Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Zvyšuje se intenzita slunečního ultrafialového záření ?

 |  5. 7. 1994
 |  Vesmír 73, 370, 1994/7

Měření prováděná jak prostřednictvím sítě pozemských stanic, tak pomocí přístrojů na satelitech jasně ukázala, že se v jarních měsících nad Antarktidou opakovaně objevuje „ozonová díra“ a že v atmosféře nad většinou zemského povrchu systematicky pozvolna ubývá celkového stratosférického ozonu, přičemž vývojové trendy obou těchto jevů se stupňují. Ozonová díra nad Antarktidou se postupně rozšiřuje a množství celkového ozonu ve sloupci atmosféry v době trvání díry se rok od roku snižuje. V minulém roce dosáhlo rekordního poklesu na pouhých 40 % (90 dobsonových jednotek) ve srovnání s normálem. Naštěstí je ozonová díra jevem dočasným a po dvou až třech měsících se ozon v oblasti díry opět obnoví. Stejně závažným jevem je postupné ubývání celkového ozonu ve stratosféře, které sice má povlovnější trend, ale je globálního rozsahu. Úbytky ozonu jsou závislé na zeměpisné šířce.Průměrné hodnoty celkového ozonu v oblasti rovníku se v uplynulých desetiletích téměř nezměnily, s rostoucí zeměpisnou šířkou se průměrné ztráty ozonu zvyšují. V rozmezí let 1970 – 91 se mezi 30. a 64. stupněm severní šířky úbytky celkového ozonu pohybovaly kolem 2 % za desetiletí. V pozdějším časovém intervalu (1978 – 91) zde byl krátkodobý trend již 4,2 % za desetiletí a v posledních dvou letech (1991 – 93) ubylo celkového ozonu dokonce o  5,5 %. Tento abnormálně vysoký trend mohl však souviset s emisemi ze sopky Mt. Pinatubo, jejichž vlivy by měly záhy odeznít. Pokud by se však zeslabování ozonové vrstvy urychlovalo i nadále, nasvědčovalo by to tomu, že ozon ubývá mnohem rychleji, než vzrůstají koncentrace chloru a bromu ve stratosféře, které jsou považovány za rozhodující příčinu zvýšeného rozpadu ozonu. Dobrou představu o statistické proměnlivosti a dlouhodobých trendech změn celkového ozonu ve středních šířkách si lze udělat podle obrázku. Zde jsou vyznačeny odchylky ročních středních hodnot celkového ozonu od dlouhodobého průměru (1960 – 80), které byly naměřeny v kanadské stanici Edmontonu (54° s.š.). O tom, že dochází k systematickém úbytku celkového ozonu nad hustě obydlenými oblastmi Země, není pochyb a otázkou bylo, zda tento jev je provázen i odpovídajícím nárůstem pronikání ultrafialového záření.

Proto bylo na mnohých stanicích, které se měřením ozonu zabývají, zavedeno i sledování intenzit ultrafialového záření, zejména pak jeho biologicky účinné sloužky UV-B s vlnovými délkami mezi 290 a 325 nm. U nás se taková měření provádějí v Solárním a ozonovém oddělení ČHMU v Hradci Králové.

Je zřejmé, že nejvýraznější změny v intenzitách UV-záření bylo možno očekávat tam, kde byly pozorovány největší úbytky ozonu, tj. v oblasti ozonové díry. Již  r. 1988 bylo na antarktické stanici McMurdo na 78° j. š. v době, kdy nad ni zasahovala ozonová díra, pozorováno výrazné zesílení UV-záření v oblasti vlnových délek 295 – 305. Na Palmerově stanici 65° j. š. na antarktickém poloostrově byly r. 1990, kdy se trvání ozonové díry protáhlo až do prosince, soustavně měřeny dokonce dvojnásobně vyšší intenzity UV-B záření. Autoři těchto měření (Frederick a Alberts) dokonce usoudili, že úrovně iradiancí v té době byly na antarktickém poloostrově nejvyšší od doby, kdy ozonová vrstva na Zemi vznikla, tj. za poslední dvě až tři miliardy let. Antarktida je poměrně málo oživená oblast a zvýšeným UV-ozařováním je zde postihován především plankton v jihopolárních mořích, který je základem potravního řetězce. Z hlediska možných biologických účinků by neméně významné bylo globální zesílení UV-záření. Jeho intenzita na určitém místě je závislá nejen na stavu ozonu, ale i na úhlu, pod kterým sluneční záření proniká ozonovou vrstvou (tedy na denní a roční době i zeměpisné šířce), dále na oblačnosti, mlze, obsahu aerosolů a chemikálií ve vzduchu i na albedu (odrazivosti) zemského povrchu. Proměnlivost průměrných denních intenzit v průběhu roku na 64 stupni j. š. ukazuje obrázek. Při prokazování dlouhodobých změn v intenzitách UV-záření je třeba vlivy všech těchto faktorů zvážit a velmi pečlivě kontrolovat kalibraci přístrojů, aby se vyloučilo zkreslení výsledků změnou citlivosti přístrojů.

Na stanici v Invercargillu (46° j. š.) na Novém Zélandu byla v rozmezí let l981 – 90 prováděna vedle sledování ozonu i měření intenzit UV-B Robertsonovým – Bergerovým přístrojem. Pečlivou statistickou analýzou naměřených dat se zjistilo, že zatímco během této doby zde celkové množství ozonu ubývalo tempem 4,7 % za desetiletí, integrované intenzity UV-B zde narůstaly o 5,8 % za desetiletí. Souvislost nárůstu UV-záření s úbytkem ozonu se charakterizuje faktorem zesílení záření (tj. poměrem obou těchto veličin vyjádřených v procentech). Z provedených měření vyplývá, že hodnota tohoto faktoru je 1,08.

Mnohem komplexnější údaje o intenzitách UV-záření lze získat pomocí spektroradiometrů (např. Brewerova přístroje), které měří iradiance pro jednotlivé vlnové délky. S takovýmto přístrojem se prováděla měření v rozmezí let 1989 – 93 v kanadském Torontu. Tehdy zde zaznamenali pokles celkového ozonu (v zimním období) tempem 4,1 % ročně a to bylo provázeno nárůstem iradiance na vlnové délce 300 nm o 35 % ročně. Průběh iradiancí během čtyřletého měřicího období na této vlnové délce ukazuje obrázek. Plnou přímkou je vyznačen průměrný nárůst v zimních měsících, čárkovanou přímkou pak nárůst v měsících letních. Uvedené hodnoty nárůstu by byly alarmující, ale pro posouzení případných biologických účinků je třeba si všímat celého vlnového pásma UV-B. U vlnové délky 325 nm již byl nárůst téměř nulový a pro celé pásmo UV-B byl v zimním období nárůst „jen“ 5,7 % ročně a v letním období 1,9 % ročně. Rozhodující pro určení biologických účinků jsou letní nárůsty. Příslušné hodnoty faktoru zesílení záření byly 1,3 pro zimní období a 1,1 pro období letní. Autoři sami upozorňují, že tyto trendy nelze extrapolovat do budoucna, protože jak hodnoty úbytku ozonu, tak nárůsty UV mohly být ovlivněny krátkodobě emisemi z Mt. Pinatubo, popřípadě i slunečním cyklem.

Dříve než se pokusíme vyvodit určité závěry z těchto měření, připomeňme, že přes výrazné omezení emisí základních freonů v poslední době zatím stále ještě jejich koncentrace v ovzduší narůstá, i když poněkud sníženým tempem. Do budoucna lze očekávat, že i při dodržení závazků o snižování emisí freonů bude jejich koncentrace v ovzduší kulminovat až zhruba na přelomu století, a teprve pak se začne postupně snižovat. Za těchto podmínek musíme pro nejbližší budoucnost počítat s dalšími úbytky ozonu ve stratosféře. Budeme-li předpokládat, že dlouhodobé trendy tohoto úbytku budou na úrovni 5 % za desetiletí, mohly by s tím související průměrné roční dávky UV-B záření v prvních dekádách příštího století být až o několik desítek procent vyšší ve srovnání se stavem kolem r. 1980. To by již byl významný posun a postiženy by byly zejména organizmy ve stadiu růstu a vývoje v jarním období, kdy se zvýšení UV-B intenzit projevuje nejvýrazněji.Výsledky měření změn intenzit UV-záření ve středních zeměpisných šířkách tedy ukazují, že úsilí o ochranu ozonové vrstvy Země bylo a je oprávněné.

Citát

GEORG CHRISTOPH LICHTENBERG /1742-1799/, fyzik a aforista

Metafora je mnohem chytřejší než její tvůrce, a tak je to s mnoha věcmi. Všechno má svou hloubku. Kdo má oči, vidí všecko ve všem.

Ozonová díra a rakovina kůže


Zájem o ozonovou díru je způsoben hlavně tím, že za posledních 50 let vzrostl počet onemocnění rakovinou kůže až o 1 200 %. Experimentální měření mnohokrát prokázala škodlivost UV-záření pro živé organizmy a tak celkem logicky předpokládáme, že zmizí-li část ozonu, který stíní UV-záření, musí se to nějak projevit právě na pokožce, jež je Slunci vystavena nejvíc. Jiná věc je tento předpoklad dokázat. Dnes již máme spolehlivá data o tom, že ozonová díra skutečně způsobuje zvýšení povrchové UV-radiace (viz článek), ale toto zvýšení je poměrně malé, ve středních zeměpisných šířkách se již prokazuje velmi obtížně a zdá se, že nezasahuje do subtropických oblastí, kde přesto počet rakovinových onemocnění roste. Zároveň je také pravda, že i v těchto oblastech tráví stále víc lidí stále delší část roku u moře a že plocha plavek se neustále zmenšuje...

V současné době se vědecká veřejnost rozděluje na dva tábory: environmentalisté a někteří lékaři říkají „za všechno může ozonová díra“, klimatologové a atmogeochemici naopak upozorňují, že ve hře je pravděpodobně víc faktorů – např. kombinace působení slunečního záření s fotochemickým smogem a možná i výživou. Anne Kricker se spolupracovníky upozorňují na pozdní efekt onemocnění. Rakovina kůže totiž může být až z 80 % způsobena nadměrným sluněním ve věku do 10 let a pravděpodobně se projevuje se zpožděním až několika desítek let. Ale ani tato závislost se nedá jednoznačně prokázat, i když – jak přiznávají i oponenti – stojí za důkladnou úvahu, protože počet onemocnění roste i u lidí, kteří v dospělosti pracují uvnitř budov. V této chvíli se celá problematika nalézá ve stadiu ověřování hypotéz, ale některé věci můžeme přesto odhadnout. Především ozonová díra asi nebude jedinou příčinou rakoviny kůže, ale neznamená to, že si můžeme dovolit celou problematiku zlehčovat, protože ozon má ve stratosféře celou řadu jiných funkcí. Další věc je ta, že Slunce je nejenom blahodárné, ale taky nebezpečné a je třeba je dávkovat s mírou. A to se týká nejvíc dětí, těch manipulovaných tvorů vystavených hlouposti těch matek, které si dobře pamatují, že ještě docela nedávno být dohněda opálený znamenalo být moderní a atraktivní.

(Zijst P.: Thinner ozone layer leads to more UV radiation, Change 16, October 1993; Kricker A. et al.: Skin cancer and ultraviolet, Nature 368, April 1994)


Chrání brýle proti UV-záření?


Ultrafialové záření obsahuje vlnové délky v rozsahu 200 nm až 400 nm. Tato oblast se dělí na tři podoblasti: UV-C 200 nm – 280 nm, UV-B 280 nm – 320 nm a UV-A 320 nm – 400 nm. Zatímco záření o vlnové délce do 320 nm působí záněty kůže, pod paprsky o větších vlnových délkách se pouze opálíme. Ovšem oční sítnice je mnohem citlivější než pokožka a není dosud zcela jasné, do jaké míry ji poškozuje i záření o vlnové délce nad 320 nm. V této souvislosti je zajímavé vědět, jakou ochranu můžeme očekávat od různých druhů brýlových skel.

Výsledky našich měření jsme shrnuli do dvou grafů ukazujících propustnost (neboli poměr intenzity prošlého záření k intenzitě záření dopadajícího) v závislosti na vlnové délce záření. V prvním grafu jsou porovnány různé druhy brýlových čoček, ve druhém uvádíme propustnost brýlí s UV-filtrem od různých výrobců.

Z prvního grafu plyne, že samotné sklo chrání náš zrak před škodlivým zářením poměrně nedokonale. Rozptylky jsou přitom horší nežli spojky, neboť při stejné optické mohutnosti jsou tenčí. Skleněné samozatmavovací brýle (heliovary) „odřezávají“ nebezpečnou oblast UV-záření spolehlivě. Čočky s velikou optickou mohutností vyrobené ze skla jsou tlusté, a proto těžké. Z tohoto důvodu se do brýlí používají lehčí čočky plastové, jejichž propustnost je srovnatelná se skly heliovar, a tedy uspokojivá.

Z druhého grafu vidíme, že všechny zkoumané značkové brýle s UV-filtrem chrání náš zrak výborně. O brýlích neznačkových toto nelze tvrdit s jistotou; je to podobné jako s počítačovými disketami: i neznačkové mohou být dobré, ale značka je zárukou kvality. Výběr vhodných brýlí se tak stává především otázkou našeho vkusu, neboť drahé i levné značkové brýle poskytují stejně dobrou ochranu před UV-zářením.

Pavel Řežábek, František Karel

Ozon

Ozon je tříatomový alotrop kyslíku, O3. Je to nestálý slabě modrý diamagnetický plyn s charakteristickým zápachem, podle něhož byl r. 1840 pojmenován (z řeckého ozein = čichati, páchnouti). Je silně reaktivní a toxický. Maximální povolená koncentrace ozonu při dlouhodobém působení je 0,1 ppm. Snadno se váže na nenasycené organické sloučeniny a může způsobovat nechtěné zesíťování v pryžích a jiných polymerech se zbytkovou nenasyceností, což má za následek křehkost a lámavost materiálu. V nízkých koncentracích se používá k dezinfekci pitné vody (viz Vesmír 66, 335/6, 1987), protože takto se lze vyhnout nežádoucí pachuti a zápachu vody dezinfikované chlorem. Další použití nachází při konzervaci potravin v mrazírnách a zpracování průmyslových odpadů (viz Greenwood N.N., Earnshaw A: Chemie prvků, díl I, str. 742-747).

Dobson

Množství ozonu v atmosféře se udává v dobsonech (dobsonových jednotkách). Jeden dobson (1 D.U.) odpovídá takovému množství ozonu v atmosférickém sloupci, které by při hladině mořské za normálního tlaku a teploty odpovídalo vrstvě ozonu o síle 1/100 mm. Normální hodnoty celkového ozonu se pohybují v rozmezí 200 – 300 dobsonů (podle období a zeměpisné šířky).

ib

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Ekologie a životní prostředí

O autorovi

Čestmír Jech

* *

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné