. Είναι επιβλαβές για την ανθρώπινη υγεία, τις αγροτικές καλλιέργειες ακόμη και τα δομικά υλικά.
Ο άνθρωπος εισπνέει καθημερινά περίπου 15m3 αέρα. Η αναπνοή αποτελεί τον κυριότερο τρόπο έκθεσής μας στο όζον. Η είσοδος του όζοντος στους πνεύμονες διαμέσου της εισπνοής (σε συγκεντρώσεις > 214 µg ανά m3) προκαλεί ερεθισμό στη μύτη και το φάρυγγα, συριγμό, βήχα, δυσκολίες στην αναπνοή κατά την άσκηση ή τις υπαίθριες δραστηριότητες.
Μειώνει τη χωρητικότητα των πνευμόνων, επιδεινώνει το άσθμα προκαλώντας αύξηση στη χρήση βρογχοδιασταλτικών (θεραπεία που χρησιμοποιείται για τη διάνοιξη των αεραγωγών στο άσθμα). Επίσης, αυξάνει την ευπάθεια σε αναπνευστικές ασθένειες, όπως η πνευμονία και η βρογχίτιδα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το όζον είναι η δεύτερη μεγαλύτερη αιτία των πνευμονικών νοσημάτων μετά από τα μικροσωματίδια από το κάπνισμα - ενεργητικό και παθητικό – τις εξατμίσεις των αυτοκινήτων και την καύση του ξύλου. Επίσης, μειώνει την ικανότητα του ανοσοποιητικού συστήματος ν’ αντεπεξέλθει στις επιθέσεις των βακτηρίων.
Η δράση του είναι επιβλαβής και για τα φυτά και ιδιαίτερα τα κηπευτικά και τον καπνό, στα οποία δημιουργεί λευκές κηλίδες στα φύλλα. Οι βελόνες των κωνοφόρων γίνονται καφέ και σε εξαιρετικά υψηλές συγκεντρώσεις όζοντος νεκρώνονται.

5.5. Πρωτοβουλίες που στοχεύουν στην αντιμετώπιση του προβλήματος
Μετά τις ανησυχητικές ενδείξεις σχετικά με τη μείωση του στρώματος του όζοντος και την αύξηση της υπεριώδους ακτινοβολίας, άρχισε, σε παγκόσμιο επίπεδο, μία κίνηση για την ανάληψη πρωτοβουλιών που στοχεύουν στην αντιμετώπιση του προβλήματος.

Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ: Η πρώτη προσπάθεια σε επίπεδο διεθνούς συμφωνίας με σκοπό την προστασία του στρώματος του όζοντος από τη συνεχή μείωση έγινε με την υπογραφή του Πρωτοκόλλου του Μόντρεαλ το 1987, το οποίο περιλάμβανε χρονοδιάγραμμα για την ελάττωση των εκπομπών των αερίων που θεωρούνται επικίνδυνα για τη στιβάδα του όζοντος. Μέχρι στιγμής οι χλωροφθοράνθρακες CFCs αποσύρονται σταδιακά από τις βιομηχανικές χώρες και τέθηκαν εκτός χρήσης στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Καθώς, όμως, οι γνώσεις για το όζον, αλλά και το μέγεθος του προβλήματος, συνεχώς αυξάνονται, κρίθηκε απαραίτητη η βελτίωση του Πρωτοκόλλου μέσω της υπογραφής νέων συνθηκών, όπως του Λονδίνου (1990), της Κοπεγχάγης (1992), της Βιέννης (1995) και του Μόντρεαλ (1997).
Στις αναπτυσσόμενες χώρες και τις χώρες που η οικονομία τους βρίσκεται σε μεταβατικό στάδιο λειτουργούν ειδικά προγράμματα που έχουν βάλει στόχο την πλήρη εξάλειψη αυτών μέχρι τον Ιανουάριο του 2010. Χάρη σε αυτές τις προσπάθειες τα πρώτα σημάδια ανάκαμψης του όζοντος γίνονται ήδη αισθητά.
Μετά την υπογραφή του Πρωτοκόλλου του Mόντρεαλ, που έθεσε δειλά τους πρώτους ανεπαρκείς περιορισμούς στη χρήση των καταστροφικών ουσιών που είναι γνωστές ως ΟDS (Οzone Depleting Substances), η έρευνα συνεχίζεται κατευθυνόμενη σε εναλλακτικές, φιλικές προς το όζον τεχνολογίες. Η Ευρωπαϊκή Ένωση επενδύει στο πιο σημαντικό σε όλο τον κόσμο πρόγραμμα έρευνας για το όζον.
Καθιερώθηκε σε παγκόσμιο επίπεδο ο δείκτης UV (UV Index), ο οποίος αποτελεί ένα μέσο έκφρασης της επικινδυνότητας της ηλιακής υπεριώδους ακτινοβολίας. Τιμές του δείκτη, αλλά και προβλέψεις για την επόμενη μέρα, ανακοινώνονται καθημερινά από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης και από το Διαδίκτυο (http://lap.physics.auth.gr/uvindex).
Η χρησιμότητά του έγκειται στο γεγονός ότι αποτελεί μια προειδοποίηση για τον πληθυσμό σχετικά με την υπάρχουσα ή αναμενόμενη επικινδυνότητα για την υγεία εξαιτίας της ηλιακής ακτινοβολίας. Oι τιμές του δείκτη κυμαίνονται από 0 ως περίπου 10, ανάλογα με την ώρα της ημέρας. Οι μεγαλύτερες τιμές εμφανίζονται το μεσημέρι, εφόσον ο ήλιος δεν καλύπτεται με νέφη. Ανάλογα με την τιμή του δείκτη, αλλά και με τον τύπο δέρματος, καθορίζεται ο μέγιστος επιτρεπτός χρόνος ασφαλούς έκθεσης στον ήλιο. Προκειμένου να αποφευχθεί η υπερβολική ακτινοβολία UV, είναι φρόνιμο, η έκθεσή μας στον ήλιο τις μεσημβρινές ώρες να είναι μικρή και να χρησιμοποιούμε συστηματικά αντηλιακό και γυαλιά ηλίου.