Hento otsonikerros suojaa meitä auringon haitoilta, joten siitä on syytä pitää huolta. Kansainvälistä otsonikerroksen suojelupäivää vietetään Montrealin pöytäkirjan vuosipäivänä 16.9.
Ilmakehän otsoni suojaa meitä tehokkaasti auringon haitalliselta ultraviolettisäteilyltä. Ilmakehässä otsonia on kuitenkin hyvin vähän. Jos kaikki ilmakehän otsoni tuotaisiin maanpinnalle, siitä muodostuisi ainoastaan kolmen millimetrin paksuinen kerros. Otsonikerros sijaitsee stratosfäärissä 20 kilometrin korkeudessa. Sielläkin otsonin pitoisuus on vain noin kuusi miljoonasosaa tilavuudesta. Maapallon hento otsonikerros muodostuu ilmakehän koostumuksen, säteilyolosuhteiden sekä dynamiikan yhteisvaikutuksesta ja on siten herkkä ulkoisille häiriöille.
Jo 1970-luvulla tutkijat varoittivat, että halogenoiduista hiilivedyistä vapautuva kloori voisi heikentää otsonikerrosta. Vaikutuksen oletettiin kuitenkin olevan vaatimaton ja hidas. Toisin kävi, koska jo 1980-luvun puolessa välissä Etelämantereen yllä havaittiin otsoniaukko. Miksi näin tapahtui, ja miten ongelma ratkaistiin?
Havainnot osoittivat syyllisen otsonikatoon
Tunnetuimmat otsonia tuhoavat aineet ovat CFC-yhdisteet, eli freonit, sekä halonit. Freonit ovat klooria ja fluoria sisältäviä hiilivety-yhdisteitä, kun taas halonit sisältävät myös bromia. Freoneja käytettiin ponnekaasuna aerosolipulloissa ja fysikaaliset ominaisuudet tekevät niistä sopivia myös kylmälaitteisiin. Lisäksi freoneja hyödynnettiin vaahdotusaineina, vaahtomuovien valmistuksessa sekä liuottimina. Haloneita käytettiin laajasti palosammuttimissa. Freonit ovat hyvin inerttejä, eli ne eivät reagoi kemiallisesti muiden aineiden kanssa. Ominaisuus tekee freoneista turvallisia käyttää, mutta toisaalta sen vuoksi elinikä ilmakehässä on pitkä. Näin freonit ehtivät kulkeutua stratosfääriin asti, jossa auringon säteily hajottaa molekyylit ja kloori vapautuu.
Pian otsoniaukon löytymisen jälkeen havainnot osoittivat, että otsonikato johtui korkeista klooripitoisuuksista. Laboratoriokokeiden ja mallinnuksen avulla pystyttiin selittämään, miksi otsonikato oli voimakasta juuri polaarialueilla. Polaariyön kylmässä stratosfäärissä syntyy helmiäispilviä, jotka koostuvat pienistä jääkiteistä. Niiden pinnalla klooriyhdisteet muuntuvat tehokkaasti aktiiviseen muotoon, minkä seurauksena otsoni katoaa lähes kokonaan noin 20 kilometrin korkeudella.
Maailmanlaajuinen sopimus pelasti otsonikerroksen
Otsoniaukon löytyminen vauhditti toimia suojella otsonikerrosta. Syyskuussa 1987 syntyi Montrealin pöytäkirja, jossa sovittiin otsonia tuhoavien aineiden tuotannon ja käytön rajoittamisesta. Alkuperäiset toimet olivat riittämättömiä, joten pöytäkirjaa on myöhemmin täydennetty. Freonit ovat voimakkaita kasvihuonekaasuja, joten Montrealin Pöytäkirjan avulla on saavutettu myös merkittävää ilmastohyötyä.
Montrealin pöytäkirjan päätökset ovat nojanneet tieteellisiin tuloksiin, ja tutkimus on alusta lähtien ollut tärkeässä asemassa uhan tunnistamisessa, otsoniaukon löytymisessä sekä polaarialueiden otsonikadon selittämisessä. Vuorovaikutus Montrealin pöytäkirjan ja tutkijoiden välillä on säilynyt tiiviinä. Otsonikerroksen ja päästöjen seuranta, uusien uhkien tunnistaminen sekä tulevan kehityksen arviointi vaativat tiedeyhteisöltä kansainvälistä yhteistyötä. Ilmatieteen laitos on ollut aktiivisesti mukana kansainvälisissä havaintoverkostoissa, satelliitti-instrumenttien kehityshankkeissa sekä tutkimushankkeissa, joissa on muun muassa mallinnettu otsonikerrosta.
Freonien korvaajiksi kehitettiin ensin HCFC- ja myöhemmin HFC-yhdisteet. Merkittävimmät viimeaikaset lisäykset Montrealin pöytäkirjaan koskevat juuri näitä yhdisteitä. HCFC-yhdisteissä osa fluorista on korvattu vedyllä, jolloin yhdisteet hajoavat herkemmin jo ala-ilmakehässä ja aiheuttavat siten vähemmän otsonikatoa. Yhdisteiden käyttö kuitenkin kasvoi voimakkaasti ja siitä muodostui uhka otsonikerrokselle. HCFC-yhdisteiden nopeutetusta alasajosta sovittiin Montrealissa 2007. HFC-yhdisteet eivät sisällä klooria tai bromia, eivätkä näin aiheuta otsonikatoa. Olikin aluksi epäselvää voidaanko niitä sisällyttää Montrealin pöytäkirjaan. HFC-yhdisteiden liittäminen sopimukseen Kigalissa 2016 oli merkittävä saavutus, koska ne ovat erittäin voimakkaita kasvihuonekaasuja.
Otsonikerros toipuu hiljalleen
Vuonna 2009 Montrealin pöytäkirjasta tuli ensimmäinen ympäristösopimus, jonka kaikki maailman maat ovat ratifioineet. Montrealin pöytäkirjan ansiosta otsonikerros on hiljalleen lähtenyt toipumaan. Stratosfäärin otsoni palautuu entiselleen arviolta tämän vuosisadan keskivaiheella ja Etelämantereen yllä hieman myöhemmin. Ilmastonmuutos kuitenkin muuttaa olosuhteita myös stratosfäärissä, jo kiellettyjä aineita valmistetaan jossain määrin laittomasti ja uusia otsonikerrokselle haitallisia aineita saatetaan ottaa käyttöön. Vaikka pahin uhka on torjuttu, haasteita riittää.
Teksti ja kuva: Leif Backman
