Protokole taraf olan ülkeler, Ozon Tabakasının Korunmasına İlişkin Viyana Sözleşmesi’ne taraf olan ülkeler olarak insan sağlığını, çevreyi ve ozon tabakasını değiştiren/ değiştirme ihtimali olan insan faaliyetlerinin sebep olduğu/ olabileceği olumsuz etkilere karşı korumak amaçlı gerekli önlemleri almakla yükümlü olduklarını kabul etmektedir. Bazı maddelerin yaygınlaşmasının ozon tabakasını tahrip ederek yok edebileceği veya insan ve çevre sağlığı üzerinde olumsuz etkileri, iklim değişikliklerine sebep olabileceği dikkate alınarak ekonomik ve teknik imkânlar dâhilinde bilimsel bilgiler ışığında bu maddelerin yayılımının adilce kontrolünü amaçlamaktadır. Bazı maddelere olan taleplerin karşılanabilmesinin özel koşulların sağlanmasına bağlı olması gerektiği, bazı kloroflorokarbonların emisyonlarını kontrol için alınmış ulusal ve bölgesel önlemler dikkate alınarak uluslararası iş birliğinin artırılması amacıyla hazırlanmıştır. Protokolde alınan kararlar için kontrol önlemleri, kontrol seviyelerinin hesaplanması, taraf olmayan devletlerle yapılacak ticaretin kontrolü, gelişme yolunda olan ülkelerin özel durumları, kontrol önlemlerinin değerlendirilmesi ve gözden geçirilmesi, raporlanması, halkın bilinçlendirilmesi, bilgi değişimi, finans mekanizması, tarafların toplantıları gibi konularda kararlar alınmıştır.
Ülkemizde Montreal Protokolü 06.06.1990 tarih 3656 sayılı kanunla onaylanarak 08.09.1990 tarih 20629 sayılı resmî gazetede yayınlanmıştır.
Atmosfer birbirinden farklı özellik taşıyan 5 tabakadan oluşmaktadır. Yeryüzüne yakınlık seviyelerine göre bu katmanlar Troposfer, Stratosfer, Mezosfer, Termosfer, Ekzosfer şeklindedir. Üç oksijen atomunun birleşmesi ile oluşan Ozon (O3) ise yeryüzünden 32.000- 164.000 feet (10-50 km) uzaklıkta bulunan stratosfer tabakasında yaşamsal önem taşımaktadır. Ozon, aynı zamanda zehirli ve kirletici özelliktedir.
Ozon, atmosferde bulunan Azot (%78), Oksijen (%21), karbondioksit vb diğer temel gazlara nazaran daha düşük oranda bulunmasına rağmen, iklimi hatta yeryüzünde canlı yaşamını etkileyecek kadar önemlidir. Ozon’un bu önemi oksijenle birlikte güneşten yayılan ultraviyole ışınların büyük kısmını Stratosfer tabakası içerisinde emmesinden kaynaklanmaktadır. Bu ışınların yeryüzüne kadar ulaşmasına engel olmakta ve yakıcı etkisini ortadan kaldırmaktadır.
Ozon’un yaklaşık %90’ı Stratosfer tabakasında, %10’luk kısmı ise Troposfer tabakasında yer almakta olup, Ozon Traposferik ozon ve Stratosterik ozon olmak üzere 2 çeşittir. Ozon, iyi huylu ya da kötü huylu ozon olarak da adlandırılabilmektedir.
Yeryüzünden yaklaşık 15 km.ye kadar uzanan troposfer tabakasının yere yakın alt kısımlarında bulunan ozon, troposferik ozon olarak adlandırılmaktadır. Solunum rahatsızlıklarına neden olması ve bitki ile ormanlara da olumsuz etkileri nedeniyle kötü huylu ozon olarak da adlandırılan troposferik ozon, motorlu araçlar, endüstriyel faaliyetler ve enerji santrallerinin salınımları gibi insan kaynaklı faaliyetler neticesinde oluşmaktadır. Traposferik ozon, kirleticilerden atmosfere doğrudan salınmamakta, hidrokarbon ve azot oksit türevlerinin güneş ışığı ile tepkimeye girmesi sonucu oluşmaktadır.
Kötü huylu ozonun temel kaynaklarından olan azot oksitler (NOX) aşağıdaki sebeplerle oluşmakta olup, denetlenmeleri veya kontrol altında tutulmaları halinde kötü huylu ozonun olumsuz etkileri ortadan kaldırılabilecektir;
Yüksek atmosferde, Stratosfer tabakasında (atmosferin 15 km-50 km arası) bulunan ozon, Stratosferik ozon (iyi huylu ozon) olarak adlandırılmaktadır. Bu ozon türü güneşten gelen zararlı UV ışınları emerek, bu ışınların olumsuz etkilerini yok etmektedir.
Troposferik Ozon
| Stratosferik Ozon (Ozon Tabakası) |
Kötü huylu ozon | İyi huylu Ozon |
Atmosferdeki ozonun %10’u | Atmosferdeki ozonun %90’ı |
Yeryüzünden 15 km.ye kadar alanda yer almakta | Atmosferin 15-50 km arasında yer almakta |
İnsan, bitki ve ormanlara zararlı | UV radyasyonun zararlarından tüm canlıları korur, faydalı |
O + O2 = O3 şeklinde olup, molekül kütlesi 47.998 gr., ozon tabakasının ağırlığı ise 3,29×109 ton’dur.
Ozonun ağırlıklı olarak (%90) Stratosfer tabakasında yer almakta olup, %10’luk kısmı ise Troposfer tabakasındadır.
Ekvator kuşağı üzerindeki Stratosfer tabakasında bütün yıl boyunca üretilen ozon, hava hareketleri sonucunda buradan kutuplara doğru taşınmaktadır. Ozonun en fazla bulunduğu Stratosfer tabakasının alt kısımları tropopoz yüksekliği ile belirlenmekte olup, coğrafi olarak 230 ile 500 Dobson Birimi (Dobson Unit) arasında değişmekle birlikte Dünya ortalaması yaklaşık 300 Dobson Birimidir. Toplam ozon miktarı en düşük ekvator kuşağı üzerinde olup, 240 DU seviyelerindedir. Ekvatordan kutuplara doğru artmakta olup, 400 DU’ ya kadar yükselmektedir.
Toplam Ozon: Standart basınç ve sıcaklıkta, tabanı 1 cm2 olan düşey bir sütunun içerdiği ozan miktarına eşittir.
Basınç Birimi: 0.3 atmosfer santimetre olup, Dobson Birimi olarak genelde milli-atmosfer-santimetre (m-atm-cm) kullanılmaktadır. 1 Dobson Birimi, ozon hacminin yaklaşık olarak milyarda birinin (1 ppbv), ortalama atmosferik konsantrasyonudur.
1DU = 10-3 atm-cm = 0.01 mm = 10-5m’dir.
Ozon kısmi basıncı en yüksek düzeyde alt stratosferde (15.km-25.km arasında) olup, maksimum ozon yoğunluğuna (10ppmv) bu aralıkta ulaşmaktadır. Farklı yoğunluktaki ozon molekülleri yerden 50 km yüksekliğe kadar olan mesafe içerisinde bulunmakta ve bu aralıktaki toplam ozon miktarı ozon tabakası olarak adlandırılmaktadır. Yeryüzünü güneşin zararlı radyasyonundan korumakta olup, ozon tabakasının kalınlığı normal atmosfer basınç ve sıcaklığına indirgenerek hesaplandığında;
0.3cm=3mm=300 Dobson Birimi
300 DU= 8.07 x 1022 molekül/ m2 veya 6.42 x 10-3 kg/m2’ ye eşittir.
Ozon, C.F. Schönben tarafından 1839 yılında keşfedilmiş, yüzey ozon ölçümlerine ise 1860 yılında başlanmıştır. Ultraviyole ölçümleri ile ozonun en fazla stratosfer tabakası içinde bulunduğu ise 1913 yılında tespit edilmiş olmakla birlikte, ilk atmosferik ozon gözlemlerinin yapılması 1920’li yıllardadır. 1934 yılından itibaren balonlu ölçüm cihazları ile yaklaşık 20 km’lik ozon konsantrasyonun ölçümüne başlanmıştır. Düzenli ozon gözlemlerine başlanması ise 1950’li yılların sonundadır.
Zaman içerisinde ozon tabakasında tahribatlar oluştuğu gözlenmiş olup, Dünya Meteoroloji Teşkilatı ( World Meteorological Organization- WMO), ozon tabakasının yok olması ile ilgili açıklama ve tartışmalara liderlik etmiştir. 1975 yılında ozon tabakasındaki tahribatı önleyebilmek amacıyla yapılması gereken çalışmaların gündeme getirilmesi için hükümetler arası ilk ozon tabakası genel değerlendirme raporu hazırlanmış olup, en son 2002 yılında olmak üzere günümüze kadar Dünya Meteoroloji Teşkilatı tarafından 7 büyük ozon değerlendirme çalışmalarının organizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda;
1985 yılında Ozon Tabakasının Korunmasına İlişkin Viyana Sözleşmesi
1987 yılında Ozon Tabakasının Korunmasına Dair Montreal Protokolü imzalanmış olup, söz konusu sözleşme ve protokoller Birleşmiş Milletler çatısı altında küresel çevre sorunlarının çözümü için yapılan çalışmaların
Oksijenin karmaşık bir formu olan ozon, derimizi UV ışınların zararlı etkilerinden koruması nedeniyle faydalı olmakla birlikte, ozon kirliliği özellikle solunum açısından zararlı etkilere sahip olması nedeniyle sağlık açısından zararlıdır. Ozonun sağlık açısından güvenlik sınırı 124ppbv (hacimde milyarda kısım/ parts per million) olup, yüksek ozon seviyesine 1 saat maruz kalmak nefes darlığı, öksürük, baş ağrısı, mide bulantısı ve solunum rahatsızlıklarına sebep olmaktadır. Ayrıca insan derisi üzerinde güneş yanığına benzer etkileri bulunmakta, solunum yollarını tahriş ederek kalıcı hastalıklara sebep olabilmektedir.
Ozon seviyesindeki kirlilik hava şartlarından doğrudan etkilenmekte olup, güneşlilik, havadaki hareketsizlik ozon kirliliği için ortam oluşturmaktadır. Ozon kirliliği yerel olarak da oluşabilmekte, kırsal ve şehirsel bölgelerin ikisinde de yüksek seviyede olabilmektedir. Ozon kirliliği, rüzgarın hızı, yönü ve yeryüzü şekillerine bağlı olarak değişkenlik göstermekte olup, durgun havada ozon daha büyük bölgeleri etkileyebilmektedir.
Stratosfer içindeki ozon, ultraviyole radyasyon sonucu bir yandan oluşurken, bir yandan da yok edilmektedir.
Stratosfer tabakasındaki hava kütlesi, güneşten gelen ultraviyole radyasyondan etkilenmekte ve yeryüzündeki canlılar için tehlikeli olan Ultraviyole-B (UV-B) ışınlarının neredeyse tamamı bu tabakadaki ozon tarafından emilmektedir. Bu reaksiyon sonucu ozon molekülü parçalanmakta ve bir oksijen molekülü ile bir oksijen atomu açığa çıkmaktadır. Söz konusu reaksiyon aşağıdaki şekilde formüle edilmektedir;
O3+ h u è O2 + O (λ= dalga boyu < 243 nm)
h: Plank sabiti
u: UV-B ışınlarının frekansı
Reaksiyon sonrasında oluşan yeni serbest oksijen molekülü, ozon tabakası içindeki oksijen atomu ile reaksiyona girerek tekrar ozon molekülünü (O3) oluşturmaktadır.
O2+ O + M è O3
M: reaksiyon esnasında açığa çıkan enerjiyi taşıyan üçüncü molekül
Ultraviyole radyasyona maruz kalan Ozon Molekülü (O3), O2 ve O şeklinde parçalanmakta ve bu esnada atomik ve moleküler oksijen kinetik enerji kazanarak ısıyı artırmakta ve atmosfer sıcaklığını yükseltmektedir.
Ozon üretimi 240nm’den daha kısa boylu ultraviyole radyasyon tarafından sağlanırken; ozonun parçalanması için 320nm’den yüksek uzun dalga boylu ve 400nm-700nm aralığında kısa dalga boylu ultraviyole radyasyona maruz kalması gerekmektedir. Ozon üretim ve parçalanma bölgesi oluşturulması sonucu daha uzun dalga boylu fotonlar atmosfere daha kolay işlemekte ve bir ozon molekülü, düşük enerjili ultraviyole radyasyonu emse dahi parçalanarak oksijen molekülüne ve oksijen atomuna dönüşmektedir.
Ozonu yok eden başlıca kimyasal maddeler;
X olarak HOx, NOx, ClOx, BrOx köklerinden biri alındığı takdirde, ozonu tahrip eden genel reaksiyon aşağıdaki şekilde gösterilebilir;
X + O3 è XO + O2
XO + O è X + O2
O + O3 è O2 + O2
Tek bir katalizör binlerce ozonu yok edebilmekte olup, özellikle de ClOx ve BrOx’in birlikte katalitik etkisi aşağı stratosferde ozonun tahribinde temel faktördür.
BrO + ClO è Br + Cl + O2
Br + O3 è BrO + O2
Cl + O3 è ClO + O2
2O3 è 3O2
Ne yazık ki sanayide bolca kullanılan bazı kimyasallar ozonu tahrip etmekte olup, başlıca kimyasallar; kloroflorokarbonlar (CFC2), karbon tetraklorür, metil kloroform, metan, azot oksittir. Bu kimyasal bileşiklerin kullanım yerleri, toplam içindeki payı ve atmosferdeki ömürleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir;
İsmi | Formülü | Kullanım Yeri | Yüzde (%) Payı | Ömrü (Yıl) |
Halon-1301 | CBrF3 | Yangın Söndürücüler | 4 | 110 |
Metil kloroform | CH3CCl3 | Solventler | 5 | 8 |
Karbon tetraklorür | CCl4 | Solventler | 8 | 67 |
CFC-113 | C2Cl3F3 | Solventler | 12 | 90 |
CFC-11 | CCl3F | Aoresoller, Köpükler, Soğutucular | 26 | 74 |
CFC-12 | CCl2F2 | Aoresoller, Köpükler, Soğutucular, Klimalar | 45 | 111 |
Ozon UV radyasyonun çoğunu emerek biyosferi ve yeryüzünü korumakta olup, ozon tabakasının incelmesi daha fazla UV radyasyonun yeryüzüne ulaşmasına neden olmaktadır. Yapılan çalışmalar CFCs ve Halanların atmosfere salınmasının özellikle ilkbaharda ozon tabakasının daha fazla yok olmasına ve Antarktik ozon deliğinin daha belirgin çıkmasına neden olduğunu göstermiştir.
İnsan faaliyetlerindeki artış beraberinde küresel çevre problemlerini de getirmiş olup, çevre problemlerine en belirgin örneklere petrolün kullanım alanının yaygınlaşması ve petrolün yakılması neticesinde atmosferdeki karbondioksit (CO2) miktarının artması; sera etkisinin artması sonucu ortalama sıcaklık artışı yaşanması; klorin ihtiva eden maddeler neticesinde ozon tabakasının incelmesi verilebilir. CFC (Kloroflorokarbon) gazı, insan tarafından üretilmekte ve sanayide kullanılmakta olup, stratosferik ozon tabakasını tahrip ederek incelmesine neden olmaktadır. Ozon tabakasında incelmeye neden olan bu durumlar fiziko-kimyasal tepkimelere bağlı olarak ortaya çıkmakta ve dünyamıza oldukça zarar vermektedir.
Atmosferdeki ozon miktarı sıcaklığa, havanın durgunluğuna, mevsimlere, yeryüzü şekillerine, stratosferik rüzgârlara, kimyasal üretime ve ozonun bozulma nedenlerine göre değişmektedir. Yıl boyunca ekvator kuşağı üzerinde Stratosfer tabakasında üretilen ozon, mevsimsel rüzgârlar (stratosfer tabakasında yaşanan hava hareketleri) sonucunda kutuplara doğru taşınmakta ve kutuplarda ozon miktarı en yüksek seviyede görülmektedir. Yeryüzünde ozon miktarı 230 – 500 Dobson birimi (0,3cm- 3mm) arasında değişmekte olup, dünya ortalaması 300 Dobson birimidir. Ozonun en yoğun olduğu kutuplarda görülen değişimler aşağıda daha detaylı anlatılmıştır.
1- Kuzey Kutbunda (Arktik) Ozon Seviyesinde Görülen Değişim;
Kuzey Kutbunda 1970’li yılların başından itibaren ölçümler kaydedilmeye başlanmıştır. Kuzey Kutbunda ozon miktarında görülen düşüşlerin süre ve miktar açısından Güney Kutbundan (Antarktika) kadar büyük ve etkili olmadığı görülmekle birlikte, son yıllarda yüksek atmosfer seviyelerinde, özellikle de kış aylarında soğuk hava şartlarında ozondaki incelme endişe vericidir. Sıcaklık düşüşleri ozonun fiziksel ve kimyasal olarak yok olmasına neden olmakta ancak stratosferik ısınmayla ozon değerleri tekrar yükselerek 300-500 DU seviyelerine ulaşmaktadır. Kuzey yarım kürede kutba yakın ülkeler dikkate alındığında, ozon miktarında güney yarım kürede yaşanan incelmeye benzer incelme yaşanması halinde yaklaşık 700 milyonun üzerinde insan, hayvan ve bitkinin güneşin zararlı UV ışınlarından olumsuz etkilerine maruz kalabileceği görülmektedir.
2- Güney Kutbunda (Antarktika) Ozon Seviyesinde Görülen Değişim;
Güney kutbunda ozon tabakasında şiddetli incelme görülmekte olup, bu incelme Ozon Deliği olarak da adlandırılmaktadır. Ozon tabakasını incelten/ yok eden gazlar atmosferik hareketler sonucu çok uzun mesafelere taşındığı için, bu gazlar stratosferik ozon tabakası boyunca bulunmaktadır. Ancak sadece kutuplarda görülen aşırı düşük hava sıcaklığı (-78°C ve üzeri) Polar Stratosferik Bulutlar (PSC- Polar Stratospheric Clouds) olarak adlandırılan buz bulutlarının oluşum koşulları nedeniyle güney kutbunda “Ozon Deliği” olarak da bilinen Antarktik ozon tabakasında incelme oluşmaktadır. Atmosferdeki ortalama ozon yoğunluğu 300 DU (Dobson Unit) olup, 220 DU altında ozon yoğunluğu görülen alanlar şiddetli ozon incelmesinin “ozon deliğinin” görüldüğü alan olarak kabul edilmektedir. Polar Stratosferik bulutlarda (PSC) oluşan özel reaksiyonlar, özellikle Antarktik ilkbaharda şiddetli ozon incelmesine sebep olmaktadır.
Stratosferdeki ozon molekülleri arasındaki bağ Antarktika’daki kutupsal vorteksin oluşması sonucunda oluşan çok düşük sıcaklıklar sonucu atmosferdeki Ozon (O3) moleküllerinin, Klorin (Cl) ve Bromin (Br) molekülleri ile tepkimeye girmesiyle parçalanmakta ve yok olmaktadır. Güney kutbunda batıdan esen bu soğuk hava rüzgâr sirkülasyonu (vorteks), ilkbaharın başlangıcı kabul edilen Kasım ayı sonuna kadar bütün kış devam etmektedir. Güney kutbunda Ağustos, Eylül, Ekim, Kasım ayları kış dönemi olup, bu dönem ozon deliğinin en fazla olduğu dönemdir. Vorteks, batılı rüzgarlarla orta enlemlerden kutuplara doğru ozonca zengin havayı taşımakta ve deliğin ozon ile dolmasını sağlayabilmektedir.
Her iki kutup bölgesinde de stratosferik hava sıcaklıkları kış aylarında minimum seviyelere inmekte olup, Arktik bölgede Ocak- Şubat aylarında minimum ortalama değerler -80°C iken, Antarktika’da Temmuz- Ağustos aylarında (Antarktik kış) minimum ortalama değerler -90°C civarındadır.
Güney kutbunda ozon incelmesi (ozon deliği) ağustos ayı ortalarında başlamaktadır. Ekim ayının ilk haftasında ise ozon miktarı yok denecek kadar az seviyelere düşerek ciddi olumsuzluk oluşturmaktadır. Aralık ayının sonuna doğru ise normale dönmeye başlamaktadır.
Yıllar itibari ile (1979-2008 yılları arasında) maksimum ozon deliği alan büyüklükleri incelendiğinde, güney kutbunda en şiddetli ozon incelmesi alan büyüklüğünün 2000 yılında 28,7 MKm2 gerçekleştiği tespit edilmiştir. Sonraki yıllarda gerçekleşen şiddetli incelmeler ise 27,6MKm2 ve 2006 yılında 27,5MKm2 olarak daha dar alanda görülmüştür. En düşük ozon deliği büyüklüğü ise 1979 yılında 0,5MKm2, 1980 yılında 3MKm2, 1981 yılında 1,5MKm2 olarak tespit edilmiştir. 1982 yılından sonra ise ozon deliği alan büyüklüğünde hızlı büyüme görülmüştür.
Toplam ozon miktarının 220 DU’nun altına düşmesi şiddetli ozon incelmesi oluşmakta olup, 1960 yılından günümüze kadar yapılan çalışmalara göre şiddetli ozon incelmesinin 1990’lı yıllardan itibaren yoğun şekilde oluşmaya başladığı dikkati çekmektedir. Ozon kalınlığı özellikle 28.09.1995 tarihinde 88DU değeri ile en düşük seviyede gerçekleşmiştir.
