Von Sauerstoff unter dem Einfluss von ultravioletten Strahlen. Die Erdatmosphäre hat in etwa 25 Kilometern Höhe eine Ozonschicht: Eine Schicht dieses Gases umgibt unseren Planeten dicht und schützt ihn vor hoher Konzentration ultravioletter Strahlung. Ohne dieses Gas könnte intensive Strahlung alles Leben auf der Erde töten.

Die Ozonschicht ist ziemlich dünn, sie kann den Planeten nicht vollständig vor dem Eindringen von Strahlung schützen, was sich nachteilig auf den Staat auswirkt und Krankheiten verursacht. Aber lange Zeit es war genug, um die Erde vor Gefahren zu schützen.

In den 1980er Jahren wurde entdeckt, dass es in der Ozonschicht Bereiche gibt, in denen der Gehalt dieses Gases stark reduziert ist – die sogenannten Ozonlöcher. Das erste Loch wurde von britischen Wissenschaftlern über der Antarktis entdeckt, sie waren erstaunt über das Ausmaß des Phänomens - ein Abschnitt mit einem Durchmesser von mehr als tausend Kilometern hatte fast keine Schutzschicht und war stärkerer ultravioletter Strahlung ausgesetzt.

Später wurden andere Ozonlöcher gefunden, die kleiner, aber nicht weniger gefährlich waren.

Gründe für die Bildung von Ozonlöchern

Der Mechanismus der Bildung der Ozonschicht in der Erdatmosphäre ist ziemlich komplex und verschiedene Gründe können zu seiner Verletzung führen. Zunächst boten Wissenschaftler viele Versionen an: Sowohl der Einfluss von Partikeln, die bei Atomexplosionen gebildet wurden, als auch die Auswirkungen des Ausbruchs des Vulkans El Chicon, es wurden sogar Meinungen über die Aktivitäten von Außerirdischen geäußert.

Die Gründe für den Abbau der Ozonschicht können der Mangel an Sonneneinstrahlung, die Bildung von Stratosphärenwolken und Polarwirbel sein, aber meistens sinkt die Konzentration dieses Gases aufgrund seiner Reaktionen mit verschiedenen Substanzen, die sowohl natürlich als auch anthropogen sein können . Moleküle werden unter dem Einfluss von Wasserstoff, Sauerstoff, Chlor und organischen Verbindungen zerstört. Bisher können Wissenschaftler nicht eindeutig sagen, ob die Bildung von Ozonlöchern hauptsächlich durch menschliche Aktivitäten verursacht wird oder ob sie natürlich ist.

Es ist erwiesen, dass Freone, die beim Betrieb vieler Geräte freigesetzt werden, Ozonverluste in mittleren und hohen Breiten verursachen, aber die Bildung von polaren Ozonlöchern nicht beeinflussen.

Es ist wahrscheinlich, dass die Kombination vieler menschlicher und natürlicher Faktoren zur Bildung von Ozonlöchern führte. Einerseits hat die vulkanische Aktivität zugenommen, andererseits haben die Menschen begonnen, die Natur ernsthaft zu beeinflussen - die Ozonschicht kann nicht nur durch die Freisetzung von Freon, sondern auch durch eine Kollision mit ausgefallenen Satelliten verursacht werden. Aufgrund des Rückgangs der Zahl der ausbrechenden Vulkane seit Ende des 20. Jahrhunderts und der Einschränkung der Verwendung von Freonen hat sich die Situation leicht verbessert: Wissenschaftler haben kürzlich ein kleines Loch über der Antarktis registriert. Eine genauere Untersuchung des Ozonabbaus wird es ermöglichen, das Auftreten dieser Gebiete zu verhindern.

Die Erde ist so angeordnet, dass ihr einzigartiges Ökosystem erhalten bleibt. Diesen Zwecken dienen die Schichten der Atmosphäre, die den Planeten vor dem Eindringen von ultravioletten Strahlen, Strahlung und Weltraummüll schützen. In der Natur ist alles perfekt, und Eingriffe in ihre Struktur führen zu verschiedenen Kataklysmen und Verletzungen der etablierten Ordnung. Ende des 20. Jahrhunderts tauchte ein klares Problem auf, das die gesamte Menschheit betrifft. Das Ozonloch bildete sich in der Antarktisregion und zog die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern aus aller Welt auf sich. Die kritische Lage der Ökologie wurde durch ein weiteres ernstes Problem verschärft.

Es wurde festgestellt, dass in der Ozonschicht, die die Erdoberfläche umgibt, eine mehr als tausend Kilometer große Lücke gebildet wurde. Durch sie dringt Strahlung ein, die Menschen, Tiere und Pflanzen beeinträchtigt. Später wurden an mehreren Stellen Ozonlöcher und Ausdünnungen der Gashülle entdeckt, die in der Öffentlichkeit für Aufsehen sorgten.

Die Essenz des Problems

Ozon wird aus Sauerstoff gebildet, der durch ultraviolette Strahlen beeinflusst wird. Aufgrund dieser Reaktion wird der Planet von einer Gasschicht umgeben, durch die keine Strahlung eindringen kann. Diese Schicht befindet sich in einer Höhe von 25-50 Kilometern über der Oberfläche. Die Dicke des Ozons ist nicht sehr groß, aber sie reicht völlig aus, damit alles Leben auf dem Planeten existieren kann.

Was ist das Ozonloch, gelernt in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts. Diese sensationelle Entdeckung wurde von britischen Wissenschaftlern gemacht. An Orten der Ozonzerstörung fehlt Gas nicht vollständig, seine Konzentration sinkt auf ein kritisches Niveau von 30%. Die in der Stratosphärenschicht gebildete Lücke leitet ultraviolette Strahlen an den Boden, die lebende Organismen verbrennen können.

Das erste derartige Loch wurde 1985 entdeckt. Sein Standort ist die Antarktis. Die Spitzenzeit, als sich das Ozonloch ausdehnte, war der August, und im Winter kondensierte das Gas und schloss das Loch in der Stratosphärenschicht praktisch. Kritische Punkte in der Höhe befinden sich in einer Entfernung von 19 Kilometern vom Boden.

Das zweite Ozonloch erschien über der Arktis. Seine Abmessungen waren viel kleiner, aber ansonsten gab es eine frappierende Ähnlichkeit. Kritische Höhen und Zeitpunkt des Verschwindens fielen zusammen. Derzeit treten Ozonlöcher an verschiedenen Orten auf.

Wie kommt es zur Verdünnung der Ozonschicht?

Wissenschaftler führen das Auftreten eines Problems mit der Ausdünnung der Ozonschicht auf Naturphänomene zurück, die an den Polen der Erde auftreten. Ihrer Theorie zufolge erreichen in den langen Polarnächten die Sonnenstrahlen die Erde nicht, und aus Sauerstoff kann kein Ozon gebildet werden. Dabei bilden sich Wolken mit hohem Chlorgehalt. Er ist es, der das zum Schutz des Planeten so notwendige Gas zerstört.

Die Erde durchlief eine Zeit vulkanischer Aktivität. Es wirkte sich auch nachteilig auf die Dicke der Ozonschicht aus. Emissionen von Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre zerstörten die bereits dünne Schicht der Stratosphäre. Die Freisetzung von Freonen in die Luft ist ein weiterer Grund für die Ausdünnung der Schutzschicht der Erde.

Das Ozonloch verschwindet, sobald die Sonne zu scheinen beginnt und mit Sauerstoff interagiert. Durch Luftströmungen steigt das Gas auf und füllt den entstandenen Hohlraum. Diese Theorie beweist, dass die Ozonzirkulation konstant und unvermeidlich ist.

Andere Ursachen für Ozonlöcher

Auch wenn chemische Prozesse bei der Entstehung von Ozonlöchern eine dominierende Rolle spielen, schafft der menschliche Eingriff in die Natur die wesentlichen Voraussetzungen. Natürlich vorkommende Chloratome sind nicht die einzigen ozonschädlichen Substanzen. Das Gas wird auch durch die Einwirkung von Wasserstoff, Brom und Sauerstoff zerstört. Die Gründe für das Auftreten dieser Verbindungen in der Luft liegen in menschlichen Aktivitäten auf dem Planeten. Die Voraussetzungen sind:

• Betrieb von Anlagen und Fabriken;
• Mangel an Behandlungseinrichtungen;
• atmosphärische Emissionen aus thermischen Kraftwerken;

Nukleare Explosionen wirkten sich nachteilig auf die Unversehrtheit der Atmosphäre aus. Ihre Folgen wirken sich noch immer auf die Ökologie des Planeten aus. Zum Zeitpunkt der Explosion entsteht eine riesige Menge an Stickoxiden, die beim Aufsteigen das Gas zerstören, das die Erde vor Strahlung schützt. In über 20 Jahren der Erprobung sind mehr als drei Millionen Tonnen dieser Substanz in die Atmosphäre gelangt.

Düsenflugzeuge haben eine verheerende Wirkung auf die Ozonschicht. Bei der Verbrennung von Brennstoff in Turbinen werden Stickoxide herausgeschleudert, die direkt in die Atmosphäre gelangen und Gasmoleküle zerstören. Derzeit wird von einer Million Tonnen Emissionen dieses Stoffes ein Drittel von Flugzeugen verursacht.

Es scheint, dass Mineraldünger harmlos und nützlich sind, aber tatsächlich wirken sie sich auch nachteilig auf die Atmosphäre aus. Bei der Interaktion mit Bakterien werden sie zu Lachgas verarbeitet und verändern dann unter dem Einfluss chemischer Reaktionen ihre Form und werden zu Oxiden.

Das Ozonloch ist also nicht nur ein Produkt natürlicher Phänomene, sondern auch. Grobe Entscheidungen können zu unerwarteten Ergebnissen führen.

Warum ist das Verschwinden der Ozonschicht rund um den Planeten gefährlich?

Die Sonne ist die Quelle von Wärme und Licht für alles auf dem Planeten. Tiere, Pflanzen und Menschen gedeihen dank seiner lebensspendenden Strahlen. Dies wurde von den Menschen der Antike bemerkt, die den Sonnengott als das wichtigste Idol betrachteten. Aber die Leuchte kann auch den Tod des Lebens auf dem Planeten verursachen.

Durch die unter dem Einfluss des Tandems von Mensch und Natur entstandenen Ozonlöcher kann Sonnenstrahlung auf die Erde fallen und alles verbrennen, was einmal gewachsen ist. Die nachteiligen Auswirkungen auf den Menschen liegen auf der Hand. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass, wenn das Schutzgas oder seine Schicht um ein Prozent dünner wird, siebentausend weitere Krebspatienten auf der Erde erscheinen werden. Zuerst wird die Haut der Menschen leiden und dann andere Organe.

Die Folgen der Bildung von Ozonlöchern betreffen nicht nur die Menschheit. Die Vegetation leidet ebenso wie die Tierwelt und die Bewohner der Tiefsee. Ihr Massensterben ist eine direkte Folge der Prozesse auf der Sonne und in der Atmosphäre.

Möglichkeiten zur Lösung des Problems

Die Gründe für das Auftreten von Ozonlöchern in der Atmosphäre sind vielfältig, aber auf eine wesentliche Tatsache zurückzuführen: unbedachte menschliche Aktivitäten und neue technologische Lösungen. Freone, die in die Atmosphäre gelangen und ihre Schutzschicht zerstören, sind ein Produkt der Verbrennung verschiedener Chemikalien.

Um diese Prozesse zu stoppen, sind grundlegend neue wissenschaftliche Entwicklungen erforderlich, die es ermöglichen, ohne den Einsatz von Stickstoff, Fluor und Brom sowie deren Derivaten zu produzieren, zu heizen, zu trainieren und zu fliegen.

Die Entstehung des Problems ist mit nachlässiger Produktion und landwirtschaftlichen Aktivitäten verbunden. Es ist Zeit zum Nachdenken:

• über die Installation von Behandlungsanlagen an rauchenden Schornsteinen;
• zum Ersatz chemischer Düngemittel durch organische;
• bei der Umstellung des Verkehrs auf Strom.

In den letzten sechzehn Jahren, seit dem Jahr 2000, hat sich viel getan. Wissenschaftlern gelang es, erstaunliche Ergebnisse zu erzielen: Die Größe des Ozonlochs über der Antarktis hat sich um eine Fläche verringert, die dem Territorium Indiens entspricht.

Die Folgen eines fahrlässigen und unaufmerksamen Umgangs mit der Umwelt machen sich bereits bemerkbar. Um die Situation nicht noch weiter zu verschärfen, muss das Problem auf globaler Ebene angegangen werden.

Einführung

Ein Ozonloch mit einem Durchmesser von über 1000 km wurde erstmals 1985 in der südlichen Hemisphäre von einer Gruppe britischer Wissenschaftler in der Antarktis entdeckt. Jeden August erschien es, im Dezember oder Januar hörte es auf zu existieren. Ein weiteres kleineres Loch bildete sich über der Nordhalbkugel in der Arktis.

Das Ozonloch- lokaler Abfall der Ozonkonzentration in der Ozonschicht der Erde. Nach der allgemein akzeptierten Theorie in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, die immer stärkeren Auswirkungen von anthropogener Faktor in Form der Freisetzung von chlor- und bromhaltigen Freonen führte zu einer deutlichen Ausdünnung der Ozonschicht, siehe beispielsweise den Bericht der World Meteorological Organization:

Diese und andere neuere wissenschaftliche Erkenntnisse bekräftigten die Schlussfolgerung früherer Bewertungen, dass das Gewicht zugunsten wissenschaftlicher Beweise darauf hindeutet, dass der beobachtete Ozonverlust in mittleren und hohen Breiten hauptsächlich auf anthropogene chlor- und bromhaltige Verbindungen zurückzuführen ist.

Einer anderen Hypothese zufolge kann der Entstehungsprozess von "Ozonlöchern" weitgehend natürlich sein und ist nicht allein mit den schädlichen Auswirkungen der menschlichen Zivilisation verbunden.

Bildungsmechanismus

Eine Kombination von Faktoren führt zu einer Abnahme der Ozonkonzentration in der Atmosphäre, von denen die Hauptursache der Tod von Ozonmolekülen in Reaktionen mit verschiedenen Substanzen anthropogenen und natürlichen Ursprungs ist, insbesondere das Fehlen von Sonneneinstrahlung während des Polarwinters stabiler Polarwirbel, der das Eindringen von Ozon aus subpolaren Breiten verhindert, und die Bildung polarer Stratosphärenwolken (PSC), deren Oberflächenpartikel Ozonzerfallsreaktionen katalysieren. Diese Faktoren sind besonders typisch für die Antarktis, in der Arktis ist der Polarwirbel mangels kontinentaler Oberfläche viel schwächer, die Temperatur ist um einige Grad höher als in der Antarktis, PSOs sind seltener und neigen auch zum Brechen im Frühherbst auf. Da Ozonmoleküle reaktiv sind, können sie mit vielen anorganischen und organischen Verbindungen reagieren. Die Hauptsubstanzen, die zur Zerstörung von Ozonmolekülen beitragen, sind einfache Substanzen Wasserstoff, Sauerstoffatome von Chlorbrom), anorganische (Hydrochlorid-Stickstoffmonoxid) und organische Verbindungen von Methan, Fluorchlor und Fluorbrom, die Chlor- und Bromatome freisetzen). Anders als beispielsweise Hydrofluorfreone, die in Fluoratome zerfallen, die wiederum schnell mit einem Gewölbe zu stabilem Fluorwasserstoff reagieren. Fluor nimmt also nicht an Ozonzerfallsreaktionen teil Jod zerstört auch kein stratosphärisches Ozon, da jodhaltige organische Substanzen auch in der Troposphäre fast vollständig verbraucht werden. Die Hauptreaktionen, die zum Abbau von Ozon beitragen, sind im Artikel Proozonschicht aufgeführt.

Auswirkungen

Die Schwächung der Ozonschicht erhöht den Fluss der Sonnenstrahlung auf die Erde und verursacht eine Zunahme der Hautkrebserkrankungen bei Menschen. Auch Pflanzen und Tiere leiden unter erhöhter Strahlung.

Wiederherstellung der Ozonschicht

Obwohl die Menschheit Maßnahmen ergriffen hat, um die Emissionen von chlor- und bromhaltigen Freonen zu begrenzen, indem sie auf andere Substanzen, wie beispielsweise fluorhaltige Freone, umgestiegen ist , wird der Prozess der Wiederherstellung der Ozonschicht mehrere Jahrzehnte dauern. Dies ist vor allem auf die enorme Menge an Freonen zurückzuführen, die sich bereits in der Atmosphäre angesammelt haben und eine Lebensdauer von zehn und sogar Hunderten von Jahren haben. Daher ist mit einer Verschärfung des Ozonlochs nicht vor 2048 zu rechnen.

Missverständnisse über das Ozonloch

Es gibt mehrere weit verbreitete Mythen über die Entstehung von Ozonlöchern. Trotz ihres unwissenschaftlichen Charakters tauchen sie oft in den Medien auf – mal aus Unwissenheit, mal unterstützt von Unterstützern Verschwörungstheorien. Einige davon sind unten aufgeführt.

Freone sind die Hauptzerstörer von Ozon.

Diese Aussage gilt für mittlere und hohe Breiten. Im Übrigen ist der Chlorkreislauf nur für 15-25 % des Ozonverlustes in der Stratosphäre verantwortlich. Zu beachten ist, dass 80 % des Chlors anthropogenen Ursprungs sind. (Näheres zum Beitrag verschiedener Zyklen siehe Art. Ozonschicht). Das heißt, menschliches Eingreifen erhöht den Beitrag des Chlorkreislaufs erheblich. Und angesichts der Tendenz, die Produktion von Freonen vor dem Inkrafttreten zu erhöhen Montreal-Protokoll(10 % pro Jahr) 30 bis 50 % der gesamten Ozonverluste im Jahr 2050 wären auf FCKW-Exposition zurückzuführen. Vor dem Eingriff des Menschen befanden sich die Prozesse der Ozonbildung und ihrer Zerstörung im Gleichgewicht. Aber Freone, die während menschlicher Aktivitäten emittiert werden, haben dieses Gleichgewicht in Richtung einer Abnahme der Ozonkonzentration verschoben. Bei den polaren Ozonlöchern ist die Situation völlig anders. Der Mechanismus der Ozonzerstörung unterscheidet sich grundlegend von höheren Breiten, das Schlüsselstadium ist die Umwandlung inaktiver Formen halogenhaltiger Substanzen in Oxide, die auf der Oberfläche von Partikeln polarer Stratosphärenwolken auftritt. Infolgedessen wird bei Reaktionen mit Halogenen fast das gesamte Ozon zerstört, Chlor ist für 40-50% verantwortlich und Brom für etwa 20-40%.

DuPont hat ein Verbot für alte und den Übergang zu neuen Arten von Freonen eingeleitet, da ihr Patent auslief

Nach der Veröffentlichung von Daten über die Beteiligung von Freonen an der Zerstörung des stratosphärischen Ozons nahm DuPont diese Theorie mit Feindseligkeit auf und gab Millionen von Dollar für eine Pressekampagne zum Schutz von Freonen aus. Der Vorsitzende von DuPont schrieb in einem Artikel in der Chemical Week vom 16. Juli 1975, dass die Theorie des Ozonabbaus Science-Fiction sei, Unsinn, der keinen Sinn mache. Neben DuPont haben und produzieren eine Reihe von Unternehmen auf der ganzen Welt verschiedene Arten von Freonen ohne Abzug von Lizenzgebühren.

Freone sind zu schwer, um die Stratosphäre zu erreichen

Es wird manchmal argumentiert, dass Freon-Moleküle, da sie viel schwerer als Stickstoff und Sauerstoff sind, die Stratosphäre nicht in nennenswerten Mengen erreichen können. Atmosphärische Gase werden jedoch vollständig gemischt und nicht getrennt oder nach Gewicht sortiert. Schätzungen der erforderlichen Zeit für die Diffusionstrennung von Gasen in der Atmosphäre erfordern Zeiten in der Größenordnung von Tausenden von Jahren. In einer dynamischen Atmosphäre ist das natürlich nicht möglich. Die vertikalen Stoffaustauschprozesse von Konvektion und Turbulenz durchmischen die Atmosphäre unterhalb der Turbopause viel schneller vollständig. Daher werden selbst so schwere Gase wie Edelfreone gleichmäßig in der Atmosphäre verteilt und erreichen unter anderem die Stratosphäre. Experimentelle Messungen ihrer Konzentrationen in der Atmosphäre bestätigen dies; Messungen zeigen auch, dass es etwa fünf Jahre dauert, bis die an der Erdoberfläche freigesetzten Gase die Stratosphäre erreichen, siehe zweite Grafik rechts. Wenn sich die Gase in der Atmosphäre nicht vermischen würden, würden aufgrund ihrer Zusammensetzung so schwere Gase wie Kohlendioxid eine mehrere zehn Meter dicke Schicht auf der Erdoberfläche bilden, die die Erdoberfläche unbewohnbar machen würde. Glücklicherweise ist dies nicht der Fall. Krypton mit einer Atommasse von 84 und Helium mit einer Atommasse von 4 haben die gleiche relative Konzentration, die nahe der Oberfläche liegt, die bis zu 100 km hoch ist. All dies gilt natürlich nur für relativ stabile Gase wie Freone oder Inertgase. Stoffe, die Reaktionen eingehen und auch verschiedenen physikalischen Einflüssen ausgesetzt sind, sich beispielsweise in Wasser lösen, haben eine Konzentrationsabhängigkeit von der Höhe.

Die Hauptquellen von Halogenen sind natürlich, nicht anthropogen

Es wird angenommen, dass natürliche Halogenquellen wie Vulkane und Ozeane für den Prozess des Ozonabbaus von größerer Bedeutung sind als die vom Menschen erzeugten. Ohne den Beitrag natürlicher Quellen zur Gesamtbilanz der Halogene in Frage zu stellen, sei angemerkt, dass diese aufgrund ihrer Wasserlöslichkeit (hauptsächlich Chloridionen und Chlorwasserstoff) in der Regel nicht in die Stratosphäre gelangen und aus der Halogene ausgewaschen werden Atmosphäre, die als Regen auf den Boden fällt. Außerdem sind natürliche Verbindungen weniger stabil als Freone, zum Beispiel hat Methylchlorid eine atmosphärische Lebensdauer von nur etwa einem Jahr, verglichen mit Dutzenden und Hunderten von Jahren für Freone. Daher ist ihr Beitrag zur Zerstörung des stratosphärischen Ozons eher gering. Sogar der seltene Ausbruch des Vulkans Pinatubo im Juni 1991 verursachte einen Rückgang der Ozonwerte nicht aufgrund der freigesetzten Halogene, sondern aufgrund der Bildung einer großen Masse von Schwefelsäureaerosolen, deren Oberfläche die Reaktionen der Ozonzerstörung katalysierte. Glücklicherweise war nach drei Jahren fast die gesamte Masse der vulkanischen Aerosole aus der Atmosphäre entfernt. Daher sind Vulkanausbrüche relativ kurzfristige Faktoren, die die Ozonschicht beeinflussen, im Gegensatz zu Freonen, die eine Lebensdauer von mehreren zehn und hundert Jahren haben.

Das Ozonloch muss über den Freonquellen liegen

Viele verstehen nicht, warum das Ozonloch in der Antarktis entsteht, wenn die Hauptemissionen von Freonen in der nördlichen Hemisphäre auftreten. Tatsache ist, dass Freone in der Troposphäre und Stratosphäre gut gemischt sind. Aufgrund ihrer geringen Reaktivität werden sie in den unteren Schichten der Atmosphäre praktisch nicht verbraucht und haben eine Lebensdauer von mehreren Jahren oder sogar Jahrzehnten. Daher erreichen sie leicht die obere Atmosphäre. Das antarktische „Ozonloch“ existiert nicht dauerhaft. Es erscheint im Spätwinter - Vorfrühling. Die Gründe, warum sich das Ozonloch in der Antarktis bildet, hängen mit dem lokalen Klima zusammen. Die niedrigen Temperaturen des antarktischen Winters führen zur Bildung des Polarwirbels. Die Luft innerhalb dieses Wirbels bewegt sich meist in geschlossenen Bahnen um den Südpol herum. Zu dieser Zeit wird die Polarregion nicht von der Sonne beleuchtet und es kommt dort kein Ozon vor. Mit Beginn des Sommers nimmt die Ozonmenge zu und erreicht wieder ihre vorherige Norm. Das heißt, Schwankungen der Ozonkonzentration über der Antarktis sind saisonal. Verfolgt man jedoch die Dynamik der Veränderungen der Ozonkonzentration und der Größe des Ozonlochs im Jahresmittel der letzten Jahrzehnte, so gibt es einen streng definierten Trend zur Abnahme der Ozonkonzentration.

Ozon wird nur über der Antarktis abgebaut

Die Entwicklung der Ozonschicht über Arosa, Schweiz

Das stimmt nicht, der Ozonwert sinkt auch in der gesamten Atmosphäre. Das zeigen die Ergebnisse von Langzeitmessungen der Ozonkonzentration in verschiedenen Teilen der Erde. Rechts sehen Sie die Ozonkurve über Arosa in der Schweiz.

Ozon (O 3 ) entsteht in der Atmosphäre aus Sauerstoff bei elektrischen Entladungen bei Gewittern und unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne in der Stratosphäre. Die Ozonschicht (Ozonschirm, Ozonosphäre) befindet sich in der Atmosphäre in einer Höhe von 10-50 km mit einer maximalen Ozonkonzentration in einer Höhe von 20-25 km (sie ist dünner über den Polen, wie die gesamte Atmosphäre, und dicker über dem Äquator). Wenn die gesamte Ozonmenge unter normalen Bedingungen (Druck 760 mm Hg und Temperatur 20 ° C) gesammelt wird, beträgt die Dicke dieser Schicht nur 2,5 - 3 mm.

Bedeutung der Ozonschicht

Der Ozonschutz verzögert das Eindringen der stärksten UV-Strahlung der Sonne, der tödlichen „B-Bande“, die alle Lebewesen betrifft, auf die Erdoberfläche. Die Verringerung der Ozonschicht führt zu einer starken Zunahme von Krebs (eine Abnahme der Schicht um 1% bedeutet eine Zunahme der ultravioletten Strahlung um 2% und führt zu einer Zunahme von Hautkrebs um 5-6%), Schädigung der Hornhaut der Augen und Blindheit, die Entwicklung einer Mutation, eine Abnahme der Produktivität einiger Pflanzenarten und mit einer starken Reduzierung - bis zur Zerstörung aller Lebewesen.

Überschüssige UV-Strahlung stört die Immunabwehr des Körpers und trägt zum Auftreten von Krankheiten beim Menschen wie Lupus (Hauttuberkulose), Wundrose, Pocken, Leishmaniose, Virusherpes usw. bei.

Es wurde festgestellt, dass eine Verringerung des Ozongehalts in der Atmosphäre stärker zu einer Verstärkung des Treibhauseffekts beitragen kann als eine Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration.

Übermäßiger UV-Strahlungsfluss ist schädlich für Phyto- und Zooplankton, Larven vieler Fische.

Ein bisschen Geschichte

Ozonlöcher treten am häufigsten über den Polen auf, wo die Dicke der Atmosphäre geringer ist, und sie erreichen ihre größten Ausmaße über der Antarktis (wo es kälter ist). Dieses Phänomen wurde bereits in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts festgestellt, erreichte jedoch Mitte der 80er Jahre ein Maximum.

So gab es im Oktober 1985 Berichte, dass die Ozonkonzentration in der Stratosphäre über der englischen Station Halley Bay (Antarktis) um 40% ihrer Mindestwerte und über der japanischen Station um fast das Zweifache gesunken ist. Dieses Phänomen wurde benannt "Ozon Loch". Signifikante Ozonlöcher über der Antarktis entstanden in der Regel im Frühjahr 1987, 1992, 1997, als eine Abnahme des gesamten stratosphärischen Ozons (TO) um 40-60% verzeichnet wurde. Im Frühjahr 1998 erreichte das Ozonloch über der Antarktis eine Rekordfläche - 26 Millionen Quadratmeter. km (dreimal so groß wie Australien). Und in einer Höhe von 14-25 km kam es in der Atmosphäre zu einer fast vollständigen Zerstörung des Ozons.

Ähnliche Phänomene wurden in der Arktis festgestellt (insbesondere seit dem Frühjahr 1986), aber die Größe des Ozonlochs war hier fast zweimal kleiner als über der Antarktis. Im März 1995 wurde die arktische Ozonschicht um etwa 50 % abgebaut, mit der Bildung von "Mini-Löchern" über den nördlichen Regionen Kanadas und der skandinavischen Halbinsel, den schottischen Inseln (UK).

Ozonlöcher werden nicht nur über den Polen festgestellt. Es sind Fälle bekannt, in denen Löcher, die sich nach Südamerika ausbreiteten, zur Erblindung von Nutztieren, hauptsächlich Rindern, führten. In der Kirgisischen Republik wurde im Mai 1995 ein Ozonloch über Hochgebirgsregionen festgestellt. Die Größe und Dauer (ca. 4-5 Tage) seiner Existenz waren unbedeutend und führten zu keinen Konsequenzen.

Gründe für die Bildung von Ozonlöchern

Zahlreiche internationale Expeditionen zur Untersuchung von Ozonlöchern in der Antarktis bis in die Arktis haben festgestellt, dass neben verschiedenen natürlichen Faktoren das Vorhandensein einer erheblichen Menge an FCKW (Freonen) in der Atmosphäre immer noch der Hauptfaktor ist.

Freone (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) - leicht flüchtige, chemisch inerte Substanzen nahe der Erdoberfläche (synthetisiert in den 1930er Jahren), seit den 1960er Jahren. begann als Kältemittel (Kühlschränke, Klimaanlagen, Kühlschränke), Treibmittel für Aerosole usw. weit verbreitet zu sein. Freone, die in die oberen Schichten der Atmosphäre aufsteigen, unterliegen einer photochemischen Zersetzung und bilden Chloroxid, das Ozon (jedes Chloratom) intensiv zerstört kann 100.000 Ozonmoleküle zerstören). Die Aufenthaltsdauer von Freonen in der Atmosphäre beträgt durchschnittlich 50-200 Jahre.

SchutzmaßnahmenOzonschicht

1985 wurde das Wiener Übereinkommen zum Schutz der Ozonschicht verabschiedet.

1987 unterzeichneten Vertreter von 36 Ländern in Montreal ein Protokoll, in dem sie sich verpflichteten, die Verwendung von ozonabbauenden Stoffen (ODS) in der Industrie und in Haushalten zu reduzieren und dann zu unterbinden. Nach 10 Jahren ist die Zahl der Länder, die dieses Protokoll unterzeichnet haben, auf 163 gestiegen.

In einer Reihe von Ländern wurden zum Schutz der Ozonschicht alternative ozonsichere Ersatzstoffe für Freone beschafft, insbesondere Unternehmen in Deutschland, Italien, der Schweiz und Großbritannien begannen, das Kältemittel Isobutan zu verwenden, das kein Ozon enthält - abbauendes Potenzial. In vielen Ländern wurde bei der Herstellung von Aerosolen begonnen, umweltfreundliches Freon zu verwenden - ein Kohlenwasserstoff-Treibmittel (80% aller weltweit produzierten Aerosole).

In den USA und Russland wurde bereits an aktiven Methoden geforscht, die auf komplexen physikalisch-chemischen Prozessen basieren und entweder die Ozonzerstörungsrate in der Stratosphäre reduzieren oder ihre Bildung beschleunigen. Um also Ozonlöcher über der Antarktis zu schließen, ist es möglich, die Methode der Injektion (Einführung) von Ethan (C 2 H b) oder Propan (C 3 H 8) in die Stratosphäre zu verwenden, wodurch atomares Chlor gebunden wird, das Ozon zerstört , in passiven Chlorwasserstoff. Es gibt auch physikalische und chemische Methoden, die die Ozonbildung in der Stratosphäre beschleunigen, insbesondere Methoden der elektromagnetischen Strahlung, unter Verwendung elektrischer Entladungen (Ozonator-Prinzip) und Laserstrahlung.

Außerdem wurden Verfahren zu ihrer Entsorgung entwickelt, um die Freisetzung von FCKW aus den vielen verfügbaren Kühlgeräten zu verhindern.

Ozonlöcher

Es ist bekannt, dass der Hauptteil des natürlichen Ozons in der Stratosphäre in einer Höhe von 15 bis 50 km über der Erdoberfläche konzentriert ist. Die Ozonschicht beginnt in Höhen von etwa 8 km über den Polen (bzw. 17 km über dem Äquator) und erstreckt sich nach oben bis in Höhen von etwa 50 km. Die Dichte von Ozon ist jedoch sehr gering, und wenn Sie es auf die Dichte komprimieren, die Luft an der Erdoberfläche hat, wird die Dicke der Ozonschicht 3,5 mm nicht überschreiten. Ozon entsteht, wenn die ultraviolette Sonnenstrahlung auf Sauerstoffmoleküle trifft.

Das meiste Ozon befindet sich in der Fünf-Kilometer-Schicht in 20 bis 25 km Höhe, die als Ozonschicht bezeichnet wird.

schützende Rolle. Ozon absorbiert einen Teil der UV-Strahlung der Sonne: Darüber hinaus enthält sein breites Absorptionsband (Wellenlänge 200-300 nm) Strahlung, die für alles Leben auf der Erde schädlich ist.

Gründe für die Entstehung des „Ozonlochs“

Im Sommer und Frühling steigen die Ozonkonzentrationen; über den Polarregionen ist sie immer höher als über den äquatorialen. Darüber hinaus ändert es sich gemäß einem 11-Jahres-Zyklus, der mit dem Zyklus der Sonnenaktivität zusammenfällt. All dies war bereits in den 1980er Jahren bekannt. Beobachtungen haben gezeigt, dass über der Antarktis von Jahr zu Jahr eine langsame, aber stetige Abnahme der Konzentration des stratosphärischen Ozons auftritt. Dieses Phänomen wurde "Ozonloch" genannt (obwohl es natürlich kein Loch in der eigentlichen Bedeutung dieses Wortes gab) und begann sorgfältig untersucht zu werden. Später, in den 1990er Jahren, begann der gleiche Rückgang über der Arktis. Das Phänomen des antarktischen „Ozonlochs“ ist noch nicht geklärt: Ob das „Loch“ durch anthropogene Verschmutzung der Atmosphäre entstanden ist oder ob es sich um einen natürlichen geoastrophysikalischen Prozess handelt.

Zunächst wurde angenommen, dass Ozon durch Partikel beeinflusst wird, die bei Atomexplosionen emittiert werden; versuchten, die Veränderung der Ozonkonzentration durch Raketenflüge und Höhenflugzeuge zu erklären. Am Ende wurde eindeutig festgestellt, dass die Ursache des unerwünschten Phänomens die Reaktion bestimmter Substanzen aus Chemieanlagen mit Ozon ist. Dies sind hauptsächlich chlorierte Kohlenwasserstoffe und insbesondere Freone - Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffe, in denen alle oder die meisten Wasserstoffatome durch Fluor- und Chloratome ersetzt sind.

Es wird davon ausgegangen, dass aufgrund der zerstörerischen Wirkung von Chlor und ähnlich wirkendem Brom bis Ende der 1990er Jahre. Die Ozonkonzentration in der Stratosphäre nahm um 10 % ab.

1985 veröffentlichten britische Wissenschaftler Daten, die zeigten, dass in den letzten acht Jahren Ozonlöcher gefunden wurden, die jedes Frühjahr über dem Nord- und Südpol zunahmen.

Wissenschaftler haben drei Theorien vorgeschlagen, um die Ursachen dieses Phänomens zu erklären:

Stickoxide - Verbindungen, die sich auf natürliche Weise im Sonnenlicht bilden;

Zerstörung von Ozon durch Chlorverbindungen.

Zunächst einmal sollte klar sein: Das Ozonloch ist entgegen seinem Namen kein Loch in der Atmosphäre. Das Ozonmolekül unterscheidet sich vom gewöhnlichen Sauerstoffmolekül dadurch, dass es nicht aus zwei, sondern aus drei miteinander verbundenen Sauerstoffatomen besteht. In der Atmosphäre konzentriert sich Ozon in der sogenannten Ozonschicht, in etwa 30 km Höhe innerhalb der Stratosphäre. In dieser Schicht findet die Absorption der von der Sonne ausgesandten ultravioletten Strahlen statt – sonst könnte die Sonnenstrahlung dem Leben auf der Erdoberfläche großen Schaden zufügen. Daher verdient jede Bedrohung der Ozonschicht die ernsthafteste Haltung. 1985 entdeckten britische Wissenschaftler, die am Südpol arbeiteten, dass während des antarktischen Frühlings der Ozongehalt in der Atmosphäre deutlich unter dem Normalwert lag. Jedes Jahr zur gleichen Zeit nahm die Ozonmenge ab – mal mehr, mal weniger. Ähnliche, aber weniger ausgeprägte Ozonlöcher tauchten während des arktischen Frühlings auch über dem Nordpol auf.

In den folgenden Jahren fanden Wissenschaftler heraus, warum das Ozonloch auftritt. Wenn sich die Sonne versteckt und die lange Polarnacht beginnt, gibt es einen starken Temperaturabfall und es bilden sich hohe stratosphärische Wolken, die Eiskristalle enthalten. Das Auftreten dieser Kristalle verursacht eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen, die zur Ansammlung von molekularem Chlor führen (das Chlormolekül besteht aus zwei verbundenen Chloratomen). Wenn die Sonne erscheint und der antarktische Frühling beginnt, werden unter der Einwirkung von ultravioletten Strahlen intramolekulare Bindungen aufgebrochen und ein Strom von Chloratomen strömt in die Atmosphäre. Diese Atome wirken als Katalysatoren für die Umwandlung von Ozon in einfachen Sauerstoff, die nach folgendem Doppelschema abläuft:

Cl + O3 -> ClO + O2 und ClO + O -> Cl + O2

Als Ergebnis dieser Reaktionen werden Ozonmoleküle (O3) in Sauerstoffmoleküle (O2) umgewandelt, während die ursprünglichen Chloratome in freiem Zustand verbleiben und wieder an diesem Prozess teilnehmen (jedes Chlormolekül zerstört eine Million Ozonmoleküle, bevor sie entfernt werden). aus der Atmosphäre durch Einwirkung anderer) chemische Reaktionen). Als Ergebnis dieser Umwandlungskette beginnt Ozon, aus der Atmosphäre über der Antarktis zu verschwinden und ein Ozonloch zu bilden. Bald jedoch, mit der Erwärmung, kollabieren die antarktischen Wirbel, frische Luft (die neues Ozon enthält) strömt in das Gebiet und das Loch verschwindet.

1987 wurde das Montrealer Protokoll verabschiedet, wonach eine Liste der gefährlichsten Fluorchlorkohlenwasserstoffe erstellt und die Herstellerländer von Fluorchlorkohlenwasserstoffen verpflichtet wurden, deren Freisetzung zu reduzieren. Im Juni 1990 wurde in London das Montrealer Protokoll geändert: bis 1995 die Produktion von Freonen um die Hälfte reduzieren und bis 2000 ganz einstellen.

Es wurde festgestellt, dass der Ozongehalt durch stickstoffhaltige Luftschadstoffe beeinflusst wird, die sowohl durch natürliche Prozesse als auch durch anthropogene Belastung entstehen.

In Verbrennungsmotoren wird also NO gebildet. Dementsprechend führt der Start von Raketen und Überschallflugzeugen zur Zerstörung der Ozonschicht.

Die NO-Quelle in der Stratosphäre ist ebenfalls N2O-Gas, das in der Troposphäre stabil ist und sich in der Stratosphäre unter der Einwirkung harter UV-Strahlung zersetzt.