Nu we door klimaatverandering met steeds meer branden te maken zullen krijgen, vrezen wetenschappers dat dit het herstel van de ozonlaag zal vertragen.
De intense bosbranden die in 2019 en 2020 Australië teisterden, staan nog bij velen in het geheugen gegrift. Tijdens de allesverwoestende branden gingen tientallen miljoenen hectaren in vlammen op en werd er meer dan één miljoen ton rook de atmosfeer in gepompt. Nu blijkt dat de gevolgen daarvan verstrekkend zijn. Want deze rookdeeltjes, die meer dan een jaar in de bovenste lagen van onze atmosfeer kunnen blijven hangen, veroorzaken een schadelijke chemische reactie, waardoor de beschermende en de zich herstellende ozonlaag ernstig wordt aangetast.
Ozon is een molecuul dat is opgebouwd uit drie zuurstofatomen en is te vinden in de stratosfeer: een op ongeveer 40 kilometer hoogte gelegen laag in de aardatmosfeer. Daar vormt het de zogenoemde ‘ozonlaag’ die het oppervlak van onze planeet beschermt tegen schadelijke UV-straling en het leven op aarde mogelijk maakt. In de jaren tachtig van de vorige eeuw ontdekten onderzoekers dat deze belangrijke ozonlaag ernstig is aangetast door bepaalde drijfgassen (cfk’s) die onder meer massaal werden toegepast in spuitbussen en koelkasten. Wanneer deze ckf’s in de ozonlaag terecht komen, worden ze – onder invloed van UV-straling – afgebroken, waardoor chloorradicalen ontstaan die op hun beurt de ozonmoleculen weer afbreken. Met name boven Antarctica was de concentratie ozon hierdoor zodanig afgenomen dat er ook wel gesproken werd van een ‘gat in de ozonlaag’. Dit ‘gat’ – dat dus geen echt gat is, maar een gebied waarin de concentratie ozon simpelweg veel kleiner is dan normaal – ontstaat tegen het einde van de winter, wanneer de zon dit deel van de stratosfeer weer gaat beschijnen en de drijfgassen opbreekt, zodat ozonvernietigende stoffen ontstaan. In reactie op de ontdekking van dit ‘gat in de ozonlaag’ werd het Montreal Protocol opgesteld, waarin landen wereldwijd beloofden de productie van ozonvernietigende stoffen terug te schroeven.
Tijdens de vernietigende Australische branden werden grote, donkere rookpluimen naar grote hoogte getransporteerd. Al gauw ontdekten wetenschappers een verandering in de chemische samenstelling van de bovenste lagen van de atmosfeer, waaronder een afname van de ozonconcentratie. Tegen het einde van 2020 vergrootten rookdeeltjes van de Australische bosbranden het ozongat boven Antarctica met 2,5 miljoen vierkante kilometer – 10 procent van het oppervlak in vergelijking met het voorgaande jaar. Tot op heden begrepen onderzoekers echter nog niet hoe rook de ozonlaag precies aantast. “De Australische bosbranden waren echt een wake-up call,” zegt onderzoeker Susan Solomon. “Nog niet eerder was het zo duidelijk dat bosbranden het herstel van de ozonlaag kunnen afremmen.”
Chloorradicalen
In de nieuwe studie onderzocht Solomon samen met haar collega’s hoe dit heeft kunnen gebeuren. Ze bestudeerden de samenstelling van moleculen in de stratosfeer na de Australische bosbranden en kamden door drie onafhankelijke sets satellietgegevens. En uit de bevindingen blijkt dat er door een mengsel van chemicaliën in de rook chloorradicalen ontstaan die op hun beurt weer de ozonmoleculen afbreken.
Chloormonoxide
Vorig jaar ontdekten de onderzoekers al dat chloorhoudende verbindingen, oorspronkelijk uitgestoten door fabrieken in de vorm van chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK’s), kunnen reageren met aerosolen die tijdens branden de lucht in worden gepompt. Deze interactie veroorzaakt een chemische reactie waarbij er chloormonoxide ontstaat – het ultieme ozonafbrekende molecuul. “Maar dat verklaart niet alle veranderingen die in de stratosfeer zijn waargenomen,” zegt Solomon.
Zoutzuur
Toen de onderzoeker verder groef, ontdekte ze dat ook zoutzuur een vinger in de pap heeft. Zoutzuur (HCl) is aanwezig in de stratosfeer omdat CFK’s na verloop van tijd op natuurlijke wijze worden afgebroken. Zolang chloor gebonden is in de vorm van HCl, heeft het geen kans om ozon te vernietigen. Maar als HCl uiteenvalt, kan chloor reageren met zuurstof om ozonafbrekend chloormonoxide te vormen. De onderzoekers ontdekten dat HCl een wisselwerking aangaat met rookdeeltjes, waardoor er ook op deze manier ozonvernietigende chloorradicalen vrijkomen. “Met name verouderde rookdeeltjes nemen verrassend veel HCI op,” legt Solomon uit. “En dan krijg je, verbazingwekkend genoeg, dezelfde reacties.”
Meer bosbranden
De bevindingen zijn tamelijk verontrustend. Dat komt omdat de verwachting is dat er door klimaatverandering frequentere en intensere bosbranden op het toneel zullen verschijnen. Grote bosbranden zullen vaker voorkomen naarmate de droge seizoenen nog droger en heter worden en de zomers langer zullen duren. En dit kan, zoals de huidige studie aantoont, het herstel van de ozonlaag aanzienlijk vertragen. “De gezondheid van de stratosferische ozonlaag is van cruciaal belang voor het leven op deze planeet – zonder de ozonlaag zou schadelijke hoogenergetische ultraviolette straling het aardoppervlak onbewoonbaar maken,” legt Roger Dargaville, verbonden aan Monash University, uit. “Het Montreal Protocol heeft de vernietiging van de ozonlaag als gevolg van CFK’s stopgezet. Maar nu blijkt dat rook afkomstig van extreme bosbranden de vooruitgang die tot nu toe geboekt is, in gevaar brengt. Dit benadrukt de complexe aard van de interacties in het aardsysteem. Maar het laat ook de gevaarlijke en onverwachte gevolgen van de door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde zien.”
De vraag is dus of het herstel van de ozonlaag zal voortduren. De bevindingen zijn dan ook grimmig. Zeker aangezien nog niet zo lang geleden wetenschappers juist met goed nieuws kwamen en voorspelden dat de gehavende ozonlaag binnen vier decennia weer de oude zal zijn – met name dankzij de aanhoudende internationale inspanningen om ozonafbrekende chemicaliën geleidelijk uit te bannen. Maar blijkbaar is de aantasting van de ozonlaag nog altijd geen opgelost probleem. Want zolang chloorhoudende verbindingen door de atmosfeer zweven, kunnen grote branden een reactie veroorzaken waardoor de ozonlaag alsnog wordt aangetast. “Het is nu een race tegen de klok,” zegt Solomon. “Hopelijk zijn chloorhoudende verbindingen verdwenen, voordat de frequentie van branden toeneemt door klimaatverandering. Reden te meer om waakzaam te zijn voor de opwarming van de aarde en deze chemicaliën.”
