Iemesls ozona caurumu rašanās atmosfērā ir pieaugums. Vai cilvēce tiks galā ar gaidāmajiem izaicinājumiem? Sastapšanās ar ozonu ikdienā

Apmēram pirms četrdesmit gadiem pirmo reizi tika atklāts, ka ozona slānis iekšā zemes atmosfēra sāka sarukt. Pirmie to pamanīja britu zinātnieki, kuri strādāja pētniecības bāzē Antarktīdā. Viņi atklāja, ka virs Halley Bay stacijas ozona biezums ir samazinājies gandrīz uz pusi! Kamēr iespējamie iemesliŠī parādība vēl nebija pētīta, tāpēc zinātniekiem atlika tikai novērot situācijas attīstību. Un rezultāti viņus nemaz neiepriecināja - ozona caurumi ne tikai neaizvērās, bet pat izplatījās tālu tālāk dienvidpols. Tātad bija informācija par jaunu globālu katastrofu.

Kas īsti ir ozona caurumi?

Ozons ir gāze, ko no skābekļa iegūst saules ultravioletais starojums. Tas savukārt neļauj pāriet šim starojumam, kura iedarbība ir kaitīga visiem dzīvajiem organismiem. Šīs gāzes slānis atrodas aptuveni divdesmit kilometru augstumā virs virsmas un aizsargā planētu no negatīva ietekme saules enerģija. Ozona caurumi ir vietas, kur gāzes biezums kādu iemeslu dēļ samazinās. Šajā posmā vēl pietiek ar ultravioletā starojuma aizkavēšanu, bet, ja cilvēce neko nedarīs, lai situāciju mainītu, pēc kāda laika ozona slāņa noārdīšanās novedīs pie tā, ka kaitīgais starojums var brīvi iekļūt atmosfērā, un pēc tam pastāvēšana. dzīvība uz Zemes vienkārši kļūs neiespējama.

Kāpēc parādās ozona caurumi?

Kosmosa izpēte

Un tomēr, neskatoties uz lielo iespējamo versiju dažādību, visticamākā no tām joprojām ir antropogēna. Patiešām, pagājušā gadsimta vidū bija daudz palaišanas kosmosa raķetes, no kuriem katrs, paceļoties, atstāja atmosfērā "cauruli", izlaužoties cauri ozona slānim. Tikai trīsdesmit kosmosa izpētes gadu laikā tika iznīcināti 30% no Zemes aizsargbarjeras, kas veidojās četru miljardu gadu laikā!

Freons

Freons ir ozonu iznīcinoša viela, ko plaši izmanto gan ikdienā, gan rūpniecībā. Tas bija gandrīz visās pagājušā gadsimta gāzes kasetnēs: matu lakās, smaržās, dezodorantos, ugunsdzēšamos aparātos. Tas bija pat ledusskapjos un gaisa kondicionieros! Nav pārsteidzoši, ka katru dienu parādījās arvien vairāk jaunu ozona caurumu, un aizsargslānis kļuva arvien plānāks.

Risinājumi

Līdz šim problēma joprojām ir aktuāla un aktuāla. Ir pieņemti daudzi līgumi, saskaņā ar kuriem ozona slānim kaitīgas vielas ir aizliegts izmantot ražošanā un rūpniecībā. Bet ar to nepietiek, jo jautājums ir ne tikai apturēt ozona iznīcināšanu, bet arī to atjaunot. Un šī problēma vēl nav atrisināta.

Šie un citi jaunākie zinātniskie atklājumi apstiprināja iepriekšējo novērtējumu secinājumus, ka zinātnisko pierādījumu kopums liecina, ka novērotais ozona zudums vidējos un augstos platuma grādos galvenokārt ir saistīts ar antropogēniem hloru un bromu saturošiem savienojumiem.

Oriģinālais teksts (angļu valodā)

Šie un citi jaunākie zinātniskie atklājumi apstiprina iepriekšējā novērtējuma secinājumu, ka zinātnisko pierādījumu svars liecina, ka novērotos ozona zudumus vidējos un lielos platuma grādos lielā mērā izraisa antropogēnie hlora un broma savienojumi.

Saskaņā ar citu hipotēzi "ozona caurumu" veidošanās process var būt lielā mērā dabisks un nav saistīts tikai ar kaitīgo ietekmi cilvēku civilizācija.

Lai noteiktu ozona cauruma robežas, tika izvēlēts minimālais ozona līmenis atmosfērā 220 Dobsona vienības.

Ozona cauruma platība virs Antarktikas 2018. gadā bija vidēji 22,8 miljoni kvadrātkilometru (2010.-2017. gadā vidējās gada vērtības svārstījās no 17,4 līdz 25,6 miljoniem kvadrātkilometru, 2000.-2009. gadā - no 12,0 līdz 26,6). miljonu kvadrātkilometru, 1990.-1999.gadā - no 18,8 līdz 25,9 miljoniem kvadrātkilometru).

Stāsts [ | ]

Ozona caurumu, kura diametrs pārsniedz 1000 km, pirmo reizi 1985. gadā dienvidu puslodē virs Antarktīdas atklāja britu zinātnieku grupa: (Angļu), (Angļu), (Angļu), kurš publicēja atbilstošu rakstu žurnālā Nature. Katru augustu tas parādījās, un decembrī - janvārī tas beidza pastāvēt. Rudenī un ziemā virs ziemeļu puslodes Arktikā ir daudz mini ozona caurumu. Šādas bedres platība nepārsniedz 2 miljonus km², tā kalpošanas laiks ir līdz 7 dienām.

Izglītības mehānisms[ | ]

Prombūtnes rezultātā saules radiācija, polārajās naktīs ozons neveidojas. Nav ultravioletā starojuma - nav ozona. Ozona molekulas, kurām ir liela masa, nolaižas uz Zemes virsmas un tiek iznīcinātas, jo normālā spiedienā tās ir nestabilas.

Roulends un Molina ierosināja, ka hlora atomi var izraisīt liela daudzuma ozona iznīcināšanu stratosfērā. Viņu atklājumi balstījās uz līdzīgu Pola Džozefa Krutzena un Harolda Džonstona darbu, kuri parādīja, ka slāpekļa oksīds (II) (NO) var paātrināt ozona slāņa noārdīšanos.

Faktoru kombinācija izraisa ozona koncentrācijas samazināšanos atmosfērā, no kuriem galvenais ir ozona molekulu nāve reakcijās ar dažādas vielas antropogēnas un dabiskas izcelsmes, saules starojuma neesamība polārās ziemas laikā, īpaši stabils polārais virpulis, kas novērš ozona iekļūšanu no subpolārajiem platuma grādiem, un polāro stratosfēras mākoņu (PSC) veidošanos, kuru daļiņu virsma katalizē ozona sabrukšanu. reakcijas. Šie faktori ir īpaši raksturīgi Antarktikai, Arktikā kontinentālās virsmas trūkuma dēļ polārais virpulis ir daudz vājāks, temperatūra ir par vairākiem grādiem augstāka nekā Antarktikā, un PSO ir retāk sastopami, kā arī mēdz sadalīties. agrā rudenī. Tā kā ozona molekulas ir reaktīvas, tās var reaģēt ar daudziem neorganiskiem un organiskiem savienojumiem. Galvenās vielas, kas veicina ozona molekulu iznīcināšanu, ir vienkāršas vielas (ūdeņradis, skābekļa atomi, hlors, broms), neorganiskās (hlorūdeņradis, slāpekļa monoksīds) un organiskie savienojumi (metāns, fluorhlors un fluorbromofreoni, kas izdala hlora un broma atomus) . Atšķirībā no, piemēram, hidrofluorofreoniem, kas sadalās līdz fluora atomiem, kas, savukārt, ātri reaģē ar ūdeni, veidojot stabilu ūdeņraža fluorīdu. Tādējādi fluors nepiedalās ozona sabrukšanas reakcijās. Jods arī nenoārda stratosfēras ozonu, jo satur jodu organisko vielu gandrīz pilnībā patērēts troposfērā. Galvenās reakcijas, kas veicina ozona iznīcināšanu, ir norādītas rakstā par ozona slāni.

Efekti [ | ]

Ozona slāņa pavājināšanās palielina ultravioletā starojuma plūsmu saules radiācija, iekļūstot okeāna ūdeņos, kā rezultātā palielinās jūras dzīvnieku un augu mirstība.

Ozona slāņa atjaunošana[ | ]

Lai gan cilvēce ir veikusi pasākumus, lai ierobežotu hloru un bromu saturošu freonu emisijas, pārejot uz citām vielām, piemēram, fluoru saturošiem freoniem, ozona slāņa atjaunošanas process prasīs vairākus gadu desmitus. Pirmkārt, tas ir saistīts ar milzīgo atmosfērā jau uzkrāto freonu daudzumu, kuru kalpošanas laiks ir desmitiem un pat simtiem gadu. Tāpēc ozona cauruma nostiprināšanos nevajadzētu sagaidīt ātrāk par 2048. gadu. Saskaņā ar profesores Sjūzenas Solomonas teikto, no 2000. līdz 2015. gadam ozona caurums Antarktīdas platība ir samazinājusies par aptuveni Indijas platību. Saskaņā ar NASA datiem 2000. gadā ozona cauruma vidējā platība virs Antarktīdas bija 24,8 miljoni kvadrātkilometru gadā, 2015. gadā - 25,6 miljoni kvadrātkilometru.

Nepareizi priekšstati par ozona caurumu[ | ]

Ir vairāki plaši izplatīti mīti par ozona caurumu veidošanos. Neskatoties uz to nezinātnisko raksturu, tie bieži parādās plašsaziņas līdzekļos [ ] - reizēm aiz neziņas, reizēm sazvērestības teorētiķu atbalstīts. Daži no tiem ir uzskaitīti zemāk.

Ozona caurums virs Antarktīdas pastāv jau ilgu laiku[ | ]

Sistemātiski zinātniski Antarktīdas ozona slāņa novērojumi ir veikti kopš XX gadsimta 20. gadiem, bet tikai 70. gadu otrajā pusē tika atklāta "stabila" Antarktikas ozona cauruma veidošanās. ātrs temps tā attīstība (izmēra palielināšanās un ozona vidējās koncentrācijas samazināšanās bedres robežās) 80. un 90. gados izraisīja paniskas bažas, ka neatgriešanās punkts destruktīvās antropogēnās ietekmes pakāpē uz ozona slāni jau ir garām. .

Freoni ir galvenie ozona iznīcinātāji.[ | ]

Šis apgalvojums attiecas uz vidējiem un augstajiem platuma grādiem. Pārējā daļā hlora cikls ir atbildīgs tikai par 15-25% no ozona zudumiem stratosfērā. Vienlaikus jāatzīmē, ka 80% hlora ir antropogēnas izcelsmes (sīkāk par dažādu ciklu devumu skatīt rakstā par ozona slāni). Tas nozīmē, ka cilvēka iejaukšanās ievērojami palielina hlora cikla ieguldījumu. Un, ja būtu tendence palielināt freonu ražošanu pirms Monreālas protokola stāšanās spēkā (10% gadā), no 30 līdz 50% no kopējiem ozona zudumiem 2050. gadā radītu freonu iedarbība. Pirms cilvēka iejaukšanās ozona veidošanās un iznīcināšanas procesi bija līdzsvarā. Taču cilvēka darbības radītie freoni ir novirzījuši šo līdzsvaru uz ozona koncentrācijas samazināšanos. Kas attiecas uz polārajiem ozona caurumiem, situācija ir pilnīgi atšķirīga. Ozona iznīcināšanas mehānisms būtiski atšķiras no augstākiem platuma grādiem, galvenais posms ir halogēnu saturošu vielu neaktīvo formu pārvēršana oksīdos, kas notiek uz polāro stratosfēras mākoņu daļiņu virsmas. Un rezultātā gandrīz viss ozons tiek iznīcināts reakcijās ar halogēniem, hlors ir atbildīgs par 40-50%, bet broms ir aptuveni 20-40%.

DuPont pozīcija[ | ]

DuPont pēc datu publicēšanas par freonu līdzdalību stratosfēras ozona iznīcināšanā šo teoriju uztvēra naidīgi un iztērēja miljoniem dolāru preses kampaņai freonu aizsardzībai. DuPont priekšsēdētājs 1975. gada 16. jūlija rakstā Chemical Week rakstīja, ka ozona noārdīšanas teorija ir zinātniskā fantastika, muļķības, kurām nav jēgas. Papildus DuPont, vairāki uzņēmumi visā pasaulē ir ražojuši un turpina ražot dažādi veidi freons bez atlīdzības.

Freoni ir pārāk smagi, lai sasniegtu stratosfēru[ | ]

Dažreiz tiek apgalvots, ka, tā kā freona molekulas ir daudz smagākas par slāpekli un skābekli, tās nevar sasniegt stratosfēru ievērojamā daudzumā. Tomēr atmosfēras gāzes tiek pilnībā sajauktas, nevis stratificētas vai šķirotas pēc svara. Lai aprēķinātu laiku, kas nepieciešams gāzu difūzajai atdalīšanai atmosfērā, ir vajadzīgi laiki, kas ir aptuveni tūkstošiem gadu. Protams, dinamiskā atmosfērā tas nav iespējams. Vertikālās masas pārneses, konvekcijas un turbulences procesi daudz ātrāk pilnībā sajauc atmosfēru zem turbopauzes. Tāpēc pat tādas smagas gāzes kā inertas vai freoni vienmērīgi izkliedējas atmosfērā, tostarp sasniedz stratosfēru. To koncentrāciju atmosfērā eksperimentālie mērījumi apstiprina; Mērījumi arī liecina, ka paiet aptuveni pieci gadi, lai uz Zemes virsmas izdalītās gāzes sasniegtu stratosfēru, skatīt otro grafiku pa labi. Ja atmosfērā esošās gāzes nesajauktos, tad tādas smagas gāzes no tās sastāva kā argons un oglekļa dioksīds uz Zemes virsmas veidotu vairākus desmitus metru biezu slāni, kas Zemes virsmu padarītu neapdzīvojamu. Bet tā nav. Gan kriptonam ar atommasu 84, gan hēlijam ar atommasu 4 ir vienāda relatīvā koncentrācija, kas atrodas tuvu virsmai, kuras augstums ir līdz 100 km. Protams, viss iepriekš minētais attiecas tikai uz gāzēm, kas ir relatīvi stabilas, piemēram, freoniem vai inertām gāzēm. Vielas, kas nonāk reakcijās un tiek pakļautas arī dažādām fizikālām ietekmēm, teiksim, izšķīst ūdenī, ir koncentrācijas atkarība no augstuma.

Galvenie halogēnu avoti ir dabiski, nevis antropogēni[ | ]

Hlora avoti stratosfērā

Pastāv uzskats, ka dabiskie halogēnu avoti, piemēram, vulkāni vai okeāni, ir nozīmīgāki ozona slāņa noārdīšanās procesam nekā cilvēka radītie. Neapšaubot ieguldījumu dabiskie avoti kopējā halogēnu bilancē jāņem vērā, ka tie lielākoties nesasniedz stratosfēru, jo ir ūdenī šķīstoši (galvenokārt hlorīda joni un hlorūdeņradis) un tiek izskaloti no atmosfēras, lietus veidā krītot uz zeme. Arī dabiskie savienojumi ir mazāk stabili nekā freoni, piemēram, metilhlorīda kalpošanas laiks atmosfērā ir tikai aptuveni gads, salīdzinot ar desmitiem un simtiem gadu freoniem. Tāpēc to ieguldījums stratosfēras ozona iznīcināšanā ir diezgan mazs. Pat retais Pinatubo kalna izvirdums 1991. gada jūnijā izraisīja ozona līmeņa pazemināšanos nevis izdalīto halogēnu dēļ, bet gan lielas sērskābes aerosolu masas veidošanās dēļ, kuru virsma katalizēja ozona iznīcināšanas reakcijas. Par laimi, pēc trim gadiem no atmosfēras tika izņemta gandrīz visa vulkānisko aerosolu masa. Tādējādi vulkānu izvirdumi ir salīdzinoši īslaicīgi faktori, kas ietekmē ozona slāni, atšķirībā no freoniem, kuru kalpošanas laiks ir desmitiem un simtiem gadu.

Ozona caurumam jāatrodas virs freona avotiem[ | ]

Ozona cauruma lieluma un ozona koncentrācijas izmaiņu dinamika Antarktīdā pa gadiem

Daudzi nesaprot, kāpēc ozona caurums veidojas Antarktikā, kad galvenās freonu emisijas notiek ziemeļu puslodē. Fakts ir tāds, ka freoni ir labi sajaukti troposfērā un stratosfērā. Zemās reaģētspējas dēļ tie praktiski netiek patērēti zemākajos atmosfēras slāņos, un to kalpošanas laiks ir vairāki gadi vai pat gadu desmiti. Tā kā tie ir ļoti gaistoši molekulāri savienojumi, tie salīdzinoši viegli sasniedz augšējos atmosfēras slāņus.

Pats Antarktikas "ozona caurums" nepastāv visu gadu. Tas parādās ziemas beigās - agrā pavasarī (augusts-septembris) un izpaužas kā ievērojama vidējās ozona koncentrācijas samazināšanās plašā ģeogrāfiskā apgabalā. Iemesli, kāpēc Antarktīdā veidojas ozona caurums, ir saistīti ar iezīmēm vietējais klimats. Antarktikas ziemas zemās temperatūras izraisa polāro virpuļu veidošanos. Gaiss šajā virpulī pārvietojas galvenokārt pa slēgtiem ceļiem ap Dienvidpolu un vāji sajaucas ar gaisu no citiem platuma grādiem. Šobrīd Saule neapgaismo polāro apgabalu, un, ja nav ultravioletā starojuma, ozons nevis veidojas, bet gan uzkrājas, pirms tas tiek iznīcināts (gan mijiedarbības ar citām vielām un daļiņām rezultātā, gan spontāni, jo ozona molekulas ir nestabilas). Līdz ar polārās dienas iestāšanos ozona daudzums pakāpeniski palielinās un atkal sasniedz normālo līmeni. Tas ir, ozona koncentrācijas svārstības virs Antarktikas ir sezonālas.

Bet, ja mēs izsekojam ozona koncentrācijas izmaiņu dinamiku un ozona cauruma lielumu, kas aprēķināts vidēji par katru gadu pēdējās desmitgadēs, ir vērojama izteikta vidējās ozona koncentrācijas pazemināšanās tendence plašā ģeogrāfiskā apgabalā.

Avoti un piezīmes[ | ]

1. Ozona slāņa noārdīšanās zinātniskais novērtējums: 2006. gads(Angļu) . Iegūts 2007. gada 13. decembrī. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2012. gada 16. februārī.
2. "Zināšanas ir spēks" Zinātnes ziņas: 27.12.99 (krievu). Iegūts 2007. gada 3. jūlijā. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2012. gada 16. februārī.

Ozona slānis ir plaša atmosfēras josla, kas stiepjas no 10 līdz 50 km virs Zemes virsmas. Ķīmiski ozons ir molekula, kas sastāv no trim skābekļa atomiem (skābekļa molekulā ir divi atomi). Ozona koncentrācija atmosfērā ir ļoti zema, un nelielas ozona daudzuma izmaiņas noved pie lielām ultravioletā starojuma intensitātes izmaiņām, kas sasniedz zemes virsmu. Atšķirībā no parastā skābekļa, ozons ir nestabils, tas viegli pārvēršas divatomiskā, stabilā skābekļa formā. Ozons ir daudz spēcīgāks oksidētājs nekā skābeklis, un tas padara to spējīgu nogalināt baktērijas un kavēt augu augšanu un attīstību. Tomēr tā zemā normāli apstākļi koncentrācijas gaisa virsmas slāņos, šīs tā īpašības praktiski neietekmē dzīvo sistēmu stāvokli.

Daudz svarīgāks ir tās cits īpašums, kas padara šo gāzi absolūti nepieciešamu visai dzīvībai uz sauszemes. Šī īpašība ir ozona spēja absorbēt cieto (īsviļņu) ultravioleto (UV) starojumu no saules. Cietajiem UV kvantiem ir pietiekami daudz enerģijas, lai pārrautu dažas ķīmiskās saites, tāpēc tos sauc par jonizējošā radiācija. Tāpat kā cits šāda veida starojums, rentgena un gamma starojums, tas izraisa daudzus traucējumus dzīvo organismu šūnās. Ozons veidojas augstas enerģijas saules starojuma ietekmē, kas stimulē reakciju starp O2 un brīvajiem skābekļa atomiem. Mērena starojuma ietekmē tas sadalās, absorbējot šī starojuma enerģiju. Tādējādi šis cikliskais process "apēd" bīstamo ultravioleto.

Ozona molekulas, tāpat kā skābeklis, ir elektriski neitrālas, t.i. nenes elektrisko lādiņu. Tāpēc pats Zemes magnētiskais lauks neietekmē ozona izplatību atmosfērā. Atmosfēras augšējais slānis - jonosfēra, gandrīz sakrīt ar ozona slāni.

Polārajos reģionos, kur spēka līnijas magnētiskais lauks Zeme uz tās virsmas aizveras, jonosfēras izkropļojumi ir ļoti būtiski. Polāro zonu atmosfēras augšējos slāņos ir samazināts jonu, tostarp jonizētā skābekļa, skaits. Bet galvenais iemesls zems ozona saturs polu apvidū - zema saules starojuma intensitāte, kas krīt pat polārās dienas laikā nelielos leņķos pret horizontu, un polārajā naktī vispār nav. Polāro "caurumu" laukums ozona slānī ir uzticams kopējā atmosfēras ozona izmaiņu rādītājs.

Ozona saturs atmosfērā svārstās daudzu dabisku iemeslu dēļ. Periodiskas svārstības saistīts ar saules aktivitātes cikliem; daudzas vulkānisko gāzu sastāvdaļas spēj iznīcināt ozonu, tāpēc vulkāniskās aktivitātes palielināšanās noved pie tā koncentrācijas samazināšanās. Pateicoties lielajam viesuļvētras ātrumam gaisa straumes stratosfērā ozona slāni noārdošās vielas tiek pārnestas lielās platībās. Tiek transportēti ne tikai ozona noārdītāji, bet arī pats ozons, līdz ar to ozona koncentrācijas traucējumi ātri izplatās lielās platībās un salīdzinoši ātri tiek ievilktas lokālas nelielas "caurītes" ozona vairogā, ko rada, piemēram, raķetes palaišana. Tikai iekšā polārie reģioni gaiss ir neaktīvs, kā rezultātā ozona izzušanu tur nekompensē tā dreifēšana no citiem platuma grādiem, un polārie "ozona caurumi", īpaši Dienvidpolā, ir ļoti stabili.

Ozona slāņa iznīcināšanas avoti. Starp ozona slāņa noārdītājiem ir:

1) Freoni.

Ozons tiek iznīcināts hlora savienojumu, kas pazīstami kā freoni, ietekmē, kuri, iznīcinot arī saules starojuma ietekmē, izdala hloru, kas no ozona molekulām “norauj” “trešo” atomu. Hlors neveido savienojumus, bet kalpo kā “plīsuma” katalizators. Tādējādi viens hlora atoms spēj "iznīcināt" daudz ozona. Tiek uzskatīts, ka hlora savienojumi Zemes atmosfērā spēj saglabāties no 50 līdz 1500 gadiem (atkarībā no vielas sastāva). Planētas ozona slāņa novērojumus Antarktikas ekspedīcijas ir veikušas kopš 50. gadu vidus.

Ozona caurums virs Antarktīdas, kas palielinās pavasarī un samazinās rudenī, tika atklāts 1985. gadā. Meteorologu atklājums izraisīja ekonomiska rakstura seku ķēdi. Fakts ir tāds, ka tika vainota “cauruma” esamība ķīmiskā rūpniecība, kas ražo vielas, kas satur freonus, kas veicina ozona iznīcināšanu (no dezodorantiem līdz saldēšanas iekārtām).

Jautājumā par to, cik cilvēks ir vainīgs "ozona caurumu" veidošanā - vienprātība Nē.

No vienas puses, jā, noteikti vainīgs. Ozona slāni noārdošo savienojumu ražošana ir jāsamazina vai, vēl labāk, vispār jāpārtrauc. Tas ir, pamest visu rūpniecības sektoru ar daudzu miljardu dolāru apgrozījumu. Un, ja neatsakās, pārsūtiet to uz “drošu” trasi, kas arī maksā naudu.

Skeptiķu viedoklis: cilvēka ietekme uz atmosfēras procesiem, neskatoties uz visu tās destruktivitāti vietējā līmenī, planētu mērogā ir niecīga. “Zaļo” pretfreonu kampaņai ir pilnīgi caurspīdīgs ekonomiskais un politiskais fons: ar tās palīdzību lielās amerikāņu korporācijas (piemēram, DuPont) nomāc savus ārvalstu konkurentus, uzspiežot līgumus par “aizsardzību”. vidi"valsts līmenī un piespiedu kārtā ieviešot jaunu tehnoloģisku revolūciju, kuru ekonomiski vājākās valstis nav spējīgas izturēt.

2) Liela augstuma lidmašīnas.

Ozona slāņa iznīcināšanu veicina ne tikai freoni, kas nonāk atmosfērā un nonāk stratosfērā. Ozona slāņa iznīcināšanā ir iesaistīti arī slāpekļa oksīdi, kas veidojas kodolsprādzienu laikā. Bet slāpekļa oksīdi veidojas arī sadegšanas kamerās turboreaktīvie dzinēji augstkalnu lidmašīnas. Slāpekļa oksīdi veidojas no tur esošā slāpekļa un skābekļa. Slāpekļa oksīdu veidošanās ātrums ir lielāks, jo augstāka temperatūra, t.i., jo lielāka ir dzinēja jauda.

Svarīga ir ne tikai lidmašīnas dzinēja jauda, ​​bet arī augstums, kādā tas lido un izdala ozonu noārdošus slāpekļa oksīdus. Jo augstāks veidojas oksīds vai slāpekļa oksīds, jo tas ir iznīcinošāks ozonam.

Kopējais atmosfērā izdalītā slāpekļa oksīda daudzums gadā tiek lēsts 1 miljarda tonnu apmērā.Apmēram trešdaļu no šī daudzuma izdala lidmašīnas virs vidējā tropopauzes līmeņa (11 km). Kas attiecas uz lidmašīnām, viskaitīgākās emisijas ir militārās lidmašīnas, kuru skaits mērāms desmitos tūkstošu. Tie lido galvenokārt ozona slāņa augstumos.

3) Minerālmēsli.

Ozons stratosfērā var samazināties arī tādēļ, ka stratosfērā nonāk slāpekļa oksīds N2O, kas veidojas augsnes baktēriju piesaistītā slāpekļa denitrifikācijas laikā. Tādu pašu saistītā slāpekļa denitrifikāciju veic arī mikroorganismi okeānu un jūru augšējā slānī. Denitrifikācijas process ir tieši saistīts ar saistītā slāpekļa daudzumu augsnē. Tādējādi var būt droši, ka, palielinoties augsnē izlietotā minerālmēslu daudzumam, tikpat lielā mērā palielināsies arī izveidotā slāpekļa oksīda N2O daudzums. Turklāt no slāpekļa oksīda veidojas slāpekļa oksīdi, kas izraisa stratosfēras ozona iznīcināšanu.

4) Kodolsprādzieni.

Kodolsprādzieni izdala daudz enerģijas siltuma veidā. Temperatūra, kas vienāda ar 60 000 K, tiek iestatīta dažu sekunžu laikā pēc kodolsprādziena. Tā ir enerģija ugunsbumba. Ļoti karstā atmosfērā šādas pārvērtības notiek ķīmiskās vielas, kas normālos apstākļos vai nu nenotiek, vai arī norit ļoti lēni. Kas attiecas uz ozonu, tā izzušanu, visbīstamākie tam ir slāpekļa oksīdi, kas veidojas šo pārvērtību laikā. Tātad par laika posmu no 1952. līdz 1971. gadam rezultātā kodolsprādzieni atmosfērā izveidojās aptuveni 3 miljoni tonnu slāpekļa oksīdu. Tālākais liktenis Tie ir šādi: atmosfēras sajaukšanās rezultātā tie nokrīt dažādos augstumos, tostarp atmosfērā. Tur viņi ienāk ķīmiskās reakcijas ar ozona līdzdalību, kas noved pie tā iznīcināšanas. ozona cauruma stratosfēras ekosistēma

5) Degvielas sadegšana.

Slāpekļa oksīds ir atrodams arī spēkstaciju dūmgāzēs. Fakts, ka sadegšanas produktos ir slāpekļa oksīds un dioksīds, ir zināms jau ilgu laiku. Bet šie augstākie oksīdi neietekmē ozonu. Tie, protams, piesārņo atmosfēru, veicina smoga veidošanos tajā, bet ātri tiek izvadīti no troposfēras. Slāpekļa oksīds, kā jau minēts, ir bīstams ozonam. Plkst zemas temperatūras tas veidojas šādās reakcijās:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Šīs parādības mērogs ir ļoti nozīmīgs. Tādā veidā katru gadu atmosfērā veidojas aptuveni 3 miljoni tonnu slāpekļa oksīda! Šis skaitlis liecina, ka šis ozona noārdīšanas avots ir nozīmīgs.

Ozona caurums virs Antarktīdas

Par ievērojamu kopējā ozona līmeņa samazināšanos Antarktīdā pirmo reizi ziņoja 1985. gadā Lielbritānijas Antarktikas apsekojums, pamatojoties uz Halles līča ozona stacijas datu analīzi (76 grādi S). Ozona slāņa noārdīšanos šis dienests ir novērojis arī Argentīnas salās (65 grādi S).

No 1987. gada 28. augusta līdz 29. septembrim tika veikti 13 laboratorijas lidmašīnas lidojumi virs Antarktikas. Eksperiments ļāva reģistrēt ozona cauruma izcelsmi. Tā izmēri tika iegūti. Pētījumi liecina, ka vislielākā ozona daudzuma samazināšanās notika 14 - 19 km augstumā. Šeit ierīces ir reģistrētas lielākais skaits aerosoli (aerosola slāņi). Izrādījās, jo vairāk aerosolu ir noteiktā augstumā, jo mazāk ozona. Lidmašīna - laboratorija reģistrēja ozona samazināšanos, kas vienāda ar 50%. Zem 14 km. ozona izmaiņas bija nenozīmīgas.

Jau 1985. gada oktobra sākumā ozona caurums (minimālais ozona daudzums) aptver spiediena līmeņus no 100 līdz 25 hPa, un decembrī paplašinās augstumu diapazons, kurā tas tiek novērots.

Daudzos eksperimentos tika mērīts ne tikai ozona un citu mazo atmosfēras komponentu daudzums, bet arī temperatūra. Visciešākā saistība tika konstatēta starp ozona daudzumu stratosfērā un gaisa temperatūru tur. Izrādījās, ka ozona daudzuma izmaiņu raksturs ir cieši saistīts ar stratosfēras termisko režīmu virs Antarktīdas.

Ozona cauruma veidošanos un attīstību Antarktīdā britu zinātnieki novēroja 1987. gadā. Pavasarī kopējais ozona saturs samazinājās par 25%.

Amerikāņu pētnieki veica mērījumus Antarktīdā ziemā un agrā pavasarī 1987. gada ozona un citu mazo atmosfēras sastāvdaļu (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4), izmantojot īpašu spektrometru. Šo mērījumu dati ļāva noteikt apgabalu ap Dienvidpolu, kurā ir samazināts ozona daudzums. Izrādījās, ka šis reģions gandrīz precīzi sakrīt ar galējo polāro stratosfēras virpuli. Izejot cauri virpuļa malai, krasi mainījās ne tikai ozona daudzums, bet arī citas sīkas sastāvdaļas, kas ietekmē ozona iznīcināšanu. Ozona caurumā (vai, citiem vārdiem sakot, polārajā stratosfēras virpulis), HCl, NO2 un slāpekļskābes koncentrācija bija ievērojami zemāka nekā ārpus virpuļa. Tas notiek tāpēc, ka hlori aukstās polārās nakts laikā attiecīgajās reakcijās iznīcina ozonu, darbojoties kā katalizators. Tieši katalītiskajā ciklā ar hlora piedalīšanos notiek galvenais ozona koncentrācijas samazinājums (vismaz 80% no šī samazinājuma).

Šīs reakcijas notiek uz daļiņu virsmas, kas veido polāros stratosfēras mākoņus. Tātad nekā vairāk platības uz šīs virsmas, t.i., jo vairāk stratosfēras mākoņu daļiņu un līdz ar to arī paši mākoņi, jo ātrāk galu galā ozons sadalās, kas nozīmē, ka jo efektīvāk veidojas ozona caurums.

Viens no visievērojamākajiem "zaļajiem" mītiem ir apgalvojums, ka ozona caurumi virs Zemes poliem rodas noteiktu cilvēka radīto vielu emisijas atmosfērā dēļ. Tūkstošiem cilvēku joprojām tam tic, lai gan ikviens skolēns, kurš nav izlaidis ķīmijas un ģeogrāfijas stundas, var atklāt šo mītu.

Mīts, ka cilvēka darbība izraisa tā saukto ozona caurumu, ir ievērojams daudzos veidos. Pirmkārt, tas ir ārkārtīgi ticams, tas ir, pamatojoties uz reāli fakti. Piemēram, paša ozona cauruma klātbūtne un fakts, ka vairākas cilvēka ražotas vielas var iznīcināt ozonu. Un ja tā, tad nespeciālistam nav šaubu, ka ozona slāņa noārdīšanā ir vainojama cilvēka darbība - paskatieties tikai bedres pieauguma un atbilstošo vielu emisiju pieauguma grafikos. atmosfēra.

Un šeit parādās vēl viena "ozona" mīta iezīme. Nez kāpēc tie, kas tic augstāk minētajiem pierādījumiem, pilnībā aizmirst, ka divu grafiku sakritība pati par sevi vēl neko nenozīmē. Galu galā tā var būt tikai sakritība. Lai būtu neapstrīdami pierādījumi antropogēnajai ozona caurumu rašanās teorijai, ir jāizpēta ne tikai ozona iznīcināšanas mehānisms ar freoniem un citām vielām, bet arī turpmākās slāņa atjaunošanas mehānisms.

Nu, šeit nāk visinteresantākā daļa. Tiklīdz kāds ieinteresēts nespeciālists sāk pētīt visus šos mehānismus (kuriem nevajag dienām sēdēt bibliotēkā - pietiek atsaukt atmiņā dažas rindkopas no skolas ķīmijas un ģeogrāfijas mācību grāmatām), viņš uzreiz saprot, ka šī versija nav nekas vairāk kā mīts. Un atceroties šī mīta ietekmi pasaules ekonomika, ierobežojot freonu ražošanu, viņš uzreiz saprot, kāpēc viņš tika izveidots. Tomēr apsvērsim situāciju no paša sākuma un kārtībā.

No ķīmijas kursa mēs atceramies, ka ozons ir skābekļa alotropa modifikācija. Tās molekulās ir nevis divi O atomi, bet trīs. Ozons var veidoties dažādos veidos, taču dabā visizplatītākais ir šāds: skābeklis absorbē daļu no ultravioletais starojums ar viļņa garumu 175-200 nm un 280-315 nm un tiek pārveidots par ozonu. Tā veidojās aizsargājošais ozona slānis senatnē (kaut kur pirms 2-1,7 miljardiem gadu), un tā tas turpina veidoties līdz mūsdienām.

Starp citu, no iepriekš minētā izriet, ka faktiski gandrīz puse no bīstamā UV starojuma absorbē skābekli, nevis ozonu. Ozons ir tikai šī procesa "blakusprodukts". Taču tā vērtība slēpjas apstāklī, ka tas absorbē arī daļu ultravioletā starojuma – to, kura viļņa garums ir no 200 līdz 280 nm. Bet kas notiek ar pašu ozonu? Tieši tā – tas atkal pārvēršas par skābekli. Tādējādi atmosfēras augšējos slāņos notiek zināms ciklisks līdzsvara process - viena veida ultravioletais starojums veicina ozona pārvēršanos skābeklī, bet pēdējais, absorbējot cita veida UV starojumu, atkal pārvēršas par O 2.

No tā visa izriet vienkāršs un loģisks secinājums – lai pilnībā iznīcinātu ozona slāni, ir jāatņem mūsu atmosfērai skābeklis. Galu galā, neatkarīgi no tā, cik daudz cilvēku saražoto freonu (ogļūdeņraži, kas satur hloru un bromu, ko izmanto kā aukstumaģentus un šķīdinātājus), metāns, hlorūdeņradis un slāpekļa monoksīds neiznīcina ozona molekulas, skābekļa ultravioletā apstarošana atkal atjaunos ozona slāni - galu galā , šīs vielas "izslēdzas" nespēj! Kā arī skābekļa daudzuma samazināšana atmosfērā, jo koki, zāles un aļģes to ražo simtiem tūkstošu reižu vairāk nekā cilvēce - iepriekš minētie ozona iznīcinātāji.

Tātad, kā redzams, ne viena vien cilvēku radīta viela spēj iznīcināt ozona slāni, kamēr Zemes atmosfērā ir skābeklis, bet Saule izstaro ultravioleto starojumu. Bet kāpēc tad parādās ozona caurumi? Es gribu uzreiz teikt, ka pats termins "caurums" nav gluži pareizs - mēs runājam tikai par ozona slāņa retināšanu atsevišķās stratosfēras daļās, nevis par tā pilnīgu neesamību. Tomēr, lai atbildētu uz uzdoto jautājumu, vienkārši jāatceras, kur tieši uz planētas ir lielākie un stabilākie ozona caurumi.

Un šeit nav ko atcerēties: lielākā no stabilajām ozona caurumiem atrodas tieši virs Antarktīdas, bet otra, nedaudz mazāka, atrodas virs Arktikas. Visas pārējās Zemes ozona bedres ir nestabilas, tās ātri veidojas, bet tikpat ātri "sastās". Kāpēc tad polārajos reģionos ozona slāņa retināšana turpinās tik ilgu laiku? Jā, vienkārši tāpēc, ka šajās vietās polārā nakts ilgst sešus mēnešus. Un šajā laikā atmosfēra virs Arktikas un Antarktikas nesaņem pietiekami daudz ultravioletā starojuma, kas var pārvērst skābekli ozonā.

Nu, O 3, savukārt, atstāts bez "papildināšanas", sāk ātri sabrukt - galu galā tā ir ļoti nestabila viela. Tāpēc ozona slānis virs poliem kļūst plānāks, lai gan process norit ar zināmu kavēšanos - vasaras sākumā parādās redzama bedre, kas pazūd līdz ziemas vidum. Tomēr, pienākot polārajai dienai, ozons atkal sāk ražoties un ozona caurums lēnām tiek "nodzīts". Tiesa, ne pilnībā - tomēr intensīvas UV starojuma saņemšanas laiks šajās daļās ir īsāks nekā tā trūkuma periods. Tāpēc ozona caurums nepazūd.

Bet kāpēc šajā gadījumā tika izveidots un atkārtots mīts? Atbilde uz šo jautājumu nav tik vienkārša, bet ļoti vienkārša. Fakts ir tāds, ka pirmo reizi pastāvīga ozona cauruma klātbūtne virs Antarktīdas tika pierādīta 1985. Un 1986. gada beigās speciālisti Amerikāņu uzņēmums DuPont (tas ir, DuPont) uzsāka jaunas klases aukstumnesēju - fluorogļūdeņražu, kas nesatur hloru, ražošanu. Tas ievērojami samazināja ražošanas izmaksas, bet jaunā viela joprojām bija jāvirza tirgū.

Un te "DuPont" finansē mīta izplatīšanu medijos par ļaunajiem freoniem, kas bojā ozona slāni, ko pēc viņa pasūtījuma sastādīja meteorologu grupa. Rezultātā nobijusies sabiedrība sāka pieprasīt, lai varas iestādes rīkojas. Un šie pasākumi tika veikti 1987. gada beigās, kad Monreālā tika parakstīts protokols par ozona slāni iznīcinošo vielu ražošanas ierobežošanu. Tas noveda pie daudzu freona uzņēmumu sagraušanas, kā arī pie tā, ka DuPont ilgi gadi kļuva par monopolu aukstumaģentu tirgū.

Starp citu, tieši DuPont vadības lēmuma ātrums izmantot ozona caurumu savām vajadzībām noveda pie tā, ka mīts izrādījās tik nepabeigts, ka parasts skolnieks, kurš neizlaida ķīmijas un ģeogrāfijas stundas, varēja atmaskot. to. Ja viņiem būtu vairāk laika - redz, viņi būtu sacerējuši pārliecinošāku versiju. Neskatoties uz to, pat tas, ko beidzot "piedzima" DuPont pasūtījuma zinātnieki, spēja pārliecināt daudzus cilvēkus.

Šis milzīgais caurums zemes ozona slānī tika atklāts 1985. gadā, tas parādījās virs Antarktīdas. Diametrā tas ir vairāk nekā tūkstotis kilometru, bet platībā - aptuveni deviņi miljoni kvadrātkilometru.

Katru gadu augusta mēnesī bedre pazūd un notiek tā, it kā šī milzīgā ozona plaisa nekad nebūtu pastāvējusi.

Ozona caurums - definīcija

Ozona caurums ir ozona koncentrācijas samazināšanās vai pilnīga neesamība Zemes ozona slānī. Saskaņā ar Pasaules Meteoroloģijas organizācijas ziņojumu un zinātnē vispārpieņemto teoriju, būtisku ozona slāņa samazināšanos izraisa arvien pieaugošs antropogēns faktors - broma un hloru saturošu freonu izdalīšanās.

Ir vēl viena hipotēze, saskaņā ar kuru pats caurumu veidošanās process ozona slānī ir dabisks un nekādā veidā nav saistīts ar cilvēka civilizācijas darbības rezultātiem.

Ozona koncentrācijas samazināšanās atmosfērā izraisa dažādu faktoru kombināciju. Viens no galvenajiem ir ozona molekulu iznīcināšana, reaģējot ar dažādām dabiskas un antropogēnas izcelsmes vielām, kā arī to neesamība. saules gaisma un starojums polārās ziemas laikā. Tas ietver polāro virpuli, kas ir īpaši stabils un novērš ozona iekļūšanu no polārā apgabala platuma grādiem, un tā rezultātā radušos stratosfēras polāros mākoņus, kuru daļiņu virsma darbojas kā ozona sabrukšanas reakcijas katalizators.

Šie faktori ir raksturīgi Antarktīdai, un Arktikā polārais virpulis ir daudz vājāks, jo nav kontinentālās virsmas. Atšķirībā no Antarktīdas temperatūra šeit ir par kādu vērtību augstāka. Polārie stratosfēras mākoņi Arktikā ir retāk sastopami un mēdz sadalīties rudens sākumā.

Kas ir ozons?

Ozons ir indīga viela, kas ir kaitīga cilvēkiem. Nelielos daudzumos tai ir ļoti patīkama smarža. Lai par to pārliecinātos, var pastaigāties pa mežu - negaisa lauku - īstajā laikā mums patiks svaigs gaiss, bet vēlāk būs ļoti slikta veselība.

Normālos apstākļos zem Zemes atmosfēras ozona praktiski nav – šī viela lielos daudzumos atrodas stratosfērā, sākot kaut kur ap 11 kilometriem virs zemes un sniedzoties līdz 50-51 kilometram. Ozona slānis atrodas tieši sams augšpusē, tas ir, aptuveni 51 kilometru virs zemes. Šis slānis absorbē nāvējošos saules starus un tādējādi aizsargā mūsu un ne tikai mūsu dzīvību.

Pirms ozona caurumu atklāšanas ozons tika uzskatīts par vielu, kas saindē atmosfēru. Tika uzskatīts, ka atmosfēra ir piepildīta ar ozonu un ka tieši viņš bija galvenais vaininieks. siltumnīcas efekts' ar kuru kaut kas ir jādara.

Pašlaik, gluži pretēji, cilvēce cenšas spert soļus, lai atjaunotu ozona slāni, jo ozona slānis kļūst plānāks visā Zemē, nevis tikai virs Antarktīdas.