Do oxigênio sob a influência dos raios ultravioleta. A atmosfera da Terra tem uma camada de ozônio a uma altitude de cerca de 25 quilômetros: uma camada desse gás envolve densamente nosso planeta, protegendo-o de altas concentrações de radiação ultravioleta. Se não fosse por esse gás, a radiação intensa poderia matar toda a vida na Terra.
A camada de ozônio é bastante fina, não pode proteger completamente o planeta da penetração da radiação, que prejudica o estado e causa doenças. Mas por muito tempo foi o suficiente para proteger a Terra do perigo.
Na década de 1980, descobriu-se que existem áreas na camada de ozônio onde o teor desse gás é bastante reduzido - os chamados buracos de ozônio. O primeiro buraco foi descoberto sobre a Antártida por cientistas britânicos, eles ficaram surpresos com a escala do fenômeno - uma seção com um diâmetro de mais de mil quilômetros quase não tinha camada protetora e foi submetida a uma radiação ultravioleta mais forte.
Mais tarde, outros buracos de ozônio foram encontrados, menores em tamanho, mas não menos perigosos.
Razões para a formação de buracos de ozônio
O mecanismo de formação da camada de ozônio na atmosfera terrestre é bastante complexo, e vários motivos podem levar à sua violação. No início, os cientistas ofereceram muitas versões: tanto a influência das partículas formadas durante as explosões atômicas quanto o impacto da erupção do vulcão El Chicon, até opiniões foram expressas sobre as atividades dos alienígenas.
As razões para o esgotamento da camada de ozônio podem ser a falta de radiação solar, a formação de nuvens estratosféricas, vórtices polares, mas na maioria das vezes a concentração desse gás cai devido às suas reações com várias substâncias, que podem ser naturais e antropogênicas . As moléculas são destruídas sob a influência de hidrogênio, oxigênio, cloro, compostos orgânicos. Até agora, os cientistas não podem dizer inequivocamente se a formação de buracos na camada de ozônio é causada principalmente pela atividade humana ou se é natural.
Foi comprovado que os freons liberados durante a operação de muitos dispositivos causam perdas de ozônio em latitudes médias e altas, mas não afetam a formação de buracos de ozônio polar.
É provável que a combinação de muitos fatores humanos e naturais tenha levado à formação de buracos de ozônio. Por um lado, a atividade vulcânica aumentou, por outro lado, as pessoas começaram a influenciar seriamente a natureza - a camada de ozônio pode não ser apenas da liberação de freon, mas também de uma colisão com satélites com falha. Devido à diminuição do número de vulcões em erupção desde o final do século 20 e à restrição do uso de freons, a situação começou a melhorar um pouco: os cientistas registraram recentemente um pequeno buraco sobre a Antártida. Um estudo mais detalhado da destruição da camada de ozônio permitirá evitar o aparecimento dessas áreas.
Nos últimos anos, os cientistas notaram com crescente alarme o esgotamento da camada de ozônio da atmosfera, que é uma tela protetora contra a radiação ultravioleta. O perigo está no fato de que a radiação ultravioleta é prejudicial aos organismos vivos.
Sob a ação da radiação ultravioleta, as moléculas de oxigênio se decompõem em átomos livres, que por sua vez podem se juntar a outras moléculas de oxigênio para formar ozônio. Átomos de oxigênio livre também podem reagir com moléculas de ozônio para formar duas moléculas de oxigênio. Assim, um equilíbrio é estabelecido e mantido entre oxigênio e ozônio.
No entanto, a poluição do tipo freon catalisa (acelera) o processo de decomposição do ozônio, quebrando o equilíbrio entre ele e o oxigênio no sentido de reduzir a concentração de ozônio.
Dado o perigo que paira sobre o planeta, a comunidade internacional deu o primeiro passo para resolver este problema. Um acordo internacional foi assinado, segundo o qual a produção de freons no mundo até 1999. Deve ser reduzido em cerca de 50%.
Ozônio
O ozônio (O3) é um gás agressivo com forte efeito oxidante. Traduzido do grego, ozon significa "cheiro", pois tem um odor forte e pungente. Este cheiro pode ser sentido após uma tempestade.
O ozônio é formado na atmosfera quando os raios ultravioleta de ondas curtas de alta energia e as descargas elétricas agem sobre o oxigênio. A alta energia divide o oxigênio em átomos individuais, que se ligam ao oxigênio molecular para formar ozônio.
As moléculas de ozônio são muito instáveis e se decompõem facilmente, então essa reação é reversível.
O papel ecológico do ozônio é duplo.
Formado perto da superfície da Terra como um componente do smog fotoquímico, o ozônio é extremamente nocivo porque tem fortes propriedades oxidantes e irrita as membranas mucosas dos olhos e do trato respiratório. Na superfície da Terra, o ozônio é formado durante descargas atmosféricas e como resultado de reações fotoquímicas entre óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos voláteis liberados pelos gases de escape dos carros. Além do ozônio, como resultado dessas reações, várias substâncias agressivas são formadas. Eles também são oxidantes fortes, têm um efeito irritante, alguns deles são cancerígenos. A combinação dessas substâncias é chamada de smog fotoquímico.
Formado na estratosfera superior, o ozônio forma a camada de ozônio, que protege os organismos da Terra da ação dos raios ultravioleta de ondas curtas. Até 98% da energia dos raios ultravioleta de ondas curtas do Sol é gasto em reações de síntese de ozônio, devido às quais eles não atingem a superfície da Terra e não têm efeito prejudicial sobre o corpo. Para isso, a camada de ozônio é chamada de “escudo protetor” da Terra. Sem ele, a vida não poderia existir na superfície da Terra.
A formação da camada de ozônio tornou-se possível quando a concentração de oxigênio na atmosfera atingiu 1% do nível atual. O aparecimento da camada de ozônio permitiu que a vida chegasse à terra, enquanto antes a vida só podia existir no oceano.
A camada de ozônio (ozonosfera) cobre todo o globo e está localizada em altitudes de 10 a 50 km com concentração máxima de ozônio a uma altitude de 20 a 25 km. A saturação da atmosfera com ozônio está em constante mudança em qualquer parte do planeta, atingindo um máximo na primavera na região subpolar.
A camada de ozônio desempenha duas funções importantes na atmosfera:
- Protege os organismos dos efeitos nocivos dos raios ultravioletas que causam queimaduras solares, câncer de pele, catarata (turvação do cristalino do olho), enfraquecimento do sistema imunológico;
- Forma a estratosfera - uma camada da atmosfera na qual a temperatura aumenta com a altura, o que limita os processos de formação do clima à troposfera: as camadas superiores aquecidas da atmosfera impedem a ascensão do ar mais frio da superfície. Se não fosse a camada de ozônio, a temperatura da atmosfera diminuiria gradualmente com a altura e o regime de temperatura da Terra seria completamente diferente.
Destruição do ozônio
Em meados dos anos 1960. os cientistas chegaram à conclusão de que existem fatores que destroem o ozônio na atmosfera. Tais fatores são os radicais livres do vapor d'água e óxidos de nitrogênio liberados na estratosfera com a exaustão de aeronaves supersônicas e vindos das camadas mais baixas da troposfera.
Em 1973, os químicos americanos F. Rowland e M. Molina descobriram que o ozônio é destruído por clorofluorcarbonos, conhecidos como freons. Para esta descoberta F. Rowland e M. Molina em 1996. foi agraciado com o Prêmio Nobel.
Em 1984 um grupo de cientistas americanos liderados por D. Farman publicou dados de pesquisas realizadas na Antártida. Eles mostraram que durante a primavera de 1983 o conteúdo de ozônio sobre a Antártida caiu para 40%. Segundo D. Farman, "o céu sobre a Antártida estava literalmente vazio, e era terrível" (Roun Sh., 1993).
A diminuição da concentração de ozônio sobre a Antártida foi chamada de "buraco de ozônio". Atualmente, as dimensões do “buraco” são quase iguais à área deste continente.
A queda acentuada na concentração de ozônio sobre a Antártida é explicada por vários motivos:
- A formação de ozônio só é possível na presença de raios ultravioleta, não ocorre durante a noite polar;
- As baixas temperaturas contribuem para a formação de nuvens de gelo estratosféricas sobre a Antártida, em cujas partículas são aceleradas as reações de destruição do ozônio;
- A circulação de massas de ar sobre a Antártida tem algumas características: na primavera, correntes parasitas ascendentes se formam sobre ela, sugando o ar da troposfera para esta área com baixo teor de ozônio e impedindo a entrada de ar rico em ozônio das latitudes médias.
A principal razão para a diminuição da concentração de ozônio sobre a Antártida é a formação de nuvens de gelo estratosféricas acima dela, sobre as partículas das quais os processos de destruição do ozônio pelo cloro são ativados.
Após a descoberta do "buraco de ozônio" sobre a Antártida, pesquisas científicas foram realizadas para estudar o efeito da concentração de ozônio na atmosfera em objetos biológicos. Verificou-se que, com uma diminuição na concentração de ozônio em 1%, o grau de penetração dos raios ultravioleta na atmosfera aumenta de 1,5 a 2%. Isso contribui para o aumento da incidência de câncer de pele, catarata, diminuição da imunidade dos organismos, etc.
Os cientistas concluíram que o aumento das doses de radiação ultravioleta reduz a qualidade das sementes, a resistência das plantas à seca, a doenças, a produção de fitoplâncton antártico e a sobrevivência dos alevinos, o que pode ter um efeito catastrófico na pesca global. Com uma diminuição do teor de ozônio na atmosfera em 25%, a produção de fitoplâncton pode diminuir em 35%.
Desde então, as medições confirmaram a destruição generalizada da camada de ozônio em quase todo o planeta. Por exemplo, na Rússia, nos últimos dez anos, a concentração da camada de ozônio diminuiu 4-6% no inverno e 3% no verão.
Atualmente, o esgotamento da camada de ozônio é reconhecido por todos como uma séria ameaça à segurança ambiental global. Uma diminuição na concentração de ozônio enfraquece a capacidade da atmosfera de proteger toda a vida na Terra da brutal radiação ultravioleta (UV - radiação). Os organismos vivos são muito vulneráveis à radiação ultravioleta, porque a energia de até mesmo um fóton desses raios é suficiente para destruir as ligações químicas na maioria das moléculas orgânicas. Não é por acaso que em áreas com baixo teor de ozônio ocorrem inúmeras queimaduras solares, aumento de casos de câncer de pele, etc. Além das doenças de pele, é possível desenvolver doenças oculares (catarata, etc.), supressão do sistema imunológico, etc.
Também foi estabelecido que, sob a influência da forte radiação ultravioleta, as plantas perdem gradualmente sua capacidade de fotossíntese, e a interrupção da atividade vital do plâncton leva a uma quebra nas cadeias tróficas da biota dos ecossistemas aquáticos, etc.
A ciência ainda não estabeleceu totalmente quais são os principais processos que violam a camada de ozônio. A origem natural e antropogênica dos "buracos de ozônio" é assumida. Este último, segundo a maioria dos cientistas, é mais provável e está associado a um aumento do teor de clorofluorcarbonos (freons). Os freons são amplamente utilizados na produção industrial e na vida cotidiana (unidades de refrigeração, solventes, pulverizadores, embalagens de aerossóis, etc.). Subindo para a atmosfera, os freons se decompõem com a liberação de óxido de cloro, que tem um efeito prejudicial nas moléculas de ozônio.
Segundo a organização ambientalista internacional Greenpeace, os principais fornecedores de clorofluorcarbonos (freons) são os EUA - 30,85%, Japão - 12,42%, Grã-Bretanha - 8,62% e Rússia - 8,0%. Os Estados Unidos perfuraram um "buraco" na camada de ozônio com uma área de 7 milhões de quilômetros quadrados, o Japão - 3 milhões de quilômetros quadrados, que é 7 vezes maior que a área do próprio Japão. Recentemente, fábricas foram construídas nos EUA e em vários países ocidentais para a produção de novos tipos de refrigerantes (hidroclorofluorcarbonos) com baixo potencial de destruição da camada de ozônio.
Depois de avaliar o volume de produção de clorofluorcarbonos e sua liberação na atmosfera, os cientistas chegaram à conclusão de que isso leva à inevitável destruição da camada de ozônio.
Reuniões internacionais foram realizadas e vários acordos foram assinados sobre as questões de redução das emissões de clorofluorcarbono na atmosfera. Em 1989 Na Conferência Internacional de Helsinque, 81 países chegaram a um acordo para interromper a produção de todos os tipos de clorofluorcarbonos até o ano 2000.
De acordo com o protocolo da Conferência de Montreal (1990), posteriormente revisado em Londres (1991) e Copenhague (1992), previa-se reduzir as emissões de clorofluorcarbono em 50% até 1998. De acordo com art. 56 da Lei da Federação Russa de Proteção Ambiental, de acordo com acordos internacionais, todas as organizações e empresas são obrigadas a reduzir e, posteriormente, interromper completamente a produção e o uso de substâncias destruidoras da camada de ozônio. A lei prevê o seguinte conjunto de medidas para proteger a camada de ozônio:
- Organização de observações de mudanças na camada de ozônio sob influência da atividade econômica e outros processos;
- Cumprimento dos padrões de emissões máximas permitidas de substâncias que afetam negativamente o estado da camada de ozônio;
- Regulamentação da produção e uso de produtos químicos que destroem a camada de ozônio.
Em 1993, uma Comissão Interdepartamental foi estabelecida em nosso país, cuja tarefa é coordenar as atividades de várias organizações para cumprir as obrigações internacionais de proteger a camada de ozônio e interromper a produção de substâncias destruidoras da camada de ozônio até o ano 2000. Há também um intenso desenvolvimento e implementação de medidas para reduzir drasticamente as emissões de compostos de enxofre, óxidos de nitrogênio e outros poluentes atmosféricos mais perigosos.
Mesmo que o protocolo seja implementado por todos os países, o problema de proteger as pessoas da radiação UV deve continuar a ser abordado, já que muitos dos clorofluorcarbonos podem persistir na atmosfera por centenas de anos.
Atualmente, a camada de ozônio está sendo esgotada a uma taxa de 0,5 a 0,7% ao ano.
As medidas para reduzir a destruição da camada de ozônio são:
- A proibição global do uso de clorofluorcarbonos em áreas onde eles podem ser substituídos por outras substâncias;
- Utilização de clorofluorcarbonos de geladeiras e ar condicionados usados;
- Proibição total da produção de clorofluorcarbonos, galões, clorofórmio e tetracloreto de carbono.
No entanto, o problema da destruição da camada de ozônio não se limita aos efeitos prejudiciais dos CFCs e halons. Como todos os outros processos biosféricos, a concentração de ozônio na atmosfera depende de muitos fatores, da relação entre todos os mecanismos de sua formação e destruição. Em particular, a concentração de ozônio é afetada por:
- A intensidade da radiação ultravioleta - depende da atividade do Sol, que tem 11 - anos e ciclos mais longos;
- O conteúdo de oxigênio na atmosfera depende da produção de O2 pelas plantas. É reduzido pelo desmatamento humano, aração de solos, em que se aceleram os processos de decomposição da matéria orgânica, e a queima de combustíveis fósseis;
- Erupções vulcânicas - trazem para a atmosfera enormes quantidades de poeira que retém a luz do sol, óxidos de nitrogênio e enxofre;
- Poluição atmosférica por emissões industriais (óxidos de nitrogênio, poeira, aerossóis de ácido sulfúrico) - gotículas de ácido são centros de condensação de vapor de água e, portanto, a causa da formação de nuvens.
Vários cientistas continuam a insistir na origem natural do "buraco de ozônio". Eles veem as razões de sua ocorrência na variabilidade natural da ozonosfera, a atividade cíclica do Sol, enquanto outros associam esses processos ao rifting e à desgaseificação da Terra.
Antes de mais nada, deve ficar claro que o buraco na camada de ozônio, ao contrário do nome, não é um buraco na atmosfera. A molécula de ozônio difere da molécula de oxigênio comum, pois consiste não em dois, mas em três átomos de oxigênio conectados entre si. Na atmosfera, o ozônio está concentrado na chamada camada de ozônio, a uma altitude de cerca de 30 km dentro da estratosfera. Nessa camada, ocorre a absorção dos raios ultravioleta emitidos pelo Sol - caso contrário, a radiação solar poderia causar grandes danos à vida na superfície da Terra. Portanto, qualquer ameaça à camada de ozônio merece a atitude mais séria. Em 1985, cientistas britânicos que trabalhavam no Pólo Sul descobriram que durante a primavera antártica, o nível de ozônio na atmosfera estava significativamente abaixo do normal. Todos os anos, ao mesmo tempo, a quantidade de ozônio diminuía - às vezes mais, às vezes menos. Buracos de ozônio semelhantes, mas menos pronunciados, também apareceram no Pólo Norte durante a primavera do Ártico.
Nos anos seguintes, os cientistas descobriram por que o buraco na camada de ozônio aparece. Quando o sol se esconde e a longa noite polar começa, há uma queda acentuada na temperatura e formam-se nuvens estratosféricas altas, contendo cristais de gelo. O aparecimento desses cristais causa uma série de reações químicas complexas que levam ao acúmulo de cloro molecular (a molécula de cloro consiste em dois átomos de cloro conectados). Quando o sol aparece e a primavera antártica começa, sob a influência dos raios ultravioleta, as ligações intramoleculares são quebradas e uma corrente de átomos de cloro se precipita na atmosfera. Esses átomos atuam como catalisadores para a conversão do ozônio em oxigênio simples, procedendo de acordo com o seguinte esquema duplo:
Cl + O 3 -> ClO + O 2 e ClO + O -> Cl + O 2
Como resultado dessas reações, as moléculas de ozônio (O 3) são convertidas em moléculas de oxigênio (O 2), enquanto os átomos de cloro originais permanecem em estado livre e novamente participam desse processo (cada molécula de cloro destrói um milhão de moléculas de ozônio antes de são removidos da atmosfera sob outras reações químicas). Como resultado dessa cadeia de transformações, o ozônio começa a desaparecer da atmosfera sobre a Antártida, formando um buraco de ozônio. No entanto, logo, com o aquecimento, os vórtices antárticos entram em colapso, o ar fresco (contendo novo ozônio) corre para a área e o buraco desaparece.
Em 1987, a Conferência Internacional sobre a ameaça à camada de ozônio foi realizada em Montreal, e os países industrializados concordaram em reduzir e, eventualmente, interromper a produção de hidrocarbonetos clorados e fluorados (clorofluorocarbonos, CFCs) — produtos químicos que destroem a camada de ozônio. Em 1992, a substituição dessas substâncias por outras seguras foi tão bem-sucedida que foi tomada a decisão de eliminá-las completamente em 1996. Hoje, os cientistas acreditam que em cinquenta anos a camada de ozônio se recuperará totalmente.
Essas e outras descobertas científicas recentes reforçaram a conclusão de avaliações anteriores de que o corpo de evidências científicas sugere que a perda de ozônio observada em latitudes médias e altas se deve principalmente a compostos antropogênicos contendo cloro e bromo.
Texto original (inglês)
Essas e outras descobertas científicas recentes reforçam a conclusão da avaliação anterior de que o peso da evidência científica sugere que as perdas observadas de ozônio nas latitudes médias e altas são em grande parte devido a compostos antropogênicos de cloro e bromo
De acordo com outra hipótese, o processo de formação dos “buracos de ozônio” pode ser em grande parte natural e não está associado apenas aos efeitos nocivos da civilização humana.
Para determinar os limites do buraco de ozônio, foi escolhido um nível mínimo de ozônio na atmosfera de 220 unidades Dobson.
A área do buraco de ozônio sobre a Antártida teve uma média de 22,8 milhões de quilômetros quadrados em 2018 (em 2010-2017, os valores médios anuais variaram de 17,4 a 25,6 milhões de quilômetros quadrados, em 2000-2009 - de 12,0 a 26,6 milhões quilômetros quadrados, em 1990-1999 - de 18,8 para 25,9 milhões de quilômetros quadrados).
História [ | ]
Um buraco na camada de ozônio com mais de 1.000 km de diâmetro foi descoberto pela primeira vez em 1985 no Hemisfério Sul, sobre a Antártida, por um grupo de cientistas britânicos: (Inglês), (Inglês), (Inglês), que publicou um artigo correspondente na revista Nature. Todo mês de agosto apareceu e em dezembro - janeiro deixou de existir. Numerosos miniburacos de ozônio existem no Hemisfério Norte no Ártico no outono e inverno. A área de tal buraco não excede 2 milhões de km², sua vida útil é de até 7 dias.
Mecanismo de Educação[ | ]
Como resultado da ausência de radiação solar, o ozônio não é formado durante as noites polares. Sem ultravioleta - sem ozônio. Tendo uma grande massa, as moléculas de ozônio descem à superfície da Terra e são destruídas, pois são instáveis à pressão normal.
Rowland e Molina sugeriram que os átomos de cloro poderiam causar a destruição de grandes quantidades de ozônio na estratosfera. Suas descobertas foram baseadas em trabalhos semelhantes de Paul Joseph Crutzen e Harold Johnstone, que mostraram que o óxido nítrico (II) (NO) pode acelerar a destruição do ozônio.
Uma combinação de fatores leva à diminuição da concentração de ozônio na atmosfera, sendo o principal a morte das moléculas de ozônio em reações com várias substâncias de origem antropogênica e natural, a ausência de radiação solar durante o inverno polar, um vórtice polar estável, que impede a penetração do ozônio de latitudes subpolares, e a formação de nuvens estratosféricas polares (PSC), cujas partículas superficiais catalisam reações de decaimento do ozônio. Esses fatores são especialmente característicos da Antártida, no Ártico o vórtice polar é muito mais fraco devido à falta de uma superfície continental, a temperatura é vários graus mais alta do que na Antártida, e os PSOs são menos comuns, e também tendem a quebrar no início do outono. Sendo reativas, as moléculas de ozônio podem reagir com muitos compostos inorgânicos e orgânicos. As principais substâncias que contribuem para a destruição das moléculas de ozônio são substâncias simples (hidrogênio, átomos de oxigênio, cloro, bromo), inorgânicas (cloreto de hidrogênio, monóxido de nitrogênio) e compostos orgânicos (metano, fluorocloro e fluorobromofreons, que emitem átomos de cloro e bromo). Ao contrário, por exemplo, dos hidrofluorofreons, que se decompõem em átomos de flúor, que, por sua vez, reagem rapidamente com a água, formando fluoreto de hidrogênio estável. Assim, o flúor não participa das reações de decaimento do ozônio. O iodo também não destrói o ozônio estratosférico, uma vez que a matéria orgânica contendo iodo é quase completamente consumida mesmo na troposfera. As principais reações que contribuem para a destruição do ozônio são dadas no artigo sobre a camada de ozônio.
Efeitos [ | ]
O enfraquecimento da camada de ozônio aumenta o fluxo de radiação solar ultravioleta que penetra nas águas oceânicas, o que leva a um aumento da mortalidade entre animais e plantas marinhas.
Restauração da camada de ozônio[ | ]
Embora a humanidade tenha tomado medidas para limitar as emissões de freons contendo cloro e bromo, mudando para outras substâncias, como freons contendo flúor, o processo de restauração da camada de ozônio levará várias décadas. Em primeiro lugar, isso se deve ao enorme volume de freons já acumulados na atmosfera, que têm uma vida útil de dezenas e até centenas de anos. Portanto, o aperto do buraco de ozônio não deve ser esperado antes de 2048. De acordo com a professora Susan Solomon, entre 2000 e 2015, o buraco de ozônio sobre a Antártida encolheu aproximadamente o tamanho da Índia. Segundo a NASA, em 2000 a área média anual do buraco de ozônio sobre a Antártida era de 24,8 milhões de quilômetros quadrados, em 2015 - 25,6 milhões de quilômetros quadrados.
Equívocos sobre o buraco de ozônio[ | ]
Existem vários mitos difundidos sobre a formação de buracos de ozônio. Apesar de sua natureza não científica, muitas vezes aparecem na mídia [ ] - às vezes por ignorância, às vezes apoiado por teóricos da conspiração. Alguns deles estão listados abaixo.
O buraco de ozônio sobre a Antártida existe há muito tempo[ | ]
Observações científicas sistemáticas da camada de ozônio da Antártida vêm sendo realizadas desde a década de 20 do século XX, mas somente na segunda metade da década de 70 foi descoberta a formação de um buraco de ozônio “estável” na Antártida e seu rápido desenvolvimento (aumento de tamanho e diminuição da concentração média de ozônio dentro dos limites do buraco ) nas décadas de 1980 e 1990 causaram temores de pânico de que o ponto sem retorno no grau de impacto antropogênico destrutivo sobre a camada de ozônio já havia sido ultrapassado.
Freons são os principais destruidores de ozônio.[ | ]
Esta afirmação é verdadeira para latitudes médias e altas. No restante, o ciclo do cloro é responsável por apenas 15-25% da perda de ozônio na estratosfera. Ao mesmo tempo, deve-se notar que 80% do cloro é de origem antropogênica (para mais detalhes sobre a contribuição de vários ciclos, veja o artigo sobre a camada de ozônio). Ou seja, a intervenção humana aumenta muito a contribuição do ciclo do cloro. E se houvesse uma tendência de aumento da produção de freons antes da entrada em vigor do Protocolo de Montreal (10% ao ano), de 30 a 50% da perda total de ozônio em 2050 seria devido à exposição aos freons. Antes da intervenção humana, os processos de formação e destruição do ozônio estavam em equilíbrio. Mas os freons emitidos pela atividade humana mudaram esse equilíbrio para uma diminuição na concentração de ozônio. Quanto aos buracos de ozônio polar, a situação é completamente diferente. O mecanismo de destruição do ozônio é fundamentalmente diferente das latitudes mais altas, o estágio chave é a conversão de formas inativas de substâncias contendo halogênio em óxidos, que ocorre na superfície de partículas de nuvens estratosféricas polares. E como resultado, quase todo o ozônio é destruído em reações com halogênios, o cloro é responsável por 40-50% e o bromo é cerca de 20-40%.
Posição da DuPont[ | ]
A DuPont, após a publicação de dados sobre a participação dos freons na destruição do ozônio estratosférico, tomou essa teoria com hostilidade e gastou milhões de dólares em uma campanha de imprensa para proteger os freons. O presidente da DuPont escreveu em um artigo de 16 de julho de 1975 na Chemical Week que a teoria da destruição da camada de ozônio era ficção científica, um absurdo que não fazia sentido. Além da DuPont, várias empresas em todo o mundo produziram e continuam a produzir vários tipos de freons isentos de royalties.
Freons são muito pesados para alcançar a estratosfera[ | ]
Às vezes, argumenta-se que, como as moléculas de Freon são muito mais pesadas que o nitrogênio e o oxigênio, elas não podem atingir a estratosfera em quantidades significativas. No entanto, os gases atmosféricos são misturados completamente e não estratificados ou classificados por peso. As estimativas do tempo necessário para a separação por difusão dos gases na atmosfera requerem tempos da ordem de milhares de anos. Claro, isso não é possível em uma atmosfera dinâmica. Os processos de transferência de massa vertical, convecção e turbulência misturam completamente a atmosfera abaixo da turbopausa muito mais rapidamente. Portanto, mesmo gases pesados como inertes ou freons são distribuídos uniformemente na atmosfera, chegando inclusive à estratosfera. Medições experimentais de suas concentrações na atmosfera confirmam isso; As medições também mostram que são necessários cerca de cinco anos para que os gases liberados na superfície da Terra atinjam a estratosfera, veja o segundo gráfico à direita. Se os gases na atmosfera não se misturassem, então gases pesados de sua composição como argônio e dióxido de carbono formariam uma camada de várias dezenas de metros de espessura na superfície da Terra, o que tornaria a superfície da Terra inabitável. Mas isso não. Tanto o criptônio com massa atômica 84 quanto o hélio com massa atômica 4 têm a mesma concentração relativa, que fica perto da superfície, que tem até 100 km de altura. Claro, todas as opções acima são verdadeiras apenas para gases relativamente estáveis, como freons ou gases inertes. Substâncias que entram em reações e também estão sujeitas a várias influências físicas, digamos, dissolvem-se em água, dependem da concentração da altura.
As principais fontes de halogênios são naturais, não antropogênicas[ | ]
Fontes de cloro na estratosfera
Há uma opinião de que as fontes naturais de halogênios, como vulcões ou oceanos, são mais significativas para o processo de destruição da camada de ozônio do que aquelas produzidas pelo homem. Sem questionar a contribuição das fontes naturais para o equilíbrio global dos halogênios, deve-se notar que eles geralmente não atingem a estratosfera devido ao fato de serem solúveis em água (principalmente íons cloreto e cloreto de hidrogênio) e serem lavados do atmosfera, caindo como chuva no chão. Além disso, os compostos naturais são menos estáveis que os freons, por exemplo, o cloreto de metila tem um tempo de vida atmosférico de apenas cerca de um ano, em comparação com dezenas e centenas de anos para os freons. Portanto, sua contribuição para a destruição do ozônio estratosférico é bastante pequena. Mesmo a rara erupção do Monte Pinatubo em junho de 1991 causou uma queda nos níveis de ozônio não devido aos halogênios liberados, mas devido à formação de uma grande massa de aerossóis de ácido sulfúrico, cuja superfície catalisou reações de destruição do ozônio. Felizmente, após três anos, quase toda a massa de aerossóis vulcânicos foi removida da atmosfera. Assim, as erupções vulcânicas são fatores de relativamente curto prazo que afetam a camada de ozônio, ao contrário dos freons, que têm vida útil de dezenas e centenas de anos.
O buraco de ozônio deve estar acima das fontes de freon[ | ]
Dinâmica das mudanças no tamanho do buraco de ozônio e concentração de ozônio na Antártida por anos
Muitos não entendem por que o buraco na camada de ozônio se forma na Antártida, quando as principais emissões de freons ocorrem no Hemisfério Norte. O fato é que os freons estão bem misturados na troposfera e na estratosfera. Devido à sua baixa reatividade, praticamente não são consumidos nas camadas mais baixas da atmosfera e têm uma vida útil de vários anos ou mesmo décadas. Sendo compostos moleculares altamente voláteis, atingem a atmosfera superior com relativa facilidade.
O próprio "buraco de ozônio" da Antártida não existe o ano todo. Aparece no final do inverno - início da primavera (agosto-setembro) e se manifesta em uma diminuição notável da concentração média de ozônio em uma vasta área geográfica. As razões pelas quais o buraco de ozônio se forma na Antártida estão relacionadas às peculiaridades do clima local. As baixas temperaturas do inverno antártico levam à formação do vórtice polar. O ar dentro desse vórtice se move principalmente ao longo de caminhos fechados ao redor do Pólo Sul e se mistura fracamente com o ar de outras latitudes. Neste momento, a região polar não é iluminada pelo Sol e, na ausência de irradiação ultravioleta, o ozônio não é formado, mas acumulado antes de ser destruído (tanto como resultado de interações com outras substâncias e partículas, quanto espontaneamente, uma vez que moléculas de ozônio são instáveis). Com o advento do dia polar, a quantidade de ozônio aumenta gradualmente e novamente atinge o nível normal. Ou seja, as flutuações na concentração de ozônio sobre a Antártida são sazonais.
Mas se traçarmos a dinâmica das mudanças na concentração de ozônio e o tamanho do buraco de ozônio em média ao longo de cada ano nas últimas décadas, então há uma tendência pronunciada para uma diminuição na concentração média de ozônio dentro de uma enorme área geográfica. .
Fontes e notas[ | ]
- Avaliação Científica da Destruição do Ozônio: 2006(Inglês) . Recuperado em 13 de dezembro de 2007. Arquivado do original em 16 de fevereiro de 2012.
- "Conhecimento é poder" Notícias científicas: 27.12.99 (Russo). Recuperado em 3 de julho de 2007. Arquivado do original em 16 de fevereiro de 2012.
Cerca de quarenta anos atrás, foi descoberto pela primeira vez que a camada de ozônio na atmosfera da Terra começou a se esgotar. Os primeiros a perceber isso foram cientistas britânicos que trabalhavam em uma base de pesquisa na Antártida. Eles descobriram que sobre a estação de Halley Bay, a espessura do ozônio havia caído quase pela metade! Naquela época, as possíveis causas desse fenômeno ainda não haviam sido estudadas, então tudo o que restava para os cientistas fazer era observar o desenvolvimento da situação. E os resultados não os agradaram em nada - os buracos de ozônio não apenas não fecharam, mas até se espalharam muito além do Pólo Sul. Portanto, havia informações sobre uma nova catástrofe global.
O que exatamente são buracos de ozônio?
O ozônio é um gás que é produzido a partir do oxigênio pela radiação ultravioleta do sol. Ele, por sua vez, impede a passagem dessa radiação, cujo efeito é prejudicial a todos os organismos vivos. Uma camada desse gás está localizada a uma altitude de cerca de vinte quilômetros acima da superfície e protege o planeta dos efeitos negativos da energia solar. Buracos de ozônio são lugares onde a espessura do gás diminui por algum motivo. Nesta fase, ainda é suficiente retardar o ultravioleta, mas se a humanidade não fizer nada para mudar a situação, depois de um tempo o esgotamento da camada de ozônio levará ao fato de que a radiação nociva pode penetrar livremente na atmosfera, e então a existência da vida na Terra se tornará simplesmente impossível.
Por que os buracos de ozônio aparecem?
Exploração espacial
E, no entanto, apesar da grande variedade de versões possíveis, a mais provável delas permanece antropogênica. De fato, em meados do século passado, houve inúmeros lançamentos de foguetes espaciais, cada um dos quais, decolando, deixou um "buraco" na atmosfera, rompendo a camada de ozônio. Em apenas trinta anos de exploração espacial, 30% da barreira protetora da Terra, que se formou ao longo de quatro bilhões de anos, foi destruída!
Freon
Freon é uma substância destrutiva para o ozônio, que é amplamente utilizada tanto na vida cotidiana quanto na indústria. Estava contido em quase todos os cartuchos de gás do século passado: em sprays de cabelo, perfumes, desodorantes, extintores de incêndio. Foi até mesmo em geladeiras e condicionadores de ar! Não é de surpreender que a cada dia surgissem mais e mais novos buracos de ozônio e a camada protetora se tornasse cada vez mais fina.
Soluções
Até o momento, o problema permanece agudo e relevante. Numerosos acordos foram adotados segundo os quais substâncias nocivas à camada de ozônio são proibidas de serem usadas na produção e na indústria. Mas isso não é suficiente, porque a questão não é apenas parar a destruição do ozônio, mas também restaurá-lo. E esse problema ainda não foi resolvido.
