Eerder dit jaar, kondigden de Verenigde Naties een aantal hoognodige, positief nieuws over het milieu:de ozonlaag, die de aarde beschermt tegen de schadelijke ultraviolette straling van de zon, en die ernstig was uitgeput door tientallen jaren van door mensen afgeleide, ozonafbrekende chemicaliën, is op weg naar herstel.

De dramatische ommekeer is een direct gevolg van de voorschriften die zijn vastgesteld door het Montreal Protocol van 1987, een mondiaal verdrag op grond waarvan bijna elk land ter wereld, waaronder de Verenigde Staten, met succes opgetreden om de productie van chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) te verbieden, de belangrijkste veroorzakers van ozonafbraak. Als resultaat van deze aanhoudende internationale inspanning, de Verenigde Naties voorspellen dat de ozonlaag waarschijnlijk rond het midden van de eeuw volledig zal genezen.

Maar een nieuwe MIT-studie, gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen , identificeert een andere bedreiging voor het herstel van de ozonlaag:chloroform, een kleurloze, zoetgeurende verbinding die voornamelijk wordt gebruikt bij de productie van producten zoals teflon en verschillende koelmiddelen. De onderzoekers ontdekten dat tussen 2010 en 2015 emissies en concentraties van chloroform in de mondiale atmosfeer zijn aanzienlijk toegenomen.

Ze waren in staat om de bron van deze emissies te traceren naar Oost-Azië, waar blijkt dat de productie van producten uit chloroform in de lift zit. Als de uitstoot van chloroform blijft toenemen, de onderzoekers voorspellen dat het herstel van de ozonlaag met vier tot acht jaar kan worden vertraagd.

"[Ozonherstel] gaat niet zo snel als mensen hadden gehoopt, en we laten zien dat chloroform het verder zal vertragen, " zegt co-auteur Ronald Prinn, de TEPCO-hoogleraar Atmospheric Science aan het MIT. "We krijgen nu deze kleine zijverhalen die zeggen:even, soorten komen in opkomst die niet zouden moeten toenemen. En zeker een conclusie hier is dat dit moet worden bekeken."

Xuekun Fang, een senior postdoc in de groep van Prinn, is de hoofdauteur van het artikel, waaronder onderzoekers uit Zuid-Korea, Japan, Engeland, Australië, en Californië.

Kort verblijf, grote opkomst

Chloroform behoort tot een klasse van verbindingen die "zeer kortlevende stoffen" (VSL's) worden genoemd, voor hun relatief korte verblijf in de atmosfeer (ongeveer vijf maanden voor chloroform). Als de chemische stof zou blijven hangen, het zou eerder in de stratosfeer terechtkomen, waar het zou, zoals CFK's, ontleden in ozonafbrekend chloor. Maar omdat algemeen wordt aangenomen dat chloroform en andere VSLS's waarschijnlijk geen echte schade aan ozon zullen toebrengen, het Montreal Protocol schrijft niet voor dat de verbindingen worden gereguleerd.

"Maar nu we in het stadium zijn waarin de uitstoot van de meer langlevende verbindingen naar beneden gaat, het verdere herstel van de ozonlaag kan worden afgeremd door relatief kleine bronnen, zoals zeer kortlevende soorten - en er zijn er veel, ' zegt Prin.

Prins, Hoektand, en hun collega's controleren dergelijke verbindingen, samen met andere sporengassen, met het Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) - een netwerk van kust- en bergstations over de hele wereld dat sinds 1978 continu de samenstelling van de mondiale atmosfeer meet.

Er zijn 13 actieve stations verspreid over de hele wereld, onder meer in Californië, Europa, Azië, en Australië. Op elk station, luchtinlaten bovenop typisch 30 meter hoge torens trekken ongeveer 20 keer per dag lucht aan, en onderzoekers gebruiken geautomatiseerde instrumenten om de atmosferische concentraties van meer dan 50 broeikasgassen en ozonafbrekende gassen te analyseren. Met stations over de hele wereld die gassen met zo'n hoge frequentie bewaken, AGAGE biedt een zeer nauwkeurige manier om vast te stellen welke emissies kunnen toenemen en waar deze emissies vandaan kunnen komen.

Toen Fang AGAGE-gegevens begon te doorzoeken, hij merkte een toenemende trend op in de concentraties van chloroform over de hele wereld tussen 2010 en 2015. Hij observeerde ook ongeveer drie keer de hoeveelheid atmosferische chloroform op het noordelijk halfrond in vergelijking met het zuidelijk halfrond, wat suggereert dat de bron van deze emissies ergens op het noordelijk halfrond vandaan kwam.

Met behulp van een atmosferisch model, Fangs medewerkers aan de krant schatten dat tussen 2000 en 2010 de wereldwijde uitstoot van chloroform bleef op ongeveer 270 kiloton per jaar. Echter, dit aantal begon te stijgen na 2010, bereikt een piek van 324 kiloton per jaar in 2015. Fang merkte op dat de meeste stations in het AGAGE-netwerk geen substantiële toename van de omvang van de pieken in chloroform hebben gemeten, wat wijst op verwaarloosbare emissiestijgingen in hun respectieve regio's, inclusief Europa, Australië, en het westen van de Verenigde Staten. Echter, twee stations in Oost-Azië - een in Hateruma, Japan, en de andere in Gosan, Zuid-Korea - vertoonde een dramatische toename in de frequentie en omvang van pieken in het ozonafbrekende gas.

De stijging van de wereldwijde chloroformemissies leek, dan, uit Oost-Azië te komen. Om verder te onderzoeken, het team gebruikte twee verschillende driedimensionale atmosferische modellen die de beweging van gassen en chemicaliën simuleren, gegeven wereldwijde circulatiepatronen. Elk model kan in wezen de oorsprong van een bepaald luchtpakket traceren. Fang en zijn collega's voerden AGAGE-gegevens van 2010 tot 2015 in de twee modellen in en ontdekten dat ze het allebei eens waren over de bron van chloroform:Oost-Azië.

"We concluderen dat Oost-China bijna alle wereldwijde stijging kan verklaren, ", zegt Fang. "We ontdekten ook dat de grote fabrieken voor de productie van chloroform en de geïndustrialiseerde gebieden in China ruimtelijk gecorreleerd zijn met de emissie-hotspots. En sommige industriële rapporten tonen aan dat het gebruik van chloroform is toegenomen, hoewel we niet helemaal duidelijk zijn over de relatie tussen de productie en het gebruik van chloroform, en de toename van de uitstoot van chloroform."

"Een ongelukkige samenhang"

Vorig jaar, onderzoekers uit het Verenigd Koninkrijk rapporteerden over de potentiële bedreiging van de ozonlaag door een andere zeer kortlevende stof, dichloormethaan, die, zoals chloroform, wordt gebruikt als grondstof voor de productie van andere industriële chemicaliën. Die onderzoekers schatten hoe zowel het ozon- als het chloorgehalte in de stratosfeer zouden veranderen met toenemende dichloormethaangehalten in de atmosfeer.

Fang en zijn collega's gebruikten vergelijkbare methoden om het effect van toenemende chloroformniveaus op het herstel van ozon te meten. Ze ontdekten dat als de concentraties stabiel bleven op het niveau van 2015, de waargenomen stijging van 2010 tot 2015 zou het herstel van ozon met ongeveer vijf maanden vertragen. Indien, echter, concentraties zouden blijven stijgen zoals ze tot 2050 hebben gedaan, dit zou een volledige genezing van de ozonlaag met vier tot acht jaar vertragen.

Het feit dat de opkomst van chloroform uit Oost-Azië komt, maakt de situatie nog urgenter. Deze regio is bijzonder gevoelig voor moessons, tyfoons, en andere extreme stormen die chloroform en andere kortlevende soorten een boost kunnen geven in de stratosfeer, waar ze uiteindelijk zouden uiteenvallen in het chloor dat ozon aantast.

"Er is een ongelukkige samenhang tussen waar chloroform wordt uitgestoten en waar er frequente stormen zijn die de bovenkant van de troposfeer doorboren en de stratosfeer ingaan, "zegt Prinn. "Dus, een groter deel van wat er in Oost-Azië vrijkomt, komt in de stratosfeer terecht dan in andere delen van de wereld."

Fang en Prinn zeggen dat de studie een waarschuwing is voor wetenschappers en regelgevers dat de reis naar het herstel van de ozonlaag nog niet voorbij is.

"Ons artikel ontdekte dat chloroform in de atmosfeer toeneemt, en we identificeerden de regio's van deze emissietoename en de mogelijke gevolgen voor het toekomstige herstel van ozon, "zegt Fang. "Dus er moeten in de toekomst misschien regels komen voor deze kortlevende soorten."

"Dit is het moment om het te doen, als het een beetje het begin is van deze trend, " Voegt Prinn toe. "Anders, je zult steeds meer van deze fabrieken laten bouwen, wat er gebeurde met CFK's, waar steeds meer eindtoepassingen werden gevonden buiten koelmiddelen. Voor chloroform, mensen zullen er zeker extra toepassingen voor vinden."