Jak powstają dziury ozonowe? Największa dziura ozonowa Dziury ozonowe powstają w wyniku emisji antropogenicznych.

Ziemia została zaprojektowana w taki sposób, aby zachować jej unikalny ekosystem. Tym celom służą warstwy atmosfery, które pokrywają planetę przed przenikaniem promieni ultrafioletowych, promieniowania i śmieci kosmicznych. W naturze wszystko jest idealne, a ingerencja w jej strukturę prowadzi do najróżniejszych kataklizmów i zakłócenia ustalonego porządku. Pod koniec XX wieku pojawił się wyraźny problem, który dotyczy całej ludzkości. Dziura ozonowa powstała w rejonie Antarktyki i przyciągnęła uwagę naukowców z całego świata. Krytyczną sytuację środowiska pogłębia jeszcze jeden poważny problem.

Odkryto, że w warstwie ozonowej otaczającej powierzchnię Ziemi utworzyła się szczelina o średnicy ponad tysiąca kilometrów. Promieniowanie przedostaje się przez niego, niekorzystnie wpływając na ludzi, zwierzęta i roślinność. Dziury ozonowe i ścieńczenie otoczki gazowej odkryto później w kilku kolejnych miejscach, co wywołało poruszenie w kręgach publicznych.

Istota problemu

Ozon powstaje z tlenu wystawionego na działanie promieni ultrafioletowych. Dzięki tej reakcji planeta zostaje pokryta warstwą gazu, przez którą promieniowanie nie może przeniknąć. Warstwa ta znajduje się na wysokości 25-50 kilometrów nad powierzchnią. Grubość ozonu nie jest zbyt duża, ale wystarczająca, aby wszystkie żywe istoty mogły istnieć na planecie.

Czym jest dziura ozonowa, dowiedzieliśmy się w latach 80. ubiegłego wieku. Tego sensacyjnego odkrycia dokonali angielscy naukowcy. W miejscach niszczenia ozonu gaz nie jest całkowicie nieobecny, jego stężenie spada do krytycznego poziomu 30%. Szczelina utworzona w warstwie stratosfery umożliwia przedostanie się promieni ultrafioletowych do ziemi, zdolnych do spalania żywych organizmów.

Pierwszą taką dziurę odkryto w 1985 roku. Jego lokalizacja to Antarktyda. Szczytowym momentem rozszerzania się dziury ozonowej był sierpień, a zimą gaz stał się gęstszy i praktycznie zamknął dziurę w warstwie stratosfery. Krytyczne punkty wysokościowe znajdują się w odległości 19 kilometrów od ziemi.

Nad Arktyką pojawiła się druga dziura ozonowa. Jego rozmiar był znacznie mniejszy, ale poza tym istniało uderzające podobieństwo. Wysokości krytyczne i czasy zniknięcia zbiegły się. Obecnie dziury ozonowe pojawiają się w różnych miejscach.

Jak rozrzedza się warstwa ozonowa?

Naukowcy przypisują problem przerzedzania się warstwy ozonowej zjawiskom naturalnym zachodzącym na biegunach globu. Według ich teorii podczas długich nocy polarnych promienie słoneczne nie docierają do ziemi, a ozon nie może powstać z tlenu. W związku z tym powstają chmury o wysokiej zawartości chloru. To właśnie ten gaz niszczy gaz niezbędny do ochrony planety.

Ziemia przeszła okres aktywności wulkanicznej. Miało to również szkodliwy wpływ na grubość warstwy ozonowej. Emisje produktów spalania do atmosfery zniszczyły i tak już cienką warstwę stratosfery. Uwalnianie freonów do powietrza jest kolejnym powodem przerzedzania warstwy ochronnej ziemi.

Dziura ozonowa znika, gdy tylko słońce zaczyna świecić i wchodzić w interakcję z tlenem. Pod wpływem prądów powietrza gaz unosi się i wypełnia powstałą pustkę. Teoria ta dowodzi, że cyrkulacja ozonu jest stała i nieunikniona.

Inne przyczyny dziur ozonowych

Pomimo tego, że w powstawaniu dziur ozonowych dominują procesy chemiczne, główną przesłankę stwarza wpływ człowieka na przyrodę. Naturalnie występujące atomy chloru nie są jedynymi substancjami uszkadzającymi ozon. Gaz ulega również zniszczeniu pod wpływem wodoru, bromu i tlenu. Przyczyny pojawienia się tych związków w powietrzu leżą w działalności człowieka na planecie. Warunki wstępne to:

• funkcjonowanie zakładów i fabryk;
• brak zakładów leczniczych;
• emisje do atmosfery z elektrowni cieplnych;

Wybuchy nuklearne miały szkodliwy wpływ na integralność atmosfery. Ich konsekwencje w dalszym ciągu wpływają na ekologię planety. W momencie wybuchu powstaje ogromna ilość tlenków azotu, które unosząc się niszczą gaz chroniący ziemię przed promieniowaniem. W ciągu 20 lat testów do atmosfery przedostało się ponad trzy miliony ton tej substancji.

Samoloty odrzutowe mają niszczycielski wpływ na warstwę ozonową. Podczas spalania paliwa w turbinach uwalniane są tlenki azotu, które bezpośrednio przedostają się do atmosfery i niszczą cząsteczki gazu. Obecnie na milion ton emisji tej substancji jedna trzecia pochodzi z samolotów.

Wydawać by się mogło, że nawozy mineralne są nieszkodliwe i pożyteczne, ale w rzeczywistości mają również szkodliwy wpływ na atmosferę. Wchodząc w interakcję z bakteriami, ulegają one przekształceniu w podtlenek azotu, a następnie pod wpływem reakcji chemicznych zmieniają swój kształt i stają się tlenkami.

Dziura ozonowa jest zatem efektem nie tylko zjawisk naturalnych, ale także wpływu człowieka na środowisko. Pochopne decyzje mogą prowadzić do nieoczekiwanych rezultatów.

Dlaczego zanik warstwy ozonowej wokół planety jest niebezpieczny?

Słońce jest źródłem ciepła i światła dla wszystkiego na planecie. Zwierzęta, rośliny i ludzie rozwijają się dzięki życiodajnym promieniom. Zauważyli to ludzie starożytnego świata, którzy uważali Boga Słońca za głównego idola. Ale gwiazda może również stać się przyczyną śmierci życia na planecie.

Poprzez dziury ozonowe powstałe pod wpływem tandemu człowieka i natury, promieniowanie słoneczne może dotrzeć do ziemi i spalić wszystko, co kiedyś było pielęgnowane. Szkodliwe skutki dla ludzi są oczywiste. Naukowcy odkryli, że jeśli gaz ochronny lub jego warstwa stanie się cieńsza o jeden procent, na Ziemi pojawi się siedem tysięcy kolejnych chorych na raka. Przede wszystkim ucierpi ludzka skóra, a następnie inne narządy.

Konsekwencje powstawania dziur ozonowych dotykają nie tylko ludzkość. Cierpi roślinność, fauna i mieszkańcy głębin morskich. Ich masowe wymieranie jest bezpośrednią konsekwencją procesów zachodzących na Słońcu i w atmosferze.

Sposoby rozwiązania problemu

Przyczyny powstawania dziur ozonowych w atmosferze są różne, ale sprowadzają się do jednego istotnego faktu: bezmyślnej działalności człowieka i nowych rozwiązań technologicznych. Freony dostające się do atmosfery i niszczące jej warstwę ochronną są produktem spalania różnych substancji chemicznych.

Aby zatrzymać te procesy, potrzebne są radykalnie nowe osiągnięcia naukowe, które umożliwią produkcję, paliwo, produkcję i latanie bez użycia azotu, fluoru i bromu oraz ich pochodnych.

Problem związany jest z nieefektywną produkcją i działalnością rolniczą. Czas pomyśleć:

• w sprawie instalacji urządzeń do przetwarzania na fajkach;
• w sprawie zastąpienia nawozów chemicznych nawozami organicznymi;
• w sprawie przejścia transportu na energię elektryczną.

Przez te szesnaście lat, od 2000 roku, zrobiono całkiem sporo. Naukowcy osiągnęli niesamowite wyniki: rozmiar dziury ozonowej nad Antarktydą zmniejszył się o obszar równy terytorium Indii.

Konsekwencje nieostrożnego i nieuważnego podejścia do środowiska są już odczuwalne. Aby jeszcze bardziej nie pogarszać sytuacji, należy zająć się problemem na poziomie globalnym.

Tę ogromną dziurę w warstwie ozonowej Ziemi odkryto w 1985 roku i pojawiła się ona nad Antarktydą. Ma ponad tysiąc kilometrów średnicy i około dziewięć milionów kilometrów kwadratowych powierzchni.

Co roku w sierpniu dziura znika i dzieje się tak, jakby ta ogromna luka ozonowa nigdy nie istniała.

Dziura ozonowa – definicja

Dziura ozonowa to spadek lub całkowity brak stężenia ozonu w warstwie ozonowej Ziemi. Według raportu Światowej Organizacji Meteorologicznej i ogólnie przyjętej teorii naukowej, znaczne zmniejszenie warstwy ozonowej spowodowane jest stale narastającym czynnikiem antropogenicznym - uwalnianiem freonów zawierających brom i chlor.

Istnieje inna hipoteza, według której sam proces powstawania dziur w warstwie ozonowej jest naturalny i w żaden sposób nie powiązany ze skutkami działalności cywilizacji ludzkiej.

Splot czynników powoduje spadek stężenia ozonu w atmosferze. Jednym z głównych jest niszczenie cząsteczek ozonu podczas reakcji z różnymi substancjami pochodzenia naturalnego i antropogenicznego, a także brak światła słonecznego i promieniowania podczas zimy polarnej. Obejmuje to wir polarny, który jest szczególnie stabilny i zapobiega przenikaniu ozonu z okołobiegunowych szerokości geograficznych, oraz powstałe w ten sposób stratosferyczne chmury polarne, których powierzchnia cząstek działa jak katalizator reakcji rozpadu ozonu.

Czynniki te są typowe dla Antarktydy, natomiast w Arktyce wir polarny jest znacznie słabszy ze względu na brak tam powierzchni kontynentalnej. Temperatura tutaj jest o pewien wyższa, w przeciwieństwie do Antarktydy. Polarne chmury stratosferyczne są mniej powszechne w Arktyce i mają tendencję do rozpadania się wczesną jesienią.

Co to jest ozon?

Ozon jest substancją toksyczną i szkodliwą dla człowieka. W małych ilościach ma bardzo przyjemny zapach. Aby się o tym przekonać, podczas burzy możesz wybrać się na spacer do lasu – wtedy będziesz cieszyć się świeżym powietrzem, ale później poczujesz się bardzo źle.

W normalnych warunkach na dnie ziemskiej atmosfery praktycznie nie ma ozonu - substancja ta występuje w dużych ilościach w stratosferze, zaczynając gdzieś około 11 kilometrów nad ziemią i sięgając 50-51 kilometrów. Warstwa ozonowa leży na samej górze, czyli około 51 kilometrów nad ziemią. Warstwa ta pochłania śmiercionośne promienie słoneczne i tym samym chroni życie nasze i nie tylko.

Przed odkryciem dziur ozonowych ozon był uważany za substancję zatruwającą atmosferę. Uważano, że atmosfera jest wypełniona ozonem i to właśnie on jest główną przyczyną „efektu cieplarnianego”, z którym trzeba coś zrobić.

Wręcz przeciwnie, obecnie ludzkość próbuje podjąć kroki w celu przywrócenia warstwy ozonowej, ponieważ warstwa ozonowa staje się cieńsza na całej Ziemi, a nie tylko nad Antarktydą.

Dziury ozonowe – „dzieci” wirów stratosferycznych

Chociaż we współczesnej atmosferze jest niewiele ozonu – nie więcej niż jedna trzymilionowa pozostałych gazów – jego rola jest niezwykle duża: opóźnia twarde promieniowanie ultrafioletowe (krótkofalowa część widma słonecznego), które niszczy białka i cząsteczki nukleinowe. kwasy. Ponadto ozon stratosferyczny jest ważnym czynnikiem klimatycznym determinującym krótkotrwałe i lokalne zmiany pogody.

Szybkość reakcji niszczenia ozonu zależy od katalizatorów, którymi mogą być naturalne tlenki atmosferyczne lub substancje uwalniane do atmosfery w wyniku klęsk żywiołowych (na przykład potężnych erupcji wulkanów). Jednak w drugiej połowie ubiegłego wieku odkryto, że substancje pochodzenia przemysłowego mogą również służyć jako katalizatory reakcji niszczenia ozonu, co wzbudziło poważne zaniepokojenie ludzkości...

Ozon (O3) jest stosunkowo rzadką cząsteczkową formą tlenu składającą się z trzech atomów. Chociaż we współczesnej atmosferze jest niewiele ozonu – nie więcej niż jedna trzymilionowa pozostałych gazów – jego rola jest niezwykle duża: blokuje twarde promieniowanie ultrafioletowe (krótkofalowa część widma słonecznego), które niszczy białka i cząsteczki nukleinowe. kwasy. Dlatego przed nadejściem fotosyntezy - a co za tym idzie wolnego tlenu i warstwy ozonowej w atmosferze - życie mogło istnieć tylko w wodzie.

Ponadto ozon stratosferyczny jest ważnym czynnikiem klimatycznym determinującym krótkotrwałe i lokalne zmiany pogody. Pochłaniając promieniowanie słoneczne i przekazując energię innym gazom, ozon podgrzewa stratosferę, regulując w ten sposób charakter planetarnych procesów termicznych i kołowych zachodzących w atmosferze.

W warunkach naturalnych niestabilne cząsteczki ozonu powstają i ulegają rozpadowi pod wpływem różnych czynników przyrody ożywionej i nieożywionej, a w toku długiej ewolucji proces ten osiągnął pewną dynamiczną równowagę. Szybkość reakcji niszczenia ozonu zależy od katalizatorów, którymi mogą być naturalne tlenki atmosferyczne lub substancje uwalniane do atmosfery w wyniku klęsk żywiołowych (na przykład potężnych erupcji wulkanów).

Jednak w drugiej połowie ubiegłego wieku odkryto, że substancje pochodzenia przemysłowego mogą również służyć jako katalizatory reakcji niszczenia ozonu, co poważnie zaniepokoiło ludzkość. Opinię publiczną szczególnie podekscytowało odkrycie tzw. „dziury” ozonowej nad Antarktydą.

„Dziura” nad Antarktydą

Zauważalną utratę warstwy ozonowej nad Antarktydą – dziurę ozonową – odkryto po raz pierwszy w 1957 r., podczas Międzynarodowego Roku Geofizycznego. Jej prawdziwa historia zaczęła się 28 lat później od artykułu w majowym numerze magazynu Natura, gdzie zasugerowano, że przyczyną anomalnego wiosennego minimum TO nad Antarktydą są przemysłowe (w tym freony) zanieczyszczenia atmosferyczne (Farman i in., 1985).

Stwierdzono, że dziura ozonowa nad Antarktydą pojawia się zwykle raz na dwa lata, trwa około trzech miesięcy, a następnie znika. Nie jest to dziura przelotowa, jak mogłoby się wydawać, ale depresja, dlatego bardziej słuszne jest mówienie o „osiadaniu warstwy ozonowej”. Niestety wszystkie późniejsze badania dziury ozonowej miały na celu głównie udowodnienie jej antropogenicznego pochodzenia (Roan, 1989).

Obecnie istnieją różne hipotezy dotyczące chemicznych i dynamicznych mechanizmów powstawania dziury ozonowej. Jednak wiele znanych faktów nie pasuje do chemicznej teorii antropogenicznej. Na przykład wzrost poziomu ozonu stratosferycznego w niektórych regionach geograficznych.

Oto najbardziej „naiwne” pytanie: dlaczego na półkuli południowej tworzy się dziura, chociaż na północy produkowane są freony, mimo że nie wiadomo, czy w tym czasie między półkulami istnieje komunikacja powietrzna?

Żadna z istniejących teorii nie opiera się na wielkoskalowych szczegółowych pomiarach TOC i badaniach procesów zachodzących w stratosferze. Odpowiedź na pytanie o stopień izolacji stratosfery polarnej nad Antarktydą, a także na szereg innych pytań związanych z problemem powstawania dziur ozonowych, można było odpowiedzieć tylko za pomocą nowej metody śledzenia przepływu powietrza ruchy zaproponowane przez V. B. Kashkina (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin i in., 2002).

Przepływy powietrza w troposferze (do wysokości 10 km) śledzono od dawna, obserwując ruchy translacyjne i rotacyjne chmur. Ozon w rzeczywistości jest także ogromną „chmurą” nad całą powierzchnią Ziemi i po zmianach jego gęstości możemy ocenić ruch mas powietrza powyżej 10 km, tak jak kierunek wiatru znamy patrząc na pochmurne niebo w pochmurny dzień. W tym celu należy mierzyć gęstość ozonu w punktach siatki przestrzennej w określonych odstępach czasu, np. co 24 godziny. Śledząc, jak zmieniało się pole ozonowe, możesz oszacować kąt jego obrotu w ciągu dnia, kierunek i prędkość ruchu.

Nową metodą badano dynamikę warstwy ozonowej w 2000 roku, kiedy nad Antarktydą zaobserwowano rekordowo dużą dziurę ozonową (Kashkin i in., 2002). W tym celu wykorzystali dane satelitarne dotyczące gęstości ozonu na całej półkuli południowej, od równika po biegun. W rezultacie stwierdzono, że zawartość ozonu jest minimalna w środku lejka tzw. wiru okołobiegunowego, który utworzył się nad biegunem, co omówimy szczegółowo poniżej. Na podstawie tych danych postawiono hipotezę dotyczącą naturalnego mechanizmu powstawania „dziur” ozonowych.

Globalna dynamika stratosfery: hipoteza

Wiry okołobiegunowe powstają, gdy masy powietrza stratosferycznego przemieszczają się w kierunku południkowym i równoleżnikowym. Jak to się stało? Na ciepłym równiku stratosfera jest wyższa, a na biegunie zimnym niższa. Prądy powietrza (wraz z ozonem) spływają ze stratosfery niczym po wzgórzu i coraz szybciej przemieszczają się od równika do bieguna. Ruch z zachodu na wschód następuje pod wpływem siły Coriolisa związanej z obrotem Ziemi. W rezultacie przepływy powietrza wydają się być nawinięte niczym nitki na wrzecionie na półkuli południowej i północnej.

„Wrzeciono” mas powietrza obraca się przez cały rok na obu półkulach, ale jest wyraźniejsze pod koniec zimy i na początku wiosny, ponieważ wysokość stratosfery na równiku pozostaje prawie niezmieniona przez cały rok, a na biegunach jest wyższa latem i niższa zimą, kiedy jest szczególnie zimno.

Warstwa ozonowa na średnich szerokościach geograficznych powstaje w wyniku silnego napływu z równika, a także w wyniku reakcji fotochemicznych zachodzących in situ. Jednak ozon w regionie polarnym swoje pochodzenie zawdzięcza głównie równikowi i środkowym szerokościom geograficznym, a jego zawartość jest tam dość niska. Reakcje fotochemiczne na biegunie, gdzie promienie słoneczne padają pod niskim kątem, przebiegają powoli, a po drodze znaczna część ozonu pochodzącego z równika ulega zniszczeniu.

Ale masy powietrza nie zawsze poruszają się w tę stronę. W najmroźniejsze zimy, kiedy stratosfera nad biegunem opada bardzo nisko nad powierzchnią Ziemi i „osuwanie się” staje się szczególnie strome, sytuacja się zmienia. Prądy stratosferyczne spływają tak szybko, że efekt jest znany każdemu, kto widział wodę przepływającą przez otwór w wannie. Po osiągnięciu określonej prędkości woda zaczyna gwałtownie się obracać, a wokół otworu tworzy się charakterystyczny lejek, powstały pod wpływem siły odśrodkowej.

Coś podobnego dzieje się w globalnej dynamice przepływów stratosferycznych. Kiedy strumienie powietrza stratosferycznego nabiorą odpowiednio dużej prędkości, siła odśrodkowa zaczyna wypychać je z biegunów w kierunku środkowych szerokości geograficznych. W rezultacie masy powietrza przemieszczają się od równika i od bieguna ku sobie, co prowadzi do powstania szybko obracającego się „wału” wirowego w obszarze średnich szerokości geograficznych.

Ustaje wymiana powietrza między obszarem równikowym i polarnym, ozon nie przepływa od równika i ze średnich szerokości geograficznych do bieguna. Ponadto ozon pozostający na biegunie, podobnie jak w wirówce, jest wypychany przez siłę odśrodkową w kierunku środkowych szerokości geograficznych, ponieważ jest cięższy od powietrza. W rezultacie stężenie ozonu w lejku gwałtownie spada - nad biegunem powstaje „dziura” ozonowa, a na średnich szerokościach geograficznych - obszar o dużej zawartości ozonu odpowiadający „wałowi” wiru okołobiegunowego.

Wiosną stratosfera Antarktydy nagrzewa się i wznosi się wyżej - lejek znika. Przywrócona zostaje komunikacja powietrzna między średnimi i wysokimi szerokościami geograficznymi, a reakcje fotochemiczne tworzenia się ozonu ulegają przyspieszeniu. Dziura ozonowa znika przed kolejną szczególnie mroźną zimą na biegunie południowym.

Co jest w Arktyce?

Chociaż dynamika przepływów stratosferycznych i, co za tym idzie, warstwy ozonowej na półkuli północnej i południowej są w zasadzie podobne, dziura ozonowa pojawia się jedynie od czasu do czasu nad biegunem południowym. Nad Biegunem Północnym nie ma dziur ozonowych, ponieważ zimy są tam łagodniejsze, a stratosfera nigdy nie opada na tyle nisko, aby prądy powietrza osiągnęły prędkość niezbędną do uformowania dziury.

Jest jeszcze jedna ważna różnica. Na półkuli południowej wir okołobiegunowy obraca się prawie dwa razy szybciej niż na półkuli północnej. I nie jest to zaskakujące: Antarktyda jest otoczona morzami i wokół niej płynie okołobiegunowy prąd morski - zasadniczo gigantyczne masy wody i powietrza obracają się razem. Inaczej jest na półkuli północnej: na średnich szerokościach geograficznych znajdują się kontynenty z pasmami górskimi, a tarcie mas powietrza o powierzchnię ziemi nie pozwala wirowi okołobiegunowemu nabrać odpowiednio dużej prędkości.

Jednak na średnich szerokościach geograficznych półkuli północnej czasami pojawiają się małe „dziury” ozonowe innego pochodzenia. Skąd oni pochodzą? Ruch powietrza w stratosferze średnich szerokości geograficznych górzystej półkuli północnej przypomina ruch wody w płytkim strumieniu o skalistym dnie, gdy na powierzchni wody tworzą się liczne wiry. W środkowych szerokościach geograficznych półkuli północnej rolę topografii powierzchni dna odgrywają różnice temperatur na granicach kontynentów i oceanów, pasm górskich i równin.

Gwałtowna zmiana temperatury na powierzchni Ziemi prowadzi do powstawania pionowych przepływów w troposferze. Wiatry stratosferyczne napotykając te przepływy tworzą wiry, które mogą obracać się w obu kierunkach z równym prawdopodobieństwem. Wewnątrz nich pojawiają się obszary o niskiej zawartości ozonu, czyli dziury ozonowe, które są znacznie mniejsze niż na biegunie południowym. I należy zauważyć, że takie wiry o różnych kierunkach obrotu odkryto już przy pierwszej próbie.

Zatem dynamika przepływów powietrza stratosferycznego, którą śledziliśmy obserwując chmurę ozonową, pozwala nam wiarygodnie wyjaśnić mechanizm powstawania dziury ozonowej nad Antarktydą. Podobno podobne zmiany w warstwie ozonowej, spowodowane zjawiskami aerodynamicznymi w stratosferze, miały miejsce na długo przed pojawieniem się człowieka.

Wszystko to nie oznacza, że ​​freony i inne gazy pochodzenia przemysłowego nie mają destrukcyjnego wpływu na warstwę ozonową. Naukowcy nie odkryli jednak jeszcze związku pomiędzy czynnikami naturalnymi i antropogenicznymi wpływającymi na powstawanie dziur ozonowych, dlatego niedopuszczalne jest wyciąganie pochopnych wniosków w tak ważnych kwestiach.

W ostatnim czasie gazety i czasopisma pełne są artykułów na temat roli warstwy ozonowej, w których ludzie zastraszani są możliwymi problemami w przyszłości. Od naukowców można usłyszeć o nadchodzących zmianach klimatycznych, które będą miały negatywny wpływ na całe życie na Ziemi. Czy potencjalne niebezpieczeństwo odległe od ludzi naprawdę przerodzi się w tak przerażające wydarzenia dla wszystkich Ziemian? Jakich konsekwencji oczekuje ludzkość po zniszczeniu warstwy ozonowej?

Proces powstawania i znaczenie warstwy ozonowej

Ozon jest pochodną tlenu. Będąc w stratosferze, cząsteczki tlenu poddawane są chemicznej ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe, po czym rozkładają się na wolne atomy, które z kolei mają zdolność łączenia się z innymi cząsteczkami. Dzięki temu oddziaływaniu cząsteczek i atomów tlenu z ciałami trzecimi powstaje nowa substancja - w ten sposób powstaje ozon.

Będąc w stratosferze, wpływa na reżim termiczny Ziemi i zdrowie jej populacji. Jako planetarny „strażnik” ozon pochłania nadmiar promieniowania ultrafioletowego. Kiedy jednak w dużych ilościach przedostanie się do niższych warstw atmosfery, staje się dość niebezpieczny dla gatunku ludzkiego.

Niefortunne odkrycie naukowców - dziura ozonowa nad Antarktydą

Proces niszczenia warstwy ozonowej jest przedmiotem wielu dyskusji wśród naukowców na całym świecie od końca lat 60-tych. W tamtych latach ekolodzy zaczęli podnosić problem emisji produktów spalania do atmosfery w postaci pary wodnej i tlenków azotu, które powstają w silnikach odrzutowych rakiet i samolotów pasażerskich. Pojawiły się obawy, że tlenek azotu emitowany przez samoloty na wysokości 25 kilometrów, czyli tam, gdzie tworzy się osłona Ziemi, może niszczyć ozon. W 1985 roku British Antarctic Survey odnotowało 40% spadek stężenia ozonu w atmosferze nad bazą w Hally Bay.

Po brytyjskich naukowcach wielu innych badaczy naświetliło ten problem. Udało im się wytyczyć obszar o niskim poziomie ozonu znajdujący się już poza południowym kontynentem. Z tego powodu zaczął pojawiać się problem powstawania dziury ozonowej. Niedługo potem odkryto kolejną dziurę ozonową, tym razem w Arktyce. Jednak był mniejszy i powodował wyciek ozonu do 9%.

Na podstawie wyników badań naukowcy obliczyli, że w latach 1979-1990 stężenie tego gazu w atmosferze ziemskiej zmniejszyło się o około 5%.

Zubożenie warstwy ozonowej: pojawienie się dziur ozonowych

Grubość warstwy ozonowej może wynosić 3-4 mm, jej maksymalne wartości znajdują się na biegunach, a minimalne wzdłuż równika. Najwyższe stężenie gazu można znaleźć 25 kilometrów w stratosferze nad Arktyką. Gęste warstwy występują czasami na wysokościach do 70 km, zwykle w tropikach. Troposfera nie zawiera dużo ozonu, ponieważ jest bardzo podatna na zmiany sezonowe i różnego rodzaju zanieczyszczenia.

Gdy tylko stężenie gazu zmniejszy się o jeden procent, następuje natychmiastowy wzrost natężenia promieniowania ultrafioletowego nad powierzchnią ziemi o 2%. Wpływ promieni ultrafioletowych na substancje organiczne planet porównuje się do promieniowania jonizującego.

Zubożenie warstwy ozonowej może spowodować katastrofy związane z nadmiernym ogrzewaniem, zwiększoną prędkością wiatru i cyrkulacją powietrza, co może skutkować powstaniem nowych obszarów pustynnych i zmniejszeniem plonów rolnych.

Spotkanie z ozonem w życiu codziennym

Czasami po deszczu, zwłaszcza latem, powietrze staje się niezwykle świeże i przyjemne, a ludzie mówią, że „pachnie ozonem”. To wcale nie jest sformułowanie figuratywne. W rzeczywistości część ozonu dociera do niższych warstw atmosfery wraz z prądami powietrza. Ten rodzaj gazu uznawany jest za tzw. dobroczynny ozon, który wnosi do atmosfery uczucie niezwykłej świeżości. Najczęściej takie zjawiska obserwuje się po burzach.

Istnieje jednak również bardzo szkodliwy rodzaj ozonu, który jest niezwykle niebezpieczny dla ludzi. Jest wytwarzany przez gazy spalinowe i emisje przemysłowe, a pod wpływem promieni słonecznych wchodzi w reakcję fotochemiczną. W efekcie powstaje tzw. ozon przyziemny, który jest niezwykle szkodliwy dla zdrowia człowieka.

Substancje niszczące warstwę ozonową: działanie freonów

Naukowcy udowodnili, że freony, które masowo wykorzystuje się do ładowania lodówek i klimatyzatorów, a także liczne puszki z aerozolem, powodują niszczenie warstwy ozonowej. Okazuje się zatem, że prawie każdy człowiek ma swój udział w zniszczeniu warstwy ozonowej.

Przyczyną dziur ozonowych jest reakcja cząsteczek freonu z cząsteczkami ozonu. Promieniowanie słoneczne powoduje, że freony uwalniają chlor. W rezultacie ozon ulega rozszczepieniu, w wyniku czego powstaje tlen atomowy i zwykły. W miejscach, w których zachodzą takie interakcje, pojawia się problem zubożania warstwy ozonowej i powstawania dziur ozonowych.

Oczywiście największą szkodę dla warstwy ozonowej powodują emisje przemysłowe, jednak stosowanie w gospodarstwach domowych preparatów zawierających freon w taki czy inny sposób również ma wpływ na niszczenie ozonu.

Ochrona warstwy ozonowej

Po tym, jak naukowcy udokumentowali, że warstwa ozonowa w dalszym ciągu ulega niszczeniu i pojawiają się dziury ozonowe, politycy zaczęli myśleć o jej zachowaniu. Na całym świecie odbywają się konsultacje i spotkania w tej sprawie. Brali w nich udział przedstawiciele wszystkich państw o ​​dobrze rozwiniętym przemyśle.

I tak w 1985 roku przyjęto Konwencję o ochronie warstwy ozonowej. Dokument ten podpisali przedstawiciele czterdziestu czterech państw uczestniczących w konferencji. Rok później podpisano kolejny ważny dokument, zwany Protokołem Montrealskim. Zgodnie z jej zapisami powinno nastąpić istotne ograniczenie światowej produkcji i zużycia substancji powodujących zubożenie warstwy ozonowej.

Niektóre stany nie były jednak skłonne do poddania się takim ograniczeniom. Następnie dla każdego państwa zostały określone limity niebezpiecznych emisji do atmosfery.

Ochrona warstwy ozonowej w Rosji

Zgodnie z obowiązującym ustawodawstwem rosyjskim ochrona prawna warstwy ozonowej jest jednym z najważniejszych i priorytetowych obszarów. Ustawodawstwo z zakresu ochrony środowiska reguluje wykaz środków ochronnych mających na celu ochronę tego obiektu przyrodniczego przed różnego rodzaju uszkodzeniami, zanieczyszczeniami, zniszczeniem i wyczerpaniem. I tak art. 56 Ustawy opisuje niektóre działania związane z ochroną warstwy ozonowej planety:

• Organizacje monitorujące skutki dziury ozonowej;
• Dalsza kontrola nad zmianami klimatycznymi;
• Ścisłe przestrzeganie ram regulacyjnych dotyczących szkodliwych emisji do atmosfery;
• Regulowanie produkcji związków chemicznych niszczących warstwę ozonową;
• Stosowanie kar i kar za naruszenie prawa.

Możliwe rozwiązania i pierwsze rezultaty

Warto wiedzieć, że dziury ozonowe nie są zjawiskiem trwałym. Wraz ze zmniejszeniem ilości szkodliwych emisji do atmosfery rozpoczyna się stopniowe zawężanie się dziur ozonowych – aktywowane są cząsteczki ozonu z sąsiednich obszarów. Jednocześnie jednak pojawia się inny czynnik ryzyka - sąsiednie obszary pozbawione są znacznej ilości ozonu, warstwy stają się cieńsze.

Naukowcy na całym świecie nadal angażują się w badania i są zastraszeni ponurymi wnioskami. Obliczyli, że gdyby obecność ozonu w górnych warstwach atmosfery zmniejszyła się zaledwie o 1%, liczba przypadków raka skóry wzrosłaby o 3–6%. Co więcej, duża ilość promieni ultrafioletowych będzie negatywnie wpływać na układ odpornościowy człowieka. Staną się bardziej podatni na różnorodne infekcje.

Być może może to faktycznie wyjaśniać fakt, że w XXI wieku wzrasta liczba nowotworów złośliwych. Rosnący poziom promieniowania ultrafioletowego ma również negatywny wpływ na przyrodę. Następuje zniszczenie komórek w roślinach, rozpoczyna się proces mutacji, w wyniku czego powstaje mniej tlenu.

Czy ludzkość poradzi sobie z nadchodzącymi wyzwaniami?

Według najnowszych statystyk ludzkość stoi w obliczu globalnej katastrofy. Nauka ma jednak także optymistyczne doniesienia. Po przyjęciu Konwencji o ochronie warstwy ozonowej cała ludzkość zaangażowała się w problem zachowania warstwy ozonowej. Po wprowadzeniu szeregu środków zaporowych i ochronnych sytuacja nieco się ustabilizowała. Dlatego niektórzy badacze twierdzą, że jeśli cała ludzkość zaangażuje się w produkcję przemysłową w rozsądnych granicach, problem dziur ozonowych będzie można skutecznie rozwiązać.

Jeśli masz jakieś pytania, zostaw je w komentarzach pod artykułem. My lub nasi goście chętnie na nie odpowiemy