"Možda možete reći da je svrha čovjeka, takoreći, uništiti svoju vrstu, nakon što je prije toga Zemlju učinio nenastanjivom."

J. B. Lamarck.

Otkako je formirano visokoindustrijalizirano društvo, opasne ljudske intervencije u prirodi dramatično su porasle, postala je raznovrsnija i prijeti postati globalna opasnost za čovječanstvo. Stvarna prijetnja globalne ekološke krize, shvaćena cijelom populacijom planeta, visi nad svijetom. Prava nada za njegovu prevenciju leži u stalnom ekološkom obrazovanju i prosvjećivanju ljudi.

Možemo izdvojiti glavne razloge koji dovode do ekološke katastrofe:

zagađenje

trovanje okoliša;

osiromašenje atmosfere kisikom;

Stvaranje ozonskih "rupa".

Ovo izvješće sažima neke literaturne podatke o uzrocima i posljedicama razaranja ozonskog omotača, kao i načine rješavanja problema nastanka „ozonskih rupa“.

Kemijska i biološka svojstva ozona

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

Ti radikali pokreću lančane reakcije radikala s bioorganskim molekulama (lipidi, proteini, nukleinske kiseline), što dovodi do smrti stanice. Upotreba ozona za sterilizaciju vode za piće temelji se na njegovoj sposobnosti da ubija klice. Ozon nije ravnodušan ni prema višim organizmima. Dugotrajno izlaganje okolišu koji sadrži ozon (kao što su fizioterapija i prostorije za zračenje kvarcom) može uzrokovati ozbiljna oštećenja živčanog sustava. Stoga je ozon u velikim dozama otrovan plin. Njegova najveća dopuštena koncentracija u zraku radnog prostora je 0,1 mg / m 3.

Vrlo je malo ozona, koji tako divno miriše tijekom grmljavinske oluje, u atmosferi - 3-4 ppm (ppm) - (3-4) * 10 -4%. Međutim, za floru i faunu planeta, njegova prisutnost je izuzetno važna. Uostalom, život koji je nastao u oceanskim dubinama mogao je "ispuzati" na kopno tek nakon formiranja ozonskog štita prije 600-800 milijuna godina. Apsorpcijom biološki aktivnog sunčevog ultraljubičastog zračenja, osigurao je njegovu sigurnu razinu na površini planeta. Život na Zemlji nezamisliv je bez ozonskog omotača koji štiti sva živa bića od štetnog ultraljubičastog zračenja sunca. 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" nad Antarktikom i smanjenja sadržaja ozona na sjevernoj hemisferi.

Ozon nastaje u gornjoj stratosferi (40-50 km) tijekom fotokemijskih reakcija koje uključuju kisik, dušik, vodik i klor. Atmosferski ozon koncentriran je u dva područja – stratosferi (do 90%) i troposferi. Što se tiče sloja troposferskog ozona raspoređenog na nadmorskoj visini od 0 do 10 km, on je upravo zbog nekontroliranih industrijskih emisija sve veći. U nižoj stratosferi (10-25 km), gdje ima najviše ozona, glavnu ulogu u sezonskim i dugoročnim promjenama njegove koncentracije imaju procesi prijenosa zračnih masa.

Debljina ozonskog omotača nad Europom opada velikom brzinom, što ne može nego uzbuđivati ​​umove znanstvenika. Tijekom protekle godine debljina ozonske "prevlake" smanjila se za 30%, a stopa propadanja prirodnog zaštitnog sloja dosegla je najvišu razinu u posljednjih 50 godina. Utvrđeno je da se na površini ledenih kristala i svih drugih čestica koje su pale u visoke slojeve stratosfere iznad polarnih područja odvijaju kemijske reakcije koje uništavaju ozon. Kakvu to opasnost predstavlja za ljude?

Tanak ozonski omotač (2-3 mm kada je raspoređen po kugli zemaljskoj) nije u stanju spriječiti prodor kratkovalnih ultraljubičastih zraka koje uzrokuju rak kože i opasne su za biljke. Stoga je danas, zbog velike aktivnosti sunca, sunčanje postalo manje korisno. Naime, centri za ekologiju trebali bi davati preporuke stanovništvu kako se ponašati ovisno o aktivnosti sunca, ali takav centar kod nas ne postoji.

Klimatske promjene povezane su s oštećenjem ozonskog omotača. Jasno je da će se promjene dogoditi ne samo na teritoriju nad kojim se “proteže” ozonska rupa. Lančana reakcija će dovesti do promjena u mnogim dubokim procesima našeg planeta. To ne znači da će brzo globalno zagrijavanje početi posvuda, kako nas plaše u horor filmovima. Ipak, to je previše kompliciran 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 pojavljuju iznad Arktika i Antarktika. To je zbog činjenice da se kiseli oblaci stvaraju na polovima, uništavajući ozonski omotač. Ispostavilo se da ozonske rupe ne nastaju zbog aktivnosti sunca, kako se obično vjeruje, već od svakodnevnih aktivnosti svih stanovnika planeta, uključujući i nas. Tada se pomiču "kisele praznine", a najčešće u Sibir.

Pomoću novog matematičkog modela bilo je moguće povezati podatke iz promatranja sa zemlje, satelita i iz zraka s razinama vjerojatnih budućih emisija spojeva koji oštećuju ozonski omotač u atmosferu, vremenom njihovog transporta do Antarktika i vremenom u južne geografske širine. Pomoću modela dobivena je prognoza prema kojoj će se ozonski omotač nad Antarktikom oporaviti 2068. godine, a ne 2050. godine, kako se mislilo.

Poznato je da je trenutačno razina ozona u stratosferi iznad područja udaljenih od polova ispod norme za oko 6%. Istodobno, u proljetnom razdoblju sadržaj ozona iznad Antarktika može se smanjiti za 70% u odnosu na prosječnu godišnju vrijednost. Novi model omogućuje točnije predviđanje razine plinova koji oštećuju ozonski omotač iznad Antarktika i njihovu vremensku dinamiku, koja određuje veličinu ozonske "rupe".

Korištenje tvari koje oštećuju ozonski omotač ograničeno je Montrealskim protokolom. Vjerovalo se da će to dovesti do brzog "stezanja" ozonske rupe. Međutim, nove studije pokazale su da će se u stvarnosti stopa njegova smanjenja primijetiti tek od 2018. godine.

Povijest ozona

Prva promatranja ozona datiraju iz 1840. godine, ali se problem ozona naglo razvio 1920-ih, kada su se u Engleskoj i Švicarskoj pojavile posebne zemaljske postaje.

Sondiranje atmosferskog ozona iz zraka i puštanje sondi za ozon otvorilo je dodatni način proučavanja odnosa između prijenosa ozona i atmosferske stratifikacije. Novo doba obilježeno je pojavom umjetnih Zemljinih satelita koji promatraju atmosferski ozon i daju golemu količinu informacija.

Godine 1986. potpisan je Montrealski protokol o ograničenju proizvodnje i potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač. Do danas je 189 zemalja pristupilo Montrealskom protokolu. Utvrđeni su i rokovi za prestanak proizvodnje ostalih tvari koje oštećuju ozonski omotač. Prema predviđanjima modela, ako se poštuje Protokol, razina klora u atmosferi smanjit će se do 2050. na razinu iz 1980., što može dovesti do nestanka antarktičke "ozonske rupe".

Razlozi za nastanak “ozonske rupe”

U ljeto i proljeće koncentracija ozona raste. Uvijek je veća nad polarnim područjima nego nad ekvatorijalnim. Osim toga, mijenja se prema ciklusu od 11 godina, koji se podudara s ciklusom Sunčeve aktivnosti. Sve se to već dobro znalo osamdesetih godina prošlog stoljeća. Promatranja su pokazala da se nad Antarktikom iz godine u godinu javlja polagano, ali postojano smanjenje koncentracije stratosferskog ozona. Ovaj fenomen je nazvan "ozonska rupa" (iako, naravno, nije postojala rupa u pravom značenju ove riječi).

Kasnije, 90-ih godina prošlog stoljeća, isti se pad počeo događati nad Arktikom. Fenomen antarktičke "ozonske rupe" još nije razjašnjen: je li "rupa" nastala kao posljedica antropogenog onečišćenja atmosfere ili je riječ o prirodnom geoastrofizičkom procesu.

Među verzijama nastanka ozonskih rupa su:

· utjecaj čestica emitiranih tijekom atomskih eksplozija;

letovi raketa i letjelica na velikim visinama;

· reakcije s ozonom nekih tvari koje proizvode kemijska postrojenja. To su prije svega klorirani ugljikovodici i posebice freoni - klorofluorougljikovodici, odnosno ugljikovodici u kojima su svi ili većina atoma vodika zamijenjeni atomima fluora i klora.

Klorofluorugljici se široko koriste u modernim kućanskim i industrijskim hladnjacima (stoga se nazivaju "freoni"), u aerosolnim limenkama, kao sredstva za kemijsko čišćenje, za gašenje požara u transportu, kao sredstva za pjenjenje, za sintezu polimera. Svjetska proizvodnja ovih tvari dosegla je gotovo 1,5 milijuna tona godišnje.

Budući da su vrlo hlapljivi i prilično otporni na kemijske napade, klorofluorougljici nakon upotrebe ulaze u atmosferu i mogu ostati u njoj do 75 godina, dosežući visinu ozonskog omotača. Ovdje se pod djelovanjem sunčeve svjetlosti razgrađuju, oslobađajući atomski klor, koji služi kao glavni "ometač" u ozonskom omotaču.

Široka uporaba fosilnih resursa popraćena je ispuštanjem u atmosferu velikih masa različitih kemijskih spojeva. Većina antropogenih izvora koncentrirana je u gradovima koji zauzimaju samo mali dio teritorija našeg planeta. Kao rezultat kretanja zračnih masa iz zavjetrine velikih gradova nastaje višekilometarski oblak onečišćenja.

Izvori zagađenja zraka su:

1) Cestovni prijevoz. Može se pretpostaviti da će doprinos prometa onečišćenju zraka rasti s povećanjem broja automobila.

2) Industrijska proizvodnja. Osnovni proizvodi glavne organske sinteze su etilen (na njegovoj osnovi se proizvodi gotovo polovica svih organskih tvari), propilen, butadien, benzen, toluen, ksileni i metanol. Emisije iz kemijske i petrokemijske industrije sadrže širok raspon onečišćujućih tvari: komponente sirovine, međuprodukte, nusproizvode i ciljne proizvode sinteze.

3) Aerosoli. Fluoroklorougljikovodici (freoni) naširoko se koriste kao hlapljive komponente (potisni plinovi) u pakiranjima aerosola. U te svrhe korišteno je oko 85% freona, a samo 15% - u rashladnim i umjetnim klima uređajima. Specifičnost uporabe freona je takva da 95% njihove količine ulazi u atmosferu 1-2 godine nakon proizvodnje. Vjeruje se da gotovo sva proizvedena količina freona mora prije ili kasnije ući u stratosferu i uključiti se u katalitički ciklus uništavanja ozona.

Zemljina kora sadrži razne plinove u slobodnom stanju, apsorbirane raznim stijenama i otopljene u vodi. Neki od tih plinova dospiju na Zemljinu površinu kroz duboke rasjede i pukotine i difundiraju u atmosferu. O postojanju ugljikovodične respiracije zemljine kore svjedoči povećan sadržaj metana u površinskom zraku iznad naftnih i plinskih bazena u odnosu na globalnu pozadinu.

Istraživanja su pokazala da plinovi vulkana u Nikaragvi sadrže značajne količine HF. Analiza uzoraka zraka uzetih iz kratera vulkana Masaya također je pokazala prisutnost freona u njima uz druge organske spojeve. Halogenirani ugljikovodici također su prisutni u plinovima hidrotermalnih izvora. Ti su podaci zahtijevali dokaze da otkriveni fluorougljici nisu antropogenog podrijetla. I takvi dokazi su dobiveni. CFC su pronađeni u mjehurićima zraka 2000 godina starog antarktičkog leda. NASA-ini stručnjaci poduzeli su jedinstveno istraživanje zraka iz hermetički zatvorenog olovnog lijesa pronađenog u Marylandu i pouzdano datiranog u 17. stoljeće. U njemu su pronađeni i freoni. Još jedna potvrda o postojanju prirodnog izvora freona “podignuta” je s morskog dna. CFCl 3 pronađen je u vodi ekstrahiranoj 1982. godine s dubine veće od 4000 metara u ekvatorijalnom dijelu Atlantskog oceana, na dnu Aleutskog rova ​​i na dubini od 4500 metara od obale Antarktika.

Zablude o ozonskim "rupama"

Postoji nekoliko raširenih mitova o nastanku ozonskih rupa. Unatoč svojoj neznanstvenosti, često se pojavljuju u medijima – ponekad iz neznanja, ponekad potpomognuti teoretičarima zavjere. Neki od njih navedeni su u nastavku.

1) Freoni su glavni razarači ozona. Ova izjava vrijedi za srednje i visoke geografske širine. U ostalom, ciklus klora je odgovoran za samo 15-25% gubitka ozona u stratosferi. Treba napomenuti da je 80% klora antropogenog podrijetla. To jest, ljudska intervencija uvelike povećava doprinos ciklusa klora. Prije ljudske intervencije, procesi stvaranja ozona i njegovog uništavanja bili su u ravnoteži. Ali freoni koje emitira ljudska aktivnost pomaknuli su ovu ravnotežu prema smanjenju koncentracije ozona. Mehanizam razaranja ozona u polarnim područjima načelno se razlikuje od viših geografskih širina, ključna faza je pretvorba neaktivnih oblika tvari koje sadrže halogen u okside, što se događa na površini čestica polarnih stratosferskih oblaka. Kao rezultat toga, gotovo sav ozon je uništen u reakcijama s halogenima (klor je odgovoran za 40-50%, a brom je oko 20-40%).

2) Freoni su preteški da bi dosegli stratosferu .

Ponekad se tvrdi da, budući da su molekule freona puno teže od dušika i kisika, ne mogu doći do stratosfere u značajnijim količinama. Međutim, atmosferski plinovi su potpuno izmiješani, a ne stratificirani ili razvrstani po težini. Procjene potrebnog vremena za difuzijsko odvajanje plinova u atmosferi zahtijevaju vremena reda veličine tisuća godina. Naravno, to nije moguće u dinamičnoj atmosferi. Stoga se čak i tako teški plinovi poput inertnih ili freona ravnomjerno raspoređuju u atmosferi, dopirući, između ostalog, i do stratosfere. Eksperimentalna mjerenja njihove koncentracije u atmosferi to potvrđuju. Da se plinovi u atmosferi ne miješaju, tada bi tako teški plinovi iz njenog sastava kao što su argon i ugljični dioksid na Zemljinoj površini stvorili sloj debeo nekoliko desetaka metara, što bi Zemljinu površinu učinilo nenastanjivom. Srećom, nije tako.

3) Glavni izvori halogena su prirodni, a ne antropogeni

Izvori klora u stratosferi

Smatra se da su prirodni izvori halogena, poput vulkana ili oceana, značajniji za proces oštećenja ozona od onih koje je stvorio čovjek. Ne dovodeći u pitanje doprinos prirodnih izvora ukupnoj ravnoteži halogena, treba napomenuti da oni općenito ne dospijevaju u stratosferu zbog činjenice da su topivi u vodi (uglavnom kloridni ioni i klorovodik) i ispiru se iz atmosfera, padajući kao kiša na tlo.

4) Ozonska rupa mora biti smještena iznad izvora freona

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

Mnogi ne razumiju zašto se ozonska rupa formira na Antarktiku, kada se glavne emisije freona događaju na sjevernoj hemisferi. Činjenica je da su freoni dobro izmiješani u troposferi i stratosferi. S obzirom na njihovu nisku reaktivnost, praktički se ne troše u nižim slojevima atmosfere i imaju životni vijek od nekoliko godina ili čak desetljeća. Stoga lako dopiru do gornje atmosfere. Antarktička "ozonska rupa" ne postoji trajno. Pojavljuje se u kasnu zimu - rano proljeće.

Razlozi za nastanak ozonske rupe na Antarktici povezani su s lokalnom klimom. Niske temperature antarktičke zime dovode do stvaranja polarnog vrtloga. Zrak unutar ovog vrtloga kreće se uglavnom zatvorenim stazama oko Južnog pola. U ovom trenutku polarna regija nije osvijetljena Suncem i tamo se ne pojavljuje ozon. S dolaskom ljeta, količina ozona se povećava i ponovno doseže prethodnu normu. To jest, fluktuacije u koncentraciji ozona iznad Antarktika su sezonske. Međutim, ako pratimo dinamiku promjene koncentracije ozona i veličine ozonske rupe u prosjeku tijekom godine tijekom proteklih desetljeća, onda postoji strogo definiran trend prema smanjenju koncentracije ozona.

5) Ozon se raspada samo iznad Antarktika

Evolucija ozonskog omotača iznad Arose, Švicarska

To nije točno, razina ozona također opada u cijeloj atmosferi. Pokazuju to rezultati višegodišnjih mjerenja koncentracije ozona na različitim dijelovima planeta. Možete pogledati graf koncentracije ozona iznad Arose (Švicarska).

Načini rješavanja problema

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

Da bi se obnovio ozonski omotač, treba ga hraniti. Isprva je u tu svrhu trebalo stvoriti nekoliko zemaljskih tvornica ozona i "baciti" ozon u gornju atmosferu na teretnim zrakoplovima. Međutim, taj projekt (vjerojatno je to bio prvi projekt "liječenja" planeta) nije realiziran. Drugi način predlaže ruski konzorcij "Interozone": proizvoditi ozon izravno u atmosferi. U bliskoj budućnosti, zajedno s njemačkom tvrtkom Daza, planira se podizanje balona s infracrvenim laserima na visinu od 15 km, uz pomoć kojih se može dobiti ozon iz dvoatomnog kisika. Ako se ovaj eksperiment pokaže uspješnim, u budućnosti se planira iskoristiti iskustvo ruske orbitalne postaje "Mir" i stvoriti nekoliko svemirskih platformi s izvorima energije i laserima na visini od 400 km. Laserske zrake bit će usmjerene na središnji 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 grandiozni mirovni projekt ostvariti, pokazat će vrijeme.

S obzirom na hitnost situacije, čini se potrebnim:

Proširiti kompleks teorijskih i eksperimentalnih istraživanja problema očuvanja ozonskog omotača;

Aktivno uspostaviti Međunarodni fond za očuvanje ozonskog omotača;

Organizirajte Međunarodni odbor 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 = "Dvoboj" Isplati li se? - | datum pristupa = 3.07.2007 - | lang = ru - ) )

3. I.K.Larin. Ozonski omotač i klima na Zemlji. Pogreške uma i njihovo ispravljanje ..

4. Halougljikovodici Nacionalne akademije znanosti: Učinci na stratosferski ozon. - 1976. (prikaz).

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

6. Časopis "Ekologija i život". Članak E.A. Zhadina, kandidat fizičkih i matematičkih znanosti.

Ozon se nalazi u otpadnim plinovima koje ispuštaju poduzeća i opasna je kemikalija. Vrlo je aktivan element i može uzrokovati koroziju konstrukcijskih elemenata raznih konstrukcija. Međutim, u atmosferi se ozon pretvara u neprocjenjivog pomoćnika, bez kojeg život na Zemlji jednostavno ne bi mogao postojati.

Stratosfera se naziva ono što slijedi nakon one u kojoj živimo. Njegov gornji dio prekriven je ozonom, njegov sadržaj u ovom sloju je 3 molekule na 10 milijuna drugih molekula zraka. Unatoč činjenici da je koncentracija vrlo niska, ozon obavlja najvažniju funkciju - on je u stanju blokirati put ultraljubičastih zraka koje dolaze iz svemira u isto vrijeme kao i sunčeva svjetlost. Ultraljubičaste zrake negativno utječu na strukturu živih stanica i mogu uzrokovati razvoj bolesti poput katarakte oka, raka i drugih ozbiljnih bolesti.

Osnova zaštite je sljedeće načelo. U trenutku kada se molekule kisika susretnu na putu ultraljubičastih zraka, dolazi do reakcije njihovog cijepanja na 2 atoma kisika. Dobiveni atomi spajaju se s nerazdijeljenim molekulama, stvarajući molekule ozona koje se sastoje od 3 atoma kisika. Pri susretu s molekulama ozona, potonji ih razbijaju na tri atoma kisika. Trenutak cijepanja molekula prati oslobađanje topline i one više ne dopiru do površine Zemlje.

Ozonske rupe

Proces pretvaranja kisika u ozon i obrnuto naziva se ciklus kisik-ozon. Njegov mehanizam je uravnotežen, međutim, dinamika se mijenja ovisno o intenzitetu sunčevog zračenja, godišnjem dobu i prirodnim katastrofama, posebice znanstvenici su zaključili da ljudska aktivnost negativno utječe na njegovu debljinu. Oštećenje ozonskog omotača zabilježeno je tijekom proteklih desetljeća na mnogim mjestima. U nekim slučajevima potpuno je nestao. Kako smanjiti negativan utjecaj 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 klor, brom, fluor, ugljik i vodik. Znanstvenici vjeruju da su CFC glavna prijetnja ozonskom omotaču. Naširoko se koriste u rashladnim uređajima, industrijskim otapalima, klima uređajima i aerosolnim limenkama.

Klor, koji dospijeva u ozonski omotač, stupa u interakciju s. Kemijska reakcija također proizvodi molekulu kisika. Kada se klor oksid susretne sa slobodnim atomom kisika, dolazi do druge interakcije, uslijed čega se oslobađa klor i pojavljuje se molekula kisika. U budućnosti se lanac ponavlja, jer klor 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 komponente.

Mjesta lokalizacije

Najveće ozonske rupe pronađene su iznad Antarktika. Njihova veličina praktički odgovara površini samog kontinenta. Ovo područje je praktički nenaseljeno, ali znanstvenici izražavaju zabrinutost da bi se jaz mogao proširiti na druga područja planeta, gusto naseljena. Ovo je prepuno smrti Zemlje.

Kako bi se spriječilo smanjenje ozonskog omotača, potrebno je prije svega smanjiti količinu štetnih tvari koje se ispuštaju u atmosferu. Godine 1987. u 180 zemalja potpisan je Montrealski ugovor koji predviđa postupno smanjenje emisija tvari koje sadrže klor. Sada se ozonske rupe već smanjuju, a znanstvenici izražavaju nadu da će se situacija potpuno 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 što je ozonska rupa, morate razumjeti funkciju ovog sloja i važnost njegovog postojanja za život na planetu.

Opis

Visina ozonskog sloja 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 emitira Sunce.
Debljina sloja obično se mjeri u Dobsonovim jedinicama, od kojih je svaka jednaka ozonskom sloju od 10 mikrometara, pod uvjetom normalnog tlaka i temperature. Minimalna debljina ispod koje sloj prestaje postojati je 220 jedinica. Dobson. Prisutnost ozonskog omotača utvrdili su francuski fizičari Charles Fabry i Henri Buisson početkom 20. stoljeća spektroskopskom analizom.

Ozonske rupe

Postoje mnoge verzije o tome što točno izaziva stanjivanje ozonskog omotača planeta. Neki znanstvenici za to krive antropogene čimbenike, dok drugi to smatraju prirodnim procesom. Ozonske rupe su smanjenje ili potpuni nestanak određenog plina iz stratosfere. Prvi put je ovaj fenomen zabilježen 1985. godine, nalazio se na površini od oko 1 tisuću četvornih kilometara u području Antarktika.
Pojava te rupe bila je ciklična, pojavljivala se u kolovozu, a nestajala u prosincu. U isto vrijeme pojavila se još jedna nešto manja rupa na području Arktika. S razvojem tehnologije postalo je moguće snimati nastajanje pukotina ozonskog omotača u stvarnom vremenu, a sada znanstvenici s pouzdanjem mogu reći da ih na planeti ima nekoliko stotina. Najveće se nalaze na polovima.

Uzroci i posljedice ozonskih rupa

Postoji teorija da ozonske rupe nastaju iz prirodnih razloga. Prema njemu, budući da se pretvorba kisika u ozon događa kao rezultat izloženosti sunčevom zračenju, tada se u njegovoj odsutnosti tijekom polarne zime ovaj plin ne proizvodi. Tijekom duge noći već formirani ozon se zbog svoje velike mase spušta u niže slojeve atmosfere, gdje se pritiskom uništava. Ova verzija savršeno objašnjava pojavu rupa iznad polova, ali ne pojašnjava formiranje njihovih velikih kopija na teritorijima Kazahstana i Rusije, gdje se ne promatraju polarne noći.
Nedavno se znanstvena zajednica složila da postoje i prirodni i umjetni uzroci oštećenja ozona. Antropogeni čimbenik uključuje povećanje koncentracije određenih kemikalija u Zemljinoj atmosferi. Ozon se uništava reakcijama s klorom, vodikom, bromom, klorovodikom, dušikovim 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 na ovom području.

Zašto su ozonske rupe opasne?

Ozon apsorbira izuzetno opasno sunčevo zračenje, sprječavajući ga da dopre do površine planeta. Kada sloj ovog plina postane tanji, sve na Zemlji biva izloženo običnom radioaktivnom zračenju. To izaziva rast karcinoma, uglavnom lokaliziranih na koži. Za biljke je štetan i nestanak ozona, kod njih dolazi do raznih genetskih mutacija i općeg pada vitalnosti. Posljednjih godina čovječanstvo postaje sve svjesnije koliko su ozonske rupe opasne za život na Zemlji.

Zaključak

Shvaćajući opasnost od uništavanja ozona, međunarodna zajednica poduzela je niz mjera s ciljem smanjenja negativnog utjecaja na atmosferu. Godine 1987. u Montrealu je potpisan protokol koji obvezuje minimalizirati upotrebu freona u industriji, budući da je to plin koji izaziva pojavu rupa izvan polarnih područja. No, trebat će stotinjak godina da se freon koji je već ispušten u atmosferu razgradi, pa se broj ozonskih rupa u Zemljinoj atmosferi vjerojatno neće smanjiti u skoroj budućnosti.

Ova ogromna rupa u ozonskom omotaču zemlje otkrivena je 1985. godine, pojavila se iznad Antarktika. U promjeru je više od tisuću kilometara, au površini - oko devet milijuna kvadratnih kilometara.

Svake godine u mjesecu kolovozu rupa nestane i dogodi se kao da taj ogromni ozonski jaz nikada nije postojao.

Ozonska rupa – definicija

Ozonska rupa je smanjenje ili potpuno odsustvo koncentracije ozona u ozonskom omotaču Zemlje. Prema izvješću Svjetske meteorološke organizacije i općeprihvaćenoj teoriji u znanosti, značajno smanjenje ozonskog omotača uzrokovano je sve većim antropogenim čimbenikom - ispuštanjem freona koji sadrže brom i klor.

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

Smanjenje koncentracije ozona u atmosferi uzrokuje kombinacija čimbenika. Jedan od glavnih je uništavanje molekula ozona tijekom reakcija s različitim tvarima prirodnog i antropogenog podrijetla, kao i odsutnost sunčeve svjetlosti i zračenja tijekom polarne zime. To uključuje polarni vrtlog, koji je posebno stabilan i sprječava prodor ozona iz geografskih širina polarnog područja, te nastale stratosferske polarne oblake, čija površina čestica djeluje kao katalizator za reakciju raspadanja ozona.

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

Što je ozon?

Ozon je otrovna tvar koja je štetna za ljude. U malim količinama ima vrlo ugodan miris. Da biste se u to uvjerili, možete prošetati šumom po grmljavinskom polju - tada ćemo uživati ​​na svježem zraku, ali kasnije ćemo se osjećati vrlo loše.

U normalnim uvjetima, ispod Zemljine atmosfere praktički nema ozona - ova tvar je prisutna u velikim količinama u stratosferi, počevši negdje oko 11 kilometara iznad zemlje i protežući se do 50-51 kilometar. Ozonski omotač nalazi se na samom vrhu soma, odnosno otprilike 51 kilometar iznad zemlje. Ovaj sloj upija smrtonosne sunčeve zrake i tako štiti naše i ne samo naše živote.

Prije otkrića ozonskih rupa, ozon se smatrao tvari koja truje atmosferu. Vjerovalo se da je atmosfera ispunjena ozonom i da je upravo on glavni krivac za "efekt staklenika", s kojim se mora nešto učiniti.

U sadašnjosti, naprotiv, čovječanstvo pokušava poduzeti korake za obnovu ozonskog omotača, jer ozonski omotač postaje sve 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 s:

• · s dinamičkim procesima koji se odvijaju u Zemljinoj atmosferi (unutarnji gravitacijski valovi, Azorska anticiklona itd.);
• S utjecajem Sunca (fluktuacije u njegovoj aktivnosti);
• · s vulkanizmom kao posljedicom geoloških procesa (istjecanje freona iz vulkana koji sudjeluju u razaranju ozonskog omotača, varijacije Zemljinog magnetskog polja itd.);
• · s prirodnim procesima koji se odvijaju u gornjim ljuskama Zemlje, uključujući aktivnost mikroorganizama koji proizvode dušik, morske struje (fenomen El Niño), šumske požare itd.;
• · s antropogenim faktorom povezanim s ljudskom gospodarskom aktivnošću, kada se u atmosferi proizvode značajne količine spojeva koji oštećuju ozonski omotač.

Posljednjih desetljeća utjecaj antropogenih čimbenika dramatično je porastao, što je dovelo do pojave ekoloških problema koje su sami ljudi neočekivano pretvorili u globalne: efekt staklenika, kisele kiše, uništavanje šuma, dezertifikacija teritorija, onečišćenje okoliš štetnim tvarima, smanjenje biološke raznolikosti planeta.

Neki znanstvenici smatraju da je upravo ljudska gospodarska aktivnost uvelike povećala udio halogenog puta raspada ozona u stratosferi, što je izazvalo nastanak ozonskih rupa.

Montrealski protokol iz 1987. godine zabranio je proizvodnju rashladnih sredstava koja su u proteklih pola stoljeća omogućila očuvanje hrane i time ne samo učinila ljudski život ugodnijim, već i spasila živote mnogih milijuna ljudi koji su patili od nedostatka hrane. Kako su jeftini rashladni fluidi bili zabranjeni, nerazvijene zemlje nisu mogle kupiti skupe hladnjake. Stoga ne mogu skladištiti svoje poljoprivredne proizvode. Skupa oprema iz uvoza, razvijena u zemljama pokretačima “borbe protiv ozonskih rupa”, donosi im znatnu zaradu. Zabrana rashladnih sredstava pridonijela je porastu smrtnosti u najsiromašnijim zemljama.

Danas sa sigurnošću možemo reći da ne postoje strogo znanstveno dokazani dokazi o razornom učinku umjetno stvorenih molekula klorofluorougljika na ozonski omotač planeta. No, u znanstvenoj zajednici prevladava stajalište prema kojemu je u drugoj polovici 20. stoljeća razlog smanjenja debljine ozonskog omotača antropogeni čimbenik koji je u obliku ispuštanja freona koji sadrže klor i brom, doveli su do značajnog stanjivanja ozonskog omotača.

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

Freon 22 (Freon 22) - odnosi se na tvari 4. klase opasnosti. Pod djelovanjem temperatura iznad 400°C može se razgraditi uz stvaranje vrlo toksičnih produkata: tetrafluoroetilen (klasa opasnosti 4), klorovodik (klasa opasnosti 2), fluorovodik (klasa opasnosti 1).

Tako su dobiveni podaci potvrdili 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.

No, prema drugim idejama, formiranje "ozonskih rupa" je uglavnom prirodan, periodičan proces, koji nije isključivo povezan sa štetnim djelovanjem ljudske civilizacije. Rijetko tko danas dijeli takvo stajalište, ne samo zbog nedostatka argumenata, već zato što se pokazalo isplativijim slijediti trag “globalnih utopija”. Mnogi su znanstvenici, u nedostatku sredstava za znanstvena istraživanja, postali i postaju žrtvama dotacija za potkrepljivanje ideja "globalnog ekološkog šovinizma" i krivnje za napredak u tome.

Kako ističe G. Kruchenitsky, A. Khrgian, vodeći ruski stručnjak za ozon, on je praktički prvi skrenuo pozornost na činjenicu da je nastanak i nestanak ozonskih rupa na sjevernoj hemisferi u korelaciji s atmosfersko-dinamičkim, a ne kemijskim, procesima. Sadržaj ozona može se promijeniti za nekoliko desetaka posto unutar dva do tri dana. Odnosno, stvar nije u tvarima koje oštećuju ozonski omotač, već u dinamici same atmosfere.

E. Borisenkov, istaknuti stručnjak na području proučavanja atmosfere, na temelju obrade podataka s devet zapadnoeuropskih postaja tijekom dvadeset i tri godine, utvrdio je korelaciju između 11-godišnjih ciklusa Sunčeve aktivnosti i promjena ozona u Zemljinoj atmosferi.

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

To jest, izvori spojeva koji oštećuju ozon moraju se brzo i dobro izmiješati u Zemljinoj atmosferi. Pritom brzo napuštaju niže slojeve atmosfere, gdje također treba promatrati njihove reakcije uz sudjelovanje ozona. Iskreno radi, treba napomenuti da u troposferi ima mnogo manje ozona nego u stratosferi. Osim toga, "životni vijek" ovih spojeva može doseći nekoliko godina. Stoga mogu doći do stratosfere u uvjetima dominantnih vertikalnih kretanja zračnih masa i topline. Ali tu dolazi do poteškoća. Budući da se glavna kretanja povezana s prijenosom topline i mase (toplina + transportirana zračna masa) odvijaju upravo u troposferi. A budući da je temperatura zraka već na visini od 11-10 km konstantna i iznosi oko -50°C, ovaj prijenos topline i mase iz sloja troposfere u stratosferu treba usporiti. A sudjelovanje antropogenih izvora koji uništavaju ozonski omotač možda i nije tako značajno kao što se do sada vjeruje.

Sljedeća činjenica koja može umanjiti ulogu antropogenog čimbenika u razaranju ozonskog omotača Zemlje je pojava ozonskih rupa, uglavnom u proljeće ili zimi. Ali to je, prvo, u suprotnosti s pretpostavkom o mogućnosti brzog miješanja spojeva koji oštećuju ozonski omotač u Zemljinoj atmosferi i njihova prodiranja u sloj stratosfere visoke koncentracije ozona. Drugo, antropogeni izvor spojeva koji oštećuju ozon je trajan. Stoga je teško antropogenim uzrokom objasniti razloge za pojavu ozonskih rupa u proljeće i zimi, pa čak iu polarnim širinama. S druge strane, prisutnost polarnih zima i prirodno smanjenje sunčevog zračenja zimi na zadovoljavajući način objašnjavaju prirodni uzrok nastanka ozonskih rupa nad Antarktikom i Arktikom. Na primjer, koncentracije ozona u Zemljinoj atmosferi ljeti variraju od 0 do 0,07%, a zimi od 0 do 0,02%.

Na Antarktici i Arktiku, mehanizam oštećenja ozona bitno je drugačiji od viših geografskih širina. Ovdje se uglavnom događa pretvorba neaktivnih oblika tvari koje sadrže halogen u okside. Reakcija se odvija na površini čestica polarnih stratosferskih oblaka. Kao rezultat toga, gotovo sav ozon je uništen u reakcijama s halogenima. U isto vrijeme, klor je odgovoran za 40-50%, a brom je oko 20-40%.

Dolaskom polarnog ljeta količina ozona se povećava i ponovno dostiže prethodnu normu. To jest, fluktuacije u koncentraciji ozona iznad Antarktika su sezonske. Svi to prepoznaju. Ali ako su, ipak, raniji zagovornici 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 počele su se smanjivati. Iako bi, po njihovom mišljenju, obnova ozonskog omotača trebala trajati nekoliko desetljeća. Budući da se vjerovalo da se u atmosferi nakupila ogromna količina freona iz antropogenih izvora, koji su imali životni vijek nekoliko desetaka, pa i stotina godina. Dakle, stezanje ozonske rupe ne treba očekivati ​​prije 2048. godine. Kao što vidite, ovo se predviđanje nije obistinilo. S druge strane, napori da se smanji količina proizvodnje freona bili su kardinalni.

organizam ultraviolet ozon marine