Zní to jako zápletka špionážního filmu, ve skutečnosti je o závěr vědecké práce vydané tento týden v odborném časopise Nature: zřejmě ve východní Asii někdo tajně ve velkém vyrábí chemickou látku, jejíž výroba je prakticky na celém světě zakázána. Nejde ovšem o žádnou chemickou zbraň, ale látku nebezpečnou pouze ozónové vrstvě, trichlorfluormethan, označovaný také jako CFC-11 nebo R-11. My budeme pro přehlednost používat v článku zkratku CFC-11.
Dodejme hned, že autoři článku, mezi nimiž je jako první napsaný Stephen Montzka z Coloradské univerzity v Boulderu, neukazují prstem na nikoho konkrétního či konkrétní zemi. Vycházejí z údajů, které poskytují jednotlivé státy v rámci kontroly dodržování dohody o omezení látek nebezpečných pro ozónovou vrstvu (tzv. Montrealský protokol) a porovnávají je s tím, jak rychle se hladina těchto tzv. chlor-fluorovaných uhlovodíků (CFC) v ozónové vrstvě skutečně mění. Není to měření přímočaré, protože ve hře je řada vlivů, třeba větší změny v proudění atmosféry. Vědci musí spoléhat na modely, které by měly předpovědět, co by se stalo, kdyby vše běželo, jak má, a pak je porovnat s tím, co skutečně neměří. Případné rozdíly pak musí věrohodně vysvětlit, což nemusí být vždy jednoduché, a někdy to není ani vůbec možné.
Ale i přes potíže s měřením a předpovídáním budoucího vývoje se na jednom údaje shodují: zhruba konce 90. let je ovšem možné v atmosféře pozorovat trend poklesu množství látek regulovaných Montrealským protokolem. Trend je nezpochybnitelný, znatelný a dobře odpovídá tomu, co modely předpovídají pro situaci zastavení výroby těchto látek. Roky to platilo pro všechny sledované freony a podobné látky - dnes to platí pro všechny s výjimkou CFC-11.
Koncentrace této určité sloučeniny klesá v posledních několika letech výrazně pomaleji, než v letech předchozích a pomaleji, než by podle předpovědních modelů mělo. Tým se pokoušel matematicky prověřit různá možná vysvětlení této nejasnosti (náhlé zvýšení emisí ze starých zařízení, změny v proudění atmosféry atd.), ale výsledky se nezdají příliš přesvědčivé. Nejpravděpodobnější podle autorů je, že látku, jejíž výrobu se státy světa zavázaly zastavit k roku 2010, znovu začal někdo ve větším množství vyrábět.
Graf zachycující koncentrace CFC-11 v atmosféře (v částicích CFC-11 na jednu miliardu částic vzduchu). Zhruba od poloviny 90. let je zřetelně vidět vytrvalý a celkem lineární trend snižování jeho množství. V posledních zhruba pěti letech se ovšem nečekaně trend zlomil a koncentrace klesají výrazně pomaleji (červenou čarou), než by dosavadní zkušenosti a na nich založené modely předpovídaly (přerušovaná čára).
Je to zřejmě některý stát na severní polokouli, protože tam množství CFC-11 v atmosféře klesá pomaleji než na jižní polokouli. Když vědci modelovali proudění vzduchu do oblastí, kde se množství CFC měří, odhadují, že látka se „šíří“ z východní Asie, a tam tedy leží zřejmě výrobní závody.
Protože atmosféra je tak složitý systém, přesný objem výroby je těžké odhadovat, ale zřejmě se jedná o zhruba nějakých 8 až 16 tisíc tun ročně - a to je roční navýšení emisí zhruba o čtvrtinu. (Ano, CFC-11 lidstvo stále vypouští, byť by to nemělo už být z výroby, ale například ze starých zařízení, která ho ještě používala.) To je tak velké množství, že nehoda či náhoda se zdají poměrně nepravděpodobným vysvětlením. Stejnou záhadou je pro tým i to, proč vlastně látku někdo vyrábí. Za CFC-11, které se nepoužívalo primárně v chlazení, ale především k výrobě pěn, dnes existují účinné náhrady, jejichž výroba s sebou nenese riziko postihu.
Výsledky teď budou ověřovat jiní, především odborné skupiny Montrealského protokolu, ale není vůbec jasné, co se s viníkem stane, pokud se ho podaří najít. Dotyčný by sice porušoval mezinárodní právo, ale smlouva neobsahuje žádné sankce. Záleží tedy na tom, jak se signatáři zachovají. V době, kdy stále hlasitě zaznívají hlasy o hájení partikulárních zájmů té či oné země, se nabízí možnost, že dodržování globálních smluv bude obtížnější či minimálně hůře ospravedlnitelné.
Jak ničí „štít Země“
Ozonová vrstva se nachází ve výšce zhruba 20 až 45 kilometrů (výška trochu kolísá) nad zemským povrchem a chrání planetu před škodlivým ultrafialovým slunečním zářením. Vrstva je tvořena zvýšenou koncentrací tříatomového kyslíku (O3).
Množství ozonu v atmosféře během roku přirozeně kolísá. Ovšem člověk do cyklu vnesl nový prvek. Kvůli jeho činnosti se do ovzduší dostaly látky, které ozon rozkládají, právě jako CFC-11 a další podobné sloučeniny. Tyto sloučeniny jsou sice mnohem těžší než vzduch, přesto postupně doputují i do výšek 30 až 50 kilometrů nad povrchem. Zde se drží dlouhé roky a fungují jako katalyzátor reakce rozkladu ozonu.
Je to freon?Správně by se neměl R-11 označovat jako freon, protože to byl obchodní název (registrovaná obchodní značka) skupiny látek, do které nepatřil. Mezi freony by měly patřit chladicí látky R-12, R-13B1, R-22, R-502 a R-503, které pod tímto obchodním (ne odborným) názvem má ve svém portfoliu firma The Chemours Company, což je vlastně společnost, která se odloučila od mnohem známější firmy DuPont a převzala pod sebe obchod s částí produktů. „Freony“ jsou totiž samozřejmě mnohem déle známá skupina látek, první byly syntetizovány na konci 19. století, jako chladiva se pak používají zhruba od 30. let 20. století, kdy je jako první začalo vyrábět společné konsorcium General Motors a právě DuPontu. Protože chlor-fluorované uhlovodíky jsou ovšem z hlediska laiků opravdu velmi podobné, v praxi se mezi „freony“ řadí i obvykle i R-11 - ostatně je jim v mnoha ohledech včetně působení na ozónovou vrstvu blízký. |
Do té doby byla ozónová vrstva v rovnováze: sluneční záření stále vytvářelo nový, který postupně v atmosféře zanikal. Ovšem chlor-fluorované uhlovodíky dosavadní rovnováhu narušily - byť vlastně nepřímo. Jde vlastně o jednoduché uhlovodíky, ve kterých vodík je částečně nebo úplně nahrazený atomem chlóru či fluóru. Za běžných pozemských podmínek jde o látky výjimečně stále, ale intenzivní ultrafialové záření v horních vrstvách atmosféry rovnice mění.
Když vše zjednodušíme na nejdůležitější děje: UV paprsky z molekuly odštěpí volné atomy chlóru (tzv. volný radikál), které pak reagují s ozónem a mění ho na běžný kyslík. A to vícenásobně, protože chlorové radikály se během reakce také průběžně obnovují. Pro zájemce trochu podrobněji (ostatní mohou skočit k dalšímu odstavci): chlorový radikál se spojí s jedním O3 za vzniku oxidu chlornatého (ClO) a molekuly O2. A v dalším kroku pak ClO reaguje s další molekulou O3 - a na konci této reakce jsou dvě molekuly O2 a „obnovený“ volný chlorový radikál. Nakonec může zaniknou spojením s dalším volným chlorovým radikálem, ale než takový potká, chvíli to trvá, a tak se se odhaduje, že jeden volný radikál během pobytu v ozónové vrstvě zlikviduje řádově desítky tisíc molekul ozónu.
Chlorové radikály jsou téměř dokonalá zbraň k ničení ozónové vrstvy - těžko by někdo vymyslel lepší, i kdyby chtěl, a taky není divu, že jejich zavádění spustilo brzy měřitelné oslabení ozónové vrstvy. Vědce to ani nepřekvapilo: na nebezpečí upozornili jako první Maria Molin a Sherwood Rowland v 60. letech (v roce 1995 se dočkali Nobelovy ceny za chemii). V 70. letech se podařilo přesvědčivě změřit, že chlor-fluorované uhlovodíky jsou v atmosféře nad celou Zemí, a ukázat, že tyto látky zanikají právě a jen ve stratosféře - a při tom s sebou „na věčnost“ musí vzít i velkou část ozónové vrstvy.
Razantní úbytek ozonu ve vyšších vrstvách atmosféry pak vědci od 80. let naměřili především na jižní polokouli, nad Antarktidou, kde se poprvé objevil jev známý jako „ozónová díra“. Významné byly ovšem poklesy i nad severním pólem. Mimochodem, v Arktidě je meteorologická situace poněkud složitější a dlouhodobý trend úbytku ozonu tu nebyl tak jasně čitelný jako nad jižním pólem, ale po letech se ho podařilo dokázat i nad severním pólem.
Politická reakce byla až nezvykle rychlá. Přesně 22. března 1985 byla ve Vídni podepsána dohoda, která vedla k přijetí pravidel pro omezení produkce a spotřeby ozónovou vrstvu ničících látek známá jako Montrealský protokol (ten vlastně přesně stanovuje, jak naplnit cíle odsouhlasené ve Vídni). Smlouva představuje jeden ze vzácných příkladů velmi úspěšné mezinárodní spolupráce. Podepsalo ho zhruba 200 států světa, ČR se připojila v roce 1990. Omezuje použití celkem 96 látek poškozujících ozonovou vrstvu. Patří sem „tvrdé freony“ (tj. halogenované chlór-fluorované uhlovodíky (CFC), „měkké freony“ (částečně halogenované chlór-fluorované uhlovodíky (HCFC)) a brom-fluor-uhlovodíky.
Hladina chlór-fluorovaných uhlovodíků ve stratosféře dosáhla maxima v druhé polovině 90. let a od té doby klesá (ani objev nového neznámého zdroje trend úplně nemění, jen zpomaluje). Bohužel měření „zdraví“ ozónové vrstvy je poměrně obtížné (už proto, že se mění v průběhu roku v závislosti i na dalších vlivech), a tak zatím nevíme úplně přesně, zda a jak rychle se obnovuje.
Protože ovšem množství škodlivých látek v atmosféře se měří jednodušeji a prokazatelné klesá, považuje se Montrealský protokol za úspěšný. Svou roli sehrálo i to, že ho kladně a celkem bez problémů přijala také komerční sféra. Omezované látky totiž dokázala rychle nahradit jinými technologiemi, a to bez velkých ekonomických ztrát a v některých případech dokonce i se ziskem.
Informace: Článek chybně uváděl, že oxid chlornatý vzniklý po první reakci volného chlorového radikálu reaguje s běžným kyslíkem O2. Správně má být s ozónem (O3). Ze nepřesnost se omlouváme a děkujeme čtenářům za upozornění. Do článku jsme také doplnili graf vývoje koncetrace CFC-11 ve atmosféře, který ilustruje, proč je trend několika posledních let v kontextu vývoje let předchozích tak překvapivý.
