სად მდებარეობს ოზონის ხვრელი. რატომ არის საშიში პლანეტის ირგვლივ ოზონის შრის გაქრობა? ოზონის შრის განადგურება: ოზონის ხვრელების გამოჩენა

ოზონის ფენა არის ფართო ატმოსფერული სარტყელი, რომელიც ვრცელდება დედამიწის ზედაპირიდან 10-დან 50 კმ-მდე. ქიმიურად, ოზონი არის მოლეკულა, რომელიც შედგება სამი ჟანგბადის ატომისგან (ჟანგბადის მოლეკულა შეიცავს ორ ატომს). ატმოსფეროში ოზონის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია და ოზონის ოდენობის მცირე ცვლილებები იწვევს დედამიწის ზედაპირზე ულტრაიისფერი გამოსხივების ინტენსივობის დიდ ცვლილებებს. ჩვეულებრივი ჟანგბადისგან განსხვავებით, ოზონი არასტაბილურია, ის ადვილად გარდაიქმნება ჟანგბადის დიატომურ, სტაბილურ ფორმად. ოზონი ბევრად უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტია, ვიდრე ჟანგბადი, და ეს აძლევს მას ბაქტერიების მოკვლას და მცენარის ზრდისა და განვითარების შეფერხებას. თუმცა, ჰაერის ზედაპირულ ფენებში მისი დაბალი კონცენტრაციის გამო ნორმალურ პირობებში, მისი ეს მახასიათებლები პრაქტიკულად არ მოქმედებს ცოცხალი სისტემების მდგომარეობაზე.

ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია მისი სხვა თვისება, რაც ამ გაზს აბსოლუტურად აუცილებელს ხდის ხმელეთზე სიცოცხლისთვის. ეს თვისება არის ოზონის უნარი, შთანთქოს მზის მძიმე (მოკლეტალღოვანი) ულტრაიისფერი (UV) გამოსხივება. მყარი ულტრაიისფერი გამოსხივების კვანტებს აქვთ საკმარისი ენერგია ზოგიერთი ქიმიური ბმის დასაშლელად, ამიტომ მას მაიონებელი გამოსხივება ეწოდება. ამ სახის სხვა გამოსხივების მსგავსად, რენტგენისა და გამა გამოსხივების მსგავსად, ის იწვევს უამრავ დარღვევას ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში. ოზონი წარმოიქმნება მაღალი ენერგიის მზის რადიაციის გავლენის ქვეშ, რომელიც ასტიმულირებს რეაქციას O2 და თავისუფალი ჟანგბადის ატომებს შორის. ზომიერი რადიაციის გავლენით ის იშლება, შთანთქავს ამ გამოსხივების ენერგიას. ამრიგად, ეს ციკლური პროცესი "ჭამს" საშიშ ულტრაიისფერს.

ოზონის მოლეკულები, ისევე როგორც ჟანგბადი, ელექტრულად ნეიტრალურია, ე.ი. არ ატაროს ელექტრო მუხტი. აქედან გამომდინარე, დედამიწის მაგნიტური ველი არ მოქმედებს ატმოსფეროში ოზონის განაწილებაზე. ატმოსფეროს ზედა ფენა - იონოსფერო, თითქმის ემთხვევა ოზონის შრეს.

პოლარულ ზონებში, სადაც დედამიწის მაგნიტური ველის ძალის ხაზები დახურულია მის ზედაპირზე, იონოსფეროს დამახინჯება ძალზე მნიშვნელოვანია. პოლარული ზონების ატმოსფეროს ზედა ფენებში იონების რაოდენობა, მათ შორის იონიზებული ჟანგბადი, მცირდება. მაგრამ პოლუსების რეგიონში ოზონის დაბალი შემცველობის მთავარი მიზეზი არის მზის გამოსხივების დაბალი ინტენსივობა, რომელიც მოდის პოლარული დღის განმავლობაშიც კი ჰორიზონტის მცირე კუთხით, ხოლო პოლარული ღამის განმავლობაში სრულიად არ არსებობს. ოზონის ფენაში პოლარული "ხვრელების" ფართობი ატმოსფერული ოზონის მთლიანი ცვლილებების საიმედო მაჩვენებელია.

ატმოსფეროში ოზონის შემცველობა იცვლება მრავალი ბუნებრივი მიზეზის გამო. პერიოდული რყევები დაკავშირებულია მზის აქტივობის ციკლებთან; ვულკანური აირების ბევრ კომპონენტს შეუძლია გაანადგუროს ოზონი, ამიტომ ვულკანური აქტივობის ზრდა იწვევს მისი კონცენტრაციის შემცირებას. სტრატოსფეროში ჰაერის დინების მაღალი, სუპერ ქარიშხალი სიჩქარის გამო დიდ ტერიტორიებზე ვრცელდება ოზონის დამღუპველი ნივთიერებები. არა მხოლოდ ოზონის დამშლელი ნივთიერებების ტრანსპორტირება ხდება, არამედ თავად ოზონიც, ამიტომ ოზონის კონცენტრაციის დარღვევა სწრაფად ვრცელდება დიდ ტერიტორიებზე და ოზონის ფარში ადგილობრივი მცირე „ხვრელები“, რომლებიც გამოწვეულია, მაგალითად, რაკეტის გაშვებით, შედარებით სწრაფად იჭრება. მხოლოდ პოლარულ რეგიონებშია ჰაერი არააქტიური, რის შედეგადაც იქ ოზონის გაქრობა არ ანაზღაურდება მისი სხვა განედებიდან გადახრით, ხოლო პოლარული „ოზონის ხვრელები“, განსაკუთრებით სამხრეთ პოლუსზე, ძალიან სტაბილურია.

ოზონის შრის განადგურების წყაროები. ოზონის შრის დამღუპველებს შორისაა:

1) ფრეონები.

ოზონი ნადგურდება ქლორის ნაერთების გავლენის ქვეშ, რომლებიც ცნობილია ფრეონების სახელით, რომლებიც ასევე ნადგურდებიან მზის რადიაციის გავლენის ქვეშ, გამოყოფენ ქლორს, რომელიც „აშორებს“ „მესამე“ ატომს ოზონის მოლეკულებიდან. ქლორი არ ქმნის ნაერთებს, მაგრამ ემსახურება როგორც "რღვევის" კატალიზატორი. ამრიგად, ქლორის ერთ ატომს შეუძლია ბევრი ოზონის „განადგურება“. ითვლება, რომ ქლორის ნაერთებს შეუძლიათ დედამიწის ატმოსფეროში დარჩენა 50-დან 1500 წლამდე (დამოკიდებულია ნივთიერების შემადგენლობიდან). პლანეტის ოზონის შრეზე დაკვირვება ანტარქტიდის ექსპედიციების მიერ 1950-იანი წლების შუა ხანებიდან დაიწყო.

არ არსებობს კონსენსუსი იმაზე, თუ რამდენად არის ადამიანი დამნაშავე "ოზონის ხვრელების" წარმოქმნაში.

ერთის მხრივ, დიახ, აუცილებლად დამნაშავე. ოზონის დამშლელი ნაერთების წარმოება მინიმუმამდე უნდა შემცირდეს ან, უკეთესია, საერთოდ შეწყდეს. ანუ მრეწველობის მთელი სექტორის მიტოვება, მრავალ მილიარდი დოლარის ბრუნვით. ხოლო თუ უარს არ იტყვით, გადაიტანეთ ის "უსაფრთხო" ტრასაზე, რომელიც ასევე ღირს.

სკეპტიკოსების თვალსაზრისი: ადამიანის გავლენა ატმოსფერულ პროცესებზე, მთელი მისი დესტრუქციულობით ადგილობრივ დონეზე, პლანეტარული მასშტაბით უმნიშვნელოა. „მწვანეების“ ანტიფრეონის კამპანიას აქვს სრულიად გამჭვირვალე ეკონომიკური და პოლიტიკური ფონი: მისი დახმარებით, მსხვილი ამერიკული კორპორაციები (მაგალითად, DuPont) ახშობენ თავიანთ უცხოელ კონკურენტებს სახელმწიფო დონეზე „გარემოს დაცვის“ შესახებ შეთანხმებების დაწესებით და ძალით. ახალი ტექნოლოგიური რევოლუციის შემოღება, რომელსაც ეკონომიკურად უფრო სუსტი სახელმწიფოები ვერ უძლებენ.

2) მაღალსიმაღლე თვითმფრინავი.

მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ თვითმფრინავის ძრავის სიმძლავრე, არამედ სიმაღლე, რომელზეც ის დაფრინავს და გამოყოფს ოზონის დამღუპველ აზოტის ოქსიდებს. რაც უფრო მაღალია ოქსიდი ან აზოტის ოქსიდი, მით უფრო დამანგრეველია ის ოზონისთვის.

ატმოსფეროში გამოშვებული აზოტის ოქსიდის მთლიანი რაოდენობა წელიწადში 1 მილიარდ ტონას შეადგენს.ამ რაოდენობის დაახლოებით მესამედი გამოიყოფა თვითმფრინავებით საშუალო ტროპოპაუზის დონეზე (11 კმ) ზემოთ. რაც შეეხება თვითმფრინავებს, ყველაზე მავნე გამონაბოლქვი არის სამხედრო თვითმფრინავებიდან, რომლებიც ათეულობით ათასია. ისინი ძირითადად ოზონის შრის სიმაღლეებზე დაფრინავენ.

3) მინერალური სასუქები.

სტრატოსფეროში ოზონი ასევე შეიძლება შემცირდეს იმის გამო, რომ აზოტის ოქსიდი N2O შემოდის სტრატოსფეროში, რომელიც წარმოიქმნება ნიადაგის ბაქტერიებით შეკრული აზოტის დენიტრიფიკაციის დროს. შეკრული აზოტის იგივე დენიტრიფიკაციას ახორციელებენ აგრეთვე ოკეანეებისა და ზღვების ზედა ფენის მიკროორგანიზმები. დენიტრიფიკაციის პროცესი პირდაპირ კავშირშია ნიადაგში შეკრული აზოტის რაოდენობასთან. ამრიგად, შეიძლება დარწმუნებული ვიყოთ, რომ ნიადაგში შეტანილი მინერალური სასუქების რაოდენობის მატებასთან ერთად, იგივე ზომით გაიზრდება წარმოქმნილი აზოტის ოქსიდის N2O რაოდენობაც. გარდა ამისა, აზოტის ოქსიდები წარმოიქმნება აზოტის ოქსიდიდან, რაც იწვევს სტრატოსფეროს ოზონის განადგურებას.

4) ბირთვული აფეთქებები.

ბირთვული აფეთქებები ათავისუფლებს უამრავ ენერგიას სითბოს სახით. 60000 K-ის ტოლი ტემპერატურა დგინდება ბირთვული აფეთქებიდან რამდენიმე წამში. ეს არის ცეცხლოვანი ბურთის ენერგია. ძლიერ გახურებულ ატმოსფეროში ხდება ქიმიური ნივთიერებების ისეთი გარდაქმნები, რომლებიც ან არ ხდება ნორმალურ პირობებში, ან მიმდინარეობს ძალიან ნელა. რაც შეეხება ოზონს, მის გაქრობას, მისთვის ყველაზე საშიში ამ გარდაქმნების დროს წარმოქმნილი აზოტის ოქსიდებია. ამრიგად, 1952 წლიდან 1971 წლამდე პერიოდში, ბირთვული აფეთქებების შედეგად, ატმოსფეროში წარმოიქმნა დაახლოებით 3 მილიონი ტონა აზოტის ოქსიდი. მათი შემდგომი ბედი ასეთია: ატმოსფეროს შერევის შედეგად ეცემა სხვადასხვა სიმაღლეზე, მათ შორის ატმოსფეროში. იქ ისინი შედიან ქიმიურ რეაქციებში ოზონის მონაწილეობით, რაც იწვევს მის განადგურებას. ოზონის ხვრელის სტრატოსფეროს ეკოსისტემა

5) საწვავის წვა.

აზოტის ოქსიდი ასევე გვხვდება ელექტროსადგურების გრიპის აირებში. სინამდვილეში, ის ფაქტი, რომ აზოტის ოქსიდი და დიოქსიდი იმყოფება წვის პროდუქტებში, დიდი ხანია ცნობილია. მაგრამ ეს უმაღლესი ოქსიდები არ მოქმედებს ოზონზე. ისინი, რა თქმა უნდა, აბინძურებენ ატმოსფეროს, ხელს უწყობენ მასში სმოგის წარმოქმნას, მაგრამ სწრაფად ამოღებულია ტროპოსფეროდან. აზოტის ოქსიდი, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, საშიშია ოზონისთვის. დაბალ ტემპერატურაზე იგი წარმოიქმნება შემდეგ რეაქციებში:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

ამ ფენომენის მასშტაბები ძალიან მნიშვნელოვანია. ამ გზით ყოველწლიურად ატმოსფეროში წარმოიქმნება დაახლოებით 3 მილიონი ტონა აზოტის ოქსიდი! ეს მაჩვენებელი მიუთითებს იმაზე, რომ ოზონის დაშლის ეს წყარო მნიშვნელოვანია.

ოზონის ხვრელი ანტარქტიდაზე

ანტარქტიდაზე მთლიანი ოზონის მნიშვნელოვანი შემცირება პირველად 1985 წელს დაფიქსირდა ბრიტანეთის ანტარქტიდის კვლევის მიერ, რომელიც დაფუძნებულია ჰალლე ბეის ოზონის სადგურის (76 გრადუსი S) მონაცემების ანალიზზე. ოზონის დაქვეითება ამ სამსახურმა ასევე დააფიქსირა არგენტინის კუნძულებზე (65 გრადუსი S).

1987 წლის 28 აგვისტოდან 29 სექტემბრის ჩათვლით განხორციელდა ლაბორატორიული თვითმფრინავის 13 ფრენა ანტარქტიდის თავზე. ექსპერიმენტმა შესაძლებელი გახადა ოზონის ხვრელის წარმოშობის რეგისტრაცია. მისი ზომები იქნა მიღებული. კვლევებმა აჩვენა, რომ ოზონის რაოდენობის ყველაზე დიდი კლება 14 - 19 კმ სიმაღლეზე მოხდა. აქ ინსტრუმენტებმა დაარეგისტრირეს ყველაზე დიდი რაოდენობით აეროზოლები (აეროზოლური ფენები). აღმოჩნდა, რომ რაც მეტი აეროზოლია მოცემულ სიმაღლეზე, მით ნაკლებია ოზონი. თვითმფრინავი - ლაბორატორიაში დაფიქსირდა ოზონის 50%-იანი შემცირება. 14 კმ-ზე ქვემოთ. ოზონის ცვლილებები უმნიშვნელო იყო.

უკვე 1985 წლის ოქტომბრის დასაწყისისთვის, ოზონის ხვრელი (ოზონის მინიმალური რაოდენობა) ფარავს წნევის დონეს 100-დან 25 ჰპა-მდე, ხოლო დეკემბერში ფართოვდება სიმაღლეების დიაპაზონი, რომლებზეც ის შეინიშნება.

ბევრ ექსპერიმენტში გაზომეს არა მხოლოდ ოზონის რაოდენობა და ატმოსფეროს სხვა მცირე კომპონენტები, არამედ ტემპერატურაც. ყველაზე ახლო ურთიერთობა დამყარდა სტრატოსფეროში ოზონის რაოდენობასა და იქ ჰაერის ტემპერატურას შორის. აღმოჩნდა, რომ ოზონის რაოდენობის ცვლილების ბუნება მჭიდრო კავშირშია ანტარქტიდის თავზე სტრატოსფეროს თერმულ რეჟიმთან.

ანტარქტიდაზე ოზონის ხვრელის წარმოქმნას და განვითარებას ბრიტანელი მეცნიერები 1987 წელს აკვირდებოდნენ. გაზაფხულზე მთლიანი ოზონის შემცველობა 25%-ით შემცირდა.

ამერიკელმა მკვლევარებმა გაზომეს ოზონი და ატმოსფეროს სხვა მცირე კომპონენტები (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) ანტარქტიდაში 1987 წლის ზამთარში და ადრე გაზაფხულზე სპეციალური სპექტრომეტრის გამოყენებით. ამ გაზომვების მონაცემებმა შესაძლებელი გახადა სამხრეთ პოლუსის გარშემო არსებული ტერიტორიის გამოკვეთა, რომელშიც ოზონის რაოდენობა მცირდება. აღმოჩნდა, რომ ეს რეგიონი თითქმის ზუსტად ემთხვევა უკიდურეს პოლარულ სტრატოსფერულ მორევს. მორევის კიდეზე გავლისას მკვეთრად შეიცვალა არა მხოლოდ ოზონის რაოდენობა, არამედ სხვა მცირე კომპონენტებიც, რომლებიც გავლენას ახდენენ ოზონის განადგურებაზე. ოზონის ხვრელში (ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პოლარული სტრატოსფეროს მორევში), HCl, NO2 და აზოტის მჟავას კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად დაბალი იყო, ვიდრე მორევის გარეთ. ეს ხდება იმის გამო, რომ ქლორი ცივ პოლარული ღამის განმავლობაში ანადგურებს ოზონს შესაბამის რეაქციებში და მოქმედებს როგორც კატალიზატორი მათში. სწორედ კატალიზურ ციკლში, ქლორის მონაწილეობით, ხდება ოზონის კონცენტრაციის ძირითადი შემცირება (ამ შემცირების მინიმუმ 80%).

ეს რეაქციები ხდება იმ ნაწილაკების ზედაპირზე, რომლებიც ქმნიან პოლარული სტრატოსფერული ღრუბლებს. ეს ნიშნავს, რომ რაც უფრო დიდია ამ ზედაპირის ფართობი, ანუ რაც უფრო მეტია სტრატოსფერული ღრუბლების ნაწილაკები და, შესაბამისად, თავად ღრუბლები, მით უფრო სწრაფად იშლება ოზონი, რაც ნიშნავს, რომ ოზონის ხვრელი უფრო ეფექტურად იქმნება.

ოზონი გვხვდება ბიზნესის მიერ გამოყოფილ ნარჩენ აირებში და არის საშიში ქიმიური ნივთიერება. ეს არის ძალიან აქტიური ელემენტი და შეიძლება გამოიწვიოს სხვადასხვა სტრუქტურის სტრუქტურული ელემენტების კოროზია. თუმცა, ატმოსფეროში ოზონი გარდაიქმნება ფასდაუდებელ დამხმარედ, რომლის გარეშეც დედამიწაზე სიცოცხლე უბრალოდ ვერ იარსებებდა.

სტრატოსფეროს ჰქვია, რომელიც მიჰყვება მას, რომელშიც ჩვენ ვცხოვრობთ. მისი ზედა ნაწილი დაფარულია ოზონით, მისი შემცველობა ამ ფენაში არის 3 მოლეკულა 10 მილიონ სხვა ჰაერის მოლეკულაზე. იმისდა მიუხედავად, რომ კონცენტრაცია ძალიან დაბალია, ოზონი ასრულებს ყველაზე მნიშვნელოვან ფუნქციას - მას შეუძლია გადაკეტოს კოსმოსიდან გამომავალი ულტრაიისფერი სხივების გზა მზის შუქთან ერთად. ულტრაიისფერი სხივები უარყოფითად მოქმედებს ცოცხალი უჯრედების სტრუქტურაზე და შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი დაავადებების განვითარება, როგორიცაა თვალის კატარაქტა, კიბო და სხვა სერიოზული დაავადებები.

დაცვის საფუძველი შემდეგი პრინციპია. იმ მომენტში, როდესაც ჟანგბადის მოლეკულები ხვდებიან ულტრაიისფერი სხივების გზაზე, ხდება მათი დაყოფის რეაქცია ჟანგბადის 2 ატომად. შედეგად მიღებული ატომები ერწყმის არაგაყოფილ მოლეკულებს, ქმნიან ოზონის მოლეკულებს, რომლებიც შედგება 3 ჟანგბადის ატომისგან. ოზონის მოლეკულებთან შეხვედრისას ეს უკანასკნელი ანადგურებს მათ ჟანგბადის სამ ატომად. მოლეკულების გაყოფის მომენტს თან ახლავს სითბოს გამოყოფა და ისინი აღარ აღწევენ დედამიწის ზედაპირს.

ოზონის ხვრელები

ჟანგბადის ოზონად გადაქცევის პროცესს და პირიქით ეწოდება ჟანგბად-ოზონის ციკლი. მისი მექანიზმი დაბალანსებულია, თუმცა დინამიზმი იცვლება მზის რადიაციის ინტენსივობის, სეზონისა და ბუნებრივი კატასტროფების მიხედვით, კერძოდ, მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ ადამიანის აქტივობა უარყოფითად მოქმედებს მის სისქეზე. გასული ათწლეულების განმავლობაში ბევრგან დაფიქსირდა ოზონის შრის განადგურება. ზოგიერთ შემთხვევაში, ის მთლიანად გაქრა. როგორ შევამციროთ ადამიანის უარყოფითი გავლენა ამ ციკლზე?

ოზონის ხვრელები წარმოიქმნება იმის გამო, რომ დამცავი ფენის განადგურების პროცესი ბევრად უფრო ინტენსიურია, ვიდრე მისი წარმოქმნა. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ადამიანის ცხოვრების პროცესში ატმოსფერო ბინძურდება სხვადასხვა ოზონის დამშლელი ნაერთებით. ეს არის, პირველ რიგში, ქლორი, ბრომი, ფტორი, ნახშირბადი და წყალბადი. მეცნიერები თვლიან, რომ CFC-ები ოზონის შრის მთავარი საფრთხეა. ისინი ფართოდ გამოიყენება მაცივარში, სამრეწველო გამხსნელებში, კონდიციონერებში და აეროზოლის ქილებში.

ქლორი, რომელიც აღწევს ოზონის შრეს, ურთიერთქმედებს. ქიმიური რეაქცია ასევე წარმოქმნის ჟანგბადის მოლეკულას. როდესაც ქლორის ოქსიდი ხვდება თავისუფალ ჟანგბადის ატომს, ხდება სხვა ურთიერთქმედება, რის შედეგადაც გამოიყოფა ქლორი და ჩნდება ჟანგბადის მოლეკულა. მომავალში, ჯაჭვი მეორდება, რადგან ქლორს არ შეუძლია გასცდეს ატმოსფეროს საზღვრებს ან ჩაიძიროს მიწაზე. ოზონის ხვრელები იმის შედეგია, რომ ამ ელემენტის კონცენტრაცია მცირდება მისი დაჩქარებული გაყოფის გამო, როდესაც მის ფენაში ჩნდება უცხო კომპონენტები.

ლოკალიზაციის ადგილები

ანტარქტიდაზე ოზონის ყველაზე დიდი ხვრელები აღმოაჩინეს. მათი ზომა პრაქტიკულად შეესაბამება თავად კონტინენტის ფართობს. ეს ტერიტორია პრაქტიკულად დაუსახლებელია, მაგრამ მეცნიერები გამოთქვამენ შეშფოთებას იმის გამო, რომ ეს უფსკრული შეიძლება გავრცელდეს პლანეტის სხვა, ძლიერ დასახლებულ რაიონებში. ეს სავსეა დედამიწის სიკვდილით.

ოზონის შრის შემცირების თავიდან ასაცილებლად, პირველ რიგში აუცილებელია ატმოსფეროში გამოსხივებული მავნე ნივთიერებების რაოდენობის შემცირება. 1987 წელს 180 ქვეყანაში დაიდო მონრეალის ხელშეკრულება, რომელიც ითვალისწინებს ქლორის შემცველი ნივთიერებების ემისიების შემცირებას ეტაპობრივად. ახლა ოზონის ხვრელები უკვე მცირდება და მეცნიერები იმედს გამოთქვამენ, რომ 2050 წლისთვის მდგომარეობა მთლიანად გამოსწორდება.

ოზონის ხვრელების გაჩენა პოლარულ რეგიონებში განპირობებულია მთელი რიგი ფაქტორების გავლენით. ოზონის კონცენტრაცია მცირდება ბუნებრივი და ანთროპოგენური წარმოშობის ნივთიერებების ზემოქმედების შედეგად, ასევე პოლარული ზამთრის პერიოდში მზის რადიაციის ნაკლებობის გამო. მთავარი ანთროპოგენური ფაქტორი, რომელიც იწვევს პოლარულ რეგიონებში ოზონის ხვრელების გაჩენას, განპირობებულია რიგი ფაქტორების გავლენით. ოზონის კონცენტრაცია მცირდება ბუნებრივი და ანთროპოგენური წარმოშობის ნივთიერებების ზემოქმედების შედეგად, ასევე პოლარული ზამთრის პერიოდში მზის რადიაციის ნაკლებობის გამო. მთავარი ანთროპოგენური ფაქტორი, რომელიც იწვევს ოზონის კონცენტრაციის შემცირებას, არის ქლორის და ბრომის შემცველი ფრეონების გამოყოფა. გარდა ამისა, პოლარული რეგიონების უკიდურესად დაბალი ტემპერატურა იწვევს ეგრეთ წოდებულ პოლარული სტრატოსფერული ღრუბლების წარმოქმნას, რომლებიც, პოლარულ მორევებთან ერთად, მოქმედებენ როგორც კატალიზატორები ოზონის დაშლის რეაქციაში, ანუ ისინი უბრალოდ კლავენ ოზონს.

განადგურების წყაროები

ოზონის შრის დამღუპველებს შორისაა:

1) ფრეონები.

ოზონის ხვრელი ანტარქტიდაზე, რომელიც იზრდება გაზაფხულზე და მცირდება შემოდგომაზე, აღმოაჩინეს 1985 წელს. მეტეოროლოგების აღმოჩენამ გამოიწვია ეკონომიკური ხასიათის შედეგების ჯაჭვი. ფაქტია, რომ „ხვრელის“ არსებობა ქიმიურ მრეწველობას დააბრალეს, რომელიც აწარმოებს ფრეონების შემცველ ნივთიერებებს, რომლებიც ხელს უწყობენ ოზონის განადგურებას (დეზოდორანტებიდან სამაცივრე ბლოკებამდე). არ არსებობს კონსენსუსი იმაზე, თუ რამდენად არის ადამიანი დამნაშავე "ოზონის ხვრელების" წარმოქმნაში. ერთის მხრივ - დიახ, რა თქმა უნდა, დამნაშავე. ოზონის დამშლელი ნაერთების წარმოება მინიმუმამდე უნდა შემცირდეს ან, უკეთესია, საერთოდ შეწყდეს. ანუ მრეწველობის მთელი სექტორის მიტოვება, მრავალ მილიარდი დოლარის ბრუნვით. ხოლო თუ უარს არ იტყვით, გადაიტანეთ ის "უსაფრთხო" ტრასაზე, რომელიც ასევე ღირს.

2)მაღალი სიმაღლის თვითმფრინავი

ოზონის შრის განადგურებას ხელს უწყობს არა მხოლოდ ატმოსფეროში გამოთავისუფლებული და სტრატოსფეროში შეღწევის ფრეონები. აზოტის ოქსიდები, რომლებიც წარმოიქმნება ბირთვული აფეთქებების დროს, ასევე მონაწილეობს ოზონის შრის განადგურებაში. მაგრამ აზოტის ოქსიდები ასევე წარმოიქმნება მაღალი სიმაღლის თვითმფრინავების ტურბორეაქტიული ძრავების წვის კამერებში. აზოტის ოქსიდები იქმნება იქ არსებული აზოტისა და ჟანგბადისგან. აზოტის ოქსიდების წარმოქმნის სიჩქარე რაც უფრო დიდია, რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, ანუ მით მეტია ძრავის სიმძლავრე. მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ თვითმფრინავის ძრავის სიმძლავრე, არამედ სიმაღლე, რომელზეც ის დაფრინავს და გამოყოფს ოზონის დამღუპველ აზოტის ოქსიდებს. რაც უფრო მაღალია ოქსიდი ან აზოტის ოქსიდი, მით უფრო დამანგრეველია ის ოზონისთვის. ატმოსფეროში გამოშვებული აზოტის ოქსიდის მთლიანი რაოდენობა წელიწადში 1 მილიარდ ტონას შეადგენს.ამ რაოდენობის დაახლოებით მესამედი გამოიყოფა თვითმფრინავებით საშუალო ტროპოპაუზის დონეზე (11 კმ) ზემოთ. რაც შეეხება თვითმფრინავებს, ყველაზე მავნე გამონაბოლქვი არის სამხედრო თვითმფრინავებიდან, რომლებიც ათეულობით ათასია. ისინი ძირითადად ოზონის შრის სიმაღლეებზე დაფრინავენ.

3) მინერალური სასუქები

სტრატოსფეროში ოზონი ასევე შეიძლება შემცირდეს იმის გამო, რომ აზოტის ოქსიდი N 2 O შემოდის სტრატოსფეროში, რომელიც წარმოიქმნება ნიადაგის ბაქტერიებით შეკრული აზოტის დენიტრიფიკაციის დროს. შეკრული აზოტის იგივე დენიტრიფიკაციას ახორციელებენ აგრეთვე ოკეანეებისა და ზღვების ზედა ფენის მიკროორგანიზმები. დენიტრიფიკაციის პროცესი პირდაპირ კავშირშია ნიადაგში შეკრული აზოტის რაოდენობასთან. ამრიგად, შეიძლება დარწმუნებული ვიყოთ, რომ ნიადაგში შეტანილი მინერალური სასუქების რაოდენობის მატებასთან ერთად, იმავე ზომით გაიზრდება წარმოქმნილი აზოტის ოქსიდის N 2 O რაოდენობაც. გარდა ამისა, აზოტის ოქსიდიდან წარმოიქმნება აზოტის ოქსიდები, რაც იწვევს სტრატოსფეროს ოზონის განადგურებამდე.

4) ბირთვული აფეთქებები

ბირთვული აფეთქებები ათავისუფლებს უამრავ ენერგიას სითბოს სახით. 6000 0 C-ის ტოლი ტემპერატურა დგინდება ბირთვული აფეთქებიდან რამდენიმე წამში. ეს არის ცეცხლოვანი ბურთის ენერგია. ძლიერ გახურებულ ატმოსფეროში ხდება ქიმიური ნივთიერებების ისეთი გარდაქმნები, რომლებიც ან არ ხდება ნორმალურ პირობებში, ან მიმდინარეობს ძალიან ნელა. რაც შეეხება ოზონს, მის გაქრობას, მისთვის ყველაზე საშიში ამ გარდაქმნების დროს წარმოქმნილი აზოტის ოქსიდებია. ასე რომ, 1952 წლიდან 1971 წლამდე პერიოდში, ბირთვული აფეთქებების შედეგად, ატმოსფეროში წარმოიქმნა დაახლოებით 3 მილიონი ტონა აზოტის ოქსიდი. მათი შემდგომი ბედი ასეთია: ატმოსფეროს შერევის შედეგად ეცემა სხვადასხვა სიმაღლეზე, მათ შორის ატმოსფეროში. იქ ისინი შედიან ქიმიურ რეაქციებში ოზონის მონაწილეობით, რაც იწვევს მის განადგურებას.

5) საწვავის წვა.

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

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

ამ ფენომენის მასშტაბები ძალიან მნიშვნელოვანია. ამ გზით ყოველწლიურად ატმოსფეროში წარმოიქმნება დაახლოებით 3 მილიონი ტონა აზოტის ოქსიდი! ეს მაჩვენებელი მიუთითებს, რომ ის ოზონის განადგურების წყაროა.

დასკვნა: განადგურების წყაროებია: ფრეონები, მაღალსიმაღლე თვითმფრინავები, მინერალური სასუქები, ბირთვული აფეთქებები, საწვავის წვა.

ოზონის ხვრელი მიჩნეულია დედამიწის ოზონის შრეში ოზონის კონცენტრაციის ადგილობრივ დაცემად. თავდაპირველად, ექსპერტები ვარაუდობდნენ, რომ ოზონის კონცენტრაცია იცვლება ნაწილაკების გამო, რომლებიც გამოიყოფა ნებისმიერი ატომური აფეთქების დროს.

დიდი ხნის განმავლობაში დედამიწის ატმოსფეროში ოზონის ხვრელების გაჩენის დამნაშავედ ითვლებოდა მაღალ სიმაღლეზე თვითმფრინავები და კოსმოსური ფრენები.

თუმცა, მრავალი კვლევისა და ექსპერიმენტის დროს დადასტურდა, რომ ოზონის შემცველობა შეიძლება ხარისხობრივად განსხვავდებოდეს აზოტის შემცველი ჰაერის გარკვეული ბუნებრივი დამაბინძურებლების გამო.

ოზონის ხვრელების გაჩენის ძირითადი მიზეზები

დიდი ხანია დადგენილია, რომ ბუნებრივი ოზონის ძირითად რაოდენობას შეიცავს დედამიწის ზედაპირიდან 15-დან 50 კილომეტრამდე სიმაღლეზე – სტრატოსფეროში. ოზონს უდიდესი სარგებელი მოაქვს მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების მნიშვნელოვანი რაოდენობის შთანთქმით, რაც სხვაგვარად საზიანო იქნებოდა ჩვენი პლანეტის ცოცხალი ორგანიზმებისთვის. გარკვეულ ადგილას ოზონის კონცენტრაციის დაქვეითება შეიძლება გამოწვეული იყოს ჰაერის ორი სახის დაბინძურებით. Ესენი მოიცავს:

ბუნებრივი პროცესები, რომლითაც ხდება ჰაერის დაბინძურება.
დედამიწის ატმოსფეროს ანთროპოგენური დაბინძურება.

დედამიწის მანტიაში გამუდმებით მიმდინარეობს დეგაზირების პროცესები, რის შედეგადაც გამოიყოფა სხვადასხვა ორგანული ნაერთები. ტალახის ვულკანებს და ჰიდროთერმულ წყაროებს შეუძლიათ ამ ტიპის გაზების წარმოქმნა.

გარდა ამისა, დედამიწის ქერქში განლაგებულია გარკვეული აირები, რომლებიც თავისუფალ მდგომარეობაშია. ზოგიერთ მათგანს შეუძლია მიაღწიოს დედამიწის ზედაპირს და გავრცელდეს ატმოსფეროში დედამიწის ქერქის ბზარების მეშვეობით. ამიტომ, ნავთობისა და გაზის აუზებზე ზედაპირული ჰაერი ხშირად შეიცავს მეთანის მაღალ დონეს. ამ ტიპის დაბინძურება შეიძლება მიეკუთვნოს ბუნებრივ - ბუნებრივ მოვლენებთან დაკავშირებით წარმოშობილს.

ჰაერის ანთროპოგენური დაბინძურება შეიძლება გამოწვეული იყოს კოსმოსური რაკეტების გაშვებით და ზებგერითი რეაქტიული თვითმფრინავების ფრენებით. ასევე, დიდი რაოდენობით სხვადასხვა ქიმიური ნაერთები გამოიყოფა ატმოსფეროში დედამიწის ნაწლავებიდან მრავალი მინერალის მოპოვებისა და დამუშავების დროს.

დიდი ინდუსტრიული ქალაქები, რომლებიც ერთგვარი ანთროპოგენური წყაროა, ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ატმოსფეროს დაბინძურებაში. ჰაერის მასები ასეთ ადგილებში დაბინძურებულია საგზაო ტრანსპორტის ფართო ნაკადის გამო, ასევე სხვადასხვა სამრეწველო საწარმოების ემისიების გამო.

ატმოსფეროში ოზონის ხვრელების აღმოჩენის ისტორია

ოზონის ხვრელი პირველად 1985 წელს აღმოაჩინეს ბრიტანელ მეცნიერთა ჯგუფმა ჯო ფარმანის ხელმძღვანელობით. ხვრელის დიამეტრი 1000 კილომეტრზე მეტი იყო და ის მდებარეობდა ანტარქტიდის ზემოთ - სამხრეთ ნახევარსფეროში. ყოველწლიურად აგვისტოში, ეს ოზონის ხვრელი გაქრა დეკემბრიდან იანვრამდე.

1992 წელი მეცნიერებისთვის აღინიშნა იმით, რომ უკვე ჩრდილოეთ ნახევარსფეროზე, ანტარქტიდაში, წარმოიქმნა კიდევ ერთი ოზონის ხვრელი, გაცილებით მცირე დიამეტრით. 2008 წელს კი ანტარქტიდაში აღმოჩენილი პირველი ოზონის ფენომენის დიამეტრმა მიაღწია მაქსიმალურ რეკორდულ ზომას - 27 მილიონი კვადრატული კილომეტრი.

ოზონის ხვრელების გაფართოების შესაძლო შედეგები

ვინაიდან ოზონის შრე შექმნილია ჩვენი პლანეტის ზედაპირის დასაცავად ულტრაიისფერი მზის ჭარბი გამოსხივებისგან, ოზონის ხვრელები ცოცხალი ორგანიზმებისთვის მართლაც საშიშ ფენომენად შეიძლება ჩაითვალოს. ოზონის შრის შემცირება საგრძნობლად ზრდის მზის გამოსხივების ნაკადს, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს კანის კიბოს რაოდენობის მკვეთრ ზრდაზე. არანაკლებ საზიანოა დედამიწაზე მცენარეებისა და ცხოველებისთვის ოზონის ხვრელების გამოჩენა.

საზოგადოების ყურადღების წყალობით, 1985 წელს მიღებულ იქნა ვენის კონვენცია ოზონის შრის დაცვის შესახებ. შემდეგ იყო ეგრეთ წოდებული მონრეალის პროტოკოლი, რომელიც მიღებულ იქნა 1987 წელს და განსაზღვრა ყველაზე საშიში ქლოროფტორნახშირბადის სია. ამავდროულად, ამ ატმოსფერული დამაბინძურებლების მწარმოებელმა ქვეყნებმა პირობა დადეს, რომ შეზღუდავდნენ მათ გამოყოფას და 2000 წლისთვის სრულად შეაჩერებდნენ.

ჰიპოთეზები ოზონის ხვრელის ბუნებრივი წარმოშობის შესახებ

მაგრამ რუსმა მეცნიერებმა გამოაქვეყნეს ჰიპოთეზის დადასტურება ანტარქტიდის ოზონის ხვრელის ბუნებრივი წარმოშობის შესახებ. 1999 წელს NPO Typhoon-მა გამოაქვეყნა სამეცნიერო ნაშრომი მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტში, რომელშიც გეოფიზიკოსების A.P. გათვლებით. კაპიცა და ა.ა. გავრილოვი, ანტარქტიდის ოზონის ხვრელი არსებობდა მანამ, სანამ იგი 1982 წელს პირდაპირი ექსპერიმენტული მეთოდებით აღმოჩნდებოდა, რაც რუსი მეცნიერების აზრით, ადასტურებს ანტარქტიდაზე ოზონის ხვრელის ბუნებრივი წარმოშობის ჰიპოთეზას.

ამ სამეცნიერო ნაშრომის ავტორები იყვნენ A.P. Kapitsa (რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრ-კორესპონდენტი) b A.A. გავრილოვი (მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი). ორმა მეცნიერმა შეძლო დაედგინა, რომ ფაქტების რაოდენობა, რომლებიც ეწინააღმდეგება ანტარქტიდის ოზონის ხვრელის წარმოშობის ანთროპოგენურ ჰიპოთეზას, მუდმივად იზრდება და მას შემდეგ რაც დაამტკიცეს, რომ მონაცემები 1957-1959 წლებში ანტარქტიდაში მთლიანი ოზონის არანორმალურად დაბალი მნიშვნელობების შესახებ არის. მართალია, გაირკვა, რომ ოზონის ხვრელების გამომწვევი მიზეზი განსხვავდება ანთროპოგენისგან.

კაპიცასა და გავრილოვის კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა Doklady Akademii Nauk, 1999, ტ.366, No4, გვ. 543-546 წწ

ოზონის შრე პირველად შეისწავლეს ბრიტანეთის ანტარქტიდის სადგურების მეცნიერებმა 1957 წელს. ოზონი განიხილება ატმოსფეროში გრძელვადიანი ცვლილებების შესაძლო ინდიკატორად. 1985 წელს ჟურნალ Nature-ში გამოცხადდა ოზონის შრის ყოველწლიური გაფუჭება და ოზონის ხვრელების წარმოქმნა.

რა არის ოზონის ხვრელი და რატომ ჩნდება იგი?

ოზონი დიდი რაოდენობით იწარმოება ტროპიკების ზემოთ სტრატოსფეროში, სადაც ულტრაიისფერი გამოსხივება ყველაზე ძლიერია. შემდეგ ის დედამიწის ატმოსფეროში ბრუნავს პოლუსებისკენ. ოზონის რაოდენობა იცვლება მდებარეობის, წელიწადის დროისა და ყოველდღიური კლიმატური პირობების მიხედვით. ატმოსფეროში ოზონის კონცენტრაციის შემცირებას, რომელიც შეინიშნება დედამიწის პოლუსებზე, ოზონის ხვრელს უწოდებენ.

რაც უფრო თხელი ხდება ოზონის შრე, მით უფრო დიდია ოზონის ხვრელების ზომა. მათი ფორმირების 3 ძირითადი მიზეზი არსებობს:

ატმოსფეროში ოზონის კონცენტრაციის ბუნებრივი გადანაწილება. ოზონის მაქსიმალური რაოდენობა გვხვდება ეკვატორზე, მცირდება პოლუსებისკენ და ქმნის უბნებს ამ ელემენტის შემცირებული კონცენტრაციით.
ტექნოგენური ფაქტორი . აეროზოლის ქილებში და მაცივრებში შემავალი CFC-ები ატმოსფეროში გამოიყოფა ადამიანის საქმიანობით. შედეგად მიღებული ქიმიური რეაქციები ატმოსფეროში ანადგურებს ოზონის მოლეკულებს. ეს ათხელებს ოზონის შრეს და ამცირებს მის უნარს ულტრაიისფერი გამოსხივების შთანთქმის.
გლობალური კლიმატის დათბობა. დედამიწის ზედაპირზე ტემპერატურა მუდმივად მატულობს, ხოლო სტრატოსფეროს ზედა ფენები გაცივდება. ამას თან ახლავს დედის მარგალიტის ღრუბლების წარმოქმნა, რომელშიც ოზონის განადგურების რეაქციები ხდება.

ოზონის ხვრელების გაფართოების შედეგები

დედამიწაზე სიცოცხლის არსებობა შესაძლებელია მხოლოდ ოზონის შრის არსებობის გამო. ის ეფექტურად იცავს პლანეტას მავნე ულტრაიისფერი გამოსხივების შეღწევისგან, რომელიც ძალიან რეაქტიულია.

ულტრაიისფერი გამოსხივების ზემოქმედებისას დნმ ზიანდება. ამან შეიძლება გამოიწვიოს ცოცხალ ორგანიზმებში არასასურველი მუტაციები.
ულტრაიისფერი სხივები აღწევს წყალშიც კი და იწვევს მცენარეთა უჯრედების და მიკროორგანიზმების სიკვდილს, რომლებიც უფრო განვითარებული ცხოველების საკვებს ემსახურებიან. შედეგად, მათი რიცხვი მცირდება.
ადამიანებში ჭარბი ულტრაიისფერი გამოსხივება შეიძლება გამოიწვიოს კანის კიბო. (ოზონის 1%-ით შემცირება ზრდის კანის კიბოს შემთხვევას 5%-ით).
ულტრაიისფერი სინათლის პირდაპირი კონტაქტი თვალის ბადურასთან იწვევს კატარაქტის წარმოქმნას. ეს გავლენას ახდენს მხედველობის ხარისხზე და შეიძლება გამოიწვიოს სიბრმავე.

1987 წელს შედგა საერთაშორისო შეთანხმება - მონრეალის პროტოკოლი - არეგულირებს მავნე აირების გამოყოფას ატმოსფეროში, რომელიც ანადგურებს ოზონის მოლეკულებს. პროტოკოლის დაცვა ხელს უწყობს ატმოსფეროში ოზონის შრის დაშლის თანდათანობით შემცირებას და ოზონის ხვრელების გაფართოების პრევენციას.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი