„Možda se može reći da je svrha čovjeka, takoreći, da uništi svoju vrstu, nakon što je svijet prethodno učinio nenastanjivim.

J. B. Lamarck.

Od formiranja visoko industrijaliziranog društva, opasna ljudska intervencija u prirodu se dramatično povećala, postala je raznovrsnija i prijeti da postane globalna opasnost za čovječanstvo. Prava prijetnja globalne ekološke krize, koju razumije cjelokupno stanovništvo planete, visi nad svijetom. Prava nada za njegovu prevenciju leži u kontinuiranom ekološkom obrazovanju i prosvjećivanju ljudi.

Možemo izdvojiti glavne razloge koji dovode do ekološke katastrofe:

zagađenje

trovanje okoline;

iscrpljivanje atmosfere kiseonikom;

Formiranje ozonskih "rupa".

U ovom izvještaju sumirani su neki literaturni podaci o uzrocima i posljedicama uništavanja ozonskog omotača, kao i načini rješavanja problema nastanka “ozonskih rupa”.

Hemijske i biološke karakteristike ozona

Ozon je alotropska modifikacija kiseonika. Priroda hemijskih veza u ozonu uzrokuje njegovu nestabilnost (nakon određenog vremena ozon spontano prelazi u kiseonik: 2O 3 → 3O 2) i visoku oksidacionu sposobnost. Oksidativni učinak ozona na organske tvari povezan je s stvaranjem radikala: RH + O 3 → RO 2. +OH.

Ovi radikali pokreću radikalne lančane reakcije sa bioorganskim molekulima (lipidima, proteinima, nukleinskim kiselinama), što dovodi do smrti ćelije. Upotreba ozona za sterilizaciju vode za piće zasniva se na njegovoj sposobnosti da ubija klice. Ozon nije ravnodušan ni prema višim organizmima. Produžena izloženost okruženju koje sadrži ozon (kao što su sobe za fizioterapiju i kvarcno zračenje) može uzrokovati ozbiljna oštećenja nervnog sistema. Stoga je ozon u velikim dozama otrovan plin. Njegova najveća dopuštena koncentracija u zraku radnog prostora je 0,1 mg / m 3.

U atmosferi ima vrlo malo ozona, koji tako divno miriše tokom grmljavine - 3-4 ppm (ppm) - (3-4) * 10 -4%. Međutim, za floru i faunu planete, njeno prisustvo je izuzetno važno. Na kraju krajeva, život koji je nastao u okeanskim dubinama mogao je "ispuzati" na kopno tek nakon što je ozonski štit formiran prije 600-800 miliona godina. Apsorbirajući biološki aktivno sunčevo ultraljubičasto zračenje, osigurao je svoj siguran nivo na površini planete. Život na Zemlji nezamisliv je bez ozonskog omotača koji štiti sva živa bića od štetnog ultraljubičastog sunčevog zračenja. Nestanak ozonosfere doveo bi do nepredvidivih posljedica - izbijanja raka kože, uništavanja planktona u oceanu, mutacija flore i faune. Stoga je toliko važno razumjeti uzroke ozonske „rupe“ iznad Antarktika i smanjenja sadržaja ozona na sjevernoj hemisferi.

Ozon se formira u gornjoj stratosferi (40-50 km) tokom fotohemijskih reakcija koje uključuju kiseonik, azot, vodonik i hlor. Atmosferski ozon je koncentrisan u dva područja - stratosferi (do 90%) i troposferi. Što se tiče sloja troposferskog ozona raspoređenog na nadmorskoj visini od 0 do 10 km, upravo zbog nekontrolisanih industrijskih emisija je sve više. U donjoj stratosferi (10-25 km), gdje ima najviše ozona, glavnu ulogu u sezonskim i dugotrajnijim promjenama njegove koncentracije imaju procesi prijenosa zračnih masa.

Debljina ozonskog omotača iznad Evrope opada velikom brzinom, što ne može a da ne uzbudi umove naučnika. U proteklih godinu dana debljina ozonskog "premaza" smanjena je za 30%, a stopa propadanja prirodnog zaštitnog sloja dostigla je najviši nivo u posljednjih 50 godina. Utvrđeno je da se kemijske reakcije koje uništavaju ozon odvijaju na površini kristala leda i svih drugih čestica koje su pale u visoke slojeve stratosfere iznad polarnih područja. Kakvu opasnost ovo predstavlja za ljude?

Tanak ozonski omotač (2-3 mm kada je raspoređen po cijeloj Zemljinoj kugli) nije u stanju spriječiti prodor kratkotalasnih ultraljubičastih zraka, koji uzrokuju rak kože i opasni su za biljke. Stoga je danas, zbog velike aktivnosti sunca, sunčanje postalo manje korisno. Naime, centri za ekologiju bi trebali davati preporuke stanovništvu kako da se ponašaju u zavisnosti od aktivnosti sunca, ali kod nas takvog centra nema.

Klimatske promjene su povezane s oštećenjem ozonskog omotača. Jasno je da će se promjene dogoditi ne samo na teritoriji na kojoj se „proteže“ ozonska rupa. Lančana reakcija će dovesti do promjena u mnogim dubokim procesima naše planete. To ne znači da će brzo globalno zagrijavanje početi posvuda, jer nas plaše u horor filmovima. Ipak, to je previše komplikovan i dugotrajan proces. Ali mogu se pojaviti i druge kataklizme, na primjer, povećat će se broj tajfuna, tornada, uragana.

Utvrđeno je da se "rupe" u ozonskom omotaču javljaju iznad Arktika i Antarktika. To je zbog činjenice da se na polovima formiraju kiseli oblaci koji uništavaju ozonski omotač. Ispostavilo se da ozonske rupe ne nastaju zbog aktivnosti Sunca, kako se obično vjeruje, već od svakodnevnih aktivnosti svih stanovnika planete, uključujući i nas. Tada se "kiseli jazovi" pomjeraju, i to najčešće u Sibir.

Koristeći novi matematički model, bilo je moguće povezati podatke iz zemaljskih, satelitskih i zračnih osmatranja s razinama vjerovatnih budućih emisija spojeva koji oštećuju ozonski omotač u atmosferu, vremenom njihovog transporta na Antarktik i vremenskim prilikama u južnim geografskim širinama. Koristeći model, dobijena je prognoza prema kojoj će se ozonski omotač iznad Antarktika oporaviti 2068. godine, a ne 2050. godine, kako se mislilo.

Poznato je da je trenutno nivo ozona u stratosferi na teritorijama udaljenim od polova ispod norme za oko 6%. Istovremeno, u proljetnom periodu sadržaj ozona nad Antarktikom može se smanjiti za 70% u odnosu na prosječnu godišnju vrijednost. Novi model omogućava preciznije predviđanje nivoa gasova koji oštećuju ozonski omotač nad Antarktikom i njihovu vremensku dinamiku, koja određuje veličinu ozonske „rupe“.

Upotreba supstanci koje oštećuju ozonski omotač ograničena je Montrealskim protokolom. Vjerovalo se da će to dovesti do brzog "zatezanja" ozonske rupe. Međutim, nove studije su pokazale da će u stvarnosti stopa njegovog smanjenja postati vidljiva tek od 2018.

Istorija ozona

Prva zapažanja ozona datiraju iz 1840. godine, ali problem ozona se brzo razvio 1920-ih, kada su se pojavile specijalne zemaljske stanice u Engleskoj i Švicarskoj.

Sondiranje atmosferskog ozona u zraku i ispuštanje ozonskih sondi otvorilo je dodatni način za proučavanje odnosa između transporta ozona i atmosferske stratifikacije. Nova era je obilježena pojavom umjetnih Zemljinih satelita koji promatraju atmosferski ozon i pružaju ogromnu količinu informacija.

Godine 1986. potpisan je Montrealski protokol za ograničavanje proizvodnje i potrošnje supstanci koje oštećuju ozonski omotač i koje oštećuju ozonski omotač. Do danas je 189 zemalja pristupilo Montrealskom protokolu. Utvrđeni su i rokovi za prestanak proizvodnje drugih supstanci koje oštećuju ozonski omotač. Prema modelskim prognozama, ukoliko se poštuje Protokol, nivo hlora u atmosferi će se smanjiti do 2050. godine na nivo iz 1980. godine, što može dovesti do nestanka antarktičke „ozonske rupe“.

Razlozi za stvaranje "ozonske rupe"

U ljeto i proljeće koncentracija ozona se povećava. Ona je uvijek veća nad polarnim područjima nego nad ekvatorijalnim. Osim toga, mijenja se prema 11-godišnjem ciklusu, koji se poklapa s ciklusom sunčeve aktivnosti. Sve je to bilo dobro poznato 1980-ih godina. Zapažanja su pokazala da se nad Antarktikom iz godine u godinu događa sporo, ali postojano smanjenje koncentracije stratosferskog ozona. Ovaj fenomen je nazvan "ozonska rupa" (iako, naravno, nije bilo rupe u pravom značenju ove riječi).

Kasnije, 90-ih godina prošlog veka, isti pad je počeo da se dešava i nad Arktikom. Fenomen antarktičke "ozonske rupe" još nije jasan: da li je "rupa" nastala kao rezultat antropogenog zagađenja atmosfere, ili je riječ o prirodnom geoastrofizičkom procesu.

Među verzijama formiranja ozonskih rupa su:

· uticaj čestica koje se emituju prilikom atomskih eksplozija;

letovi raketa i aviona na velikim visinama;

· reakcije sa ozonom nekih supstanci koje proizvode hemijska postrojenja. To su prvenstveno klorirani ugljovodonici i posebno freoni - hlorofluorougljikohidrati, odnosno ugljovodonici u kojima su svi ili većina atoma vodika zamijenjeni atomima fluora i hlora.

Klorofluorougljenici se široko koriste u modernim kućnim i industrijskim hladnjacima (zato se zovu „freoni“), u aerosolnim limenkama, kao sredstva za kemijsko čišćenje, za gašenje požara u transportu, kao sredstva za pjenjenje, za sintezu polimera. Svjetska proizvodnja ovih supstanci dostigla je skoro 1,5 miliona tona godišnje.

Pošto su veoma isparljivi i prilično otporni na hemijske napade, hlorofluorougljici nakon upotrebe ulaze u atmosferu i mogu ostati u njoj do 75 godina, dostižući visinu ozonskog omotača. Ovdje se pod djelovanjem sunčeve svjetlosti razgrađuju, oslobađajući atomski hlor, koji služi kao glavni "poremećač" u ozonskom omotaču.

Široka upotreba fosilnih resursa praćena je ispuštanjem u atmosferu velikih masa različitih kemijskih spojeva. Većina antropogenih izvora koncentrirana je u gradovima koji zauzimaju samo mali dio teritorije naše planete. Kao rezultat kretanja zračnih masa sa zavjetrinske strane velikih gradova, formira se višekilometarski oblak zagađenja.

Izvori zagađenja vazduha su:

1) Drumski transport. Može se pretpostaviti da će se doprinos transporta zagađenju zraka povećati sa povećanjem broja automobila.

2) Industrijska proizvodnja. Osnovni proizvodi glavne organske sinteze su etilen (gotovo polovina svih organskih supstanci se proizvodi na njegovoj bazi), propilen, butadien, benzol, toluen, ksileni i metanol. Emisije iz hemijske i petrohemijske industrije sadrže širok spektar zagađivača: komponente sirovina, međuproizvode, nusproizvode i ciljne proizvode sinteze.

3) Aerosoli. Fluorohlorougljovodonici (freoni) se široko koriste kao isparljive komponente (propelanti) u aerosolnim pakovanjima. U te svrhe korišteno je oko 85% freona, a samo 15% - u instalacijama za hlađenje i umjetnu klimu. Specifičnost upotrebe freona je takva da 95% njihove količine ulazi u atmosferu 1-2 godine nakon proizvodnje. Vjeruje se da gotovo sva proizvedena količina freona prije ili kasnije mora ući u stratosferu i uključiti se u katalitički ciklus uništavanja ozona.

Zemljina kora sadrži različite plinove u slobodnom stanju, sorbirane u raznim stijenama i otopljene u vodi. Neki od ovih plinova dospiju do površine Zemlje kroz duboke rasjede i pukotine i difundiraju u atmosferu. O postojanju ugljovodoničkog disanja zemljine kore svjedoči povećan sadržaj metana u površinskom zraku iznad naftnih i plinskih basena u odnosu na globalnu pozadinu.

Istraživanja su pokazala da gasovi vulkana u Nikaragvi sadrže značajne količine HF. Analiza uzoraka vazduha uzetih iz kratera vulkana Masaya takođe je pokazala prisustvo freona u njima zajedno sa drugim organskim jedinjenjima. Halogenirani ugljovodonici su takođe prisutni u gasovima hidrotermalnih izvora. Ovi podaci zahtijevali su dokaze da otkriveni fluorougljenici nisu antropogenog porijekla. I takvi dokazi su dobijeni. CFC su pronađeni u zračnim mjehurićima antarktičkog leda starog 2.000 godina. Stručnjaci NASA-e poduzeli su jedinstveno istraživanje zraka iz hermetički zatvorenog olovnog kovčega pronađenog u Marylandu i pouzdano datiranog u 17. vijek. U njemu su pronađeni i freoni. Još jedna potvrda postojanja prirodnog izvora freona „podignuta“ je sa morskog dna. CFCl 3 je pronađen u vodi izvađenoj 1982. godine sa dubine od više od 4000 metara u ekvatorijalnom dijelu Atlantskog okeana, na dnu Aleutskog rova ​​i na dubini od 4500 metara od obale Antarktika.

Zablude o ozonskim "rupama"

Postoji nekoliko široko rasprostranjenih mitova o stvaranju ozonskih rupa. Unatoč svojoj neznanstvenoj prirodi, često se pojavljuju u medijima - ponekad iz neznanja, ponekad podržani od strane teoretičara zavjere. Neki od njih su navedeni u nastavku.

1) Freoni su glavni razarači ozona. Ova izjava vrijedi za srednje i visoke geografske širine. U ostalom, ciklus hlora je odgovoran za samo 15-25% gubitka ozona u stratosferi. Treba napomenuti da je 80% hlora antropogenog porijekla. Odnosno, ljudska intervencija uvelike povećava doprinos ciklusa hlora. Prije ljudske intervencije, procesi stvaranja ozona i njegovog uništavanja bili su u ravnoteži. Ali freoni koje emituje ljudska aktivnost pomjerili su ovu ravnotežu prema smanjenju koncentracije ozona. Mehanizam uništavanja ozona u polarnim područjima se u principu razlikuje od viših geografskih širina; ključna faza je pretvaranje neaktivnih oblika tvari koje sadrže halogene u okside, što se događa na površini čestica polarnih stratosferskih oblaka. I kao rezultat toga, gotovo sav ozon se uništava u reakcijama s halogenima (hlor je odgovoran za 40-50%, a brom oko 20-40%).

2) Freoni su preteški da bi došli do stratosfere .

Ponekad se tvrdi da, budući da su molekuli freona mnogo teži od dušika i kisika, ne mogu doći do stratosfere u značajnim količinama. Međutim, atmosferski plinovi se miješaju u potpunosti, a ne stratificiraju ili sortiraju po težini. Procjene potrebnog vremena za difuzijsko odvajanje plinova u atmosferi zahtijevaju vremena od nekoliko hiljada godina. Naravno, to nije moguće u dinamičnoj atmosferi. Stoga su čak i takvi teški plinovi kao što su inertni ili freoni ravnomjerno raspoređeni u atmosferi, dosežući, između ostalog, i stratosferu. Eksperimentalna mjerenja njihovih koncentracija u atmosferi to potvrđuju. Ako se plinovi u atmosferi ne miješaju, tada bi tako teški plinovi iz njenog sastava poput argona i ugljičnog dioksida na površini Zemlje formirali sloj debeo nekoliko desetina metara, što bi površinu Zemlje učinilo nenastanjivom. Srećom, to nije slučaj.

3) Glavni izvori halogena su prirodni, a ne antropogeni

Izvori hlora u stratosferi

Smatra se da su prirodni izvori halogena, kao što su vulkani ili okeani, značajniji za proces uništavanja ozona od onih koje je stvorio čovjek. Ne dovodeći u pitanje doprinos prirodnih izvora ukupnoj ravnoteži halogena, treba napomenuti da oni uglavnom ne dopiru do stratosfere zbog činjenice da su rastvorljivi u vodi (uglavnom joni hlorida i hlorovodonika) i da se ispiraju iz atmosfere, koja pada kao kiša na tlo.

4) Ozonska rupa mora biti locirana iznad izvora freona

Dinamika promjena veličine ozonske rupe i koncentracije ozona na Antarktiku tijekom godina.

Mnogi ne razumiju zašto se ozonska rupa formira na Antarktiku, kada se glavne emisije freona dešavaju na sjevernoj hemisferi. Činjenica je da se freoni dobro miješaju u troposferi i stratosferi. S obzirom na njihovu nisku reaktivnost, praktički se ne troše u nižim slojevima atmosfere i imaju vijek trajanja od nekoliko godina ili čak decenija. Stoga lako dospiju u gornju atmosferu. Antarktička "ozonska rupa" ne postoji trajno. Pojavljuje se u kasnu zimu - rano proljeće.

Razlozi zbog kojih na Antarktiku nastaje ozonska rupa vezani su za lokalnu klimu. Niske temperature antarktičke zime dovode do stvaranja polarnog vrtloga. Vazduh unutar ovog vrtloga kreće se uglavnom zatvorenim putevima oko Južnog pola. U ovom trenutku, polarni region nije osvijetljen Suncem, a ozon se tamo ne pojavljuje. S dolaskom ljeta, količina ozona se povećava i ponovo dostiže svoju prethodnu normu. Odnosno, fluktuacije koncentracije ozona nad Antarktikom su sezonske. Međutim, ako pratimo dinamiku promjena koncentracije ozona i veličine ozonske rupe u prosjeku u toku jedne godine u proteklim desetljećima, onda postoji strogo definiran trend smanjenja koncentracije ozona.

5) Ozon se razgrađuje samo iznad Antarktika

Evolucija ozonskog omotača iznad Arose, Švicarska

Ovo nije tačno, nivo ozona takođe opada u celoj atmosferi. To pokazuju rezultati dugotrajnih mjerenja koncentracije ozona u različitim dijelovima planete. Možete pogledati grafikon koncentracije ozona iznad Arose (Švicarska).

Načini rješavanja problema

Za početak globalnog oporavka potrebno je smanjiti pristup atmosferi svih supstanci koje vrlo brzo uništavaju ozon i tamo se dugo skladište. Ljudi bi to trebali razumjeti i pomoći prirodi da pokrene proces obnove ozonskog omotača, a posebno su potrebne nove šumske plantaže.

Da biste obnovili ozonski omotač, potrebno ga je hraniti. U početku je u tu svrhu trebalo stvoriti nekoliko zemaljskih tvornica ozona i "baciti" ozon u gornju atmosferu na teretnim avionima. Međutim, ovaj projekat (vjerovatno je to bio prvi projekat koji je "liječio" planetu) nije realizovan. Drugi način predlaže ruski konzorcij "Interozone": proizvoditi ozon direktno u atmosferi. U bliskoj budućnosti, zajedno sa njemačkom kompanijom Daza, planirano je podizanje balona infracrvenim laserima na visinu od 15 km, uz pomoć kojih se iz dvoatomskog kiseonika može dobiti ozon. Ukoliko se ovaj eksperiment pokaže uspješnim, u budućnosti se planira iskoristiti iskustvo ruske orbitalne stanice "Mir" i stvoriti nekoliko svemirskih platformi sa izvorima energije i laserima na visini od 400 km. Laserski snopovi će biti usmjereni na centralni dio ozonskog omotača i stalno će ga hraniti. Izvor energije mogu biti solarni paneli. Astronauti na ovim platformama bit će potrebni samo za periodične preglede i popravke.

Hoće li se ostvariti grandiozni mirovni projekat, pokazaće vrijeme.

S obzirom na hitnost situacije, čini se potrebnim:

Proširiti kompleks teorijskih i eksperimentalnih studija o problemu očuvanja ozonskog omotača;

Aktivnim sredstvima uspostaviti Međunarodni fond za očuvanje ozonskog omotača;

Organizirati Međunarodni komitet za razvoj strategije za opstanak čovječanstva u ekstremnim uvjetima.

Bibliografija

1. (ru -).

2. ((citirajte web - | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 - | title = "Duel" Da li se isplati? - | datum pristupa = 3.07.2007 - | lang = ru - ) )

3. I.K.Larin. Ozonski omotač i Zemljina klima. Greške uma i njihovo ispravljanje..

4. Nacionalna akademija nauka Halokarboni: efekti na stratosferski ozon. - 1976.

5. Babakin B. S. Rashladna sredstva: istorijat pojave, klasifikacija, primjena.

6. Časopis "Ekologija i život". Članak E.A. Žadina, kandidat fizičko-matematičkih nauka.

Ozon se nalazi u otpadnim gasovima koje emituju preduzeća i opasna je hemikalija. Vrlo je aktivan element i može uzrokovati koroziju konstrukcijskih elemenata različitih konstrukcija. Međutim, u atmosferi se ozon pretvara u neprocjenjivog pomoćnika, bez kojeg život na Zemlji jednostavno ne bi postojao.

Zove se stratosfera koja prati onu u kojoj živimo. Njegov gornji dio je prekriven ozonom, njegov sadržaj u ovom sloju je 3 molekula na 10 miliona drugih molekula zraka. Unatoč činjenici da je koncentracija vrlo niska, ozon obavlja najvažniju funkciju - u stanju je blokirati put ultraljubičastih zraka koje dolaze iz svemira istovremeno sa sunčevom svjetlošću. Ultraljubičaste zrake negativno utječu na strukturu živih stanica i mogu uzrokovati razvoj bolesti poput očne katarakte, raka i drugih ozbiljnih oboljenja.

Osnova zaštite je sljedeći princip. U trenutku kada se molekule kiseonika sretnu na putu ultraljubičastih zraka, dolazi do reakcije njihovog cijepanja na 2 atoma kisika. Nastali atomi se kombinuju sa nerazdvojenim molekulima, stvarajući molekule ozona koji se sastoje od 3 atoma kiseonika. Prilikom susreta s molekulima ozona, potonji ih uništavaju u tri atoma kisika. Trenutak cijepanja molekula je praćen oslobađanjem topline i one više ne dopiru do površine Zemlje.

Ozonske rupe

Proces pretvaranja kiseonika u ozon i obrnuto naziva se ciklus kiseonik-ozon. Njegov mehanizam je izbalansiran, međutim, dinamika se mijenja ovisno o intenzitetu sunčevog zračenja, godišnjem dobu i elementarnim nepogodama, a posebno su naučnici zaključili da ljudska aktivnost negativno utiče na njegovu debljinu. Oštećenje ozonskog omotača zabilježeno je tokom proteklih decenija na mnogim mjestima. U nekim slučajevima potpuno je nestao. Kako smanjiti negativan uticaj osobe na ovaj ciklus?

Ozonske rupe nastaju zbog činjenice da je proces uništavanja zaštitnog sloja mnogo intenzivniji od njegovog stvaranja. To je zbog činjenice da je u procesu ljudskog života atmosfera zagađena raznim spojevima koji oštećuju ozonski omotač. To su, prije svega, hlor, brom, fluor, ugljik i vodonik. Naučnici vjeruju da su CFC glavna prijetnja ozonskom omotaču. Široko se koriste u rashladnim uređajima, industrijskim otapalima, klima uređajima i aerosolnim limenkama.

Hlor, dospevši u ozonski omotač, stupa u interakciju sa. Hemijska reakcija također proizvodi molekul kisika. Kada se klor oksid susreće sa slobodnim atomom kisika, dolazi do druge interakcije, uslijed koje se oslobađa klor i pojavljuje se molekul kisika. U budućnosti se lanac ponavlja, jer hlor ne može izaći izvan granica atmosfere ili potonuti na tlo. Ozonske rupe su posljedica činjenice da se koncentracija ovog elementa smanjuje zbog njegovog ubrzanog cijepanja kada se u njegovom sloju pojave strane strane komponente.

Mjesta lokalizacije

Najveće ozonske rupe pronađene su iznad Antarktika. Njihova veličina praktički odgovara površini samog kontinenta. Ovo područje je praktično nenaseljeno, ali naučnici izražavaju zabrinutost da bi se jaz mogao proširiti i na druga područja planete, koja su gusto naseljena. Ovo je opterećeno smrću Zemlje.

Da bi se spriječilo smanjenje ozonskog omotača, potrebno je prije svega smanjiti količinu štetnih tvari koje se emituju u atmosferu. Godine 1987. potpisan je Montrealski ugovor u 180 zemalja, koji predviđa postupno smanjenje emisije supstanci koje sadrže hlor. Sada se ozonske rupe već smanjuju, a naučnici izražavaju nadu da će se situacija u potpunosti popraviti do 2050. godine.

Zemljina atmosfera sadrži nekoliko slojeva koji se nalaze na različitim visinama. Jedan od najvažnijih je ozonski omotač koji se nalazi u stratosferi. Da biste saznali šta je ozonska rupa, morate razumjeti funkciju ovog sloja i važnost njegovog postojanja za život na planeti.

Opis

Visina ozonskog omotača varira ovisno o temperaturnom režimu određenog područja, na primjer, u tropima je u rasponu između 25 i 30 km, a na polovima - od 15 do 20 km. Ozon je plin koji nastaje djelovanjem sunčevog zračenja na molekule kisika. Proces disocijacije ozona dovodi do apsorpcije većine opasnog ultraljubičastog zračenja koje emituje Sunce.
Debljina sloja se obično mjeri u Dobsonovim jedinicama, od kojih je svaka jednaka ozonskom omotaču od 10 mikrometara, pod uslovima normalnog pritiska i temperature. Minimalna debljina ispod koje sloj prestaje postojati je 220 jedinica. Dobson. Prisustvo ozonskog omotača utvrdili su francuski fizičari Charles Fabry i Henri Buisson početkom 20. stoljeća pomoću spektroskopske analize.

Ozonske rupe

Postoji mnogo verzija o tome šta tačno izaziva stanjivanje ozonskog omotača planete. Neki naučnici za to krive antropogene faktore, dok drugi to smatraju prirodnim procesom. Ozonske rupe su smanjenje ili potpuni nestanak datog gasa iz stratosfere. Prvi put je ovaj fenomen zabilježen 1985. godine, nalazio se na površini od oko 1.000 kvadratnih kilometara u antarktičkoj regiji.
Pojava ove rupe bila je ciklična, pojavila se u avgustu i nestala u decembru. Istovremeno se u arktičkoj regiji pojavila još jedna nešto manja rupa. Razvojem tehnologije postalo je moguće u realnom vremenu zabilježiti stvaranje pukotina ozonskog omotača, a sada naučnici mogu sa sigurnošću reći da ih na planeti ima nekoliko stotina. Najveći se nalaze na polovima.

Uzroci i posljedice ozonskih rupa

Postoji teorija da ozonske rupe nastaju iz prirodnih razloga. Prema njoj, budući da do pretvaranja kiseonika u ozon dolazi kao posledica izlaganja sunčevom zračenju, onda se u njegovom odsustvu tokom polarne zime ovaj gas ne proizvodi. Tokom duge noći, već formirani ozon se zbog svoje velike mase spušta u niže slojeve atmosfere, gdje se uništava pod pritiskom. Ova verzija savršeno objašnjava pojavu rupa na polovima, ali ne pojašnjava formiranje njihovih velikih pandana na teritorijama Kazahstana i Rusije, gdje se polarne noći ne primjećuju.
Nedavno se naučna zajednica složila da postoje i prirodni i umjetni uzroci oštećenja ozona. Antropogeni faktor uključuje povećanje koncentracije određenih hemikalija u Zemljinoj atmosferi. Ozon se uništava reakcijama sa hlorom, vodonikom, bromom, hlorovodonikom, azot-monoksidom, metanom, kao i freonom i njegovim derivatima. Uzroci i posljedice ozonskih rupa još nisu u potpunosti utvrđeni, ali gotovo svaka godina donosi nova otkrića u ovoj oblasti.

Zašto su ozonske rupe opasne?

Ozon apsorbuje izuzetno opasno sunčevo zračenje, sprečavajući ga da dopre do površine planete. Kada sloj ovog gasa postane tanji, sve na Zemlji je izloženo običnom radioaktivnom zračenju. To izaziva rast karcinoma, uglavnom lokaliziranih na koži. Za biljke je štetan i nestanak ozona, u njima se javljaju razne genetske mutacije i općenito smanjenje vitalnosti. Posljednjih godina čovječanstvo postaje sve svjesnije koliko su ozonske rupe opasne za život na Zemlji.

Zaključak

Shvativši opasnost od uništavanja ozona, međunarodna zajednica je poduzela niz mjera u cilju smanjenja negativnog uticaja na atmosferu. Godine 1987. u Montrealu je potpisan protokol koji obavezuje da se upotreba freona u industriji svede na najmanju moguću mjeru, jer upravo taj plin izaziva pojavu rupa izvan polarnih područja. Međutim, trebat će oko sto godina da se freon koji je već ispušten u atmosferu razgradi, pa je malo vjerovatno da će se broj ozonskih rupa u Zemljinoj atmosferi smanjiti u bliskoj budućnosti.

Ova ogromna rupa u ozonskom omotaču Zemlje otkrivena je 1985. godine, pojavila se iznad Antarktika. U prečniku je više od hiljadu kilometara, a po površini - oko devet miliona kvadratnih kilometara.

Svake godine u mjesecu avgustu rupa nestane i dešava se kao da ovaj ogroman ozonski jaz nikada nije postojao.

Ozonska rupa - definicija

Ozonska rupa je smanjenje ili potpuno odsustvo koncentracije ozona u ozonskom omotaču Zemlje. Prema izvještaju Svjetske meteorološke organizacije i teoriji općeprihvaćenoj u nauci, značajno smanjenje ozonskog omotača uzrokovano je sve većim antropogenim faktorom – oslobađanjem broma i freona koji sadrže hlor.

Postoji još jedna hipoteza, prema kojoj je sam proces stvaranja rupa u ozonskom omotaču prirodan i ni na koji način nije povezan s rezultatima djelovanja ljudske civilizacije.

Smanjenje koncentracije ozona u atmosferi uzrokuje kombinaciju faktora. Jedna od glavnih je uništavanje molekula ozona tokom reakcija sa različitim supstancama prirodnog i antropogenog porekla, kao i odsustvo sunčeve svetlosti i radijacije tokom polarne zime. To uključuje polarni vrtlog, koji je posebno stabilan i sprječava prodor ozona iz geografskih širina polarnog područja, te rezultirajuće stratosferske polarne oblake čija površina čestica djeluje kao katalizator za reakciju raspada ozona.

Ovi faktori su tipični za Antarktik, a na Arktiku je polarni vrtlog mnogo slabiji zbog činjenice da nema kontinentalne površine. Temperatura je ovdje za određenu količinu viša, za razliku od Antarktika. Polarni stratosferski oblaci su rjeđi na Arktiku i imaju tendenciju raspadanja u ranu jesen.

Šta je ozon?

Ozon je otrovna supstanca koja je štetna za ljude. U malim količinama ima veoma prijatan miris. Da biste se u to uvjerili, možete prošetati šumom u polju s grmljavinom - tada ćemo uživati ​​na svježem zraku, ali ćemo se kasnije osjećati jako loše.

U normalnim uslovima, ispod Zemljine atmosfere praktično nema ozona - ova supstanca je prisutna u velikim količinama u stratosferi, počevši negde oko 11 kilometara iznad zemlje i proteže se do 50-51 kilometar. Ozonski omotač nalazi se na vrhu soma, odnosno otprilike 51 kilometar iznad zemlje. Ovaj sloj upija smrtonosne zrake sunca i tako štiti naše, a ne samo naše živote.

Prije otkrića ozonskih rupa, ozon se smatrao supstancom koja je trovala atmosferu. Vjerovalo se da je atmosfera ispunjena ozonom i da je upravo on glavni krivac "efekta staklene bašte", s kojim se nešto moralo učiniti.

U sadašnjosti, naprotiv, čovječanstvo pokušava poduzeti korake da obnovi ozonski omotač, jer ozonski omotač postaje tanji na cijeloj Zemlji, a ne samo iznad Antarktika.

Postoje mnoge hipoteze koje pokušavaju objasniti pad koncentracije ozona. Razlozi njegovih fluktuacija u Zemljinoj atmosferi povezani su sa:

• · sa dinamičkim procesima koji se odvijaju u Zemljinoj atmosferi (unutrašnji gravitacioni talasi, Azorski anticiklon, itd.);
• Sa uticajem Sunca (fluktuacije u njegovoj aktivnosti);
• · sa vulkanizmom kao posljedicom geoloških procesa (odljev freona iz vulkana koji sudjeluju u uništavanju ozonskog omotača, varijacije Zemljinog magnetnog polja, itd.);
• · prirodnim procesima koji se odvijaju u gornjim ljuskama Zemlje, uključujući aktivnost mikroorganizama koji proizvode dušik, morske struje (fenomen El Niño), šumske požare itd.;
• · sa antropogenim faktorom povezanim sa ljudskom ekonomskom aktivnošću, kada se u atmosferu proizvode značajne količine jedinjenja koja oštećuju ozonski omotač.

Poslednjih decenija uticaj antropogenih faktora se drastično povećao, što je dovelo do pojave ekoloških problema koje su sami ljudi neočekivano pretvorili u globalne: efekat staklene bašte, kisele kiše, uništavanje šuma, dezertifikacija teritorija, zagađenje okoliš sa štetnim tvarima, smanjenje biološke raznolikosti planete.

Neki naučnici smatraju da je ljudska ekonomska aktivnost u velikoj mjeri povećala udio halogenog puta raspadanja stratosferskog ozona, što je izazvalo nastanak ozonskih rupa.

Protokol iz Montreala iz 1987. zabranio je proizvodnju rashladnih sredstava, koji su u posljednjih pola stoljeća omogućavali očuvanje hrane i time ne samo da su učinili ljudski život ugodnijim, već su spasili živote mnogih miliona ljudi koji pate od nesigurnosti hrane. Kako su jeftina rashladna sredstva bila zabranjena, nerazvijene zemlje nisu mogle da kupe skupe frižidere. Stoga ne mogu skladištiti svoje poljoprivredne proizvode. Skupa uvozna oprema, razvijena u zemljama pokretača "borbe protiv ozonskih rupa", donosi im znatan prihod. Zabrana rashladnih sredstava doprinijela je povećanju smrtnosti u najsiromašnijim zemljama.

Danas možemo sa sigurnošću reći da ne postoje striktno naučno dokazani dokazi o destruktivnom djelovanju umjetno stvorenih molekula hlorofluorougljika na ozonski omotač planete. Ali u naučnoj zajednici prevladava stajalište prema kojem je u drugoj polovini 20. stoljeća razlog smanjenja debljine ozonskog omotača antropogeni faktor, koji u obliku ispuštanja freona koji sadrže hlor i brom, dovelo je do značajnog stanjivanja ozonskog omotača.

Freoni su derivati ​​zasićenih ugljovodonika koji sadrže fluor (uglavnom metana i etana) koji se koriste kao rashladna sredstva u rashladnim uređajima. Osim atoma fluora, molekule freona obično sadrže atome klora, rjeđe atome broma. Poznato je više od 40 različitih freona. Većina ih proizvodi industrija.

Freon 22 (Freon 22) - odnosi se na supstance 4. klase opasnosti. Pod dejstvom temperatura iznad 400°C može se razgraditi sa stvaranjem visokotoksičnih proizvoda: tetrafluoroetilena (klasa opasnosti 4), hlorovodonika (klasa opasnosti 2), vodonik fluorida (klasa opasnosti 1).

Tako su dobijeni podaci učvrstili zaključak mnogih (ali ne svih!) istraživača da je uočeni gubitak ozona u srednjim i visokim geografskim širinama uglavnom posljedica antropogenih spojeva koji sadrže klor i brom.

Ali prema drugim idejama, formiranje "ozonskih rupa" je uglavnom prirodan, periodičan proces, koji nije isključivo povezan sa štetnim efektima ljudske civilizacije. Danas malo ljudi dijeli ovu tačku gledišta, ne samo zbog nedostatka argumenata, već zato što se ispostavilo da je isplativije slijediti na tragu „globalnih utopija“. Mnogi naučnici su, u nedostatku sredstava za naučna istraživanja, postali i postaju žrtve grantova za potkrepljivanje ideja „globalnog ekološkog šovinizma“ i krivice za napredak u tome.

Kako ističe G. Kruchenitsky, A. Khrgian, vodeći ruski stručnjak za ozon, on je praktično prvi skrenuo pažnju na činjenicu da je stvaranje i nestanak ozonskih rupa na sjevernoj hemisferi u korelaciji s atmosfersko-dinamičkim, a ne hemijskim, procesi. Sadržaj ozona se može promijeniti za nekoliko desetina posto u roku od dva do tri dana. Odnosno, poenta nije u supstancama koje oštećuju ozonski omotač, već u dinamici same atmosfere.

E. Borisenkov, istaknuti specijalista u oblasti atmosferskih studija, na osnovu obrade podataka sa devet zapadnoevropskih stanica tokom dvadeset i tri godine, ustanovio je korelaciju između 11-godišnjih ciklusa Sunčeve aktivnosti i promena ozona u Zemljinoj atmosferi.

Uzroci ozonskih rupa uglavnom su povezani s antropogenim izvorima spojeva koji prodiru u stratosferski sloj Zemljine atmosfere. Međutim, postoji jedna kvaka. Sastoji se u činjenici da se glavni izvori spojeva koji oštećuju ozonski omotač ne nalaze na polarnim (južnim i sjevernim) geografskim širinama, već su koncentrirani bliže ekvatoru i gotovo u potpunosti su smješteni na sjevernoj hemisferi. Dok se najčešće pojave stanjivanja ozonskog omotača (stvarna pojava ozonskih rupa) zapažaju na Antarktiku (južna hemisfera) i rjeđe u arktičkoj zoni.

Odnosno, izvori jedinjenja koja oštećuju ozonski omotač moraju se brzo i dobro izmešati u Zemljinoj atmosferi. Istovremeno, oni brzo napuštaju niže slojeve atmosfere, gdje treba promatrati i njihove reakcije uz sudjelovanje ozona. Pošteno radi, treba napomenuti da je u troposferi mnogo manje ozona nego u stratosferi. Osim toga, "životni vijek" ovih spojeva može doseći nekoliko godina. Stoga mogu doći do stratosfere u uslovima dominantnih vertikalnih kretanja vazdušnih masa i toplote. Ali ovdje dolazi do poteškoća. Budući da se glavna kretanja povezana s prijenosom topline i mase (toplota + transportirana zračna masa) izvode upravo u troposferi. A kako je temperatura zraka već na visini od 11-10 km konstantna i iznosi oko -50°C, ovaj prijenos topline i mase iz troposferskog sloja u stratosferski treba usporiti. A učešće antropogenih izvora koji uništavaju ozonski omotač možda nije toliko značajno kao što se do sada smatra.

Sljedeća činjenica koja može smanjiti ulogu antropogenog faktora u uništavanju ozonskog omotača Zemlje je pojava ozonskih rupa, uglavnom u proljeće ili zimu. Ali to je, prvo, u suprotnosti s pretpostavkom o mogućnosti brzog miješanja spojeva koji oštećuju ozonski omotač u Zemljinoj atmosferi i njihovog prodiranja u sloj stratosfere visoke koncentracije ozona. Drugo, antropogeni izvor jedinjenja koja oštećuju ozonski omotač je stalan. Posljedično, teško je objasniti razlog za pojavu ozonskih rupa u proljeće i zimu, pa čak i u polarnim geografskim širinama, antropogenim uzrokom. S druge strane, prisustvo polarnih zima i prirodno smanjenje sunčevog zračenja zimi na zadovoljavajući način objašnjavaju prirodni uzrok nastanka ozonskih rupa iznad Antarktika i Arktika. Na primjer, koncentracije ozona u Zemljinoj atmosferi ljeti variraju od 0 do 0,07%, a zimi od 0 do 0,02%.

Na Antarktiku i Arktiku mehanizam uništavanja ozona se bitno razlikuje od viših geografskih širina. Ovdje se uglavnom događa pretvaranje neaktivnih oblika tvari koje sadrže halogene u okside. Reakcija se odvija na površini čestica polarnih stratosferskih oblaka. Kao rezultat, gotovo sav ozon se uništava u reakcijama s halogenima. U isto vrijeme, hlor je odgovoran za 40-50%, a brom oko 20-40%.

S dolaskom polarnog ljeta, količina ozona se povećava i ponovo dostiže svoju prethodnu normu. Odnosno, fluktuacije koncentracije ozona nad Antarktikom su sezonske. Svi to prepoznaju. Ali ako su, ipak, raniji pristalice antropogenih izvora spojeva koji oštećuju ozonski omotač bili skloni tvrditi da je tijekom godine došlo do stalnog smanjenja koncentracije ozona, kasnije se ta dinamika pokazala suprotnom. Ozonske rupe su počele da se smanjuju. Iako bi, po njihovom mišljenju, obnova ozonskog omotača trebala trajati nekoliko decenija. Budući da se vjerovalo da se u atmosferi nakupila ogromna količina freona iz antropogenih izvora, čiji životni vijek je desetine, pa čak i stotine godina. Stoga zaoštravanje ozonske rupe ne treba očekivati ​​prije 2048. godine. Kao što vidite, ovo predviđanje se nije ostvarilo. S druge strane, napori za smanjenje obima proizvodnje freona postali su kardinalni.

organizam ultraljubičasti ozon morski