ओझोन दिनाच्या निमित्ताने..

१९९५ सालापासून दरवर्षी १६ सप्टेंबरला संयुक्त राष्ट्र संघटनेच्या (UN) पर्यावरण कार्यक्रम विभागातर्फे "आंतरराष्ट्रीय ओझोन दिन" साजरा केला जातो. ओझोन थराच्या संरक्षणासाठी १९८७ साली ह्या दिवशी कॅनडातील मॉन्ट्रिएल शहरात जगभरातील प्रतिनिधींनी एका आंतरराष्ट्रीय करारावर सह्या केल्या. हा करार होता ओझोनच्या थरास हानीकारक ठरणार्‍या पदार्थांचा वापर कमी करण्यासाठी उपाययोजना करण्याचा. पृथ्वीला आणि पर्यायाने पृथ्वीवासीयांना घातक गोष्टींपासून वाचवणार्‍या ओझोन थराचे संरक्षण करण्याबाबत सजगता निर्माण करण्यासाठी संयुक्त राष्ट्र संघटना प्रयत्नशील असते. पृथ्वीच्या पर्यावरणाला हानी पोहोचवण्यामध्ये मानवी घटक सहभागी असल्याची जाणीवही हा दिवस आपल्याला करून देतो.

ओझोन हा वातावरणामध्ये नैसर्गिकरीत्या आढळणारा एक वायू आहे. ओझोनच्या एका रेणूमध्ये ऑक्सिजनचे तीन अणू असल्यामुळे ओझोनचे रासायनिक सूत्र O₃ असे लिहितात. क्रिस्टियन फ़्रेडरिक स्कोएनबेन ह्या जर्मन-स्विस रसायनशास्त्रज्ञाने १८४० साली ओझोनचा शोध लावला. ग्रीक भाषेतील वास घेणे ह्या अर्थी असलेल्या "ओझेइन" ह्या शब्दापासून ओझोन हा शब्द तयार झाला आहे.

ओझोन हा वातावरणाच्या मुख्यत: दोन थरांमध्ये आढळतो. वातावरण म्हणजे प्रत्येकी १ किमी उंचीच्या १४० मजल्यांची इमारत आहे असे मानले, तर १६ मजल्यांपर्यंतचा (जमिनीपासून १० ते १६ किमीपर्यंतचा) वातावरणाचा थर म्हणजे तपांबर (troposphere).१७ ते ५०व्या मजल्यांपर्यंतचा (तपांबराच्या वर ५० किमी ) थर म्हणजे स्थितांबर. ओझोनच्या वातारवणातील एकूण प्रमाणाच्या १० टक्के ओझोन तपांबरात तर उरलेला ९० टक्के ओझोन स्थितांबरामध्ये (stratosphere) आढळतो. स्थितांबरातील ओझोनच्या ह्या मोठ्या प्रमाणामुळे ह्या थराला "ओझोनचा थर" असेही म्हणतात. ओझोनचे वातावरणातील प्रमाण सर्वत्र सारखे नसते. ओझोनचे प्रमाण विषुववृत्तीय प्रदेशावर कमी तर ध्रुवीय प्रदेशांवर सर्वाधिक असते.

जैविक पदार्थांच्या दहनातून, तसेच काही वायू आणि प्रदूषकांतील नैसर्गिकरीत्या घडणार्‍या रासायनिक अभिक्रियांमधून निर्माण होणारा ओझोन हा तपांबरातील (troposphere) ओझोनचा मुख्य स्रोत. तपांबरातील ओझोन हा प्रदूषक आहे. तपांबरामध्ये ओझोनचे प्रमाण वाढल्यास ते शेत्योत्पादनास तसेच जंगलांच्या वाढीस मारक ठरू शकते. फुफ्फुसांची क्षमता खालावणे, खोकला, घशाचे विकार वगैरेंसारख्या विविध श्वसनविकारांना आमंत्रण देते. ओझोनच्या विषारी गुणधर्मांमुळे हे श्वसनविकार मृत्यूसही कारणीभूत ठरू शकतात. ओझोन हा हरितगृह वायू (greenhouse gas) असल्यामुळे तो तपांबराचे व पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे तापमान वाढविण्यासही कारणीभूत होऊ शकतो. त्यामुळे तपांबरातील ओझोन हा वाईट ओझोन असतो.

स्थितांबरातील (stratosphere) ओझोन हा नैसर्गिकरीत्या दोन टप्प्यांमध्ये तयार होतो. पहिल्या टप्प्यांत सौरप्रारणांमुळे ऑक्सिजनच्या रेणूंचे (O₂)विघटन होऊन ऑक्सिजनचे अणू (O+O) वेगळे होतात. दुसर्‍या टप्प्यामध्ये विघटित ऑक्सिजन अणूंचा (O) ऑक्सिजनच्या रेणूंशी (O₂) संयोग होऊन ओझोनचे रेणू (O₃) तयार होतात. नैसर्गिकरीत्या निर्माण झालेल्या ओझोनचा सौरप्रारणांमुळे व मानवनिर्मित रसायनांशी संयोग पावल्याने नाश होतो.

सूर्यकिरणांतील अतिनील (ultraviolet or UV) प्रारणांमुळे ओझोनच्या रेणूंचे विघटन होते आणि अशाप्रकारे ओझोनचा थर अतिनील किरणांना पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर येण्यापासून थोपवतो. अतिनील किरणे जमिनीपर्यंत पोहोचल्यास ती आपल्यासाठी हानीकारक असतात. त्यांच्यामुळे त्वचेची प्रतिकार शक्ती कमी होऊन त्वचेचा कर्करोग होणे,गुणसूत्रांचे (chromosomes) उत्परिवर्तन (mutation) होणे, पेशीच्या जिवंतपणाचे लक्षण असणार्‍या प्रथिने (protein) आणि केंद्रकाम्लासारख्या (nuclein acid) सूक्ष्म रेणूंना झळ पोहोचणे, अशासारखे दुष्परिणाम दिसून येतात. वनस्पती पेशींनाही त्यांमुळे झळ पोहोचते. पिकांच्या वाढीवर त्याचा परिणाम होऊन शेत्योत्पादन घसरते. अन्नसाखळीच्या तळाशी असणार्‍या फायटोप्लॅंक्टन (जलीय वनस्पती) अतिनील प्रारणांमुळे नष्ट होऊ शकतात. स्थितांबरातील (stratosphere) ओझोन आपल्याला ह्या सर्व दुष्परिणामांपासून वाचवत असल्यामुळे हा चांगला ओझोन असतो.

मानवनिर्मित रसायनांमुळे अंटार्क्टिक स्थितांबरात (stratosphere) ओझोनचे प्रमाण खूप कमी होण्याला ओझोन छिद्र असे म्हणतात. ओझोनच्या थराला पडलेले छिद्र म्हणजे छ्त्रीचे कापड एखाद्या ठिकाणी झिजून छत्रीला भोक पडण्यासारखे आहे. ह्या ओझोन छिद्राची पहिली नोंद १९८५ साली जे.सी. फार्मन, बी.जी. गार्डिनर आणि जे.डी. शांकलिन ह्यांनी नेचर मासिकात लिहिलेल्या एका शोधनिबंधामध्ये केली. १९७० सालापासून ब्रिटिश अंटार्क्टिक सर्व्हेसाठी त्यांनी त्यांच्या हॅली बे (७६ अंश दक्षिण) येथील संशोधन केंद्रामधून ओझोन थरावर बारीक लक्ष ठेवले होते.

धरणाच्या भिंतीला छिद्र पडल्यास जसे त्यातून पाणी बाहेर उसळावे तसे ओझोन विरळ झाल्याने त्यातून अतिनील किरणे पृथ्वीच्या दिशेने उसळतात. अतिनील किरणांमुळे जीवसृष्टीवर होणारे घातक परिणाम आपण आधी पाहिलेच. ओझोन छिद्रामुळे होणार्‍या घातक परिणामांची झालेली पहिली जाणीव भीतीने अंगावर काटा यावा अशीच होती, कारण ते परिणाम थेट आपल्या अस्तित्वालाच आह्वान देणारे आहेत. शास्त्रज्ञांच्या फळीने ओझोनच्या थराला छिद्र पडण्यासाठी कोणत्या गोष्टी कारणीभूत झाल्या असाव्यात हे शोधण्यासाठी कंबर कसली. त्यांच्या संशोधनांतून असे निष्पन्न झाले की ओझोन थराला छिद्र पाडणारे मुख्य गुन्हेगार आहेत ते ओझोननाशक पदार्थ (Ozone Depleting Substances, ODSs) ज्यांत प्रामुख्याने क्लोरोफ्लुरोकार्बने, अर्थात CFCs आणि इतर काही रसायनांचा समावेश होतो.

प्रचलित रसायनांना अविषारी व अज्वलनशील असा पर्याय शोधण्यातून जनरल मोटर्सच्या संशोधन केंद्रात १९३० साली क्लोरोफ्लुरोकार्बनांचा जन्म झाला. फ्रेय़ॉन (डु पॉन्ट, यू.एस.ए.) आणि आर्कटॉन (आयसीआय, यू.के.) ही सीएफसींची व्यापारी नावे आहेत. उत्पादन कमी खर्चिक असणे, साठवण्यास सोपे असणे, ज्वलनशील व स्फोटक नसणे, त्यांची इतर वायूंशी रासायनिक प्रक्रिया न होणे अशा फायदेशीर गुणधर्मांमुळे सीएफसी लोकप्रिय ठरले.सीफसी हे प्रामुख्याने स्प्रे कॅन्समध्ये प्रॉपेलण्ट म्हणून, मऊ फोममध्ये, फ्रिजमध्ये गारवा निर्माण करण्यासाठी म्हणून वापरले जातात. विशेषत: विकसनशील देशांत जसजसे सीएफसीच्या वापराचे प्रमाण वाढले तसतशी ओझोनच्या थराबद्दलची काळजी शास्त्रीय वर्तुळात वाढू लागली आणि शास्त्रज्ञांनी घातक परिणामांचे इशारे वेळोवेळी दिले.

ह्या ओझोननाशक पदार्थांमुळे (सीएफसी) ओझोनच्या थराला हानी कशी पोहोचते ते थोडक्यात पाहू. सीएफसी रेणूंचे हवेत उत्सर्जन (emission) झाले की वारे आणि वातावरणातील अभिसरणामुळे (Atmospheric Circulation) ते वातावरणातील खालच्या थरांत सर्वत्र मिसळतात. तापून वर जाणार्‍या हवेसोबत हे रेणू स्थितांबरात (stratosphere) पोहोचतात. सूर्यकिरणांतील अतिनील प्रारणांमुळे (Ultraviolet (UV) Radiation) त्यांचे अभिक्रियाशील (reactive) सीएफसींमध्ये रुपांतर होते आणि ते ओझोनच्या रेणूंचा नाश आरंभतात. आता प्रश्न असा पडतो की ओझोननाशक वायूंची निर्मिती अंटार्क्टिकावर होत नसूनही ओझोनच्या छिद्र अंटार्क्टिकावर कसे? तर ह्याचे उत्तर दडले आहे ते वातावरणाच्या अभिसरणात आणि अंटार्क्टिकाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण हवामानात.

तापमानातील फरकामुळे ध्रुवीय (Polar) प्रदेश आणि विषुववृत्तीय (Tropical) प्रदेशांदरम्यान वातावरणाचे अभिसरण होत असते. विषुववृतीय प्रदेशात तापून हलकी झालेली हवा वर जाऊन ती वातावरणाच्या वरच्या थरांत ध्रुवांच्या दिशेने जाते व धृवीय प्रदेशांत थंड होऊन खाली उतरते आणि वातावरणाच्या खालच्या थरांमध्ये विषुववृत्ताच्या दिशेने वाहते. प्रक्रियाशील सीएफसी ह्या वातलहरींवर स्वार होऊन धृवांच्या दिशेने प्रवासाला निघतात.

ध्रुवीय प्रदेशात सहा महिने दिवस आणि सहा महिने रात्र असते. ध्रुवीय प्रदेशांमध्ये, विशेषत: अंटार्क्टिकातील हिवाळ्यात स्थितांबरातील (Stratosphere) तापमान खूपच कमी असते. तिथे बर्फकणांचे ढग तयार होतात ज्यांना ध्रुवीय स्थैतांबरिक ढग (Polar Stratospheric Clouds) असे म्हणतात. तिथवर पोहोचलेले सीएफसी ह्या ढगांमध्ये गोठतात. अंटार्क्टिकावर वसंत ऋतूचे आगमन झाले की सूर्याच्या उष्णतेने स्थैतांबरिक ढगांतील बर्फ वितळतो. त्यावेळी मुक्त झालेले अभिक्रियाशील सीएफसी तेथील ओझोनचा प्रचंड प्रमाणात नाश करतात. अशाप्रकारे अंटार्क्टिकावर ओझोन थराला छिद्र पडले आहे.

आर्क्टिक प्रदेशातही हिवाळ्यात कमी तापमान असले, तरी दर हिवाळ्यात ते द्रुवीय स्थैतांबरिक ढग निर्माण होण्याएवढे खाली जातेच असे नाही. मात्र, गेल्या काही वर्षात अंटार्क्टिक प्रदेशाप्रमाणेच आर्क्टिक प्रदेशावरील ओझोनचा थरही विरळ होऊ लागल्याचे लक्षात आले आहे. हिवाळ्याच्या शेवटच्या महिन्यांमध्ये आणि वसंत ऋतूच्या सुरुवातीला अंटार्क्टिक प्रदेशावर ओझोन छिद्र मोठे होते.

ओझोन छिद्रामुळे होणारे घातक परिणाम सुदैवाने आंतरराष्ट्रीय संघटनांच्या लक्षात येऊन त्यांनी ओझोन थराच्या संरक्षणार्थ योग्य ती पावले उचलली. त्याचाच परिणाम म्हणून १९८७ साली मॉंट्रियल करार झाला. क्लोरोफ्लुरोकार्बन, अर्थात सीएफसीच्या उत्पादनावर बंदी आणणे, त्यांना पर्यायी रसायने शोधणे वगैरे उपाय आधी विकसित देशांनी आणि कालांतराने विकसनशील देशांनी करून सीएफसींची निर्मिती आणि वापर पूर्णपणे थांबवावा अशी योजना ह्या कराराद्वारे आखली गेली. ह्या करारातील अटी १९८९ पासून लागू झाल्या. त्यानुसार सीफसीचा वापर कमी करण्यासाठीच्या उपाययोजनांची पद्धतशीरपणे अंमलबजावणी विकसित आणि विकसनशील देशांत सुरू झाली. ह्या अटींची काटेकोर अंमलबजावणी झाल्यास २०५० पर्यंत ओझोनचा थर पूर्ववत व्हावा असा अंदाज आहे. ह्या अटी जगभरातील अनेक देशांनी मान्य करून त्यांच्या पालनास सुरुवात केली असल्यामुळे आंतरराष्ट्रीय सहकाराचे ते उत्कृष्ट उदाहरण ठरले आहे. संयुक्त राष्ट्र संघटनेचे माजी सचिव कोफी अन्नान ह्यांनी म्हटल्याप्रमाणे "हे आजवरच्या यशस्वी जागतिक सहकाराचे एकमेव उदाहरण असावे." १९९१ साली ओझोन थराच्या संरक्षणासाठी भरलेल्या विएन्ना परिषदेमध्ये भारताने ह्या कार्यक्रमास पाठिंबा जाहीर करून १९९२ साली मॉंट्रियल करारातील उपाययोजनांची अंमलबजावणी सुरू केली.

ओझोनच्या थराला घातक असणार्‍या रसायनांचा वापर बंद करण्याच्या बाबतीत हा करार एक मैलाचा दगड ठरला आहे. उदाहरणार्थ, २०१० साल हे जगभरात सीफसींचे उत्पादन पूर्णपणे थांबवण्यासाठीचे शेवटचे वर्ष होते. आता सीफसींची जागा इतर रयायनांनी (उदाहरणार्थ हायड्रोक्लोरोफ्लुरोकार्बने (HCFC) व हायड्रोप्लुरोकार्बने (HFC) ) घेतली आहे. ही रसायनेही ओझोन थराला काही प्रमाणात घातक असली तरी ती सीफसींएवढी घातक नाहीत. ह्या नव्या रसायनांचा वापरही २०३० सालापर्यंत हळूहळू बंद होणे अपेक्षित आहे. हा वापर बंद करणे हे सर्व विकसित आणि विकसनशील देशांचे कर्तव्य आहे. सध्या जगाचे लक्ष वेधलेला हरितगृह वायूंच्या उत्सारणावर नियंत्रण आणणारा क्य़ोटो करार मॉंट्रियल कराराप्रमाणे यशस्वी ठरेल अशी आशा करूया. तथास्तु!

-डॉ. निनाद शेवडे,
अनुवाद : वरदा व. वैद्य

डॉ. निनाद शेवडे सध्या 'फाउंडेशन फॉर लिबरल ऍण्ड मॅनेजमेंट एज्युकेशन (FLAME)' ह्या पुणे येथील संस्थेत वातावरणशास्त्राचे प्राध्यापक आहेत. त्यांनी हवामान व वातावरण शास्त्रात ब्रेमेन विद्यापीठ, जर्मनी येथून पी. एच डी मिळवली आहे.