Mula sa oxygen sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet rays. Ang atmospera ng Earth ay may ozone layer sa taas na humigit-kumulang 25 kilometro: isang layer ng gas na ito ang makapal na pumapalibot sa ating planeta, na pinoprotektahan ito mula sa mataas na konsentrasyon ng ultraviolet radiation. Kung hindi dahil sa gas na ito, ang matinding radiation ay maaaring pumatay sa lahat ng buhay sa Earth.
Ang ozone layer ay medyo manipis, hindi nito ganap na maprotektahan ang planeta mula sa pagtagos ng radiation, na may masamang epekto sa estado at nagiging sanhi ng mga sakit. Ngunit sa loob ng mahabang panahon sapat na ito upang protektahan ang Earth mula sa panganib.
Noong 1980s, natuklasan na may mga lugar sa ozone layer kung saan ang nilalaman ng gas na ito ay lubhang nababawasan - ang tinatawag na ozone holes. Ang unang butas ay natuklasan sa Antarctica ng mga siyentipikong British, nagulat sila sa laki ng kababalaghan - isang seksyon na may diameter na higit sa isang libong kilometro ay halos walang proteksiyon na layer at sumailalim sa mas malakas na ultraviolet radiation.
Nang maglaon, natagpuan ang iba pang mga butas ng ozone, mas maliit ang laki, ngunit hindi gaanong mapanganib.
Mga dahilan para sa pagbuo ng mga butas ng ozone
Ang mekanismo ng pagbuo ng ozone layer sa kapaligiran ng Earth ay medyo kumplikado, at ang iba't ibang mga kadahilanan ay maaaring humantong sa paglabag nito. Sa una, ang mga siyentipiko ay nag-alok ng maraming mga bersyon: parehong ang impluwensya ng mga particle na nabuo sa panahon ng mga pagsabog ng atom, at ang epekto ng pagsabog ng El Chicon volcano, kahit na ang mga opinyon ay ipinahayag tungkol sa mga aktibidad ng mga dayuhan.
Ang mga dahilan para sa pag-ubos ng ozone layer ay maaaring ang kakulangan ng solar radiation, ang pagbuo ng mga stratospheric cloud, polar vortices, ngunit kadalasan ang konsentrasyon ng gas na ito ay bumaba dahil sa mga reaksyon nito sa iba't ibang mga sangkap, na maaaring maging natural at anthropogenic. . Ang mga molekula ay nawasak sa ilalim ng impluwensya ng hydrogen, oxygen, chlorine, organic compounds. Sa ngayon, hindi malinaw na masasabi ng mga siyentipiko kung ang pagbuo ng mga butas ng ozone ay pangunahing sanhi ng aktibidad ng tao, o kung ito ay natural.
Napatunayan na ang mga freon na inilabas sa panahon ng operasyon ng maraming mga aparato ay nagdudulot ng pagkawala ng ozone sa gitna at mataas na latitude, ngunit hindi ito nakakaapekto sa pagbuo ng mga polar ozone hole.
Malamang na ang kumbinasyon ng marami, kapwa tao at natural na mga kadahilanan, ay humantong sa pagbuo ng mga butas ng ozone. Sa isang banda, ang aktibidad ng bulkan ay tumaas, sa kabilang banda, ang mga tao ay nagsimulang seryosong maimpluwensyahan ang kalikasan - ang ozone layer ay hindi lamang maaaring mula sa pagpapalabas ng freon, kundi pati na rin mula sa isang banggaan sa mga nabigong satellite. Dahil sa pagbaba ng bilang ng mga sumasabog na bulkan mula noong katapusan ng ika-20 siglo at ang paghihigpit sa paggamit ng mga freon, ang sitwasyon ay nagsimulang bumuti nang bahagya: kamakailan ay naitala ng mga siyentipiko ang isang maliit na butas sa Antarctica. Ang isang mas detalyadong pag-aaral ng ozone depletion ay gagawing posible upang maiwasan ang paglitaw ng mga lugar na ito.
Sa mga nagdaang taon, napansin ng mga siyentipiko na may pagtaas ng alarma ang pag-ubos ng ozone layer ng atmospera, na isang proteksiyon na screen laban sa ultraviolet radiation. Ang panganib ay nakasalalay sa katotohanan na ang ultraviolet radiation ay nakakapinsala sa mga buhay na organismo.
Sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet radiation, ang mga molekula ng oxygen ay nasira sa mga libreng atomo, na kung saan ay maaaring sumali sa iba pang mga molekula ng oxygen upang bumuo ng ozone. Ang mga libreng atomo ng oxygen ay maaari ding tumugon sa mga molekula ng ozone upang bumuo ng dalawang molekula ng oxygen. Kaya, ang isang balanse ay itinatag at pinananatili sa pagitan ng oxygen at ozone.
Gayunpaman, ang uri ng freon na polusyon ay nagpapabilis (nagpapabilis) sa proseso ng pagkabulok ng ozone, na sinisira ang balanse sa pagitan nito at ng oxygen sa direksyon ng pagbawas ng konsentrasyon ng ozone.
Dahil sa panganib na nagbabadya sa planeta, ang internasyonal na komunidad ay gumawa ng unang hakbang patungo sa paglutas ng problemang ito. Isang internasyonal na kasunduan ang nilagdaan, ayon sa kung saan ang paggawa ng mga freon sa mundo noong 1999. Dapat bawasan ng halos 50%.
Ozone
Ang Ozone (O3) ay isang agresibong gas na may malakas na epekto sa pag-oxidizing. Isinalin mula sa Griyego, ang ozon ay nangangahulugang "maamoy", dahil mayroon itong matalim, masangsang na amoy. Ang amoy na ito ay mararamdaman pagkatapos ng bagyo.
Nabubuo ang ozone sa atmospera kapag kumikilos ang mga high-energy short-wave ultraviolet rays at mga electrical discharge sa oxygen. Ang mataas na enerhiya ay naghahati ng oxygen sa mga indibidwal na atomo, na nagbubuklod sa molecular oxygen upang bumuo ng ozone.
Ang mga molekula ng ozone ay napaka hindi matatag at madaling mabulok, kaya ang reaksyong ito ay nababaligtad.
Ang ekolohikal na papel ng ozone ay dalawa.
Nabuo malapit sa ibabaw ng Earth bilang isang bahagi ng photochemical smog, ang ozone ay lubhang nakakapinsala dahil mayroon itong malakas na mga katangian ng pag-oxidizing at nakakairita sa mga mucous membrane ng mga mata at respiratory tract. Sa ibabaw ng Earth, ang ozone ay nabubuo sa panahon ng paglabas ng kidlat at bilang resulta ng mga photochemical reaction sa pagitan ng nitrogen oxides at volatile hydrocarbons na inilabas mula sa mga gas na tambutso ng sasakyan. Bilang karagdagan sa ozone, bilang isang resulta ng mga reaksyong ito, ang isang bilang ng mga agresibong sangkap ay nabuo. Ang mga ito ay malakas din na mga oxidizer, may nakakainis na epekto, ang ilan sa kanila ay carcinogenic. Ang kumbinasyon ng mga sangkap na ito ay tinatawag na photochemical smog.
Nabuo sa itaas na stratosphere, ang ozone ay bumubuo ng ozone layer, na nagpoprotekta sa mga organismo ng Earth mula sa pagkilos ng mga short-wave ultraviolet rays. Hanggang sa 98% ng enerhiya ng mga short-wave na ultraviolet ray ng Araw ay ginugugol sa mga reaksyon ng synthesis ng ozone, dahil kung saan hindi sila umaabot sa ibabaw ng Earth at walang masamang epekto sa katawan. Para dito, ang ozone layer ay tinatawag na "protective shield" ng Earth. Kung wala ito, hindi maaaring umiral ang buhay sa ibabaw ng Earth.
Ang pagbuo ng ozone layer ay naging posible kapag ang konsentrasyon ng oxygen sa atmospera ay umabot sa 1% ng kasalukuyang antas. Ang hitsura ng ozone layer ay nagpapahintulot sa buhay na maabot ang lupa, samantalang bago ang buhay ay umiiral lamang sa karagatan.
Ang ozone layer (ozonosphere) ay sumasakop sa buong globo at matatagpuan sa mga altitude mula 10 hanggang 50 km na may pinakamataas na konsentrasyon ng ozone sa taas na 20-25 km. Ang saturation ng atmospera na may ozone ay patuloy na nagbabago sa anumang bahagi ng planeta, na umaabot sa maximum sa tagsibol sa subpolar na rehiyon.
Ang ozone layer ay gumaganap ng dalawang mahahalagang tungkulin sa atmospera:
- Pinoprotektahan ang mga organismo mula sa mga nakakapinsalang epekto ng mga sinag ng ultraviolet na nagdudulot ng sunburn, kanser sa balat, mga katarata (pag-ulap ng lens ng mata), pagpapahina ng immune system;
- Binubuo nito ang stratosphere - isang layer ng atmospera kung saan ang temperatura ay tumataas sa taas, na naglilimita sa mga proseso ng pagbuo ng panahon sa troposphere: ang itaas na pinainit na mga layer ng atmospera ay pumipigil sa pagtaas ng mas malamig na hangin sa ibabaw. Kung hindi dahil sa ozone layer, ang temperatura ng atmospera ay unti-unting bababa sa taas at ang temperaturang rehimen ng Earth ay magiging ganap na naiiba.
Pagkaubos ng ozone
Noong kalagitnaan ng 1960s. ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na may mga kadahilanan na sumisira ozone sa atmospera. Ang ganitong mga kadahilanan ay mga libreng radical mula sa singaw ng tubig at nitrogen oxide na inilabas sa stratosphere na may tambutso ng supersonic na sasakyang panghimpapawid at nagmumula sa mas mababang mga layer ng troposphere.
Noong 1973, natuklasan ng mga Amerikanong chemist na sina F. Rowland at M. Molina na ang ozone ay sinisira ng mga chlorofluorocarbon, na kilala bilang freon. Para sa pagtuklas na ito sina F. Rowland at M. Molina noong 1996. ay ginawaran ng Nobel Prize.
Noong 1984 isang grupo ng mga Amerikanong siyentipiko na pinamumunuan ni D. Farman ang naglathala ng datos mula sa pananaliksik na isinagawa sa Antarctica. Ipinakita nila na noong tagsibol ng 1983 ang nilalaman ng ozone sa Antarctica ay bumaba sa 40%. Ayon kay D. Farman, "ang langit sa ibabaw ng Antarctica ay literal na walang laman, at ito ay kakila-kilabot" (Roun Sh., 1993).
Ang pagbaba ng konsentrasyon ng ozone sa Antarctica ay tinatawag na "ozone hole". Sa kasalukuyan, ang mga sukat ng "butas" ay halos katumbas ng lugar ng mainland na ito.
Ang matalim na pagbaba sa konsentrasyon ng ozone sa Antarctica ay ipinaliwanag ng maraming mga kadahilanan:
- Ang pagbuo ng ozone ay posible lamang sa pagkakaroon ng ultraviolet rays, hindi ito nangyayari sa polar night;
- Ang mababang temperatura ay nag-aambag sa pagbuo ng mga ice stratospheric na ulap sa Antarctica, sa mga particle kung saan ang mga reaksyon ng pagkasira ng ozone ay pinabilis;
- Ang sirkulasyon ng mga masa ng hangin sa Antarctica ay may ilang mga tampok: sa tagsibol, ang mga pataas na agos ng eddy ay nabubuo sa ibabaw nito, sinisipsip ang hangin sa lugar na ito mula sa troposphere na may mababang nilalaman ng ozone at pinipigilan ang pag-agos ng hangin na mayaman sa ozone mula sa gitnang latitude.
Ang pangunahing dahilan para sa pagbaba ng konsentrasyon ng ozone sa Antarctica ay ang pagbuo ng mga stratospheric na ulap ng yelo sa itaas nito, sa mga particle kung saan ang mga proseso ng pagkasira ng ozone sa pamamagitan ng chlorine ay isinaaktibo.
Matapos ang pagtuklas ng "ozone hole" sa Antarctica, isinagawa ang siyentipikong pananaliksik upang pag-aralan ang epekto ng konsentrasyon ng ozone sa atmospera sa mga biyolohikal na bagay. Napag-alaman na sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng ozone ng 1%, ang antas ng pagtagos ng mga sinag ng ultraviolet sa kapaligiran ay tumataas ng 1.5 - 2%. Nag-aambag ito sa isang pagtaas sa saklaw ng kanser sa balat, katarata, pagbaba sa kaligtasan sa sakit ng mga organismo, atbp.
Napagpasyahan ng mga siyentipiko na ang pagtaas ng dosis ng ultraviolet radiation ay nagbabawas sa kalidad ng binhi, paglaban ng halaman sa tagtuyot, mga sakit, at binabawasan ang produksyon ng Antarctic phytoplankton at ang kaligtasan ng mga isda, na maaaring magkaroon ng malaking epekto sa pandaigdigang pangisdaan. Sa pagbaba ng ozone content sa atmospera ng 25%, ang produksyon ng phytoplankton ay maaaring bumaba ng 35%.
Simula noon, kinumpirma ng mga sukat ang malawakang pagkaubos ng ozone layer sa halos buong planeta. Halimbawa, sa Russia sa nakalipas na sampung taon, ang konsentrasyon ng ozone layer ay bumaba ng 4-6% sa taglamig at ng 3% sa tag-araw.
Sa kasalukuyan, ang pagkaubos ng ozone layer ay kinikilala ng lahat bilang isang seryosong banta sa pandaigdigang seguridad sa kapaligiran. Ang pagbaba sa konsentrasyon ng ozone ay nagpapahina sa kakayahan ng atmospera na protektahan ang lahat ng buhay sa Earth mula sa brutal na ultraviolet radiation (UV - radiation). Ang mga buhay na organismo ay napaka-bulnerable sa ultraviolet radiation, dahil ang enerhiya ng kahit isang photon mula sa mga sinag na ito ay sapat na upang sirain ang mga bono ng kemikal sa karamihan ng mga organikong molekula. Ito ay hindi nagkataon na sa mga lugar na may mababang nilalaman ng ozone, ang mga sunburn ay marami, isang pagtaas sa kanser sa balat, atbp. Bilang karagdagan sa mga sakit sa balat, posibleng magkaroon ng mga sakit sa mata (katarata, atbp.), Pagpigil sa immune system, atbp.
Naitatag din na sa ilalim ng impluwensya ng malakas na radiation ng ultraviolet, ang mga halaman ay unti-unting nawawala ang kanilang kakayahan sa photosynthesis, at ang pagkagambala sa mahahalagang aktibidad ng plankton ay humahantong sa isang break sa trophic chain ng biota ng aquatic ecosystem, atbp.
Ang agham ay hindi pa ganap na naitatag kung ano ang mga pangunahing proseso na lumalabag sa ozone layer. Parehong natural at anthropogenic na pinagmulan ng "ozone holes" ay ipinapalagay. Ang huli, ayon sa karamihan ng mga siyentipiko, ay mas malamang at nauugnay sa isang pagtaas ng nilalaman ng chlorofluorocarbons (freons). Ang mga freon ay malawakang ginagamit sa pang-industriyang produksyon at sa pang-araw-araw na buhay (mga cooling unit, solvents, sprayer, aerosol packages, atbp.). Ang pagtaas sa atmospera, ang mga freon ay nabubulok sa paglabas ng chlorine oxide, na may masamang epekto sa mga molekula ng ozone.
Ayon sa internasyonal na organisasyong pangkapaligiran na Greenpeace, ang pangunahing mga supplier ng chlorofluorocarbons (freons) ay ang USA - 30.85%, Japan - 12.42%, Great Britain - 8.62% at Russia - 8.0%. Ang Estados Unidos ay gumawa ng "butas" sa ozone layer na may lawak na 7 milyong kilometro kuwadrado, Japan - 3 milyong kilometro kuwadrado, na 7 beses na mas malaki kaysa sa lugar ng Japan mismo. Kamakailan, ang mga pabrika ay itinayo sa USA at sa ilang mga Kanluraning bansa para sa paggawa ng mga bagong uri ng mga nagpapalamig (hydrochlorofluorocarbons) na may mababang potensyal para sa pagkasira ng ozone.
Matapos masuri ang dami ng paggawa ng mga chlorofluorocarbon at ang kanilang paglabas sa atmospera, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ito ay humahantong sa hindi maiiwasang pagkasira ng ozone layer.
Ang mga internasyonal na pagpupulong ay idinaos at ilang mga kasunduan ang nilagdaan sa mga isyu ng pagbabawas ng chlorofluorocarbon emissions sa atmospera. Noong 1989 Sa Internasyonal na Kumperensya sa Helsinki, 81 bansa ang napagkasunduan na itigil ang paggawa ng lahat ng uri ng chlorofluorocarbon sa taong 2000.
Ayon sa protocol ng Montreal Conference (1990), na kalaunan ay binago sa London (1991) at Copenhagen (1992), ito ay inaasahang bawasan ang chlorofluorocarbon emissions ng 50% noong 1998. Ayon kay Art. 56 ng Batas ng Russian Federation on Environmental Protection, alinsunod sa mga internasyonal na kasunduan, ang lahat ng mga organisasyon at negosyo ay kinakailangang bawasan at kasunod na ganap na ihinto ang paggawa at paggamit ng mga sangkap na nakakasira ng ozone. Ang batas ay nagbibigay ng mga sumusunod na hanay ng mga hakbang upang protektahan ang ozone layer:
- Organisasyon ng mga obserbasyon ng mga pagbabago sa ozone layer sa ilalim ng impluwensya ng pang-ekonomiyang aktibidad at iba pang mga proseso;
- Pagsunod sa mga pamantayan ng maximum na pinahihintulutang paglabas ng mga sangkap na negatibong nakakaapekto sa estado ng ozone layer;
- Regulasyon sa paggawa at paggamit ng mga kemikal na nakakasira sa ozone layer.
Noong 1993, isang Komisyon ng Interdepartmental ang itinatag sa ating bansa, na ang gawain ay upang i-coordinate ang mga aktibidad ng iba't ibang mga organisasyon upang matupad ang mga internasyonal na obligasyon na protektahan ang ozone layer at itigil ang paggawa ng mga sangkap na nakakasira ng ozone sa taong 2000. Mayroon ding masinsinang pag-unlad at pagpapatupad ng mga hakbang upang lubos na bawasan ang mga emisyon ng mga sulfur compound, nitrogen oxide at iba pang pinaka-mapanganib na air pollutants.
Kahit na ang protocol ay ipinatupad ng lahat ng mga bansa, ang problema ng pagprotekta sa mga tao mula sa UV radiation ay dapat na patuloy na matugunan, dahil marami sa mga chlorofluorocarbon ay maaaring manatili sa atmospera sa daan-daang taon.
Sa kasalukuyan, ang ozone layer ay nauubos sa rate na 0.5 - 0.7% kada taon.
Ang mga hakbang upang mabawasan ang pagkasira ng ozone ay:
- Isang pandaigdigang pagbabawal sa paggamit ng mga chlorofluorocarbon sa mga lugar kung saan maaari silang palitan ng iba pang mga sangkap;
- Paggamit ng mga chlorofluorocarbon mula sa mga ginamit na refrigerator at air conditioner;
- Kumpletuhin ang pagbabawal sa paggawa ng chlorofluorocarbons, gallons, chloroform at carbon tetrachloride.
Gayunpaman, ang problema ng pagkasira ng ozone ay hindi limitado sa mga nakakapinsalang epekto ng mga CFC at halon. Tulad ng lahat ng iba pang mga proseso ng biospheric, ang konsentrasyon ng ozone sa atmospera ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, ang relasyon sa pagitan ng lahat ng mga mekanismo ng pagbuo at pagkasira nito. Sa partikular, ang konsentrasyon ng ozone ay apektado ng:
- Ang intensity ng ultraviolet radiation - depende sa aktibidad ng Araw, na may 11 - taon at mas mahabang cycle;
- Ang nilalaman ng oxygen sa atmospera ay nakasalalay sa paggawa ng O2 ng mga halaman. Nababawasan ito ng deforestation ng tao, pag-aararo ng lupa, na nagpapabilis sa pagkabulok ng mga organikong bagay, at ang pagkasunog ng mga fossil fuel;
- Mga pagsabog ng bulkan - nagdadala sa atmospera ng napakalaking dami ng alikabok na kumukuha ng sikat ng araw, mga oxide ng nitrogen at asupre;
- Ang polusyon sa atmospera sa pamamagitan ng mga pang-industriyang emisyon (nitrogen oxides, alikabok, sulfuric acid aerosols) - ang mga droplet ng acid ay mga sentro ng condensation ng singaw ng tubig, at samakatuwid ang sanhi ng pagbuo ng ulap.
Ang isang bilang ng mga siyentipiko ay patuloy na igiit ang likas na pinagmulan ng "ozone hole". Nakikita nila ang mga dahilan ng paglitaw nito sa natural na pagkakaiba-iba ng ozonosphere, ang paikot na aktibidad ng Araw, habang ang iba ay iniuugnay ang mga prosesong ito sa rifting at degassing ng Earth.
Una sa lahat, dapat itong maging malinaw na ang ozone hole, salungat sa pangalan nito, ay hindi isang butas sa atmospera. Ang molekula ng ozone ay naiiba sa ordinaryong molekula ng oxygen dahil hindi ito binubuo ng dalawa, ngunit ng tatlong mga atomo ng oxygen na konektado sa isa't isa. Sa kapaligiran, ang ozone ay puro sa tinatawag na layer ng ozone, sa taas na humigit-kumulang 30 km sa loob ng stratosphere. Sa layer na ito, ang pagsipsip ng ultraviolet rays na ibinubuga ng Araw ay nagaganap - kung hindi, ang solar radiation ay maaaring magdulot ng malaking pinsala sa buhay sa ibabaw ng Earth. Samakatuwid, ang anumang banta sa ozone layer ay nararapat sa pinakaseryosong saloobin. Noong 1985, natuklasan ng mga British scientist na nagtatrabaho sa South Pole na sa panahon ng tagsibol ng Antarctic, ang antas ng ozone sa atmospera ay mas mababa sa normal. Bawat taon sa parehong oras, ang halaga ng ozone ay bumaba - minsan mas marami, minsan mas kaunti. Ang mga katulad ngunit hindi gaanong binibigkas na mga butas ng ozone ay lumitaw din sa North Pole noong Arctic spring.
Sa mga sumunod na taon, nalaman ng mga siyentipiko kung bakit lumilitaw ang butas ng ozone. Kapag nagtatago ang araw at nagsimula ang mahabang polar night, mayroong matinding pagbaba sa temperatura, at nabubuo ang matataas na stratospheric na ulap, na naglalaman ng mga kristal na yelo. Ang hitsura ng mga kristal na ito ay nagiging sanhi ng isang serye ng mga kumplikadong reaksiyong kemikal na humahantong sa akumulasyon ng molekular na kloro (ang molekula ng klorin ay binubuo ng dalawang konektadong mga atomo ng klorin). Kapag lumitaw ang araw at nagsimula ang tagsibol ng Antarctic, sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet rays, ang mga intramolecular bond ay nasira, at isang stream ng chlorine atoms ang dumadaloy sa atmospera. Ang mga atomo na ito ay kumikilos bilang mga katalista para sa pagbabago ng ozone sa simpleng oxygen, na nagpapatuloy ayon sa sumusunod na double scheme:
Cl + O 3 -> ClO + O 2 at ClO + O -> Cl + O 2
Bilang resulta ng mga reaksyong ito, ang mga molekula ng ozone (O 3) ay na-convert sa mga molekula ng oxygen (O 2), habang ang orihinal na mga atomo ng klorin ay nananatili sa isang libreng estado at muling nakikilahok sa prosesong ito (ang bawat molekula ng klorin ay sumisira ng isang milyong molekula ng ozone bago sila ay inalis mula sa atmospera sa ilalim ng iba pang mga kemikal na reaksyon). Bilang resulta ng kadena ng mga pagbabagong ito, nagsisimulang mawala ang ozone mula sa atmospera sa Antarctica, na bumubuo ng isang butas ng ozone. Gayunpaman, sa lalong madaling panahon, sa pag-init, ang Antarctic vortices ay gumuho, sariwang hangin (na naglalaman ng bagong ozone) ay sumugod sa lugar, at ang butas ay nawala.
Noong 1987, ang Internasyonal na Kumperensya sa banta sa ozone layer ay ginanap sa Montreal, at ang mga industriyalisadong bansa ay sumang-ayon na bawasan, at kalaunan ay itigil, ang produksyon ng chlorinated at fluorinated hydrocarbons (chlorofluorocarbons, CFCs) — mga kemikal na sumisira sa ozone layer. Sa pamamagitan ng 1992, ang pagpapalit ng mga sangkap na ito ng mga ligtas ay naging matagumpay kung kaya't ang isang desisyon ay ginawa upang ganap na alisin ang mga ito noong 1996. Ngayon, naniniwala ang mga siyentipiko na sa loob ng limampung taon ang ozone layer ay ganap na mababawi.
Ang mga ito at ang iba pang kamakailang siyentipikong mga natuklasan ay nagpatibay sa konklusyon ng mga nakaraang pagtatasa na ang katawan ng siyentipikong ebidensya ay nagmumungkahi na ang naobserbahang pagkawala ng ozone sa kalagitnaan at mataas na latitude ay higit sa lahat ay dahil sa mga anthropogenic na chlorine at bromine na naglalaman ng mga compound.
Orihinal na teksto (Ingles)
Ang mga ito at iba pang kamakailang mga natuklasang siyentipiko ay nagpapatibay sa konklusyon ng nakaraang pagtatasa na ang bigat ng siyentipikong ebidensya ay nagmumungkahi na ang naobserbahang pagkawala ng ozone sa gitna at mataas na latitude ay higit sa lahat ay dahil sa anthropogenic chlorine at bromine compound.
Ayon sa isa pang hypothesis, ang proseso ng pagbuo ng "mga butas ng ozone" ay maaaring natural at hindi nauugnay lamang sa mga nakakapinsalang epekto ng sibilisasyon ng tao.
Upang matukoy ang mga hangganan ng butas ng ozone, isang minimum na antas ng ozone sa kapaligiran ng 220 na mga yunit ng Dobson ang napili.
Ang lugar ng ozone hole sa Antarctic ay may average na 22.8 milyong kilometro kuwadrado noong 2018 (noong 2010-2017, ang average na taunang halaga ay mula 17.4 hanggang 25.6 milyong kilometro kuwadrado, noong 2000-2009 - mula 12.0 hanggang 26.6 milyong kilometro kuwadrado, noong 1990-1999 - mula 18.8 hanggang 25.9 milyong kilometro kuwadrado).
Kwento [ | ]
Ang isang ozone hole na may diameter na higit sa 1000 km ay unang natuklasan noong 1985 sa Southern Hemisphere, sa ibabaw ng Antarctica, ng isang grupo ng mga British scientist: (Ingles), (Ingles), (Ingles), na naglathala ng kaukulang artikulo sa journal Nature. Tuwing Agosto ito ay lumitaw, at noong Disyembre - Enero ito ay tumigil na umiral. Maraming mini-ozone hole ang umiiral sa Northern Hemisphere sa Arctic sa taglagas at taglamig. Ang lugar ng naturang butas ay hindi lalampas sa 2 milyong km², ang buhay nito ay hanggang 7 araw.
Mekanismo ng Edukasyon[ | ]
Bilang resulta ng kawalan ng solar radiation, ang ozone ay hindi nabuo sa mga polar night. Walang ultraviolet - walang ozone. Sa pagkakaroon ng malaking masa, ang mga molekula ng ozone ay bumababa sa ibabaw ng Earth at nawasak, dahil sila ay hindi matatag sa normal na presyon.
Iminungkahi nina Rowland at Molina na ang mga chlorine atoms ay maaaring maging sanhi ng pagkasira ng malaking halaga ng ozone sa stratosphere. Ang kanilang mga natuklasan ay batay sa katulad na gawain nina Paul Joseph Crutzen at Harold Johnstone, na nagpakita na ang nitric oxide (II) (NO) ay maaaring mapabilis ang pag-ubos ng ozone.
Ang isang kumbinasyon ng mga kadahilanan ay humahantong sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng ozone sa atmospera, ang pangunahing kung saan ay ang pagkamatay ng mga molekula ng ozone sa mga reaksyon sa iba't ibang mga sangkap ng anthropogenic at natural na pinagmulan, ang kawalan ng solar radiation sa panahon ng polar na taglamig, isang partikular na stable polar vortex, na pumipigil sa pagtagos ng ozone mula sa mga subpolar latitude, at ang pagbuo ng polar stratospheric clouds (PSC), na ang mga particle sa ibabaw ay nagpapagana ng mga reaksyon ng pagkabulok ng ozone. Ang mga salik na ito ay partikular na katangian ng Antarctic, sa Arctic ang polar vortex ay mas mahina dahil sa kakulangan ng isang kontinental na ibabaw, ang temperatura ay ilang degree na mas mataas kaysa sa Antarctic, at ang mga PSO ay hindi gaanong karaniwan, at sila ay may posibilidad na masira. hanggang sa unang bahagi ng taglagas. Bilang reaktibo, ang mga molekula ng ozone ay maaaring tumugon sa maraming mga inorganic at organikong compound. Ang mga pangunahing sangkap na nag-aambag sa pagkasira ng mga molekula ng ozone ay mga simpleng sangkap (hydrogen, oxygen atoms, chlorine, bromine), inorganic (hydrogen chloride, nitrogen monoxide) at mga organikong compound (methane, fluorochlorine at fluorobromofreons, na naglalabas ng chlorine at bromine atoms) . Hindi tulad, halimbawa, ang mga hydrofluorofreon, na nabubulok sa mga atomo ng fluorine, na, sa turn, ay mabilis na tumutugon sa tubig, na bumubuo ng matatag na hydrogen fluoride. Kaya, ang fluorine ay hindi nakikilahok sa mga reaksyon ng pagkabulok ng ozone. Ang iodine ay hindi rin sumisira sa stratospheric ozone, dahil ang iodine-containing organic matter ay halos ganap na natupok kahit sa troposphere. Ang mga pangunahing reaksyon na nag-aambag sa pagkasira ng ozone ay ibinigay sa artikulo tungkol sa ozone layer.
Epekto [ | ]
Ang paghina ng ozone layer ay nagpapataas ng daloy ng ultraviolet solar radiation na tumatagos sa tubig ng karagatan, na humahantong sa pagtaas ng dami ng namamatay sa mga hayop at halaman sa dagat.
Pagpapanumbalik ng ozone layer[ | ]
Bagama't ang sangkatauhan ay gumawa ng mga hakbang upang limitahan ang mga emisyon ng chlorine-at bromine-containing freon sa pamamagitan ng paglipat sa iba pang mga substance, tulad ng fluorine-containing freons, ang proseso ng pagpapanumbalik ng ozone layer ay tatagal ng ilang dekada. Una sa lahat, ito ay dahil sa malaking dami ng mga freon na naipon na sa atmospera, na may habang-buhay na sampu at kahit daan-daang taon. Samakatuwid, ang paghihigpit ng butas ng ozone ay hindi dapat asahan bago ang 2048. Ayon kay Propesor Susan Solomon, sa pagitan ng 2000 at 2015, ang ozone hole sa Antarctica ay lumiit ng halos kasing laki ng India. Ayon sa NASA, noong 2000 ang average na taunang lugar ng ozone hole sa Antarctica ay 24.8 million square kilometers, noong 2015 - 25.6 million square kilometers.
Mga maling akala tungkol sa butas ng ozone[ | ]
Mayroong ilang mga malawakang alamat tungkol sa pagbuo ng mga butas ng ozone. Sa kabila ng kanilang pagiging di-siyentipiko, madalas silang lumalabas sa media [ ] - minsan dahil sa kamangmangan, minsan sinusuportahan ng mga conspiracy theorist. Ang ilan sa mga ito ay nakalista sa ibaba.
Matagal nang umiiral ang butas ng ozone sa Antarctica[ | ]
Ang mga sistematikong siyentipikong obserbasyon ng ozone layer ng Antarctica ay isinagawa mula noong 20s ng XX century, ngunit sa ikalawang kalahati lamang ng 70s ay natuklasan ang pagbuo ng isang "matatag" na Antarctic ozone hole, at ang mabilis na pag-unlad nito (pagtaas sa laki at pagbaba sa average na konsentrasyon ng ozone sa loob ng mga hangganan ng butas ) noong 1980s at 1990s ay nagdulot ng takot na takot na ang point of no return sa antas ng mapanirang anthropogenic na epekto sa ozone layer ay naipasa na.
Ang mga freon ang pangunahing sumisira ng ozone.[ | ]
Ang pahayag na ito ay totoo para sa gitna at mataas na latitude. Sa natitira, ang chlorine cycle ay responsable para sa 15-25% lamang ng pagkawala ng ozone sa stratosphere. Kasabay nito, dapat tandaan na 80% ng chlorine ay anthropogenic na pinagmulan (para sa higit pang mga detalye tungkol sa kontribusyon ng iba't ibang mga cycle, tingnan ang artikulo sa ozone layer). Iyon ay, ang interbensyon ng tao ay lubos na nagpapataas ng kontribusyon ng chlorine cycle. At kung may posibilidad na dagdagan ang produksyon ng mga freon bago ang pagpasok sa puwersa ng Montreal Protocol (10% bawat taon), mula 30 hanggang 50% ng kabuuang pagkawala ng ozone noong 2050 ay dahil sa pagkakalantad sa mga freon. Bago ang interbensyon ng tao, ang mga proseso ng pagbuo ng ozone at pagkasira nito ay nasa equilibrium. Ngunit ang mga freon na ibinubuga ng aktibidad ng tao ay naglipat ng balanseng ito patungo sa pagbaba ng konsentrasyon ng ozone. Tulad ng para sa mga polar ozone hole, ang sitwasyon ay ganap na naiiba. Ang mekanismo ng pagkasira ng ozone ay sa panimula ay naiiba mula sa mas mataas na latitude, ang pangunahing yugto ay ang conversion ng mga hindi aktibong anyo ng mga sangkap na naglalaman ng halogen sa mga oxide, na nangyayari sa ibabaw ng mga particle ng polar stratospheric na ulap. At bilang isang resulta, halos lahat ng ozone ay nawasak sa mga reaksyon sa mga halogens, ang klorin ay responsable para sa 40-50% at ang bromine ay tungkol sa 20-40%.
Posisyon ng DuPont[ | ]
Ang DuPont, pagkatapos ng paglalathala ng data sa pakikilahok ng mga freon sa pagkasira ng stratospheric ozone, kinuha ang teoryang ito nang may poot at gumugol ng milyun-milyong dolyar sa isang kampanya sa pindutin upang protektahan ang mga freon. Isinulat ng tagapangulo ng DuPont sa isang artikulo noong Hulyo 16, 1975 sa Chemical Week na ang teorya ng pag-ubos ng ozone ay science fiction, katarantaduhan na walang kahulugan. Bilang karagdagan sa DuPont, maraming kumpanya sa buong mundo ang gumawa at patuloy na gumagawa ng iba't ibang uri ng freon na walang royalty.
Masyadong mabigat ang mga freon para maabot ang stratosphere[ | ]
Minsan ay pinagtatalunan na dahil ang mga molekula ng Freon ay mas mabigat kaysa sa nitrogen at oxygen, hindi nila maaabot ang stratosphere sa malalaking dami. Gayunpaman, ang mga gas sa atmospera ay ganap na halo-halong at hindi stratified o pinagsunod-sunod ayon sa timbang. Ang mga pagtatantya ng kinakailangang oras para sa diffusional na paghihiwalay ng mga gas sa atmospera ay nangangailangan ng mga oras ng pagkakasunud-sunod ng libu-libong taon. Siyempre, hindi ito posible sa isang dinamikong kapaligiran. Ang mga proseso ng vertical mass transfer, convection at turbulence ay ganap na pinaghahalo ang atmospera sa ibaba ng turbopause nang mas mabilis. Samakatuwid, kahit na ang mga mabibigat na gas tulad ng inert o freon ay pantay na ipinamamahagi sa atmospera, kabilang ang pag-abot sa stratosphere. Ang mga pang-eksperimentong sukat ng kanilang mga konsentrasyon sa atmospera ay nagpapatunay nito; Ipinapakita rin ng mga pagsukat na tumatagal ng humigit-kumulang limang taon para sa mga gas na inilabas sa ibabaw ng Earth upang maabot ang stratosphere, tingnan ang pangalawang graph sa kanan. Kung ang mga gas sa atmospera ay hindi naghahalo, kung gayon ang mga mabibigat na gas mula sa komposisyon nito bilang argon at carbon dioxide ay bubuo ng isang layer na ilang sampung metro ang kapal sa ibabaw ng Earth, na gagawing hindi matirahan ang ibabaw ng Earth. Pero hindi pala. Ang parehong krypton na may atomic mass na 84 at helium na may atomic mass na 4 ay may parehong kamag-anak na konsentrasyon, na malapit sa ibabaw, na hanggang sa 100 km ang taas. Siyempre, ang lahat ng nasa itaas ay totoo lamang para sa mga gas na medyo stable, tulad ng mga freon o inert gas. Ang mga sangkap na pumapasok sa mga reaksyon at napapailalim din sa iba't ibang mga pisikal na impluwensya, halimbawa, natutunaw sa tubig, ay may pag-asa ng konsentrasyon sa taas.
Ang mga pangunahing pinagmumulan ng mga halogens ay natural, hindi anthropogenic[ | ]
Mga mapagkukunan ng chlorine sa stratosphere
May isang opinyon na ang mga likas na pinagmumulan ng mga halogen, tulad ng mga bulkan o karagatan, ay mas makabuluhan para sa proseso ng pag-ubos ng ozone kaysa sa ginawa ng tao. Nang walang pag-aalinlangan sa kontribusyon ng mga likas na pinagkukunan sa kabuuang balanse ng mga halogens, dapat tandaan na sa pangkalahatan ay hindi sila umabot sa stratosphere dahil sa ang katunayan na ang mga ito ay nalulusaw sa tubig (pangunahin ang mga chloride ions at hydrogen chloride) at nahuhugasan sa labas ng tubig. kapaligiran, bumabagsak bilang ulan sa lupa. Gayundin, ang mga natural na compound ay hindi gaanong matatag kaysa sa mga freon, halimbawa, ang methyl chloride ay may atmospheric na buhay na halos isang taon lamang, kumpara sa sampu at daan-daang taon para sa mga freon. Samakatuwid, ang kanilang kontribusyon sa pagkasira ng stratospheric ozone ay medyo maliit. Kahit na ang pambihirang pagsabog ng Mount Pinatubo noong Hunyo 1991 ay nagdulot ng pagbaba sa mga antas ng ozone hindi dahil sa inilabas na mga halogens, ngunit dahil sa pagbuo ng isang malaking masa ng sulfuric acid aerosols, na ang ibabaw nito ay na-catalyzed ang mga reaksyon ng pagkasira ng ozone. Sa kabutihang palad, pagkatapos ng tatlong taon, halos ang buong masa ng mga aerosol ng bulkan ay tinanggal mula sa atmospera. Kaya, ang mga pagsabog ng bulkan ay medyo panandaliang mga salik na nakakaapekto sa ozone layer, hindi katulad ng mga freon, na may habang-buhay na sampu at daan-daang taon.
Ang butas ng ozone ay dapat na nasa itaas ng mga pinagmumulan ng freon[ | ]
Dynamics ng mga pagbabago sa laki ng ozone hole at ozone concentration sa Antarctica sa pamamagitan ng mga taon
Marami ang hindi naiintindihan kung bakit nabuo ang butas ng ozone sa Antarctic, kapag ang mga pangunahing paglabas ng mga freon ay nangyayari sa Northern Hemisphere. Ang katotohanan ay ang mga freon ay mahusay na halo-halong sa troposphere at stratosphere. Dahil sa kanilang mababang reaktibiti, halos hindi sila natupok sa mas mababang mga layer ng atmospera at may buhay na ilang taon o kahit na mga dekada. Ang pagiging mataas na pabagu-bago ng isip molecular compounds, naabot nila ang itaas na kapaligiran medyo madali.
Ang Antarctic na "ozone hole" mismo ay hindi umiiral sa buong taon. Lumilitaw ito sa huling bahagi ng taglamig - unang bahagi ng tagsibol (Agosto-Setyembre) at nagpapakita ng sarili sa isang kapansin-pansing pagbaba sa average na konsentrasyon ng ozone sa loob ng isang malawak na heograpikal na lugar. Ang mga dahilan kung bakit nabubuo ang ozone hole sa Antarctica ay nauugnay sa mga kakaibang katangian ng lokal na klima. Ang mababang temperatura ng taglamig sa Antarctic ay humantong sa pagbuo ng polar vortex. Ang hangin sa loob ng vortex na ito ay pangunahing gumagalaw sa mga saradong landas sa palibot ng South Pole at mahinang humahalo sa hangin mula sa ibang mga latitude. Sa oras na ito, ang rehiyon ng polar ay hindi naiilaw ng Araw, at sa kawalan ng ultraviolet radiation, ang ozone ay hindi nabuo, ngunit, naipon bago, ay nawasak (kapwa bilang isang resulta ng mga pakikipag-ugnayan sa iba pang mga sangkap at mga particle, at kusang-loob, dahil ang mga molekula ng ozone ay hindi matatag). Sa pagdating ng polar day, ang dami ng ozone ay unti-unting tumataas at muling umabot sa normal na antas. Iyon ay, ang pagbabagu-bago sa konsentrasyon ng ozone sa Antarctic ay pana-panahon.
Ngunit kung susuriin natin ang dinamika ng mga pagbabago sa konsentrasyon ng ozone at ang laki ng butas ng osono na naa-average sa bawat taon sa nakalipas na mga dekada, kung gayon mayroong isang malinaw na kalakaran patungo sa pagbaba ng average na konsentrasyon ng ozone sa loob ng isang malaking heograpikal na lugar.
Mga mapagkukunan at tala[ | ]
- Scientific Assessment ng Ozone Depletion: 2006(Ingles) . Hinango noong Disyembre 13, 2007. Na-archive mula sa orihinal noong Pebrero 16, 2012.
- "Ang kaalaman ay kapangyarihan" Balita sa agham: 27.12.99 (Ruso). Hinango noong Hulyo 3, 2007. Na-archive mula sa orihinal noong Pebrero 16, 2012.
Mga apatnapung taon na ang nakalilipas, unang natuklasan na ang ozone layer sa atmospera ng daigdig ay nagsimulang maubos. Ang unang nakapansin nito ay ang mga British scientist na nagtrabaho sa isang research base sa Antarctica. Nalaman nila na sa ibabaw ng istasyon ng Halley Bay, halos huminto ang kapal ng ozone! Sa oras na iyon, ang mga posibleng sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi pa napag-aaralan, kaya't ang natitira na lamang para sa mga siyentipiko ay ang pagmasdan ang pag-unlad ng sitwasyon. At ang mga resulta ay hindi nakalulugod sa kanila - ang mga butas ng ozone ay hindi lamang nagsara, ngunit kumalat pa sa malayo sa South Pole. Kaya nagkaroon ng impormasyon tungkol sa isang bagong pandaigdigang sakuna.
Ano nga ba ang mga butas ng ozone?
Ang Ozone ay isang gas na ginawa mula sa oxygen sa pamamagitan ng ultraviolet radiation mula sa araw. Ito, sa turn, ay pinipigilan ang pagpasa ng radiation na ito, ang epekto nito ay nakakapinsala sa lahat ng nabubuhay na organismo. Ang isang layer ng gas na ito ay matatagpuan sa taas na halos dalawampung kilometro sa itaas ng ibabaw at pinoprotektahan ang planeta mula sa mga negatibong epekto ng solar energy. Ang mga butas ng ozone ay mga lugar kung saan bumababa ang kapal ng gas sa ilang kadahilanan. Sa yugtong ito, sapat pa rin na antalahin ang ultraviolet, ngunit kung ang sangkatauhan ay walang gagawing pagbabago sa sitwasyon, pagkaraan ng ilang oras ang pagkaubos ng ozone layer ay hahantong sa katotohanan na ang nakakapinsalang radiation ay maaaring malayang tumagos sa kapaligiran, at pagkatapos ay ang pagkakaroon. ng buhay sa Earth ay magiging imposible.
Bakit lumilitaw ang mga butas ng ozone?
Paggalugad sa kalawakan
Gayunpaman, sa kabila ng malawak na pagkakaiba-iba ng mga posibleng bersyon, ang pinaka-malamang sa kanila ay nananatiling anthropogenic. Sa katunayan, sa kalagitnaan ng huling siglo, maraming mga paglulunsad ng mga rocket sa kalawakan, na ang bawat isa ay nag-alis, nag-iwan ng "butas" sa atmospera, na bumabagsak sa ozone layer. Sa loob lamang ng tatlumpung taon ng paggalugad sa kalawakan, 30% ng proteksiyon na hadlang ng Earth, na nabuo sa loob ng apat na bilyong taon, ay nawasak!
Freon
Ang Freon ay isang mapanirang sangkap para sa ozone, na malawakang ginagamit kapwa sa pang-araw-araw na buhay at sa industriya. Ito ay nakapaloob sa halos lahat ng mga gas cartridge ng huling siglo: sa mga spray ng buhok, pabango, deodorant, mga pamatay ng apoy. Ito ay kahit na sa mga refrigerator at air conditioner! Hindi kataka-taka na araw-araw parami nang parami ang mga bagong butas ng ozone na lumitaw, at ang proteksiyon na layer ay naging mas payat at payat.
Mga solusyon
Sa ngayon, ang problema ay nananatiling talamak at may kaugnayan. Maraming mga kasunduan ang pinagtibay kung saan ang mga sangkap na nakakapinsala sa ozone layer ay ipinagbabawal na gamitin sa produksyon at industriya. Ngunit ito ay hindi sapat, dahil ang tanong ay hindi lamang upang ihinto ang pagkasira ng osono, ngunit din upang ibalik ito. At ang problemang ito ay hindi pa nalulutas.
