Otsonikerros on leveä ilmakehän vyö, joka ulottuu 10–50 km maanpinnan yläpuolelle. Kemiallisesti otsoni on molekyyli, joka koostuu kolmesta happiatomista (happimolekyylissä on kaksi atomia). Ilmakehän otsonin pitoisuus on erittäin alhainen, ja pienet muutokset otsonin määrässä johtavat suuriin muutoksiin maan pinnalle saapuvan ultraviolettisäteilyn voimakkuudessa. Toisin kuin tavallinen happi, otsoni on epävakaa, se muuttuu helposti kaksiatomiseksi, stabiiliksi hapen muotoksi. Otsoni on paljon vahvempi hapetin kuin happi, ja tämä tekee siitä kykenevän tappamaan bakteereja ja estämään kasvien kasvua ja kehitystä. Kuitenkin, koska sen pitoisuus ilman pintakerroksissa normaaleissa olosuhteissa on alhainen, nämä sen ominaisuudet eivät käytännössä vaikuta elävien järjestelmien tilaan.

Paljon tärkeämpää on sen toinen ominaisuus, joka tekee tästä kaasusta ehdottoman välttämättömän kaikelle maalla olevalle elämälle. Tämä ominaisuus on otsonin kyky absorboida kovaa (lyhytaaltoista) ultraviolettisäteilyä (UV) auringosta. Kovan UV-kvanteilla on riittävästi energiaa joidenkin kemiallisten sidosten katkaisemiseen, joten sitä kutsutaan ionisoivaksi säteilyksi. Kuten muutkin tämäntyyppiset säteilyt, röntgen- ja gammasäteily, se aiheuttaa lukuisia häiriöitä elävien organismien soluissa. Otsonia muodostuu korkeaenergisen auringonsäteilyn vaikutuksesta, mikä stimuloi O2:n ja vapaiden happiatomien välistä reaktiota. Kohtalaisen säteilyn vaikutuksesta se hajoaa ja absorboi tämän säteilyn energiaa. Siten tämä syklinen prosessi "syö" vaarallisen ultraviolettisäteilyn.

Otsonimolekyylit, kuten happi, ovat sähköisesti neutraaleja, ts. ei sisällä sähkövarausta. Siksi Maan magneettikenttä itsessään ei vaikuta otsonin jakautumiseen ilmakehässä. Ilmakehän ylempi kerros - ionosfääri - on melkein sama kuin otsonikerros.

Polaarisilla vyöhykkeillä, joissa Maan magneettikentän voimalinjat ovat suljettuja sen pinnalla, ionosfäärin vääristyminen on erittäin merkittävää. Ionien, mukaan lukien ionisoitunut happi, määrä polaaristen vyöhykkeiden ilmakehän ylemmissä kerroksissa vähenee. Mutta tärkein syy otsonin alhaiseen pitoisuuteen napojen alueella on auringon säteilyn alhainen intensiteetti, joka putoaa jopa napapäivän aikana pienissä kulmissa horisonttiin nähden, ja napayönä puuttuu kokonaan. Otsonikerroksen napaisten "aukkojen" pinta-ala on luotettava indikaattori ilmakehän kokonaisotsonin muutoksista.

Ilmakehän otsonipitoisuus vaihtelee monista luonnollisista syistä johtuen. Jaksottaiset vaihtelut liittyvät auringon aktiivisuuden sykleihin; monet vulkaanisten kaasujen komponentit pystyvät tuhoamaan otsonia, joten vulkaanisen toiminnan lisääntyminen johtaa sen pitoisuuden laskuun. Otsonia tuhoavat aineet leviävät laajoille alueille stratosfäärin ilmavirtojen suurten superhurrikaaninopeuksien vuoksi. Otsonia tuhoavien aineiden lisäksi kuljetetaan myös itse otsonia, joten otsonin pitoisuushäiriöt leviävät nopeasti laajoille alueille ja paikalliset pienet "reiät" otsonikilvessä, joita syntyy esimerkiksi raketin laukaisusta, imeytyvät suhteellisen nopeasti sisään. Vain napa-alueilla ilma on inaktiivista, minkä seurauksena otsonin katoamista siellä ei kompensoi sen ajautuminen muilta leveysasteilta, ja napaiset "otsonireiät", erityisesti etelänavalla, ovat erittäin vakaita.

Otsonikerroksen tuhoamisen lähteet. Otsonikerroksen heikentäjiä ovat mm.

1) Freonit.

Otsoni tuhoutuu freoneiksi kutsuttujen klooriyhdisteiden vaikutuksesta, jotka tuhoutuvat myös auringon säteilyn vaikutuksesta vapauttavat klooria, joka "repäisee" "kolmannen" atomin otsonimolekyyleistä. Kloori ei muodosta yhdisteitä, vaan toimii "repeämisen" katalyyttinä. Siten yksi klooriatomi pystyy "tuhoamaan" paljon otsonia. Uskotaan, että klooriyhdisteet pystyvät pysymään ilmakehässä 50-1500 vuotta (riippuen aineen koostumuksesta). Etelämantereen tutkimusmatkat ovat tehneet planeetan otsonikerroksen havaintoja 1950-luvun puolivälistä lähtien.

Etelämantereen yläpuolella oleva otsoniaukko, joka kasvaa keväällä ja pienenee syksyllä, löydettiin vuonna 1985. Meteorologien löytö aiheutti ketjun taloudellisia seurauksia. Tosiasia on, että "reiän" olemassaolosta syytettiin kemianteollisuutta, joka tuottaa freoneja sisältäviä aineita, jotka edistävät otsonin tuhoamista (deodoranteista jäähdytysyksiköihin).

Ei ole yksimielisyyttä siitä, kuinka paljon ihminen on syyllinen "otsoniaukkojen" muodostumiseen.

Toisaalta kyllä, ehdottomasti syyllinen. Otsonikerrosta heikentävien yhdisteiden tuotanto tulisi minimoida tai, mikä parasta, lopettaa kokonaan. Eli hylätä koko teollisuudenala, jonka liikevaihto on useita miljardeja dollareita. Ja jos et kieltäydy, siirrä se "turvalliselle" radalle, joka myös maksaa rahaa.

Skeptikkojen näkökulma: ihmisen vaikutus ilmakehän prosesseihin kaikesta tuhoisuudestaan ​​huolimatta paikallisella tasolla, planeetan mittakaavassa on mitätön. "Vihreiden" anti-freon-kampanjalla on täysin läpinäkyvä taloudellinen ja poliittinen tausta: sen avulla amerikkalaiset suuryritykset (esim. DuPont) tukahduttavat ulkomaisia ​​kilpailijoitaan pakottamalla "ympäristönsuojelusopimuksia" valtion tasolla ja väkisin. käyttöön uusi teknologinen vallankumous, jota taloudellisesti heikot valtiot eivät kestä.

2) Korkeat lentokoneet.

Otsonikerroksen tuhoutumista helpottavat paitsi ilmakehään vapautuvat ja stratosfääriin pääsevät freonit. Typpioksidit, joita muodostuu ydinräjähdysten aikana, ovat myös osallisena otsonikerroksen tuhoamisessa. Mutta typen oksideja muodostuu myös korkealla sijaitsevien lentokoneiden suihkuturbimoottoreiden palokammioissa. Typen oksideja muodostuu siellä olevasta typestä ja hapesta. Typen oksidien muodostumisnopeus on sitä suurempi, mitä korkeampi lämpötila, eli sitä suurempi moottorin teho.

Lentokoneen moottorin tehon lisäksi se lentää ja vapauttaa otsonia tuhoavia typen oksideja. Mitä enemmän oksidia tai typpioksiduulia muodostuu, sitä tuhoisempaa se on otsonille.

Typpioksidien kokonaismääräksi ilmakehään vapautuu vuosittain arviolta 1 miljardi tonnia, josta noin kolmannes vapautuu lentokoneista, jotka ylittävät keskimääräisen tropopauusitason (11 km). Lentokoneista haitallisimmat päästöt ovat sotilaslentokoneita, joita on kymmeniä tuhansia. Ne lentävät pääasiassa otsonikerroksen korkeudella.

3) Mineraalilannoitteet.

Stratosfäärin otsoni voi laskea myös sen vuoksi, että stratosfääriin pääsee typpioksiduulia N2O, joka muodostuu maaperän bakteerien sitoman typen denitrifikaatiossa. Saman sitoutuneen typen denitrifikaation suorittavat myös valtamerten ja merien yläkerroksen mikro-organismit. Denitrifikaatioprosessi liittyy suoraan maaperään sitoutuneen typen määrään. Näin ollen voidaan olla varmoja, että maaperään levitettävien mineraalilannoitteiden määrän kasvaessa myös muodostuvan typpioksiduuli N2O määrä kasvaa samassa määrin. Lisäksi typen oksideista muodostuu typen oksideja, jotka johtavat stratosfäärin otsonin tuhoutumiseen.

4) Ydinräjähdykset.

Ydinräjähdykset vapauttavat paljon energiaa lämmön muodossa. 60 000 K:n lämpötila asetetaan muutaman sekunnin sisällä ydinräjähdyksen jälkeen. Tämä on tulipallon energiaa. Voimakkaasti kuumennetussa ilmakehässä tapahtuu sellaisia ​​kemiallisten aineiden muunnoksia, jotka joko eivät tapahdu normaaleissa olosuhteissa tai etenevät hyvin hitaasti. Mitä tulee otsoniin, sen katoaminen, sille vaarallisimpia ovat näiden muutosten aikana muodostuneet typen oksidit. Siten vuosina 1952-1971 ilmakehässä muodostui ydinräjähdysten seurauksena noin 3 miljoonaa tonnia typen oksideja. Niiden tuleva kohtalo on seuraava: ilmakehän sekoittumisen seurauksena ne putoavat eri korkeuksille, myös ilmakehään. Siellä ne joutuvat kemiallisiin reaktioihin otsonin mukana, mikä johtaa sen tuhoutumiseen. otsoniaukon stratosfäärin ekosysteemi

5) Polttoaineen palaminen.

Dityppioksidia löytyy myös voimalaitosten savukaasuista. Itse asiassa se tosiasia, että typpioksidia ja dioksidia on palamistuotteissa, on ollut tiedossa jo pitkään. Mutta nämä korkeammat oksidit eivät vaikuta otsoniin. Ne tietysti saastuttavat ilmakehän, edistävät savun muodostumista siinä, mutta ne poistuvat nopeasti troposfääristä. Typpioksiduuli, kuten jo mainittiin, on vaarallista otsonille. Alhaisissa lämpötiloissa sitä muodostuu seuraavissa reaktioissa:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 202 = N2O = 3H2.

Tämän ilmiön laajuus on erittäin merkittävä. Tällä tavalla ilmakehään muodostuu noin 3 miljoonaa tonnia typpioksiduulia vuodessa! Tämä luku viittaa siihen, että tämä otsonikatoa aiheuttava lähde on merkittävä.

Otsoniaukko Etelämantereen yllä

Merkittävästä kokonaisotsonin vähenemisestä Etelämantereella raportoi ensimmäisen kerran vuonna 1985 British Antarktic Survey Halle Bayn otsoniasemalta saatujen tietojen analyysin perusteella (76 astetta S). Otsonikerroksen heikkeneminen on havaittu myös Argentiinan saarilla (65 astetta S).

28. elokuuta 29. syyskuuta 1987 välisenä aikana laboratoriokoneella suoritettiin 13 lentoa Etelämantereen yli. Kokeessa oli mahdollista rekisteröidä otsoniaukon alkuperä. Sen mitat saatiin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että suurin otsonin määrän lasku tapahtui 14 - 19 km korkeudessa. Täällä instrumentit rekisteröivät suurimman määrän aerosoleja (aerosolikerroksia). Kävi ilmi, että mitä enemmän aerosoleja on tietyllä korkeudella, sitä vähemmän siellä on otsonia. Lentokone - laboratorio rekisteröi otsonin alenemisen 50%. Alle 14 km. otsonin muutokset olivat merkityksettömiä.

Jo lokakuun 1985 alussa otsoniaukko (otsonin vähimmäismäärä) kattaa painetasot 100 - 25 hPa, ja joulukuussa sen havaitsemisen korkeusalue laajenee.

Monissa kokeissa ei mitattu vain otsonin ja muiden pienten ilmakehän komponenttien määrää, vaan myös lämpötilaa. Lähin yhteys löydettiin stratosfäärissä olevan otsonin määrän ja siellä olevan ilman lämpötilan välillä. Kävi ilmi, että otsonin määrän muutoksen luonne liittyy läheisesti Etelämantereen yläpuolella olevan stratosfäärin lämpöjärjestelmään.

Brittitutkijat havaitsivat otsoniaukon muodostumisen ja kehittymisen Etelämantereella vuonna 1987. Keväällä kokonaisotsonipitoisuus laski 25 %.

Amerikkalaiset tutkijat mittasivat otsonia ja muita pieniä ilmakehän komponentteja (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) Etelämantereella talvella ja alkukeväällä 1987 käyttämällä erityistä spektrometriä. Näistä mittauksista saatujen tietojen avulla oli mahdollista rajata etelänavan ympärillä alue, jolla otsonin määrä on vähentynyt. Kävi ilmi, että tämä alue osuu lähes täsmälleen äärimmäisen napaisen stratosfääripyörteen kanssa. Pyörteen reunan läpi kulkiessaan otsonin määrä ei muuttunut dramaattisesti, vaan myös muut pienet komponentit, jotka vaikuttavat otsonin tuhoutumiseen. Otsonireiässä (eli polaarisessa stratosfääripyörteessä) HCl:n, NO2:n ja typpihapon pitoisuudet olivat merkittävästi alhaisemmat kuin pyörteen ulkopuolella. Tämä tapahtuu, koska kloorit kylmän polaarisen yön aikana tuhoavat otsonia vastaavissa reaktioissa ja toimivat niissä katalyytteinä. Pääasiallinen otsonipitoisuuden lasku tapahtuu katalyyttisessä syklissä, jossa on mukana klooria (vähintään 80 % tästä laskusta).

Nämä reaktiot tapahtuvat napaisten stratosfääripilvien muodostavien hiukkasten pinnalla. Tämä tarkoittaa, että mitä suurempi tämän pinnan pinta-ala, eli mitä enemmän stratosfääripilvien hiukkasia ja siten itse pilviä, sitä nopeammin otsoni lopulta hajoaa, mikä tarkoittaa, että otsoniaukko muodostuu tehokkaammin.

Otsonia löytyy yritysten päästöistä ja se on vaarallinen kemikaali. Se on erittäin aktiivinen elementti ja voi aiheuttaa erilaisten rakenteiden rakenneosien korroosiota. Ilmakehässä otsoni muuttuu kuitenkin korvaamattomaksi avustajaksi, jota ilman elämää maapallolla ei yksinkertaisesti voisi olla olemassa.

Stratosfääriksi kutsutaan sitä, joka seuraa sitä, jossa elämme. Sen yläosa on peitetty otsonilla, sen pitoisuus tässä kerroksessa on 3 molekyyliä 10 miljoonaa muuta ilmamolekyyliä kohden. Huolimatta siitä, että pitoisuus on erittäin alhainen, otsonilla on tärkein tehtävä - se pystyy estämään avaruudesta tulevien ultraviolettisäteiden polun samanaikaisesti auringonvalon kanssa. Ultraviolettisäteet vaikuttavat negatiivisesti elävien solujen rakenteeseen ja voivat aiheuttaa sairauksien, kuten silmäkaihien, syövän ja muiden vakavien vaivojen kehittymistä.

Suojauksen perusta on seuraava periaate. Sillä hetkellä, kun happimolekyylit kohtaavat ultraviolettisäteiden reitillä, tapahtuu niiden hajoamisreaktio 2 happiatomiksi. Tuloksena olevat atomit yhdistyvät halkeamattomien molekyylien kanssa, jolloin muodostuu otsonimolekyylejä, jotka koostuvat kolmesta happiatomista. Kohdatessaan otsonimolekyylejä viimeksi mainitut tuhoavat ne kolmeksi happiatomiksi. Molekyylien halkeamishetkeen liittyy lämmön vapautuminen, eivätkä ne enää saavuta Maan pintaa.

Otsonin reikiä

Prosessia, jossa happi muuttuu otsoniksi ja päinvastoin, kutsutaan happi-otsonisykliksi. Sen mekanismi on tasapainoinen, mutta dynaamisuus muuttuu riippuen auringon säteilyn voimakkuudesta, vuodenajasta ja luonnonkatastrofeista, erityisesti, tutkijat päättelivät, että ihmisen toiminta vaikuttaa negatiivisesti sen paksuuteen. Otsonikerroksen heikkenemistä on havaittu viime vuosikymmeninä monin paikoin. Joissakin tapauksissa se katosi kokonaan. Kuinka vähentää henkilön negatiivista vaikutusta tähän kiertoon?

Otsonireikiä syntyy, koska suojakerroksen tuhoutumisprosessi on paljon voimakkaampi kuin sen syntyminen. Tämä johtuu siitä, että ihmiselämän aikana ilmakehä saastutetaan erilaisilla otsonikerrosta heikentävillä yhdisteillä. Näitä ovat ensinnäkin kloori, bromi, fluori, hiili ja vety. Tutkijat uskovat, että CFC-yhdisteet ovat suurin uhka otsonikerrokselle. Niitä käytetään laajalti jäähdytys-, teollisuusliuottimissa, ilmastointilaitteissa ja aerosolitölkeissä.

Otsonikerroksen saavuttava kloori on vuorovaikutuksessa. Kemiallinen reaktio tuottaa myös happimolekyylin. Kun kloorioksidi kohtaa vapaan happiatomin, tapahtuu toinen vuorovaikutus, jonka seurauksena klooria vapautuu ja happimolekyyli ilmestyy. Jatkossa ketju toistuu, koska kloori ei pysty ylittämään ilmakehän rajoja tai uppoamaan maahan. Otsonireiät ovat seurausta siitä, että tämän alkuaineen pitoisuus pienenee sen nopeutuneen halkeamisen vuoksi, kun sen kerrokseen ilmaantuu vieraita komponentteja.

Lokalisointipaikat

Etelämantereen yltä on löydetty suurimmat otsonireiät. Niiden koko vastaa käytännössä itse mantereen aluetta. Tämä alue on käytännössä asumaton, mutta tutkijat ovat huolissaan siitä, että kuilu voi levitä muille planeetan tiheästi asutuille alueille. Tämä on täynnä Maan kuolemaa.

Otsonikerroksen alenemisen estämiseksi on ennen kaikkea vähennettävä ilmakehään pääsevien haitallisten aineiden määrää. Vuonna 1987 allekirjoitettiin 180 maassa Montrealin sopimus, joka mahdollistaa klooria sisältävien aineiden päästöjen asteittaisen vähentämisen. Nyt otsoniaukot ovat jo kutistumassa, ja tutkijat toivovat, että tilanne paranee täysin vuoteen 2050 mennessä.

Otsoniaukkojen esiintyminen napa-alueilla johtuu useiden tekijöiden vaikutuksesta. Otsonin pitoisuus laskee johtuen altistumisesta luonnollisille ja ihmisperäisille aineille sekä auringon säteilyn puutteesta polaaritalven aikana. Pääasiallinen antropogeeninen tekijä, joka aiheuttaa otsoniaukojen muodostumisen napa-alueilla, johtuu useiden tekijöiden vaikutuksesta. Otsonin pitoisuus laskee johtuen altistumisesta luonnollisille ja ihmisperäisille aineille sekä auringon säteilyn puutteesta polaaritalven aikana. Pääasiallinen otsonipitoisuuden laskua aiheuttava ihmisen aiheuttama tekijä on klooria ja bromia sisältävien freonien vapautuminen. Lisäksi erittäin alhaiset lämpötilat napa-alueilla aiheuttavat ns. polaaristen stratosfääripilvien muodostumista, jotka yhdessä polaaristen pyörteiden kanssa toimivat katalyytteinä otsonin hajoamisreaktiossa, eli ne yksinkertaisesti tappavat otsonia.

Tuhojen lähteet

Otsonikerroksen heikentäjiä ovat mm.

1) Freonit.

Otsoni tuhoutuu freoneiksi kutsuttujen klooriyhdisteiden vaikutuksesta, jotka tuhoutuvat myös auringon säteilyn vaikutuksesta vapauttavat klooria, joka "repäisee" "kolmannen" atomin otsonimolekyyleistä. Kloori ei muodosta yhdisteitä, vaan toimii "repeämisen" katalyyttinä. Siten yksi klooriatomi pystyy "tuhoamaan" paljon otsonia. Uskotaan, että klooriyhdisteet pystyvät pysymään ilmakehässä 50-1500 vuotta (riippuen aineen koostumuksesta). Etelämantereen tutkimusmatkat ovat tehneet planeetan otsonikerroksen havaintoja 1950-luvun puolivälistä lähtien.

Etelämantereen yläpuolella oleva otsoniaukko, joka kasvaa keväällä ja pienenee syksyllä, löydettiin vuonna 1985. Meteorologien löytö aiheutti ketjun taloudellisia seurauksia. Tosiasia on, että "reiän" olemassaolosta syytettiin kemianteollisuutta, joka tuottaa freoneja sisältäviä aineita, jotka edistävät otsonin tuhoamista (deodoranteista jäähdytysyksiköihin). Ei ole yksimielisyyttä siitä, kuinka paljon ihminen on syyllinen "otsoniaukkojen" muodostumiseen. Toisaalta - kyllä, tietysti, syyllinen. Otsonikerrosta heikentävien yhdisteiden tuotanto tulisi minimoida tai, mikä parasta, lopettaa kokonaan. Eli hylätä koko teollisuudenala, jonka liikevaihto on useita miljardeja dollareita. Ja jos et kieltäydy, siirrä se "turvalliselle" radalle, joka myös maksaa rahaa.

Skeptikkojen näkökulma: ihmisen vaikutus ilmakehän prosesseihin kaikesta tuhoisuudestaan ​​huolimatta paikallisella tasolla, planeetan mittakaavassa on mitätön. "Vihreiden" anti-freon-kampanjalla on täysin läpinäkyvä taloudellinen ja poliittinen tausta: sen avulla amerikkalaiset suuryritykset (esim. DuPont) tukahduttavat ulkomaisia ​​kilpailijoitaan pakottamalla "ympäristönsuojelusopimuksia" valtion tasolla ja väkisin. käyttöön uusi teknologinen vallankumous, jota taloudellisesti heikot valtiot eivät kestä.

2)korkeilla lentokoneilla

Otsonikerroksen tuhoutumista helpottavat paitsi ilmakehään vapautuvat ja stratosfääriin pääsevät freonit. Typpioksidit, joita muodostuu ydinräjähdysten aikana, ovat myös osallisena otsonikerroksen tuhoamisessa. Mutta typen oksideja muodostuu myös korkealla sijaitsevien lentokoneiden suihkuturbimoottoreiden palokammioissa. Typen oksideja muodostuu siellä olevasta typestä ja hapesta. Typen oksidien muodostumisnopeus on sitä suurempi, mitä korkeampi lämpötila, eli sitä suurempi moottorin teho. Lentokoneen moottorin tehon lisäksi se lentää ja vapauttaa otsonia tuhoavia typen oksideja. Mitä enemmän oksidia tai typpioksiduulia muodostuu, sitä tuhoisempaa se on otsonille. Typpioksidien kokonaismääräksi ilmakehään vapautuu vuosittain arviolta 1 miljardi tonnia, josta noin kolmannes vapautuu lentokoneista, jotka ylittävät keskimääräisen tropopauusitason (11 km). Lentokoneista haitallisimmat päästöt ovat sotilaslentokoneita, joita on kymmeniä tuhansia. Ne lentävät pääasiassa otsonikerroksen korkeudella.

3) Mineraalilannoitteet

Stratosfäärin otsoni voi laskea myös sen vuoksi, että stratosfääriin pääsee typpioksiduulia N 2 O, joka muodostuu maaperän bakteerien sitoman typen denitrifikaatiossa. Saman sitoutuneen typen denitrifikaation suorittavat myös valtamerten ja merien yläkerroksen mikro-organismit. Denitrifikaatioprosessi liittyy suoraan maaperään sitoutuneen typen määrään. Näin ollen voi olla varma, että maaperään levitettävien kivennäislannoitteiden määrän kasvaessa myös muodostuvan typpioksiduuliin N 2 O määrä kasvaa samassa määrin. Lisäksi typpioksidista muodostuu typen oksideja, jotka johtavat stratosfäärin otsonin tuhoamiseen.

4) ydinräjähdyksiä

Ydinräjähdykset vapauttavat paljon energiaa lämmön muodossa. 6000 0 C:n lämpötila asetetaan muutaman sekunnin sisällä ydinräjähdyksen jälkeen. Tämä on tulipallon energiaa. Voimakkaasti kuumennetussa ilmakehässä tapahtuu sellaisia ​​kemiallisten aineiden muunnoksia, jotka joko eivät tapahdu normaaleissa olosuhteissa tai etenevät hyvin hitaasti. Mitä tulee otsoniin, sen katoaminen, sille vaarallisimpia ovat näiden muutosten aikana muodostuneet typen oksidit. Joten vuosina 1952-1971 ilmakehässä muodostui ydinräjähdysten seurauksena noin 3 miljoonaa tonnia typen oksideja. Niiden tuleva kohtalo on seuraava: ilmakehän sekoittumisen seurauksena ne putoavat eri korkeuksille, myös ilmakehään. Siellä ne joutuvat kemiallisiin reaktioihin otsonin mukana, mikä johtaa sen tuhoutumiseen.

5) Polttoaineen palaminen.

Dityppioksidia löytyy myös voimalaitosten savukaasuista. Itse asiassa se tosiasia, että typpioksidia ja dioksidia on palamistuotteissa, on ollut tiedossa jo pitkään. Mutta nämä korkeammat oksidit eivät vaikuta otsoniin. Ne tietysti saastuttavat ilmakehän, edistävät savun muodostumista siinä, mutta ne poistuvat nopeasti troposfääristä. Typpioksiduuli, kuten jo mainittiin, on vaarallista otsonille. Alhaisissa lämpötiloissa sitä muodostuu seuraavissa reaktioissa:

N 2 + O + M \u003d N 2 O + M,

2NH 3 + 2O 2 \u003d N 2 O \u003d 3H 2.

Tämän ilmiön laajuus on erittäin merkittävä. Tällä tavalla ilmakehään muodostuu noin 3 miljoonaa tonnia typpioksiduulia vuodessa! Tämä luku osoittaa, että se on otsonin tuhoamisen lähde.

Johtopäätös: Tuholähteitä ovat: freonit, korkean tason lentokoneet, mineraalilannoitteet, ydinräjähdykset, polttoaineen palaminen.

Otsonireiän katsotaan olevan paikallinen otsonipitoisuuden lasku maapallon otsonikerroksessa. Aluksi asiantuntijat olettivat, että otsonin pitoisuudella on taipumus muuttua minkä tahansa atomiräjähdyksen aikana vapautuvien hiukkasten vuoksi.

Pitkän aikaa korkealla sijaitsevia lentokoneita ja avaruusalusten lentoja pidettiin syyllisinä maapallon ilmakehään syntyneiden otsonireikkien ilmaantumiseen.

Lukuisten tutkimusten ja kokeiden aikana on kuitenkin todistettu, että otsonipitoisuus voi vaihdella laadullisesti tiettyjen luonnollisten typpeä sisältävien ilmansaasteiden vuoksi.

Tärkeimmät syyt otsoniaukkojen esiintymiseen

Jo pitkään on todettu, että suurin osa luonnollisesta otsonista on 15-50 kilometrin korkeudella maan pinnasta - stratosfäärissä. Otsoni tuottaa suurimman hyödyn absorboimalla huomattavan määrän ultraviolettisäteilyä, joka muuten olisi haitallista planeettamme eläville organismeille. Otsonipitoisuuden lasku tietyssä paikassa voi johtua kahden tyyppisestä ilmansaasteesta. Nämä sisältävät:

1. Luonnolliset prosessit, joilla ilman saastuminen tapahtuu.
2. Ihmisperäinen maapallon ilmakehän saastuminen.

Maan vaipassa suoritetaan jatkuvasti kaasunpoistoprosesseja, joiden seurauksena vapautuu erilaisia ​​orgaanisia yhdisteitä. Mutatulivuoret ja hydrotermiset lähteet voivat tuottaa tämäntyyppisiä kaasuja.

Lisäksi maankuoressa on tiettyjä kaasuja, jotka ovat vapaassa tilassa. Jotkut niistä pääsevät maan pinnalle ja leviävät ilmakehään maankuoren halkeamien kautta. Siksi öljy- ja kaasualtaiden yläpuolella oleva pintailma sisältää usein kohonneita metaanipitoisuuksia. Tämäntyyppiset saasteet voidaan katsoa johtuvan luonnollisista - esiintyvistä luonnonilmiöiden yhteydessä.

Ihmisperäistä ilmansaastetta voivat aiheuttaa avaruusrakettien laukaisut ja yliäänilentokoneiden lennot. Myös suuri määrä erilaisia ​​kemiallisia yhdisteitä vapautuu ilmakehään lukuisten mineraalien louhinnan ja käsittelyn aikana maan suolistosta.

Suuret teollisuuskaupungit, jotka ovat eräänlaisia ​​ihmisperäisiä lähteitä, ovat myös merkittävässä roolissa ilmansaasteiden aiheuttamisessa. Tällaisten alueiden ilmamassat saastuttavat laajat tieliikenteen virtaukset sekä eri teollisuusyritysten päästöt.

Ilmakehän otsonireikien löytämisen historia

Otsoniaukon löysi ensimmäisen kerran vuonna 1985 Joe Farmanin johtama brittitieteilijöiden ryhmä. Reiän halkaisija oli yli 1000 kilometriä, ja se sijaitsi Etelämantereen yläpuolella - eteläisellä pallonpuoliskolla. Tämä vuosittain elokuussa esiintyvä otsoniaukko katosi joulukuusta tammikuuhun.

Vuotta 1992 leimasi tutkijoille se, että jo pohjoisen pallonpuoliskon yläpuolelle Etelämantereelle muodostui toinen otsoniaukko, jonka halkaisija oli paljon pienempi. Ja vuonna 2008 Etelämantereella löydetyn ensimmäisen otsoniilmiön halkaisija saavutti suurimman ennätyskoonsa - 27 miljoonaa neliökilometriä.

Otsoniaukkojen laajenemisen mahdolliset seuraukset

Koska otsonikerros on suunniteltu suojaamaan planeettamme pintaa ylimääräiseltä ultraviolettisäteilyltä, otsonireikiä voidaan pitää ilmiönä, joka on todella vaarallinen eläville organismeille. Otsonikerroksen aleneminen lisää merkittävästi auringon säteilyn virtausta, mikä voi vaikuttaa ihosyöpien määrän voimakkaaseen kasvuun. Yhtä haitallista ei ole otsoniaukojen ilmaantuminen kasveille ja eläimille maan päällä.

Yleisön huomion ansiosta Wienin yleissopimus otsonikerroksen suojelusta hyväksyttiin vuonna 1985. Sitten oli niin sanottu Montrealin pöytäkirja, joka hyväksyttiin vuonna 1987 ja jossa määritellään luettelo vaarallisimmista kloorifluorihiilivedyistä. Samaan aikaan näiden ilmansaasteiden tuottajamaat sitoutuivat rajoittamaan niiden päästöjä ja lopettamaan kokonaan vuoteen 2000 mennessä.

Hypoteesit otsoniaukon luonnollisesta alkuperästä

Mutta venäläiset tutkijat ovat julkaisseet vahvistuksen hypoteesille Etelämantereen otsoniaukon luonnollisesta alkuperästä. Vuonna 1999 NPO Typhoon julkaisi tieteellisen työn Moskovan valtionyliopistossa, jossa geofyysikkojen laskelmien mukaan A.P. Kapitsa ja A.A. Gavrilovin mukaan Etelämantereen otsoniaukko oli olemassa ennen kuin se löydettiin suorilla kokeellisilla menetelmillä vuonna 1982, mikä venäläisten tutkijoiden mukaan vahvistaa hypoteesin Etelämantereen yläpuolella olevan otsoniaukon luonnollisesta alkuperästä.

Tämän tieteellisen työn kirjoittajat olivat A. P. Kapitsa (Venäjän tiedeakatemian kirjeenvaihtajajäsen) ja A. A. Gavrilov (Moskovan valtionyliopisto). Kaksi tutkijaa onnistuivat toteamaan, että Antarktiksen otsoniaukon alkuperää koskevan antropogeenisen hypoteesin kanssa ristiriidassa olevien tosiseikkojen määrä kasvaa jatkuvasti, ja todistettuaan, että tiedot Etelämantereen kokonaisotsonin epätavallisen alhaisista arvoista vuosina 1957-1959 ovat oikein, kävi selväksi, että otsoniaukojen syy on eri kuin ihmisperäinen.

Kapitsan ja Gavrilovin tutkimustulokset julkaistiin julkaisussa Doklady Akademii Nauk, 1999, osa 366, nro 4, s. 543-546

Otsonikerrosta tutkivat ensimmäisen kerran brittiläisten Etelämanner-asemien tutkijat vuonna 1957. Otsonia on pidetty mahdollisena indikaattorina ilmakehän pitkäaikaisista muutoksista. Vuonna 1985 Nature-lehdessä kerrottiin otsonikerroksen vuosittaisesta rappeutumisesta ja otsonireikien muodostumisesta.

Mikä on otsoniaukko ja miksi se syntyy?

Otsonia syntyy suuria määriä stratosfäärissä tropiikin yläpuolella, missä UV-säteily on voimakkainta. Sitten se kiertää maan ilmakehässä kohti napoja. Otsonin määrä vaihtelee sijainnin, vuodenajan ja päivittäisten ilmasto-olosuhteiden mukaan. Ilmakehän otsonipitoisuuden laskua, joka havaitaan Maan navoilla, kutsutaan otsoniaukkoksi.

Mitä ohuemmaksi otsonikerros tulee, sitä suurempia otsoniaukot ovat. Niiden muodostumiseen on kolme pääsyytä:

• Otsonipitoisuuden luonnollinen uudelleenjakautuminen ilmakehässä. Otsonin enimmäismäärä löytyy päiväntasaajalta, joka vähenee kohti napoja muodostaen alueita, joissa tämän alkuaineen pitoisuus on alentunut.
• Teknogeeninen tekijä . Aerosolitölkkien ja kylmäaineiden sisältämät CFC-yhdisteet pääsevät ilmakehään ihmisen toiminnasta. Syntyvät kemialliset reaktiot ilmakehässä tuhoavat otsonimolekyylejä. Tämä ohenee otsonikerrosta ja vähentää sen kykyä absorboida ultraviolettivaloa.
• Globaali ilmaston lämpeneminen. Maan pinnan lämpötila nousee jatkuvasti, kun taas stratosfäärin ylemmät kerrokset jäähtyvät. Tähän liittyy helmiäispilvien muodostumista, joissa tapahtuu otsonin tuhoutumisreaktioita.

Otsoniaukkojen laajenemisen seuraukset

Elämän olemassaolo maapallolla on mahdollista vain otsonikerroksen läsnäolon ansiosta. Se suojaa planeettaa tehokkaasti haitallisen UV-säteilyn tunkeutumiselta, joka on erittäin reaktiivinen.

• Ultraviolettisäteilylle altistuessaan DNA vaurioituu. Tämä voi johtaa ei-toivottuihin mutaatioihin elävissä organismeissa.
• UV-säteet tunkeutuvat jopa veden läpi ja aiheuttavat kasvisolujen ja mikro-organismien kuoleman, jotka toimivat ravinnoksi kehittyneemmille eläimille. Tämän seurauksena heidän määränsä vähenee.
• Ihmisillä liiallinen UV-säteily voi aiheuttaa ihosyöpää. (1 %:n lasku otsonissa lisää ihosyövän ilmaantuvuutta 5 %:lla).
• Ultraviolettivalon suora kosketus silmän verkkokalvoon provosoi kaihien muodostumista. Tämä vaikuttaa näön laatuun ja voi aiheuttaa sokeutta.

Vuonna 1987 laadittiin kansainvälinen sopimus - Montrealin pöytäkirja - säätelemään otsonimolekyylejä tuhoavien haitallisten kaasujen päästöjä ilmakehään. Protokollan noudattaminen auttaa vähitellen vähentämään ilmakehän otsonikerroksen heikkenemistä ja ehkäisemään otsoniaukkojen laajenemista.