Osooniaukude tekkepõhjus atmosfääris on suurenemine. Kas inimkond tuleb eelseisvate väljakutsetega toime? Kohtumine osooniga igapäevaelus

Umbes nelikümmend aastat tagasi avastati esimest korda, et osoonikiht tungib sisse maa atmosfäär hakkas kahanema. Esimesena märkasid seda Briti teadlased, kes töötasid Antarktikas asuvas uurimisbaasis. Nad leidsid, et Halley Bay jaama kohal oli osooni paksus peaaegu poole võrra vähenenud! Kuigi võimalikud põhjused Seda nähtust ei olnud veel uuritud, nii et teadlastel jäi üle vaid jälgida olukorra arengut. Ja tulemused ei rõõmustanud neid üldse - osooniaugud mitte ainult ei sulgunud, vaid levisid isegi kaugemale lõunapoolus. Seega oli info uue globaalse katastroofi kohta.

Mis täpselt on osooniaugud?

Osoon on gaas, mis tekib hapnikust päikese ultraviolettkiirguse toimel. See omakorda takistab selle kiirguse läbipääsu, mille mõju on kahjulik kõigile elusorganismidele. Selle gaasi kiht asub umbes kahekümne kilomeetri kõrgusel maapinnast ja kaitseb planeeti negatiivne mõju päikeseenergia. Osooniaugud on kohad, kus gaasi paksus mingil põhjusel väheneb. Praeguses etapis piisab ultraviolettkiirguse edasilükkamisest, kuid kui inimkond olukorra muutmiseks midagi ette ei võta, viib osoonikihi kahanemine mõne aja pärast selleni, et kahjulik kiirgus võib vabalt atmosfääri tungida ja seejärel eksisteerib. elu Maal muutub lihtsalt võimatuks.

Miks tekivad osooniaugud?

Kosmoseuuringud

Ja ometi, hoolimata võimalike versioonide suurest valikust, jääb kõige tõenäolisem neist inimtekkeline. Tõepoolest, eelmise sajandi keskel oli kaatreid arvukalt kosmoseraketid, millest igaüks jättis õhku tõustes atmosfääri "augu", murdes läbi osoonikihi. Vaid kolmekümneaastase kosmoseuuringutega hävis 30% Maa kaitsebarjäärist, mis tekkis nelja miljardi aasta jooksul!

Freoon

Freoon on osooni hävitav aine, mida kasutatakse laialdaselt nii igapäevaelus kui ka tööstuses. Seda sisaldus peaaegu kõigis eelmise sajandi gaasipadrunites: juukselakkides, parfüümides, deodorantides, tulekustutites. Seda oli isegi külmikutes ja konditsioneerides! Pole üllatav, et iga päevaga tekkis üha rohkem uusi osooniauke ja kaitsekiht muutus aina õhemaks.

Lahendused

Praeguseks on probleem endiselt terav ja aktuaalne. Vastu on võetud arvukalt lepinguid, mille alusel on keelatud osoonikihile kahjulike ainete kasutamine tootmises ja tööstuses. Kuid sellest ei piisa, sest küsimus pole mitte ainult osooni hävimise peatamises, vaid ka selle taastamises. Ja see probleem pole veel lahendatud.

Need ja teised hiljutised teaduslikud avastused kinnitasid varasemate hindamiste järeldust, mille kohaselt teaduslike tõendite kogum viitab sellele, et täheldatud osooni kadu keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel on peamiselt tingitud inimtekkeliste kloori ja broomi sisaldavatest ühenditest.

Originaaltekst (inglise keeles)

Need ja teised hiljutised teaduslikud avastused kinnitavad eelmise hinnangu järeldust, et teaduslike tõendite kaalukus viitab sellele, et täheldatud keskmise ja kõrge laiuskraadi osoonikadu on suuresti tingitud inimtekkeliste kloori- ja broomiühenditest.

Teise hüpoteesi kohaselt võib "osooniaukude" moodustumine olla suures osas loomulik ega ole seotud ainult kahjulikud mõjud inimtsivilisatsioon.

Osooniaugu piiride määramiseks valiti minimaalseks osoonitasemeks atmosfääris 220 Dobsoni ühikut.

Antarktika kohal asuva osooniaugu pindala oli 2018. aastal keskmiselt 22,8 miljonit ruutkilomeetrit (2010-2017 olid keskmised aastased väärtused 17,4-25,6 miljonit ruutkilomeetrit, 2000-2009 - 12,0-26,6 miljonit ruutkilomeetrit). miljonit ruutkilomeetrit, aastatel 1990-1999 - 18,8 kuni 25,9 miljonit ruutkilomeetrit).

Lugu [ | ]

Üle 1000 km läbimõõduga osooniaugu avastas rühm Briti teadlasi esmakordselt 1985. aastal lõunapoolkeral Antarktika kohal: (Inglise), (Inglise), (Inglise), kes avaldas vastava artikli ajakirjas Nature. Igal augustil ilmus see ja detsembris-jaanuaris lakkas see olemast. Arktika põhjapoolkeral on sügisel ja talvel arvukalt miniosooniauke. Sellise augu pindala ei ületa 2 miljonit km², selle eluiga on kuni 7 päeva.

Haridusmehhanism[ | ]

Puudumise tagajärjel päikesekiirgus, polaaröödel osooni ei teki. Pole ultraviolett - pole osooni. Suure massiga osoonimolekulid laskuvad Maa pinnale ja hävivad, kuna need on normaalrõhul ebastabiilsed.

Rowland ja Molina väitsid, et klooriaatomid võivad stratosfääris põhjustada suure hulga osooni hävitamist. Nende avastused põhinesid Paul Joseph Crutzeni ja Harold Johnstone'i sarnasel tööl, kes näitasid, et lämmastikoksiid (II) (NO) võib kiirendada osoonikihi kahanemist.

Erinevate tegurite kombinatsioon viib osooni kontsentratsiooni vähenemiseni atmosfääris, millest peamine on osoonimolekulide surm reaktsioonides erinevaid aineid inimtekkelist ja looduslikku päritolu, päikesekiirguse puudumine polaartalvel, eriti stabiilne polaarpööris, mis takistab osooni läbitungimist subpolaarsetelt laiuskraadidelt ning polaarsete stratosfääripilvede (PSC) teket, mille osakeste pind katalüüsib osooni lagunemist reaktsioonid. Need tegurid on eriti tüüpilised Antarktikale, Arktikas on mandripinna puudumise tõttu polaarkeeris palju nõrgem, temperatuur on mitu kraadi kõrgem kui Antarktikas ja PSO-d on vähem levinud ning kipuvad ka lagunema. varasügisel. Olles reaktiivsed, võivad osoonimolekulid reageerida paljude anorgaaniliste ja orgaaniliste ühenditega. Peamised osoonimolekulide hävitamisele kaasaaitavad ained on lihtained (vesinik, hapnikuaatomid, kloor, broom), anorgaanilised (vesinikkloriid, lämmastikmonooksiid) ja orgaanilised ühendid (metaan, fluorokloor ja fluorobromofreoonid, mis eraldavad kloori ja broomi aatomeid) . Erinevalt näiteks hüdrofluorofreoonidest, mis lagunevad fluori aatomiteks, mis omakorda reageerivad kiiresti veega, moodustades stabiilse vesinikfluoriidi. Seega ei osale fluor osooni lagunemisreaktsioonides. Jood ei kahanda ka stratosfääri osoonikihti, kuna sisaldab joodi orgaaniline aine troposfääris peaaegu täielikult ära tarbitud. Osoonikihti käsitlevas artiklis on toodud peamised reaktsioonid, mis aitavad kaasa osooni hävimisele.

Efektid [ | ]

Osoonikihi nõrgenemine suurendab ultraviolettkiirguse voolu päikesekiirgus, tungides ookeanivette, mis viib mereloomade ja -taimede suremuse suurenemiseni.

Osoonikihi taastamine[ | ]

Kuigi inimkond on võtnud kasutusele meetmed kloori ja broomi sisaldavate freoonide emissiooni piiramiseks, minnes üle teistele ainetele, näiteks fluori sisaldavatele freoonidele, võtab osoonikihi taastamise protsess aega mitu aastakümmet. Esiteks on selle põhjuseks juba atmosfääri kogunenud tohutu hulk freoone, mille eluiga on kümneid ja isegi sadu aastaid. Seetõttu ei tohiks osooniaugu tihenemist oodata enne 2048. aastat. Professor Susan Solomoni sõnul 2000.–2015 osooni auk Antarktika kohal on vähenenud umbes India pindala võrra. NASA andmetel oli 2000. aastal Antarktika kohal asuva osooniaugu keskmine aastane pindala 24,8 miljonit ruutkilomeetrit, 2015. aastal - 25,6 miljonit ruutkilomeetrit.

Valed arusaamad osooniaugust[ | ]

Osooniaukude tekke kohta on laialt levinud mitu müüti. Vaatamata oma ebateaduslikkusele ilmuvad nad sageli meedias [ ] – vahel teadmatusest, vahel vandenõuteoreetikute toel. Mõned neist on loetletud allpool.

Antarktika kohal olev osooniauk on olnud juba pikka aega[ | ]

Antarktika osoonikihi süstemaatilisi teaduslikke vaatlusi on tehtud alates XX sajandi 20ndatest aastatest, kuid alles 70ndate teisel poolel avastati "stabiilse" Antarktika osooniaugu teke ja kiire tempo selle areng (suuruse suurenemine ja osooni keskmise kontsentratsiooni vähenemine augu piires) tekitas 80ndatel ja 90ndatel paanikahirmu, et osoonikihile hävitava inimtekkelise mõju astme tagasipöördumise punkt on juba ületatud. .

Freoonid on peamised osooni hävitajad.[ | ]

See väide kehtib keskmiste ja kõrgete laiuskraadide kohta. Ülejäänud osas põhjustab klooritsükkel vaid 15–25% osoonikadu stratosfääris. Samas tuleb märkida, et 80% kloorist on inimtekkelist päritolu (erinevate tsüklite panuse kohta vt lähemalt osoonikihti käsitlevast artiklist). See tähendab, et inimese sekkumine suurendab oluliselt klooritsükli panust. Ja kui enne Montreali protokolli jõustumist oleks tendents freoonide tootmist suurendada (10% aastas), oleks 2050. aastal 30-lt 50%-le osooni kogukaod tingitud kokkupuutest freoonidega. Enne inimese sekkumist olid osooni moodustumise ja selle hävimise protsessid tasakaalus. Kuid inimtegevusest eralduvad freoonid on selle tasakaalu nihutanud osoonikontsentratsiooni vähenemise suunas. Polaarosooniaukude osas on olukord hoopis teine. Osooni hävitamise mehhanism erineb põhimõtteliselt kõrgematest laiuskraadidest, võtmeetapp on halogeeni sisaldavate ainete mitteaktiivsete vormide muundamine oksiidideks, mis toimub polaarsete stratosfääripilvede osakeste pinnal. Selle tulemusena hävib peaaegu kogu osoon reaktsioonides halogeenidega, kloor moodustab 40–50% ja broom umbes 20–40%.

DuPont positsioon[ | ]

DuPont võttis pärast andmete avaldamist freoonide osalemise kohta stratosfääri osooni hävitamisel selle teooria vastu vaenulikult ja kulutas miljoneid dollareid pressikampaaniale freoonide kaitsmiseks. DuPonti esimees kirjutas 16. juulil 1975 ajakirjas Chemical Week ilmunud artiklis, et osoonikihi kahanemise teooria on ulme, jama, millel pole mõtet. Lisaks DuPontile on tootnud ja jätkavad tootmist mitmed ettevõtted üle maailma erinevad tüübid freooni kasutustasuta.

Freoonid on stratosfääri jõudmiseks liiga rasked[ | ]

Mõnikord väidetakse, et kuna freooni molekulid on palju raskemad kui lämmastik ja hapnik, ei saa nad märkimisväärses koguses stratosfääri jõuda. Kuid atmosfäärigaasid segunevad täielikult ja ei kihistu ega sorteerita massi järgi. Gaaside difusiooniliseks eraldumiseks atmosfääris kuluva aja prognoosimiseks on vaja aega tuhandete aastate suurusjärgus. Dünaamilises õhkkonnas pole see muidugi võimalik. Vertikaalse massiülekande, konvektsiooni ja turbulentsi protsessid segavad turbopausi all oleva atmosfääri palju kiiremini. Seetõttu jaotuvad isegi sellised rasked gaasid nagu inertsed või freoonid atmosfääris ühtlaselt, sealhulgas jõuavad stratosfääri. Nende kontsentratsioonide eksperimentaalsed mõõtmised atmosfääris kinnitavad seda; Mõõtmised näitavad ka, et Maa pinnale eralduvate gaaside stratosfääri jõudmiseks kulub umbes viis aastat, vt teist graafikut paremal. Kui gaasid atmosfääris ei seguneks, siis moodustaksid selle koostisest sellised rasked gaasid nagu argoon ja süsihappegaas Maa pinnale mitmekümne meetri paksuse kihi, mis muudaks Maa pinna elamiskõlbmatuks. Aga ei ole. Nii krüptoon aatommassiga 84 kui ka heelium aatommassiga 4 on sama suhtelise kontsentratsiooniga, mis on kuni 100 km kõrguse pinna lähedal. Loomulikult kehtib kõik ülaltoodu ainult suhteliselt stabiilsete gaaside kohta, nagu freoonid või inertgaasid. Ained, mis reageerivad ja alluvad ka erinevatele füüsikalistele mõjudele, näiteks lahustuvad vees, sõltuvad kontsentratsioonist kõrgusest.

Halogeenide peamised allikad on looduslikud, mitte inimtekkelised[ | ]

Kloori allikad stratosfääris

Arvatakse, et looduslikud halogeenide allikad, nagu vulkaanid või ookeanid, on osoonikihi kahanemise protsessi jaoks olulisemad kui inimese tekitatud. Panust kahtluse alla seadmata looduslikud allikad halogeenide üldises tasakaalus tuleb märkida, et need ei jõua enamasti stratosfääri, kuna on vees lahustuvad (peamiselt kloriidioonid ja vesinikkloriid) ning uhutakse atmosfäärist välja, langedes vihmana jahvatatud. Samuti on looduslikud ühendid vähem stabiilsed kui freoonid, näiteks metüülkloriidi eluiga atmosfääris on vaid umbes aasta, võrreldes freoonide kümnete ja sadade aastatega. Seetõttu on nende panus stratosfääri osooni hävimisse üsna väike. Isegi Pinatubo mäe haruldane purse 1991. aasta juunis põhjustas osoonitaseme languse mitte eraldunud halogeenide, vaid suure massilise väävelhappeaerosoolide moodustumise tõttu, mille pind katalüüsis osooni lagunemise reaktsioone. Õnneks eemaldati kolme aasta pärast atmosfäärist peaaegu kogu vulkaaniliste aerosoolide mass. Seega on vulkaanipursked suhteliselt lühiajalised osoonikihti mõjutavad tegurid, erinevalt freoonidest, mille eluiga on kümneid ja sadu aastaid.

Osooniauk peab olema freooniallikate kohal[ | ]

Osooniaugu suuruse ja osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamika Antarktikas aastate lõikes

Paljud ei saa aru, miks osooniauk tekib Antarktikas, kui põhilised freoonide heitkogused tekivad põhjapoolkeral. Fakt on see, et freoonid on troposfääris ja stratosfääris hästi segunenud. Madala reaktsioonivõime tõttu neid atmosfääri madalamates kihtides praktiliselt ei tarbita ja nende eluiga on mitu aastat või isegi aastakümneid. Olles väga lenduvad molekulaarsed ühendid, jõuavad nad suhteliselt kergesti ülemistesse atmosfäärikihtidesse.

Antarktika "osooniauk" ise ei eksisteeri aastaringselt. See ilmneb talve lõpus – varakevadel (august-september) ja väljendub keskmise osoonikontsentratsiooni märgatavas languses suurel geograafilisel alal. Põhjused, miks Antarktikas osooniauk tekib, on seotud omadustega kohalik kliima. Antarktika talve madalad temperatuurid viivad polaarpöörise tekkeni. Selle keerise sees olev õhk liigub peamiselt mööda suletud radasid ümber lõunapooluse ja seguneb nõrgalt teistelt laiuskraadidelt pärit õhuga. Sel ajal ei valgusta Päike polaarala ja ultraviolettkiirguse puudumisel osoon ei moodustu, vaid akumuleerub, enne kui see hävib (nii teiste ainete ja osakestega interaktsiooni tulemusena kui ka spontaanselt, kuna osooni molekulid on ebastabiilsed). Polaarpäeva tulekuga suureneb osooni hulk järk-järgult ja jõuab taas normaalsele tasemele. See tähendab, et osooni kontsentratsiooni kõikumised Antarktika kohal on hooajalised.

Kuid kui me jälgime osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamikat ja osooniaugu suurust iga aasta keskmisena viimastel aastakümnetel, on osooni keskmise kontsentratsiooni märgatav langustendents suurel geograafilisel alal.

Allikad ja märkmed[ | ]

1. Osoonikihi kahanemise teaduslik hinnang: 2006(Inglise) . Vaadatud 13. detsember 2007. Arhiveeritud originaalist 16. veebruaril 2012.
2. "Teadmised on jõud" Teadusuudised: 27.12.99 (vene). Vaadatud 3. juulil 2007. Arhiveeritud originaalist 16. veebruaril 2012.

Osoonikiht on lai atmosfäärivöö, mis ulatub 10–50 km kõrgusele Maa pinnast. Keemiliselt on osoon molekul, mis koosneb kolmest hapnikuaatomist (hapniku molekulis on kaks aatomit). Osooni kontsentratsioon atmosfääris on väga madal ja väikesed muutused osooni koguses toovad kaasa suuri muutusi maapinnale jõudva ultraviolettkiirguse intensiivsuses. Erinevalt tavalisest hapnikust on osoon ebastabiilne, see muundub kergesti kaheaatomiliseks stabiilseks hapnikuvormiks. Osoon on palju tugevam oksüdeerija kui hapnik, mistõttu on see võimeline tapma baktereid ning pidurdama taimede kasvu ja arengut. Küll aga tänu oma madalale normaalsetes tingimustes kontsentratsioonid õhu pinnakihtides, ei mõjuta need selle omadused praktiliselt elussüsteemide seisundit.

Palju olulisem on selle muu omadus, mis muudab selle gaasi hädavajalikuks kogu maismaal elavaks eluks. See omadus on osooni võime neelata päikese kõva (lühilaine) ultraviolettkiirgust (UV). Kõvadel UV-kvantidel on piisavalt energiat mõnede keemiliste sidemete katkestamiseks, seetõttu nimetatakse seda ioniseeriv kiirgus. Nagu teisedki sedalaadi kiirgused, röntgen- ja gammakiirgus, põhjustab see elusorganismide rakkudes arvukalt häireid. Osoon tekib suure energiaga päikesekiirguse mõjul, mis stimuleerib reaktsiooni O2 ja vabade hapnikuaatomite vahel. Mõõduka kiirguse mõjul see laguneb, neelates selle kiirguse energiat. Seega see tsükliline protsess "sööb" ära ohtliku ultraviolettkiirguse.

Osooni molekulid on sarnaselt hapnikuga elektriliselt neutraalsed, s.t. ei kanna elektrilaengut. Seetõttu ei mõjuta Maa magnetväli ise osooni jaotumist atmosfääris. Atmosfääri ülemine kiht - ionosfäär, langeb peaaegu kokku osoonikihiga.

Polaaraladel, kus jõujooned magnetväli Maa sulgub oma pinnal, ionosfääri moonutamine on väga märkimisväärne. Ioonide, sealhulgas ioniseeritud hapniku hulk polaaralade atmosfääri ülemistes kihtides väheneb. Aga peamine põhjus madal osoonisisaldus pooluste piirkonnas - päikesekiirguse madal intensiivsus, mis langeb isegi polaarpäeval väikese nurga all horisondi suhtes ja polaaröö ajal puuduvad üldse. Polaarsete "aukude" pindala osoonikihis on usaldusväärne näitaja atmosfääri koguosoonisisalduse muutustest.

Osoonisisaldus atmosfääris kõigub paljudel looduslikel põhjustel. Perioodilised kõikumised seotud päikese aktiivsuse tsüklitega; paljud vulkaaniliste gaaside komponendid on võimelised osooni hävitama, mistõttu vulkaanilise aktiivsuse suurenemine viib selle kontsentratsiooni vähenemiseni. Tänu suurtele orkaanikiirustele õhuvoolud stratosfääris kanduvad osoonikihti kahandavad ained suurtele aladele. Transporditakse mitte ainult osooni kahandajaid, vaid ka osooni ennast, nii et osoonikontsentratsiooni häired levivad kiiresti suurtele aladele ning osoonikilbi kohalikud väikesed “augud”, mis on tekkinud näiteks raketiheitmisest, tõmbavad suhteliselt kiiresti sisse. Ainult sisse polaaraladõhk on passiivne, mistõttu osooni kadumist seal ei kompenseeri selle triiv teistelt laiuskraadidelt ning polaarsed "osooniaugud", eriti lõunapoolusel, on väga stabiilsed.

Osoonikihi hävimise allikad. Osoonikihti kahandavate ainete hulka kuuluvad:

1) Freoonid.

Osoon hävib freoonidena tuntud klooriühendite mõjul, mis samuti päikesekiirguse mõjul hävitades eraldavad kloori, mis “rebib” osoonimolekulidelt “kolmanda” aatomi. Kloor ei moodusta ühendeid, vaid toimib "rebenemise" katalüsaatorina. Seega on üks klooriaatom võimeline "hävitama" palju osooni. Arvatakse, et klooriühendid on võimelised püsima Maa atmosfääris 50–1500 aastat (olenevalt aine koostisest). Antarktika ekspeditsioonid on planeedi osoonikihti vaatlenud alates 1950. aastate keskpaigast.

Antarktika kohal asuv osooniauk, mis kevadel suureneb ja sügisel väheneb, avastati 1985. aastal. Meteoroloogide avastus põhjustas majanduslikku laadi tagajärgede ahela. Fakt on see, et süüdistati "augu" olemasolu keemiatööstus, mis toodab freoone sisaldavaid aineid, mis aitavad kaasa osooni hävitamisele (deodorantidest kuni külmutusseadmeteni).

Küsimuses, kui palju on inimene süüdi "osooniaukude" tekkes - konsensust ei.

Ühest küljest jah, kindlasti süüdi. Osoonikihti kahandavate ühendite tootmist tuleks minimeerida või, mis veelgi parem, see üldse lõpetada. See tähendab, et loobuda kogu tööstussektorist, mille käive on palju miljardeid dollareid. Ja kui te ei keeldu, viige see "turvalisele" rajale, mis maksab samuti raha.

Skeptikute seisukoht: inimese mõju atmosfääri protsessidele, vaatamata kogu selle hävitavusele kohalikul tasandil, planeedi mastaabis on tühine. “Roheliste” freoonivastasel kampaanial on täiesti läbipaistev majanduslik ja poliitiline taust: selle abiga lämmatavad Ameerika suurkorporatsioonid (näiteks DuPont) oma väliskonkurente, surudes peale “kaitsekokkuleppeid”. keskkond"riigi tasandil ja sunniviisiliselt uue tehnoloogilise revolutsiooni sisseviimine, millele majanduslikult nõrgemad riigid ei suuda vastu seista.

2) Kõrglennukid.

Osoonikihi hävimist soodustavad mitte ainult atmosfääri paiskuvad ja stratosfääri sattuvad freoonid. Osoonikihi hävitamisel osalevad ka lämmastikoksiidid, mis tekivad tuumaplahvatuste käigus. Kuid lämmastikoksiidid tekivad ka põlemiskambrites turboreaktiivmootorid kõrglennukid. Lämmastikoksiidid tekivad seal leiduvast lämmastikust ja hapnikust. Lämmastikoksiidide moodustumise kiirus on seda suurem, mida kõrgem on temperatuur, st seda suurem on mootori võimsus.

Oluline pole mitte ainult lennuki mootori võimsus, vaid ka kõrgus merepinnast, millel see lendab ja eraldab osooni hävitavaid lämmastikoksiide. Mida kõrgem on oksiid või dilämmastikoksiid, seda hävitavam on see osoonile.

Aastas atmosfääri paisatava lämmastikoksiidi koguhulk on hinnanguliselt 1 miljard tonni, millest umbes kolmandiku eralduvad õhusõidukid üle keskmise tropopausi taseme (11 km). Mis puutub lennukitesse, siis kõige kahjulikumad heitmed on sõjalennukid, mille arv ulatub kümnetesse tuhandetesse. Nad lendavad peamiselt osoonikihi kõrgustel.

3) Mineraalväetised.

Stratosfääris võib osoon väheneda ka tänu sellele, et stratosfääri satub dilämmastikoksiid N2O, mis tekib mullabakterite poolt seotud lämmastiku denitrifikatsioonil. Samasugust seotud lämmastiku denitrifikatsiooni viivad läbi ka ookeanide ja merede ülemise kihi mikroorganismid. Denitrifikatsiooniprotsess on otseselt seotud seotud lämmastiku kogusega pinnases. Seega võib kindel olla, et pinnasesse antavate mineraalväetiste hulga suurenemisega suureneb samas ulatuses ka tekkiva dilämmastikoksiidi N2O hulk. Lisaks moodustuvad dilämmastikoksiidist lämmastikoksiidid, mis põhjustavad stratosfääri osooni hävimise.

4) Tuumaplahvatused.

Tuumaplahvatused vabastavad soojuse kujul palju energiat. Temperatuur 60 000 K seatakse mõne sekundi jooksul pärast tuumaplahvatust. See on energia tulekera. Väga kuumas atmosfääris toimuvad sellised transformatsioonid keemilised ained, mida tavatingimustes kas ei esine või kulgevad väga aeglaselt. Mis puudutab osooni, siis selle kadumist on selle jaoks kõige ohtlikumad nende transformatsioonide käigus tekkivad lämmastikoksiidid. Seega perioodi 1952–1971 kohta tuumaplahvatused atmosfääris tekkis umbes 3 miljonit tonni lämmastikoksiide. Edasine saatus Need on järgmised: atmosfääri segunemise tulemusena langevad nad erinevatele kõrgustele, sealhulgas atmosfääri. Seal nad sisenevad keemilised reaktsioonid osooni osalusel, mis viib selle hävimiseni. osooniaugu stratosfääri ökosüsteem

5) Kütuse põletamine.

Dilämmastikoksiidi leidub ka elektrijaamade suitsugaasides. Tegelikult on see, et põlemissaadused sisaldavad lämmastikoksiidi ja -dioksiidi, teada juba pikka aega. Kuid need kõrgemad oksiidid ei mõjuta osooni. Need muidugi saastavad atmosfääri, aitavad kaasa sudu tekkele selles, kuid eemaldatakse kiiresti troposfäärist. Dilämmastikoksiid, nagu juba mainitud, on osoonile ohtlik. Kell madalad temperatuurid see moodustub järgmistes reaktsioonides:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Selle nähtuse ulatus on väga märkimisväärne. Nii tekib igal aastal atmosfääris ligikaudu 3 miljonit tonni dilämmastikoksiidi! See arv viitab sellele, et see osoonikihi kahanemise allikas on märkimisväärne.

Osooniauk Antarktika kohal

Üldosoonisisalduse olulisest vähenemisest Antarktika kohal teatas esmakordselt 1985. aastal Briti Antarktika uuring, mis põhines Halle Bay osoonijaama andmete analüüsil (76 kraadi S). Osoonikihi kahanemist on see teenus täheldanud ka Argentina saartel (65 kraadi S).

28. augustist 29. septembrini 1987 sooritati 13 laborilennuki lendu Antarktika kohal. Katse võimaldas registreerida osooniaugu päritolu. Selle mõõtmed saadi. Uuringud on näidanud, et suurim osoonikoguse vähenemine toimus 14–19 km kõrgusel. Siin on seadmed registreeritud suurim arv aerosoolid (aerosoolikihid). Selgus, et mida rohkem on antud kõrgusel aerosoole, seda vähem on seal osooni. Lennuk – laboris registreeriti osoonisisalduse vähenemine 50%. Alla 14 km. osoonimuutused olid ebaolulised.

Juba 1985. aasta oktoobri alguseks katab osooniauk (osooni minimaalne kogus) rõhutasemeid 100–25 hPa ja detsembris laieneb kõrguste vahemik, millel seda vaadeldakse.

Paljudes katsetes ei mõõdetud mitte ainult osooni ja teiste atmosfääri väikeste komponentide hulka, vaid ka temperatuuri. Kõige tihedam seos tuvastati stratosfääris leiduva osooni hulga ja sealse õhutemperatuuri vahel. Selgus, et osooni hulga muutumise olemus on tihedalt seotud Antarktika kohal paikneva stratosfääri termilise režiimiga.

Antarktika osooniaugu teket ja arengut jälgisid Briti teadlased aastal 1987. Kevadel vähenes osooni kogusisaldus 25%.

Ameerika teadlased tegid Antarktikas mõõtmisi talvel ja varakevadel 1987 osooni ja muude atmosfääri väikeste koostisosade (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) uurimiseks spetsiaalse spektromeetri abil. Nende mõõtmiste andmed võimaldasid piiritleda lõunapooluse ümbruse ala, kus osooni kogus väheneb. Selgus, et see piirkond langeb peaaegu täpselt kokku äärmise polaarse stratosfääri keerisega. Pöörise serva läbimisel ei muutunud dramaatiliselt mitte ainult osooni kogus, vaid ka muud väikesed komponendid, mis mõjutavad osooni hävimist. Osooniaugu sees (või teisisõnu polaarses stratosfääri keeris), olid HCl, NO2 ja lämmastikhappe kontsentratsioonid oluliselt madalamad kui väljaspool keerist. See juhtub seetõttu, et kloorid külma polaaröö ajal hävitavad osooni vastavates reaktsioonides, toimides neis katalüsaatoritena. Just kloori osalusel katalüütilises tsüklis toimub osooni kontsentratsiooni peamine langus (vähemalt 80% sellest langusest).

Need reaktsioonid toimuvad polaarsete stratosfääripilvede moodustavate osakeste pinnal. Nii et kui rohkem ala see pind, st mida rohkem on stratosfääri pilvede osakesi ja seega ka pilvi ennast, seda kiiremini osoon lõpuks laguneb, mis tähendab, et seda tõhusamalt osooniauk tekib.

Üks tähelepanuväärsemaid "rohelisi" müüte on väide, et Maa pooluste kohal olevad osooniaugud tekivad teatud inimese toodetud ainete atmosfääri paiskamise tõttu. Tuhanded inimesed usuvad sellesse endiselt, kuigi iga õpilane, kes pole keemia- ja geograafiatunde vahele jätnud, võib selle müüdi paljastada.

Müüt, et inimtegevus viib nn osooniaugu kasvuni, on tähelepanuväärne mitmes mõttes. Esiteks on see äärmiselt usutav, see tähendab, et põhineb tõelisi fakte. Nagu näiteks osooniaugu olemasolu ja asjaolu, et mitmed inimese toodetud ained võivad osooni hävitada. Ja kui nii, siis ei kahtle mittespetsialist, et osoonikihi kahanemises on süüdi inimtegevus - vaadake vaid augu kasvu ja vastavate ainete emissiooni suurenemise graafikuid. õhkkond.

Ja siin ilmneb veel üks "osooni" müüdi tunnusjoon. Millegipärast unustavad need, kes ülaltoodud tõendeid usuvad, täielikult, et kahe graafiku kokkulangevus iseenesest ei tähenda midagi. Lõppude lõpuks võib see olla lihtsalt juhus. Osooniaukude päritolu antropogeense teooria kohta vaieldamatute tõendite saamiseks on vaja uurida mitte ainult osooni hävitamise mehhanismi freoonide ja muude ainete poolt, vaid ka kihi hilisema taastumise mehhanismi.

Noh, siit tuleb kõige huvitavam osa. Niipea kui huvitatud mittespetsialist hakkab kõiki neid mehhanisme uurima (mille jaoks pole vaja päevi raamatukogus istuda - piisab, kui meenutada paar lõiku kooli keemia ja geograafia õpikutest), saab ta kohe aru, et see versioon pole midagi muud kui müüt. Ja meenutades, millist mõju see müüt avaldas maailmamajandus, olles piiranud freoonide tootmist, saab ta kohe aru, miks ta loodi. Mõelgem siiski olukorrale algusest peale ja korras.

Keemia käigust mäletame, et osoon on hapniku allotroopne modifikatsioon. Selle molekulides pole mitte kaks O-aatomit, vaid kolm. Osoon võib tekkida erineval viisil, kuid looduses levinuim on järgmine: hapnik neelab osa ultraviolettkiirgust lainepikkusega 175-200 nm ja 280-315 nm ning muundatakse osooniks. Nii tekkis iidsetel aegadel (kuskil 2-1,7 miljardit aastat tagasi) kaitsev osoonikiht, mis jätkub tänapäevani.

Muide, eeltoodust järeldub, et tegelikult neelab ligi pool ohtlikust UV-kiirgusest hapnikku, mitte osooni. Osoon on vaid selle protsessi "kõrvalsaadus". Kuid selle väärtus seisneb selles, et see neelab ka osa ultraviolettkiirgusest - selle, mille lainepikkus on 200–280 nm. Aga mis saab osoonist endast? Täpselt nii – see muutub tagasi hapnikuks. Seega toimub atmosfääri ülemistes kihtides teatud tsükliline tasakaaluprotsess - ühte tüüpi ultraviolett aitab kaasa osooni muutumisele hapnikuks ja viimane, neelates teist tüüpi UV-kiirgust, muutub taas O 2 -ks.

Sellest kõigest järeldub lihtne ja loogiline järeldus - osoonikihi täielikuks hävitamiseks peate meie atmosfääri hapnikust ilma jätma. Lõppude lõpuks, ükskõik kui palju inimeste toodetud freoone (külmutusagensite ja lahustitena kasutatavad kloori ja broomi sisaldavad süsivesinikud), metaan, vesinikkloriid ja lämmastikmonooksiid ei hävita osoonimolekule, taastab hapniku ultraviolettkiirgus osoonikihi uuesti – ju , need ained "lülituvad välja" ei suuda! Lisaks hapniku hulga vähendamisele atmosfääris, kuna puud, rohi ja vetikad toodavad seda sadu tuhandeid kordi rohkem kui inimkond – ülalmainitud osoonikihi kahandajad.

Niisiis, nagu näete, ei suuda ükski inimeste loodud aine hävitada osoonikihti, kui Maa atmosfääris on hapnikku ja Päike kiirgab ultraviolettkiirgust. Aga miks siis tekivad osooniaugud? Tahan kohe öelda, et mõiste "auk" ise ei ole täiesti õige - me räägime ainult osoonikihi hõrenemisest stratosfääri teatud osades, mitte selle täielikust puudumisest. Sellele vaatamata tuleks püstitatud küsimusele vastamiseks lihtsalt meeles pidada, kus täpselt planeedil on suurimad ja stabiilsemad osooniaugud.

Ja siin pole midagi meenutada: stabiilsetest osooniaukudest suurim asub otse Antarktika kohal ja teine, veidi väiksem, Arktika kohal. Kõik teised Maa osooniaugud on ebastabiilsed, tekivad kiiresti, kuid sama kiiresti "neetud". Miks siis polaaraladel osoonikihi hõrenemine nii kaua kestab? Jah, lihtsalt sellepärast, et neis kohtades kestab polaaröö kuus kuud. Ja selle aja jooksul ei saa Arktika ja Antarktika kohal olev atmosfäär piisavalt ultraviolettkiirgust, mis võib hapniku osooniks muuta.

Noh, O 3 omakorda, jäetud ilma "täiendamiseta", hakkab kiiresti kokku kukkuma - lõppude lõpuks on see väga ebastabiilne aine. Seetõttu on pooluste kohal olev osoonikiht päris õhem, kuigi protsess kulgeb mõningase hilinemisega – suve alguses tekib nähtav auk, mis talve keskpaigaks kaob. Polaarpäeva saabudes hakkab aga uuesti osooni tootma ja osooniauk on aeglaselt “neetud”. Tõsi, mitte täielikult - samas on UV-kiirguse intensiivse vastuvõtu aeg nendes osades lühem kui selle puudujäägi periood. Seetõttu ei kao osooniauk kuhugi.

Aga miks antud juhul müüt loodi ja seda korrati? Vastus sellele küsimusele pole nii lihtne, vaid väga lihtne. Fakt on see, et esimest korda tõestati püsiva osooniaugu olemasolu Antarktika kohal 1985. aastal. Ja 1986. aasta lõpus spetsialistid Ameerika firma DuPont (see tähendab DuPont) alustas uue klassi külmutusagensi tootmist - fluorosüsivesinikke, mis ei sisalda kloori. See vähendas oluliselt tootmiskulusid, kuid uut ainet tuli siiski turule viia.

Ja siin rahastab "DuPont" osoonikihti rikkuvate kurjade freoonide müüdi levitamist meedias, mille tema tellimusel koostas meteoroloogide rühm. Selle tulemusena hakkas hirmunud avalikkus võimudelt midagi ette võtma. Ja need meetmed võeti kasutusele 1987. aasta lõpus, kui Montrealis allkirjastati protokoll osoonikihti hävitavate ainete tootmise piiramiseks. See tõi kaasa paljude freoonifirmade hävingu, aga ka selle, et DuPont pikki aastaid sai külmutusagensi turu monopoliks.

Muide, just DuPonti juhtkonna otsuse kiirus osooniauk enda tarbeks kasutada viis selleni, et müüt osutus nii lõpetamata, et tavaline koolipoiss, kes keemia- ja geograafiatunde vahele ei jätnud, võis paljastada. seda. Kui neil oleks rohkem aega – näed, oleksid nad koostanud veenvama versiooni. Sellegipoolest suutis isegi see, mis lõpuks DuPonti tellitud teadlaste poolt "sündis", paljusid inimesi veenda.

See tohutu auk maa osoonikihis avastati 1985. aastal, see tekkis Antarktika kohal. Läbimõõt on üle tuhande kilomeetri ja pindala - umbes üheksa miljonit ruutmeetrit.

Igal aastal augustikuus auk kaob ja juhtub, nagu poleks seda tohutut osoonilõhet kunagi olnudki.

Osooniauk – määratlus

Osooniauk on osoonikontsentratsiooni vähenemine või täielik puudumine Maa osoonikihis. Maailma meteoroloogiaorganisatsiooni raporti ja teaduses üldtunnustatud teooria kohaselt põhjustab osoonikihi olulist vähenemist üha suurenev inimtekkeline tegur - broomi ja kloori sisaldavate freoonide eraldumine.

On veel üks hüpotees, mille kohaselt osoonikihi aukude moodustumise protsess on loomulik ega ole kuidagi seotud inimtsivilisatsiooni tegevuse tulemustega.

Osooni kontsentratsiooni langus atmosfääris põhjustab mitmete tegurite kombinatsiooni. Üks peamisi on osoonimolekulide hävitamine reaktsioonide käigus erinevate loodusliku ja inimtekkelise päritoluga ainetega, samuti nende puudumine. päikesevalgus ja kiirgus polaartalvel. See hõlmab polaarpöörist, mis on eriti stabiilne ja takistab osooni läbitungimist polaarpiirkonna laiuskraadidelt, ja sellest tulenevaid stratosfääri polaarpilvi, mille osakeste pind toimib osooni lagunemisreaktsiooni katalüsaatorina.

Need tegurid on Antarktikale tüüpilised ja Arktikas on polaarpeeris palju nõrgem tänu sellele, et mandripinda pole. Erinevalt Antarktikast on siin temperatuur teatud määral kõrgem. Polaarsed stratosfääripilved on Arktikas vähem levinud ja kipuvad varasügisel lagunema.

Mis on osoon?

Osoon on mürgine aine, mis on inimestele kahjulik. Väikestes kogustes on sellel väga meeldiv lõhn. Et selles veenduda, saab jalutada metsas - äikeseväljal - õigel ajal naudime värske õhk, aga hiljem on tervis väga kehv.

Tavatingimustes Maa atmosfääri all osooni praktiliselt ei ole – seda ainet leidub stratosfääris suurtes kogustes, alustades kuskil 11 kilomeetri kõrguselt maapinnast ja ulatudes kuni 50-51 kilomeetrini. Osoonikiht asub säga tipus, st umbes 51 kilomeetri kõrgusel maapinnast. See kiht neelab surmavad päikesekiiri ja kaitseb seega meie ja mitte ainult meie elu.

Enne osooniaukude avastamist peeti osooni aineks, mis mürgitab atmosfääri. Usuti, et atmosfäär oli täidetud osooniga ja see oli tema peamine süüdlane. kasvuhooneefekt' millega on vaja midagi ette võtta.

Praegusel ajal, vastupidi, püüab inimkond astuda samme osoonikihi taastamiseks, kuna osoonikiht muutub õhemaks kogu Maa peal, mitte ainult Antarktika kohal.