Există multe ipoteze care încearcă să explice scăderea concentrațiilor de ozon. Motivele fluctuațiilor sale în atmosfera Pământului sunt legate de:
- · cu procese dinamice care au loc în atmosfera Pământului (unde gravitaționale interne, anticiclonul Azorelor etc.);
- · cu influența Soarelui (fluctuații în activitatea acestuia);
- cu vulcanismul drept consecinţă procese geologice(ieșire de freoni din vulcanii implicați în distrugerea stratului de ozon, variații ale câmpului magnetic al Pământului etc.);
- · cu procese naturale care au loc în învelișurile superioare ale Pământului, inclusiv activitatea microorganismelor producătoare de azot, curenții marini(fenomenul El Niño), incendii forestiere etc.;
- · cu factorul antropic asociat activității economice umane, când se produc în atmosferă volume semnificative de compuși care epuizează stratul de ozon.
În ultimele decenii, impactul factorilor antropici a crescut puternic, ceea ce a dus la apariția unor probleme de mediu care au fost transformate pe neașteptate în unele globale de către oamenii înșiși: efectul de seră, ploile acide, distrugerea pădurilor, deșertificarea, poluarea mediului. substanțe nocive, reducerea diversității biologice a planetei.
Unii oameni de știință cred că este activitate economică oamenii au crescut în mare măsură ponderea căii de descompunere a halogenului a ozonului stratosferic, ceea ce a provocat apariția găurilor de ozon.
Protocolul de la Montreal din 1987 a interzis producția de agenți frigorifici, care în ultima jumătate de secol au permis produse alimentareși, astfel, nu numai că a făcut viața umană mai confortabilă, dar a salvat și viața a multor milioane de oameni care sufereau de penurie de alimente. Pe măsură ce agenții frigorifici ieftini au fost interziși, țările subdezvoltate nu au putut să cumpere agenți frigorifici scumpi. Prin urmare, nu pot depozita produsele agricole pe care le produc. Echipamentele scumpe importate dezvoltate în țările inițiatorilor „luptei împotriva găurilor de ozon” le aduc venituri considerabile. Interzicerea agenților frigorifici a contribuit la creșterea mortalității în cele mai sărace țări.
Astăzi putem spune cu încredere că nu există dovezi strict dovedite științific cu privire la efectul distructiv al moleculelor de clorofluocarbon create artificial asupra stratului de ozon al planetei. Dar în comunitatea științifică, punctul de vedere predominant este că, în a doua jumătate a secolului XX, motivul scăderii grosimii stratului de ozon a fost factorul antropic, care, sub forma eliberării de clor- și freonii care conțin brom, au condus la o subțiere semnificativă a stratului de ozon.
Freonii sunt derivați care conțin fluor ai hidrocarburilor saturate (în principal metan și etan), utilizați ca agenți frigorifici în mașini frigorifice. Pe lângă atomii de fluor, moleculele de freon conțin de obicei atomi de clor, mai rar brom. Sunt cunoscuți peste 40 de freoni diferiți. Cele mai multe dintre ele sunt produse de industrie.
Freon 22 (Freon 22) - aparține substanțelor din clasa a 4-a de pericol. Când este expus la temperaturi peste 400°C, se poate descompune formând produse foarte toxice: tetrafluoretilenă (clasa de pericol a 4-a), clorură de hidrogen (clasa de pericol a 2-a), fluorură de hidrogen (clasa de pericol 1).
Astfel, datele obținute au întărit concluzia multor (dar nu a tuturor!) cercetători că pierderea observată de ozon la latitudinile mijlocii și înalte se datorează în principal compușilor antropici care conțin clor și brom.
Dar, conform altor idei, formarea „găurilor de ozon” este în mare măsură un proces natural, periodic, care nu este asociat exclusiv cu efectele nocive ale civilizației umane. Acest punct de vedere astăzi nu este împărtășit de mulți, nu doar pentru că le lipsesc argumentele, ci pentru că s-a dovedit a fi mai profitabil de urmat în urma „utopiilor globale”. Mulți oameni de știință, lipsiți de fonduri pentru cercetarea stiintifica, au devenit și devin victime ale granturilor pentru a justifica ideile de „șovinism global de mediu” și vinovăția progresului în acest sens.
După cum subliniază G. Kruchenitsky, A. Khrgian, principalul specialist în ozon al Rusiei, a fost practic primul care a atras atenția asupra faptului că formarea și dispariția găurilor de ozon în emisfera nordică se corelează cu dinamica atmosferică și nu procese chimice. Conținutul de ozon se poate schimba cu câteva zeci de procente în decurs de două până la trei zile. Adică nu este vorba de substanțe care epuizează stratul de ozon, ci de dinamica atmosferei în sine.
E. Borisenkov, un specialist proeminent în domeniul studiilor atmosferice, bazat pe prelucrarea datelor de la nouă stații vest-europene pe parcursul a douăzeci și trei de ani, a stabilit o corelație între ciclurile de 11 ani ale activității solare și modificările ozonului din atmosfera Pământului.
Cauzele găurilor de ozon sunt în mare parte asociate cu sursele antropice de compuși care pătrund în stratul stratosferic al atmosferei Pământului. Cu toate acestea, există o captură. Constă în faptul că principalele surse de compuși care epuizează stratul de ozon nu sunt situate în latitudinile polare (sudice și nordice), ci sunt concentrate mai aproape de ecuator și sunt aproape în întregime situate în emisfera nordică. În timp ce cele mai frecvente fenomene de subțiere a grosimii stratului de ozon (aspectul real al găurilor de ozon) se observă în Antarctica (emisfera sudică) și mai rar în zona arctică.
Adică, sursele de compuși care epuizează stratul de ozon trebuie să fie rapid și bine amestecate în atmosfera Pământului. În același timp, părăsesc rapid straturile inferioare ale atmosferei, unde ar trebui să fie observate și reacțiile lor cu participarea ozonului. Pentru a fi corect, trebuie remarcat faptul că există mult mai puțin ozon în troposferă decât în stratosferă. În plus, „durata de viață” a acestor compuși poate ajunge la câțiva ani. Prin urmare, pot ajunge în stratosferă în condiții de mișcări verticale dominante ale maselor de aer și căldură. Dar aici vine dificultatea. Deoarece principalele mișcări asociate transferului de căldură și masă (căldură + masă de aer transferată) au loc tocmai în troposferă. Și deoarece temperatura aerului este deja constantă la o altitudine de 11-10 km și este de aproximativ -50 C, atunci acest transfer de căldură și masă din stratul troposferic în stratul stratosferic ar trebui să fie încetinit. Și participarea surselor antropice care distrug stratul de ozon ar putea să nu fie atât de semnificativă pe cât se crede încă.
Următorul fapt care poate reduce rolul factorului antropic în distrugerea stratului de ozon al Pământului este apariția găurilor de ozon, mai ales primăvara sau ora de iarna. Dar acest lucru, în primul rând, contrazice ipoteza despre posibilitatea amestecării rapide a compușilor care epuizează stratul de ozon în atmosfera Pământului și pătrunderea lor în stratul stratosferic cu concentrație mare de ozon. În al doilea rând, sursa antropogenă de compuși care epuizează stratul de ozon este activă în mod constant. În consecință, este dificil de explicat motivul apariției găurilor de ozon primăvara și iarna, și chiar și la latitudinile polare, printr-o cauză antropică. Dar prezența iernilor polare și scăderea naturală a radiației solare în timpul iernii explică în mod satisfăcător cauza naturală a apariției găurilor de ozon peste Antarctica și Arctica. De exemplu, concentrațiile de ozon din atmosfera Pământului variază vara de la 0 la 0,07%, iar iarna de la 0 la 0,02%.
În Antarctica și Arctica, mecanismul de distrugere a ozonului este fundamental diferit de la latitudini mai înalte. Aici are loc în principal transformarea formelor inactive de substanțe care conțin halogen în oxizi. Reacția are loc pe suprafața particulelor norilor stratosferici polari. Ca urmare, aproape tot ozonul este distrus în reacțiile cu halogenii. În același timp, clorul este responsabil pentru 40-50%, iar bromul este responsabil pentru aproximativ 20-40%.
Odată cu sosirea verii polare, cantitatea de ozon crește și revine la nivelul anterior. Adică, fluctuațiile concentrației de ozon peste Antarctica sunt sezoniere. Toată lumea recunoaște asta. Dar dacă, totuși, susținătorii anteriori ai surselor antropice de compuși care epuizează stratul de ozon au fost înclinați să susțină că a fost observată o dinamică constantă de scădere a concentrației de ozon în cursul anului, atunci mai târziu această dinamică s-a dovedit a fi opusă. Găuri de ozon a început să scadă. Deși, în opinia lor, restaurarea stratului de ozon ar trebui să dureze câteva decenii. Din moment ce se credea că în atmosferă s-a acumulat un volum uriaș de freoni din surse antropice, care au o durată de viață de zeci și chiar sute de ani. Prin urmare, gaura de ozon nu ar trebui să se închidă înainte de 2048. După cum vedem, această prognoză nu s-a adeverit. Dar s-au făcut eforturi drastice pentru a reduce volumele producției de freon.
organism ultraviolet ozon marin
Nu este un secret pentru nimeni faptul că planeta noastră este unică sistem solar, deoarece este singura planetă pe care există viață. Iar originea vieții pe Pământ a fost posibilă datorită unei mingi speciale de protecție de ozon, care acoperă planeta noastră la o altitudine de 20-50 km. Ce este ozonul și de ce este necesar? Cuvântul „ozon” însuși este tradus din greacă ca „miros”, deoarece este mirosul după care îl putem simți. Ozonul este un gaz albastru format din molecule triatomice, în esență oxigen și mai concentrat. Importanța ozonului este enormă deoarece este cel care protejează Pământul de efectele nocive ale razelor ultraviolete care vin de la Soare. Din păcate, noi oamenii nu apreciem ceea ce a fost creat de natură (sau Dumnezeu) de-a lungul miliardelor de ani, iar unul dintre rezultatele activității umane distructive a fost apariția găurilor de ozon, despre care vom vorbi în articolul de astăzi.
Ce sunt găurile de ozon?
În primul rând, să definim însuși conceptul de „găuri de ozon” și ce este acesta. Faptul este că mulți oameni își imaginează în mod eronat gaura de ozon ca un fel de gaură în atmosfera planetei noastre, un loc în care bila de ozon este complet absentă. De fapt, acest lucru nu este în întregime adevărat, nu este că este complet absent, doar că concentrația de ozon la locul găurii de ozon este de câteva ori mai mică decât ar trebui să fie. Ca urmare, este mai ușor ca razele ultraviolete să ajungă la suprafața planetei și să își exercite efectul distructiv tocmai în zonele găurilor de ozon.
Unde sunt găurile de ozon?
Ei bine, în acest caz, întrebarea firească va fi despre locația găurilor de ozon. Prima gaură de ozon din istorie a fost descoperită în 1985 peste Antarctica, conform oamenilor de știință, diametrul acestei găuri de ozon a fost de 1000 km. Mai mult, această gaură de ozon are un comportament foarte ciudat: apare de fiecare dată în august și dispare până la începutul iernii, pentru a apărea din nou în august.
Puțin mai târziu, peste Arctica a fost descoperită o altă gaură de ozon, deși de dimensiuni mai mici. În zilele noastre, au fost descoperite multe mici găuri de ozon locuri diferite, dar gaura de ozon de peste Antarctica ocupă primul loc ca dimensiune.
Fotografie cu gaura de ozon de deasupra Antarcticii.
Cum se formează găurile de ozon?
Cert este că la poli, din cauza temperaturii scăzute de acolo, se formează nori stratosferici care conțin cristale de gheață. Când acești nori intră în contact cu clorul molecular care intră în atmosferă, au loc o serie întreagă de evenimente, al căror rezultat este distrugerea moleculelor de ozon, reducând cantitatea acestuia în atmosferă. Și, ca rezultat, se formează o gaură de ozon.
Cauzele găurilor de ozon
Care sunt cauzele găurilor de ozon? Există mai multe motive pentru acest fenomen, iar cel mai important dintre ele este poluarea. mediu. Multe fabrici, fabrici și centrale termice pe gaze arse emit în atmosferă, inclusiv clorul nefericit, care intră deja reactii chimice, face un boom în atmosferă.
De asemenea, apariția găurilor de ozon a fost mult facilitată de testele nucleare efectuate în ultimul secol. În timpul exploziilor nucleare, oxizii de azot intră în atmosferă, care, intrând în reacții chimice cu ozonul, îl distrug și ei.
Avioanele care zboară în nori contribuie, de asemenea, la apariția găurilor de ozon, deoarece fiecare dintre zborurile lor este însoțită de eliberarea aceluiași oxid de azot în atmosferă, care este distructiv pentru mingea noastră de ozon protectoare.
Consecințele găurilor de ozon
Consecințele extinderii găurilor de ozon, desigur, nu sunt cele mai roz - din cauza radiațiilor ultraviolete crescute, numărul persoanelor cu cancer de piele poate crește. În plus, imunitatea generală a unei persoane scade, ceea ce duce la multe alte boli. Cu toate acestea, de la îmbunătățit radiații ultraviolete trecând prin gaura de ozon, nu numai oamenii pot suferi, ci și, de exemplu, locuitorii straturile superioare ocean: creveți, crabi, alge. De ce sunt găurile de ozon periculoase pentru ei? Toate aceleași probleme cu imunitatea.
Cum să faci față găurilor de ozon
Oamenii de știință au propus următoarea soluție la problema găurilor de ozon:
- Începeți să reglementați emisiile care epuizează stratul de ozon elemente chimiceîn atmosferă.
- Începeți să restaurați individual cantitatea de ozon de la locul găurilor de ozon. Fă-o astfel, folosind aeronave la o altitudine de 12-30 km, pulverizați ozon în atmosferă. Dezavantajul acestei metode este necesitatea unor costuri economice semnificative, iar o cantitate semnificativă de ozon trebuie pulverizată în atmosferă la un moment dat. tehnologii moderne, vai, imposibil.
Găuri de ozon, video
Și în sfârșit interesant documentar despre găurile de ozon.
Ozonul se găsește în gazele reziduale emise de industrii și este o substanță chimică periculoasă. Este un element foarte activ și poate provoca coroziunea elementelor structurale ale tuturor tipurilor de structuri. Cu toate acestea, în atmosferă, ozonul este transformat într-un asistent neprețuit, fără de care viața pe Pământ pur și simplu nu ar putea exista.
Stratosfera este cea care urmează celei în care trăim. Partea sa superioară este acoperită de ozon, conținutul său în acest strat este de 3 molecule la 10 milioane de alte molecule de aer. În ciuda faptului că concentrația este foarte scăzută, ozonul îndeplinește o funcție vitală - este capabil să blocheze calea razelor ultraviolete care vin din spațiu simultan cu lumina soarelui. Razele ultraviolete afectează negativ structura celulelor vii și pot provoca dezvoltarea unor boli precum cataracta oculară, cancerul și alte afecțiuni grave.
Protecția se bazează pe următorul principiu. În momentul în care moleculele de oxigen se întâlnesc pe calea razelor ultraviolete, are loc o reacție care le împarte în 2 atomi de oxigen. Atomii rezultați se combină cu molecule nedivizate, creând molecule de ozon formate din 3 atomi de oxigen. Când întâlnesc molecule de ozon, acestea din urmă le descompun în trei atomi de oxigen. Momentul în care moleculele se despart este însoțit de eliberarea de căldură și nu mai ajung la suprafața Pământului.
Găuri de ozon
Procesul de transformare a oxigenului în ozon și invers se numește ciclu oxigen-ozon. Mecanismul său este echilibrat, totuși, dinamismul său variază în funcție de intensitatea radiației solare, de anotimp și de dezastrele naturale, în special, oamenii de știință au ajuns la concluzia că activitatea umană îi afectează negativ grosimea. Epuizarea stratului de ozon a fost documentată în multe locuri în ultimele decenii. În unele cazuri a dispărut complet. Cum se reduce influență negativă persoană pentru ciclul specificat?
Găurile de ozon apar datorită faptului că procesul de distrugere a stratului protector este mult mai intens decât generarea acestuia. Acest lucru se explică prin faptul că în procesul vieții umane atmosfera este poluată de diverși compuși care epuizează stratul de ozon. Acestea sunt, în primul rând, clorul, bromul, fluorul, carbonul și hidrogenul. Oamenii de știință cred că compușii de clorofluorocarbon reprezintă o amenințare majoră pentru stratul de ozon. Sunt utilizate pe scară largă în unități frigorifice, solvenți industriali, balsam și cutii de aerosoli.
Clorul, ajungând în stratul de ozon, interacționează cu acesta. Reacția chimică produce, de asemenea, o moleculă de oxigen. Când oxidul de clor întâlnește un atom de oxigen liber, are loc o altă interacțiune, în urma căreia se eliberează clor și apare o moleculă de oxigen. Ulterior, lanțul se repetă, deoarece clorul nu este capabil să părăsească atmosfera sau să cadă la pământ. Găurile de ozon sunt o consecință a faptului că concentrația acestui element scade din cauza descompunerii sale accelerate atunci când în stratul său apar componente străine.
Locații
Cele mai mari găuri de ozon au fost găsite peste Antarctica. Dimensiunea lor corespunde practic cu suprafața continentului însuși. Această zonă este practic nelocuită, dar oamenii de știință sunt îngrijorați de faptul că bresa s-ar putea răspândi și în alte zone puternic populate ale planetei. Aceasta este plină de moartea Pământului.
Pentru a preveni scăderea stratului de ozon, este necesar în primul rând reducerea cantității de substanțe distructive emise în atmosferă. În 1987, în 180 de țări a fost semnat Tratatul de la Montreal, care prevede reducerea treptată a emisiilor de substanțe care conțin clor. Acum gaura de ozon este deja în scădere, iar oamenii de știință speră că situația va fi complet corectată până în 2050.
Universitatea Națională de Cercetare Tehnologică din Kazan
Rezumat Epuizarea stratului de ozon
Completat de: student gr.5111-41 Garifullin I.I. Verificat de: Fatykhova L.A.
Kazan 2015
1.Introducere
2. Partea principală:
a) Determinarea ozonului
b) Cauzele „găurilor de ozon”
c) Principalele ipoteze ale distrugerii stratului de ozon
d) Consecințele de mediu și medico-biologice ale distrugerii stratului de ozon
3.Concluzie
4. Lista literaturii folosite
Introducere.
În secolul 21 Printre numeroasele probleme de mediu globale ale biosferei, problema distrugerii stratului de ozon și creșterea asociată a radiațiilor ultraviolete periculoase din punct de vedere biologic din biosferă rămâne foarte relevantă. suprafata pamantului. Acest lucru s-ar putea dezvolta în continuare într-o catastrofă ireversibilă distructivă pentru umanitate. În ultimele decenii, numeroase studii au stabilit o tendință constantă de scădere a conținutului de ozon din atmosferă. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), fiecare scădere cu 1% a nivelului de ozon din atmosferă (și creșterea corespunzătoare cu 2% a radiațiilor UV) duce la o creștere cu 5% a numărului de boli canceroase.
Atmosfera modernă de oxigen a Pământului este un fenomen unic printre planetele sistemului solar, iar această caracteristică este asociată cu prezența vieții pe planeta noastră.
Problema de mediu este, fără îndoială, cea mai importantă pentru oameni acum. Realitatea unei catastrofe ecologice este indicată de distrugerea stratului de ozon al Pământului. Ozonul este o formă triatomică de oxigen, formată în straturile superioare ale atmosferei sub influența radiațiilor ultraviolete dure (de unde scurte) de la Soare.
Astăzi, ozonul îngrijorează pe toată lumea, chiar și pe cei care anterior nu bănuiau existența unui strat de ozon în atmosferă, ci doar credeau că mirosul de ozon este un semn de aer proaspăt. (Nu degeaba ozon înseamnă „miros” în greacă.) Acest interes este de înțeles - vorbim despre viitorul întregii biosfere a Pământului, inclusiv despre omul însuși. În prezent, este nevoie să luăm anumite decizii care sunt obligatorii pentru toată lumea, care să ne permită păstrarea stratului de ozon. Dar pentru ca aceste decizii să fie corecte, avem nevoie de informații complete despre acei factori care modifică cantitatea de ozon din atmosfera Pământului, precum și despre proprietățile ozonului și cum reacționează exact la acești factori. Prin urmare, consider că subiectul pe care l-am ales este relevant și necesar pentru a fi luat în considerare.
Partea principală: Determinarea ozonului
Se știe că ozonul (O3), o modificare a oxigenului, are reactivitate chimică și toxicitate ridicate. Ozonul se formează în atmosferă din oxigen în timpul descărcărilor electrice în timpul furtunilor și sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare în stratosferă. Stratul de ozon (ecran de ozon, ozonosfera) este situat in atmosfera la o altitudine de 10-15 km cu o concentratie maxima de ozon la o altitudine de 20-25 km. Ecranul cu ozon întârzie pătrunderea celor mai severe radiații UV (lungime de undă 200-320 nm), care sunt distructive pentru toate viețuitoarele, la suprafața pământului. Cu toate acestea, ca urmare a impactului antropic, „umbrela” de ozon a devenit scursă și au început să apară găuri de ozon în ea cu un conținut de ozon semnificativ redus (până la 50% sau mai mult).
Cauzele găurilor de ozon
Găurile de ozon (ozon) sunt doar o parte a unui complex problema de mediu epuizarea stratului de ozon al Pământului. La începutul anilor 1980. s-a observat o scădere a conținutului total de ozon din atmosferă în zona stațiilor științifice din Antarctica. Deci, în octombrie 1985 Au existat rapoarte că concentrația de ozon în stratosferă peste stația engleză Halley Bay a scăzut cu 40% față de valorile sale minime, iar peste stația japoneză - de aproape 2 ori. Acest fenomen este ceea ce a cauzat „gaura de ozon”. Peste Antarctica au apărut găuri semnificative de ozon în primăvara anilor 1987, 1992, 1997, când s-a înregistrat o scădere a conținutului total de ozon stratosferic (TO) cu 40 - 60%. În primăvara anului 1998, gaura de ozon de peste Antarctica a atins o suprafață record de 26 de milioane de metri pătrați. km (de 3 ori teritoriul Australiei). Și la o altitudine de 14 - 25 km în atmosferă, a avut loc distrugerea aproape completă a ozonului.
Fenomene similare au fost observate în Arctica (mai ales din primăvara anului 1986), dar dimensiunea găurii de ozon aici a fost de aproape 2 ori mai mică decât în Antarctica. În martie 1995 Stratul de ozon arctic a fost epuizat cu aproximativ 50%, iar „mini-găurile” s-au format peste regiunile de nord ale Canadei și Peninsula Scandinavă, Insulele Scoțiene (Marea Britanie).
În prezent, în lume există aproximativ 120 de stații ozonometrice, inclusiv 40 care au apărut încă din anii 60. secolul XX pe teritoriul Rusiei. Datele observaționale de la stațiile terestre indică faptul că în 1997, a fost observată o stare calmă a conținutului total de ozon pe aproape întregul teritoriu controlat al Rusiei.
Pentru a clarifica motivele apariției unor puternice găuri de ozon tocmai în spațiile circumpolare la sfârșitul secolului XX. Au fost efectuate cercetări (folosind avioane de laborator zburătoare) ale stratului de ozon deasupra Antarcticii și Arcticului. S-a stabilit că, pe lângă factorii antropici (emisii de freoni, oxizi de azot, bromură de metil etc. în atmosferă), influențele naturale joacă un rol semnificativ. Astfel, în primăvara anului 1997, în unele zone din Arctica, s-a înregistrat o scădere a conținutului de ozon din atmosferă de până la 60%. Mai mult decât atât, de-a lungul unui număr de ani, rata de epuizare a ozonosferei peste Arctica a crescut chiar și în condițiile în care concentrația de clorofluorocarburi (CFC), sau freoni, în ea a rămas constantă. Potrivit unui om de știință norvegian K. Henriksen, în ultimul deceniu, în straturile inferioare ale stratosferei arctice s-a format o pâlnie de aer rece în continuă expansiune. A creat condiții ideale pentru distrugerea moleculelor de ozon, care se produce în principal la o temperatură foarte scăzută (aproximativ -80*C). O pâlnie similară peste Antarctica este cauza găurilor de ozon. Astfel, cauza procesului de epuizare a stratului de ozon la latitudini înalte (Arctica, Antarctica) se poate datora în mare parte influențelor naturale.
Stratul de ozon este o centură atmosferică largă care se extinde de la 10 la 50 km deasupra suprafeței Pământului. Din punct de vedere chimic, ozonul este o moleculă formată din trei atomi de oxigen (o moleculă de oxigen conține doi atomi). Concentrația de ozon din atmosferă este foarte scăzută, iar micile modificări ale cantității de ozon duc la modificări mari ale intensității radiațiilor ultraviolete care ajung la suprafața pământului. Spre deosebire de oxigenul obișnuit, ozonul este instabil, se transformă cu ușurință în forma diatomică, stabilă a oxigenului. Ozonul este un agent oxidant mult mai puternic decât oxigenul, ceea ce îl face capabil să omoare bacteriile și să inhibe creșterea și dezvoltarea plantelor. Cu toate acestea, datorită scăzut conditii normale concentrațiile în straturile solului de aer, aceste caracteristici nu au practic niciun efect asupra stării sistemelor vii.
Mult mai importantă este cealaltă proprietate, ceea ce face ca acest gaz să fie absolut necesar pentru toată viața de pe uscat. Această proprietate este capacitatea ozonului de a absorbi radiațiile ultraviolete (UV) dure (de unde scurte) de la Soare. Quantele UV dure au energie suficientă pentru a rupe unele legături chimice, deci sunt clasificate drept radiații ionizante. Ca și alte radiații de acest fel, razele X și radiațiile gamma, provoacă numeroase tulburări în celulele organismelor vii. Ozonul se formează sub influența radiației solare de mare energie, care stimulează reacția dintre O2 și atomii liberi de oxigen. Când este expus la radiații moderate, se dezintegrează, absorbind energia acestei radiații. Astfel, acest proces ciclic „mâncă” radiații ultraviolete periculoase.
Moleculele de ozon, precum oxigenul, sunt neutre din punct de vedere electric, adică. nu transporta sarcina electrica. Prin urmare, câmpul magnetic al Pământului în sine nu afectează distribuția ozonului în atmosferă. Stratul superior al atmosferei - ionosfera, practic coincide cu stratul de ozon.
În zonele polare, unde liniile electrice Câmpul magnetic al Pământului este închis pe suprafața sa, distorsiunile ionosferei sunt foarte semnificative. Numărul de ioni, inclusiv oxigenul ionizat, din straturile superioare ale atmosferei din zonele polare este redus. Dar motivul principal conținut scăzut de ozon în regiunea polară înseamnă intensitate scăzută a radiației solare, căzând chiar și în timpul zilei polare la unghiuri mici față de orizont, iar în timpul nopții polare este complet absent. Zona „găurilor” polare din stratul de ozon este un indicator de încredere al modificărilor conținutului total de ozon din atmosferă.
Conținutul de ozon din atmosferă fluctuează din cauza multor cauze naturale. Fluctuațiile periodice sunt asociate cu ciclurile de activitate solară; Multe componente ale gazelor vulcanice sunt capabile să distrugă ozonul, astfel încât o creștere a activității vulcanice duce la o scădere a concentrației acestuia. Datorită vitezelor mari, supraalimentate flux de aerÎn stratosferă, substanțele care epuizează stratul de ozon sunt răspândite pe suprafețe mari. Nu sunt transportați doar degradatorii de ozon, ci și ozonul în sine, astfel încât perturbările concentrației de ozon se răspândesc rapid pe suprafețe mari, iar micile „găuri” locale din scutul de ozon, cauzate, de exemplu, de lansarea unei rachete, se vindecă relativ repede. Numai în regiunile polare aerul este inactiv, drept urmare dispariția ozonului de acolo nu este compensată de importul său de la alte latitudini, iar „găurile de ozon” polare, în special la Polul Sud, sunt foarte stabile.
Surse de distrugere a stratului de ozon. Printre cei care epuizează stratul de ozon se numără:
1) Freoni.
Ozonul este distrus de compuși ai clorului cunoscuți sub numele de freoni, care, distruși și de radiația solară, eliberează clor, care „smulge” „al treilea” atom din moleculele de ozon. Clorul nu formează compuși, dar servește ca un catalizator de „rupere”. Astfel, un atom de clor poate „distruge” o mulțime de ozon. Se crede că compușii clorului pot rămâne în atmosferă de la 50 la 1500 de ani (în funcție de compoziția substanței) a Pământului. Observațiile stratului de ozon al planetei au fost efectuate de expediții în Antarctica încă de la mijlocul anilor '50.
Gaura de ozon din Antarctica, care se lărgește primăvara și scade toamna, a fost descoperită în 1985. Descoperirea meteorologilor a provocat un lanț de consecințe economice. Cert este că existența „găurii” a fost acuzată industria chimică, producând substanțe care conțin freoni care contribuie la distrugerea ozonului (de la deodorante la unități frigorifice).
Nu există un consens cu privire la întrebarea cât de mult sunt oamenii de vină pentru formarea „găurilor de ozon”.
Pe de o parte, da, el este cu siguranță vinovat. Producția de compuși care duc la epuizarea stratului de ozon ar trebui redusă la minimum sau, mai bine, oprită cu totul. Adică să abandonezi un întreg sector industrial cu o cifră de afaceri de multe miliarde de dolari. Și dacă nu refuzați, atunci transferați-l pe șine „sigure”, care costă și bani.
Punctul de vedere al scepticilor: influenta umana asupra proceselor atmosferice, cu toată distructivitatea ei la nivel local, la scară planetară este neglijabilă. Campania anti-freon a „verzilor” are un fundal economic și politic complet transparent: cu ajutorul ei, marile corporații americane (Dupont, de exemplu) își sugrumă concurenții străini, impun acorduri de „protecția mediului” la nivel de stat și introducerea forțată a unei noi etape tehnologice care este mai slabă din punct de vedere economic statelor nu pot rezista.
2) Aeronave de mare altitudine.
Distrugerea stratului de ozon este facilitată nu numai de freonii eliberați în atmosferă și care intră în stratosferă. Oxizii de azot, care se formează în timpul exploziilor nucleare, sunt, de asemenea, implicați în distrugerea stratului de ozon. Dar oxizii de azot se formează și în camerele de ardere ale motoarelor cu turboreacție ale aeronavelor de mare altitudine. Oxizii de azot se formează din azotul și oxigenul care se găsesc acolo. Cu cât temperatura este mai mare, adică cu cât puterea motorului este mai mare, cu atât rata de formare a oxizilor de azot este mai mare.
Nu doar puterea motorului unui avion contează, ci și altitudinea la care zboară și eliberează oxizi de azot care epuizează stratul de ozon. Cu cât protoxidul sau oxidul de azot este mai mare, cu atât este mai distructiv pentru ozon.
Cantitatea totală de oxid de azot care este emisă în atmosferă pe an este estimată la 1 miliard de tone Aproximativ o treime din această cantitate este emisă de aeronave peste nivelul mediu de tropopauză (11 km). În ceea ce privește aeronavele, cele mai nocive emisii sunt de la aeronavele militare, al căror număr se ridică la zeci de mii. Ei zboară în principal la altitudini din stratul de ozon.
3) Îngrășăminte minerale.
Ozonul din stratosferă poate scădea și datorită faptului că protoxidul de azot N2O pătrunde în stratosferă, care se formează în timpul denitrificării azotului legat de bacteriile din sol. Aceeași denitrificare a azotului fixat este efectuată și de microorganismele din stratul superior al oceanelor și mărilor. Procesul de denitrificare este direct legat de cantitatea de azot fixat din sol. Astfel, poți fi sigur că cu o creștere a cantității adăugate în sol îngrășăminte minerale cantitatea de protoxid de azot N2O produsă va crește și ea în aceeași măsură. În plus, din protoxidul de azot se formează oxizii de azot, ceea ce duce la distrugerea ozonului stratosferic.
4) Explozii nucleare.
Exploziile nucleare eliberează multă energie sub formă de căldură. O temperatură de 60.000 K este stabilită în câteva secunde după o explozie nucleară. Aceasta este energia mingii de foc. Într-o atmosferă foarte încălzită, apar astfel de transformări chimicale, care în condiții normale fie nu apar, fie procedează foarte lent. În ceea ce privește ozonul și dispariția lui, cei mai periculoși pentru acesta sunt oxizii de azot formați în timpul acestor transformări. Astfel, pentru perioada 1952-1971, ca urmare explozii nucleareÎn atmosferă s-au format aproximativ 3 milioane de tone de oxizi de azot. Soarta lor ulterioară este următoarea: ca rezultat al amestecării atmosferice, ajung la diferite înălțimi, inclusiv în atmosferă. Acolo intră în reacții chimice cu participarea ozonului, ducând la distrugerea acestuia. gaura de ozon stratosferă ecosistem
5) Arderea combustibilului.
Protoxidul de azot se găsește și în gazele de ardere de la centralele electrice. De fapt, faptul că oxidul și dioxidul de azot sunt prezenți în produsele de ardere este cunoscut de mult timp. Dar acești oxizi mai mari nu afectează ozonul. Ele, desigur, poluează atmosfera și contribuie la formarea smogului în ea, dar sunt îndepărtate rapid din troposferă. Protoxidul de azot, așa cum sa menționat deja, este periculos pentru ozon. La temperaturi scăzute se formează în următoarele reacții:
N2 + O + M = N2O + M,
2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.
Amploarea acestui fenomen este foarte semnificativă. În acest fel, în atmosferă se formează anual aproximativ 3 milioane de tone de protoxid de azot! Această cifră sugerează că această sursă de distrugere a ozonului este semnificativă.
Gaură de ozon deasupra Antarcticii
O scădere semnificativă a ozonului total peste Antarctica a fost raportată pentru prima dată în 1985 de British Antarctic Survey, pe baza unei analize a datelor de la stația de ozon Halley Bay (76°S). O scădere a ozonului a fost observată și de acest serviciu în Insulele Argentinei (65 grade S).
Între 28 august și 29 septembrie 1987, 13 zboruri ale aeronavei de laborator au fost efectuate peste Antarctica. Experimentul a făcut posibilă înregistrarea nașterii găurii de ozon. Dimensiunile lui au fost obținute. Studiile au arătat că cea mai mare scădere a ozonului a avut loc la altitudini de 14 - 19 km. Dispozitivele au fost înregistrate aici cel mai mare număr aerosoli (straturi de aerosoli). S-a dovedit că cu cât sunt mai mulți aerosoli la o anumită altitudine, cu atât este mai puțin ozon. Laboratorul de aeronave a înregistrat o scădere a ozonului egală cu 50%. Sub 14 km. schimbările de ozon au fost nesemnificative.
Deja la începutul lunii octombrie 1985, gaura de ozon (cantitatea minimă de ozon) acoperă niveluri cu presiune de la 100 la 25 hPa, iar în decembrie gama de altitudini la care este observată se extinde.
Multe experimente au măsurat nu numai cantitatea de ozon și alte componente mici ale atmosferei, ci și temperatura. Cea mai strânsă legătură a fost stabilită între cantitatea de ozon din stratosferă și temperatura aerului de acolo. S-a dovedit că natura modificării cantității de ozon este strâns legată de regimul termic al stratosferei de peste Antarctica.
Formarea și dezvoltarea găurii de ozon din Antarctica a fost observată de oamenii de știință britanici în 1987. În primăvară continut general ozonul a scăzut cu 25%.
Cercetătorii americani au efectuat măsurători în Antarctica iarna și primavara devreme 1987 ozon și alte componente mici ale atmosferei (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) folosind un spectrometru special. Datele din aceste măsurători au făcut posibilă delimitarea unei zone din jurul Polului Sud în care cantitatea de ozon este redusă. S-a dovedit că această regiune coincide aproape exact cu vortexul stratosferic polar extrem. La trecerea prin marginea vârtejului, nu numai cantitatea de ozon, ci și alte componente mici care influențează distrugerea ozonului s-a schimbat brusc. În gaura de ozon (sau, cu alte cuvinte, vortexul stratosferic polar), concentrația de HCl, NO2 și acid azotic a fost semnificativ mai mică decât în afara vortexului. Acest lucru se întâmplă deoarece clorurile, în timpul nopții polare reci, distrug ozonul în reacțiile corespunzătoare, acționând ca catalizatori în ele. În ciclul catalitic cu participarea clorului are loc principala scădere a concentrației de ozon (cel puțin 80% din această scădere).
Aceste reacții au loc la suprafața particulelor care alcătuiesc norii polari stratosferici. Deci, decât suprafata mai mare această suprafață, adică cu cât sunt mai multe particule de nori stratosferici și, prin urmare, norii înșiși, cu atât mai repede ozonul se descompune în cele din urmă și, prin urmare, cu atât se formează mai eficient gaura de ozon.