Повідомлення на тему озонові діри. Озонові діри - причини і наслідки виникнення озонових дір, шляхи вирішення проблеми

Вступ

Озонова діра діаметром понад 1000 км вперше була виявлена \u200b\u200bв1985 році вюжном полушарііАнтарктідой групою британських вчених. Кожного серпня вона з'являлася, до грудня або січня припиняючи своє існування. НадСеверним півкулею в Арктиці утворювалася інша діра менших розмірів.

Озонова діра - локальне падіння концентрацііозонаозоновом слоеЗемлі. За загальноприйнятою в науковому середовищі теорії, у другій половині XX століття все зростаючий вплив антропогенного чинника у вигляді виділення хлор і бромсодержащіхфреонов призвело до значного стоншення озонового шару, см. наприклад доповідь Всесвітньої метеорологічної організації:

Ці та інші недавно отримані наукові дані зміцнили висновок попередніх оцінок в тому, що перевага на користь наукових доказів свідчить про те, що спостережувана втрата озону в середніх і високих широтах в основному обумовлена \u200b\u200bантропогенними хлор і бромсодержащих сполуками

Згідно з іншою гіпотезою, процес утворення «озонових дір» може бути в значній мірі природним і не пов'язаний виключно з шкідливим впливом людської цивілізації.

механізм утворення

До зменшення концентрації озону в атмосфері веде сукупність факторів, головними з яких є загибель молекул озону в реакціях з різними речовинами антропогенного і природного походження, відсутність сонячного випромінювання протягом полярної зими, особливо стійкий полярний вихор, який перешкоджає проникненню озону з приполярних широт, і освіту полярних стратосферних хмар (ПСО), поверхня частинок якого каталізують реакції розпаду озону. Ці фактори особливо характерні для Антарктики, в Арктиці полярний вихор набагато слабкіше з причини відсутності континентальної поверхні, температура вище на кілька градусів, ніж в Антарктиці, а ПСО менш поширені, до того ж мають тенденцію до розпаду на початку осені. Будучи хімічно активними, молекули озону можуть реагувати з багатьма неорганічними і органічними сполуками. Основними елементами, що вносять вклад в руйнування молекул озону, являютсяпростие веществаводород, атомикіслородахлораброма), неорганічні (хлороводородмоноксід азоту) іорганіческіе соедіненіяметан, фторхлор- і фторбромфреони, які виділяють атоми хлору іброма). На відміну, наприклад від гідрофторфреонов, які розпадаються до атомовфтора, які, в свою чергу, швидко реагують зводиться утворюючи стабільнийфтороводород. Таким чином, фтор не бере участі в реакціях розпаду озона.Йод також не руйнує стратосфернийозон, так як іодсодержащіе органічні речовини майже повністю витрачаються ще в тропосфері. Основні реакції, що вносять внесок у руйнування озону наведені в статті проозоновий шар.

наслідки

Ослаблення озонового шару підсилює потік сонячної радіації на землю і викликає у людей зростання числа ракових утворень шкіри. Також від підвищеного рівня випромінювання страждають рослини і тварини.

Відновлення озонового шару

Хоча людством було вжито заходів щодо обмеження викидів хлор і бромсодержащих фреонів шляхом переходу на інші речовини, наприклад фторвмісні фреони , Процес відновлення озонового шару займе кілька десятиліть. Перш за все, це обумовлено величезним обсягом вже накопичених в атмосфері фреонів, які мають час життя десятки і навіть сотні років. Тому затягування озонової діри не варто очікувати раніше 2048 року

Хибні уявлення заважають про озонової діри

Існує кілька широко поширених міфів щодо освіти озонових дір. Незважаючи на свою ненауковість, вони часто з'являються в ЗМІ - іноді по необізнаності, іноді підтримувані прихильниками теорій змов. Нижче перераховані деякі з них.

Основними руйнівниками озону є фреони

Це твердження справедливе для середніх і високих широт. В інших хлорний цикл відповідальний тільки за 15-25% втрат озону в стратосфері. При цьому необхідно відзначити, що 80% хлору має антропогенне походження (Докладніше про внесок різних циклів см. Ст. озоновий шар). Тобто втручання людини сильно збільшує внесок хлорного циклу. І при наявної тенденції до збільшення виробництва фреонів до вступу в дію Монреальського протоколу (10% в рік) від 30 до 50% загальних втрат озону в 2050 році обумовлювалося б впливом фреонів. До втручання людини процеси утворення озону і його руйнування перебували в рівновазі. Але фреони, що викидаються при людської діяльності, змістили цю рівновагу в бік зменшення концентрації озону. Що ж стосується полярних озонових дір, то тут ситуація зовсім інша. Механізм руйнування озону в принципі відрізняється від більш високих широт, ключовий стадією є перетворення неактивних форм галогенсодержащих речовин в оксиди, яка протікає на поверхні частинок полярних стратосферних хмар. І в результаті практично весь озон руйнується в реакціях з галогенами, за 40-50% відповідальний хлор і близько 20-40% - бром.

DuPont ініціював заборону старих і перехід на нові типи фреонів бо у них закінчувався термін дії патенту

DuPont після оприлюднення даних про участь фреонів в руйнуванні стратосферного озону сприйняла цю теорію в багнети і витратила мільйони доларів на кампанію в пресі щодо захисту фреонів. Голова DuPont писав в статті в журналі Chemical Week від 16 липня 1975 року народження, що теорія руйнування озону - це наукова фантастика, дурниця, що не має сенсу. Крім DuPont цілий ряд компаній у всьому світі виробляв і виробляє різні типи фреонів без відрахування ліцензійних платежів

Фреони дуже важкі, щоб досягати стратосфери

Іноді стверджується, що так як молекули фреонів набагато важче азоту і кисню, то вони не можуть досягти стратосфери в значних кількостях. Однак атмосферні гази перемішуються повністю, а не розшаровуються або упорядковано відповідно до вазі. Оцінки необхідного часу для дифузійного розшарування газів в атмосфері вимагають часів порядку тисяч років. Звичайно в динамічної атмосфері це неможливо. Процеси вертікальногомассопереносаконвекціітурбулентності повністю перемішують атмосферу ніжетурбопаузи набагато швидше. Тому навіть такі важкі гази, какінертниефреони, рівномірно розподіляються в атмосфері, досягаючи в тому числі істратосфери. Експериментальні вимірювання їх концентрацій в атмосфері підтверджують це, див. Наприклад справа графік розподілу фреонаCFC-11 по висоті. Також вимірювання показують, що потрібно близько п'яти років для того щоб гази виділилися на поверхні Землі досягли стратосфери, див. Другий графік праворуч. Якби гази в атмосфері перемішувалися, то такі важкі гази з її складу, какаргонуглекіслий газ, утворювали б на поверхні Землі шар в кілька десятків метрів завтовшки, що зробило б поверхню Землі безлюдній. На щастя, це не так. Ікріптон з атомарної масою 84, і гелій з атомарної масою 4, мають одну і ту ж відносну концентрацію, що біля поверхні, що до 100 км висоти. Звичайно, все вищесказане справедливо тільки для газів, які відносно стабільні, як фреони або інертні гази. Речовини, які вступають в реакції, а також піддаються різним фізичним впливам, скажімо, розчиняються у воді, мають залежність концентрації від висоти.

Основними джерелами галогенів є природні, а не антропогенні

Є думка, що природні істочнікігалогенов, напрімервулканиокеани, більш значущі для процесу руйнування озону, ніж вироблені людиною. Не ставлячи під сумнів внесок природних джерел в загальний баланс галогенів, необхідно відзначити, що в основному вони не досягають стратосфери з огляду на те, що є водорозчинними (в основному хлорид-іони і хлороводень) і вимиваються з атмосфери, випадаючи у вигляді дощів на землю. Також природні сполуки менш стійкі, ніж фреони, наприклад метилхлорид має атмосферний час життя всього близько року, в порівнянні з десятками і сотнями років для фреонів. Тому їх внесок в руйнуванні стратосферного озону досить малий. Навіть рідкісне за своєю силою виверження вулканаПінатубо в іюне1991 годавизвало падіння рівня озону не за рахунок вивільнюваних галогенів, а за рахунок утворення великої маси сірчанокислих аерозолів, поверхня яких каталізувала реакції руйнування озону. На щастя, вже через три роки практично вся маса вулканічних аерозолів була видалена з атмосфери. Таким чином, виверження вулканів є порівняно короткостроковими факторами впливу на озоновий шар, на відміну від фреонів, які мають часи життя в десятки і сотні років.

Озонова діра повинна перебувати над джерелами фреонів

Багато хто не розуміє, чому озонова діра утворюється в Антарктиці, коли основні викиди фреонів відбуваються в Північній півкулі. Справа в тому, що фреони добре перемішані втропосферестратосфере. З причини малої реакційної здатності вони практично не витрачаються в нижніх шарах атмосфери і мають термін життя в кілька років або навіть десятиліть. Тому вони легко досягають верхніх шарів атмосфери. Антарктична «озонова діра» існує не постійно. Вона з'являється в кінці зими - початку весни. Причини, по якій озонова діра утворюються в Антарктиці, пов'язані з особливостями місцевого клімату. Низькі температури антарктичної зими призводять до утворення полярного вихору. Повітря всередині цього вихору рухається в основному по замкнутих траєкторіях навколо Південного полюса. В цей час полярна область не освітлюється Сонцем, і там озон не виникає. З приходом літа кількість озону збільшується і знову виходить на колишню норму. Тобто коливання концентрації озону над Антарктикою - сезонні. Однак, якщо простежити усереднену протягом року динаміку зміни концентрації озону і розміру озонової діри протягом останніх десятиліть, то є строго певна тенденція до падіння концентрації озона.Контрольная робота \u003e\u003e Екологія озонових дірок в атмосфері через ... Систематичні спостереження за: i) станом озонового шару (просторова і тимчасова мінливість ...

Виникнення озонових дір в полярних регіонах відбувається через дії цілого ряду факторів. Концентрація озону знижується в результаті впливу речовин природного і антропогенного походження, а також через нестачу сонячного випромінювання протягом полярної зими. Основним антропогенним чинником, що викликає виникнення озонових дір в полярних регіонах відбувається через дії цілого ряду факторів. Концентрація озону знижується в результаті впливу речовин природного і антропогенного походження, а також через нестачу сонячного випромінювання протягом полярної зими. Основним антропогенним чинником, що викликає зменшення концентрації озону, вважається виділення хлор і бромсодержащих фреонів. Крім того, надзвичайно низькі температури в полярних областях стають причиною утворення так званих полярних стратосферних хмар, які в поєднанні з полярними вихорами виступають каталізаторами в реакції розпаду озону, тобто просто вбивають озон.

джерела руйнування

Серед руйнівників озонового шару можна виділити:

1) Фреони.

Озон руйнується під впливом сполук хлору, відомих як фреони, які, також руйнуючись під впливом сонячної радіації, звільняють хлор, «відриває» від молекул озону «третій» атом. Хлор в з'єднання не утворює, але служить каталізатором «розриву». Таким чином, один атом хлору здатний «погубити» багато озону. Вважається, що сполуки хлору здатні залишатися в атмосфері від 50 до 1500 років (в залежності від складу речовини) Землі. Спостереження за озоновим шаром планети проводилися антарктичними експедиціями з середини 50-х.

Озонова діра над Антарктидою, що збільшується по весні і зменшується до осені, була виявлена \u200b\u200bв 1985 році. Відкриття метеорологів викликало ланцюг наслідків економічного характеру. Справа в тому, що в існуванні «дірки» була звинувачена хімічна промисловість, яка виробляє речовини, що містять фреони, що сприяють руйнуванню озону (від дезодорантів до холодильних установок). У питанні про те наскільки людина винен в утворенні «озонових дір» - єдиної думки немає. З одного боку - так, безумовно, винен. Виробництво з'єднань, що призводять до руйнування озону, слід звести до мінімуму, а краще і взагалі припинити. Тобто відмовитися від цілого сектора промисловості, з оборотом в багато мільярдів доларів. А якщо не відмовитися - то перевести її на «безпечні» рейки, що теж коштує грошей.

Точка зору скептиків: людський вплив на атмосферні процеси, при всій його руйнівності в локальному плані, в планетарному масштабі - мізерно. Антіфреоновая кампанія «зелених» має цілком прозору економічну та політичну підоснову: з її допомогою великі американські корпорації (Дюпон, наприклад), душать своїх зарубіжних конкурентів, нав'язуючи угоди по "охороні довкілля"На державному рівні і насильно запроваджуючи новий технологічний виток, який слабші в економічному відношенні держави витримати не в змозі.

2)Висотні літаки

Руйнування озонового шару сприяють не тільки фреони, що виділяються в атмосферу і потрапляють в стратосферу. До руйнування озонового шару причетні і оксиди азоту, які утворюються при ядерних вибухах. Але оксиди азоту утворюються і в камерах згоряння турбореактивних двигунів висотних літаків. Оксиди азоту утворюються з азоту і кисню, які там знаходяться. Швидкість утворення окислів азоту тим більше, чим вище температура, т. Е. Чим більше потужність двигуна. Важлива не тільки потужність двигуна літака, але і висота, на якій він літає і випускає руйнують озон оксиди азоту. Чим вище утворюється окис або закис азоту, тим він більш згубно для озону. Загальна кількість окису азоту, яке викидається в атмосферу в рік, оцінюється в 1 млрд. Т. Приблизно третина цієї кількості викидається літаками вище середнього рівня тропопаузи (11 км). Що стосується літаків, то найбільш шкідливими є викиди військових літаків, кількість яких обчислюється десятками тисяч. Вони літають переважно на висотах озонового шару.

3) Мінеральні добрива

Озон в стратосфері може зменшуватися і за рахунок того, що в стратосферу потрапляє закис азоту N 2 O, яка утворюється при денітрифікації пов'язаного грунтовими бактеріями азоту. Таку ж денітрифікацію пов'язаного азоту виробляють і мікроорганізми в верхньому шарі океанів і морів. Процес денітрифікації безпосередньо пов'язаний з кількістю пов'язаного азоту в ґрунті. Таким чином, можна бути впевненим в тому, що зі зростанням кількості внесених у грунт мінеральних добрив буде в такій же мірі збільшуватися і кількість утвореної закису азоту N 2 O. Далі, з закису азоту утворюються оксиди азоту, які і призводять до руйнування стратосферного озону.

4) ядерні вибухи

При ядерних вибухах виділяється дуже багато енергії у вигляді тепла. Температура, дорівнює 6000 0 С встановлюється вже через кілька секунд після ядерного вибуху. Це енергія вогненної кулі. У сильно нагрітої атмосфері відбуваються такі перетворення хімічних речовин, які при нормальних або не відбуваються, або протікають дуже повільно. Що стосується озону, його зникнення, то найбільш небезпечними для нього є утворюються при цих перетвореннях оксиди азоту. Так, за період з 1952 по 1971 р в результаті ядерних вибухів в атмосфері утворилося близько 3 млн. Т. Оксидів азоту. Подальша доля їх така: вони в результаті перемішування атмосфери потрапляють на різні висоти, в тому числі і в атмосферу. Там вони вступають в хімічні реакції за участю озону, приводячи до його руйнування.

5) Спалювання палива.

Закис азоту виявляється і в димових газах електростанцій. Власне, про те, що окис і двоокис азоту присутні в продуктах згоряння, було відомо давно. Але ці вищі оксиди не впливають на озон. Вони, звичайно, забруднюють атмосферу, сприяють утворенню в ній смогу, але досить швидко видаляються з тропосфери. Закис ж азоту, як уже говорилося, є небезпечною для озону. При низьких температурах вона утворюється в таких реакціях:

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

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

Масштаб цього явища дуже значний. Таким шляхом в атмосфері щорічно утворюється приблизно 3 млн. Т. Закису азоту! Ця цифра говорить про те, що це джерело руйнування озону.

висновок: Джерелами руйнування є: фреони, висотні літаки, мінеральні добрива, ядерні вибухи, спалювання палива.

Озоновий шар знаходиться на висоті від 15 до 25 кілометрів над поверхнею Землі. Першими його виявили і описали французькі фізики Шарль Фабрі і Анрі Буіссон. У 1912 році їм вдалося за допомогою спектроскопічних вимірювань ультрафіолетового випромінювання довести існування озону в віддалених від Землі шарах атмосфери.

Як утворюється озоновий шар?

Озон (від грец. Ὄζω - «пахну») - модифікація кисню, що складається з триатомним молекул O3. При нормальних умовах - блакитний газ.

Озон в атмосфері утворюється під дією сонячного світла. При зіткненні фотонів ультрафіолетового світла з молекулами кисню (О2) від них відщеплюється атом кисню, який, приєднавшись до іншої молекули О2, утворює озон (О3).

Навіщо потрібен озоновий шар?

Озоновий шар поглинає небезпечні ультрафіолетові промені, захищаючи тим самим все живе на Землі від їх згубного випромінювання. Ослаблення шару підсилює потік сонячної радіації.

Підвищення інтенсивності УФ-випромінювання ускладнює процес фотосинтезу у рослин і веде до зниження врожайності сільськогосподарських культур; від ультрафіолету гине фітопланктон - кормова база мешканців Світового океану; негативно впливає інтенсивне УФ-випромінювання і на людину - росте сприйнятливість до хвороб, змінюється структура і пігментація шкіри, підвищується ймовірність виникнення хвороб очей, ракових захворювань, пошкодження молекул ДНК.

Яка товщина озонового шару?

Озоновий шар атмосфери дуже тонкий і становить всього лише 0,3 мм.

Чому утворюються озонові діри?

Існує безліч причин появи озонових дір, але найважливіша з них - забруднення природного середовища людиною. Крім атомів хлору, молекули озону руйнують водень, кисень, бром та інші продукти згоряння, що потрапляють в атмосферу через викиди фабрик, заводів, димових газових ТЕЦ.

Не менший вплив на шар озону надають ядерні випробування: при вибухах виділяється величезна кількість енергії, і утворюються оксиди азоту, які входять в реакцію з озоном і знищують його молекули. Підраховано, що тільки з 1952 по 1971 рік при ядерних вибухах в атмосферу потрапило близько 3 мільйонів тонн цієї речовини. Вчені відзначають, що деякі шкідливі сполуки, потрапивши в атмосферу, можуть продовжувати там свою руйнівну діяльність протягом 75-100 років.

Де знаходяться озонові діри?

Перша озонова діра діаметром понад 1000 км було виявлено над Антарктидою в 1985 році. Згодом ще одна дірка була виявлена \u200b\u200bнад Арктикою, зараз же вченим відомі сотні подібних явищ, хоча самої величезної і небезпечною, як і раніше залишається та, що виникла над Антарктидою.

Незважаючи на те, що сьогодні багатьма країнами світу активно вживаються заходи по обмеженню викидів в атмосферу небезпечних речовин, процес відновлення озонового шару займе кілька десятиліть. За прогнозами вчених, затягування озонових дір не варто очікувати раніше 2048 року.

Озоновий шар вперше був досліджений вченими Британських антарктичних станцій в 1957 році. Озон розглядався як можливий показник довгострокових змін в атмосфері. У 1985 році в журналі Nature було оголошено про щорічне виснаженні озонового шару і формуванні озонових дір.

Що таке озонова діра і причини її появи

У великих кількостях озон виробляється в стратосфері над тропіками, де найсильніше УФ-випромінювання. Потім він циркулює в земній атмосфері у напрямку до полюсів. Кількість озону змінюється в залежності від місця, часу року і повсякденних кліматичних умов. Зменшення концентрації озону в атмосфері, яке спостерігається у полюсів Землі, називають озонової дірою.

Чим тонше стає озоновий шар, тим більше розмір озонових дір. Можна виділити 3 основні причини їх формування:

• Природне перерозподіл концентрації озону в атмосфері. Максимальна кількість озону міститься у екватора, знижуючись у напрямку до полюсів, утворюючи області зі зменшеною концентрацією цього елемента.
• техногенний фактор . Хлорфторвуглеці, що містяться в аерозольних балонах і хладагентах, викидаються в атмосферу в процесі діяльності людини. Відбуваються при цьому хімічні реакції в атмосфері руйнують молекули озону. Це истончает озоновий шар і зменшує його здатність поглинати ультрафіолет.
• Глобальне потепління клімату. Температура на поверхні землі постійно зростає, при цьому верхні шари стратосфери охолоджуються. Це супроводжується формуванням перламутрових хмар, в яких відбуваються реакції руйнування озону.

Наслідки розширення озонових дір

Існування життя на Землі можливо тільки завдяки наявності озонового шару. Він ефективно захищає планету від проникнення шкідливого УФ-випромінювання, яке має високу реакційною здатністю.

• При впливі ультрафіолету пошкоджується ДНК. Це може привести до небажаних мутацій живих організмів.
• УФ-промені проникають навіть крізь воду і викликають загибель клітин рослин і мікроорганізмів, які служать їжею для більш розвинених тварин. В результаті їх чисельність зменшується.
• У людини надлишкове УФ-випромінювання може стати причиною раку шкіри. (Зниження концентрації озону на 1% збільшує число випадків раку шкіри на 5%).
• Прямий контакт ультрафіолету з сітківкою очей провокує виникнення катаракти. Це впливає на якість зору і може викликати сліпоту.

У 1987 році було складено міжнародну угоду - Монреальський протокол - для регулювання викиду в атмосферу шкідливих газів, що руйнують молекули озону. Дотримання протоколу допомагає поступово скоротити виснаження озонового шару в атмосфері і запобігти розширенню озонових дір.

Озоновий шар - це широкий атмосферний пояс, що тягнеться на висоті від 10 до 50 км над поверхнею Землі. Хімічно озон - це молекула, що складається з трьох атомів кисню (молекула кисню містить два атоми). Концентрація озону в атмосфері дуже мала, і невеликі зміни кількості озону призводять до серйозних змін інтенсивності ультрафіолету, що досягає земної поверхні. На відміну від звичайного кисню озон нестійкий, він легко переходить в двоатомний, стійку форму кисню. Озон - набагато сильніший окислювач, ніж кисень, і це робить його здатним вбивати бактерії, пригнічувати ріст і розвиток рослин. Втім, через його низьку в звичайних умовах концентрації в приземних шарах повітря ці його особливості практично не впливають на стан живих систем.

Набагато важливіше його інша властивість, що робить цей газ обов'язковою умовою для всього життя на суші. Це властивість - здатність озону поглинати жорстке (короткохвильове) ультрафіолетове (УФ) випромінювання Сонця. Кванти жорсткого УФ мають енергію, достатню для розриву деяких хімічних зв'язків, тому його відносять до іонізуючих випромінювань. Як і інші випромінювання цього роду, рентгенівське і гамма-випромінювання, воно викликає численні порушення в клітинах живих організмів. Озон утворюється під впливом високоенергетичної сонячної радіації, стимулюючої реакцію між О2 і вільними атомами кисню. Під впливом помірної радіації він розпадається, абсорбуючи енергію цієї радіації. Таким чином, цей циклічний процес "з'їдає" небезпечний ультрафіолет.

Молекули озону, як і кисню, електрично нейтральні, тобто не несуть електричного заряду. Тому саме по собі магнітне поле Землі не впливає на розподіл озону в атмосфері. Верхній шар атмосфери - іоносфера, практично збігається з озоновим шаром.

У полярних зонах, де силові лінії магнітного поля Землі замикаються на її поверхні, спотворення іоносфери дуже значні. Кількість іонів, в тому числі і іонізованого кисню, в верхніх шарах атмосфери полярних зон знижено. Але головна причина малого вмісту озону в області полюсів - мала інтенсивність сонячного опромінення, що падає навіть під час полярного дня під малими кутами до горизонту, а під час полярної ночі відсутні зовсім. Площа полярних «дірок» в озоновому шарі - надійний показник змін загального вмісту озону в атмосфері.

Вміст озону в атмосфері коливається внаслідок багатьох природних причин. Періодичні коливання пов'язані з циклами сонячної активності; багато компонентів вулканічних газів здатні руйнувати озон, тому підвищення вулканічної активності веде до зниження його концентрації. Завдяки високим, сверураганним швидкостям повітряних потоків в стратосфері руйнують озон речовини розносяться на великі площі. Переносяться не тільки руйнівники озону, а й він сам, тому порушення концентрації озону швидко розносяться на великі площі, а локальні невеликі «дірки» в озоновому щиті, викликані, наприклад, запуском ракети, порівняно швидко затягуються. Тільки в полярних областях повітря малорухомий, внаслідок чого зникнення там озону не компенсується його занесенням з інших широт, і полярні «Озон дірки», особливо на Південному полюсі, досить стійкі.

Джерела руйнування озонового шару. Серед руйнівники озонового шару можна виділити:

1) Фреони.

Озон руйнується під впливом сполук хлору, відомих як фреони, які, також руйнуючись під впливом сонячної радіації, звільняють хлор, «відриває» від молекул озону «третій» атом. Хлор в з'єднання не утворює, але служить каталізатором «розриву». Таким чином, один атом хлору здатний «погубити» багато озону. Вважається, що сполуки хлору здатні залишатися в атмосфері від 50 до 1500 років (в залежності від складу речовини) Землі. Спостереження за озоновим шаром планети проводилися антарктичними експедиціями з середини 50-х.

Озонова діра над Антарктидою, що збільшується по весні і зменшується до осені, була виявлена \u200b\u200bв 1985 році. Відкриття метеорологів викликало ланцюг наслідків економічного характеру. Справа в тому, що в існуванні «дірки» була звинувачена хімічна промисловість, яка виробляє речовини, що містять фреони, що сприяють руйнуванню озону (від дезодорантів до холодильних установок).

У питанні про те наскільки людина винен в утворенні «озонових дір» - єдиної думки немає.

З одного боку - так, безумовно винен. Виробництво з'єднань, що призводять до руйнування озону, слід звести до мінімуму, а краще і взагалі припинити. Тобто відмовитися від цілого сектора промисловості, з оборотом в багато мільярдів доларів. А якщо не відмовитися - то перевести її на «безпечні» рейки, що теж коштує грошей.

Точка зору скептиків: людський вплив на атмосферні процеси, при всій його руйнівності в локальному плані, в планетарному масштабі - мізерно. Антіфреоновая кампанія «зелених» має цілком прозору економічну та політичну підоснову: з її допомогою великі американські корпорації (Дюпон, наприклад), душать своїх зарубіжних конкурентів, нав'язуючи угоди по "охорони навколишнього середовища" на державному рівні і насильно запроваджуючи новий технологічний виток, який більш слабкі в економічному відношенні держави витримати не в змозі.

2) Висотні літаки.

Руйнування озонового шару сприяють не тільки фреони, що виділяються в атмосферу і потрапляють в стратосферу. До руйнування озонового шару причетні і оксиди азоту, які утворюються при ядерних вибухах. Але оксиди азоту утворюються і в камерах згоряння турбореактивних двигунів висотних літаків. Оксиди азоту утворюються з азоту і кисню, які там знаходяться. Швидкість утворення окислів азоту тим більше, чим вище температура, т. Е. Чим більше потужність двигуна.

Важлива не тільки потужність двигуна літака, але і висота, на якій він літає і випускає руйнують озон оксиди азоту. Чим вище утворюється окис або закис азоту, тим він більш згубно для озону.

Загальна кількість окису азоту, яке викидається в атмосферу в рік, оцінюється в 1 млрд. Т. Приблизно третина цієї кількості викидається літаками вище середнього рівня тропопаузи (11 км). Що стосується літаків, то найбільш шкідливими є викиди військових літаків, кількість яких обчислюється десятками тисяч. Вони літають переважно на висотах озонового шару.

3) Мінеральні добрива.

Озон в стратосфері може зменшуватися і за рахунок того, що в стратосферу потрапляє закис азоту N2O, яка утворюється при денітрифікації пов'язаного грунтовими бактеріями азоту. Таку ж денітрифікацію пов'язаного азоту виробляють і мікроорганізми в верхньому шарі океанів і морів. Процес денітрифікації безпосередньо пов'язаний з кількістю пов'язаного азоту в ґрунті. Таким чином, можна бути впевненим в тому, що зі зростанням кількості внесених у грунт мінеральних добрив буде в такій же мірі збільшуватися і кількість утвореної закису азоту N2O. Далі, з закису азоту утворюються оксиди азоту, які і призводять до руйнування стратосферного озону.

4) Ядерні вибухи.

При ядерних вибухах виділяється дуже багато енергії у вигляді тепла. Температура, що дорівнює 60000 До встановлюється вже через кілька секунд після ядерного вибуху. Це енергія вогненної кулі. У сильно нагрітої атмосфері відбуваються такі перетворення хімічних речовин, які при нормальних або не відбуваються, або протікають дуже повільно. Що стосується озону, його зникнення, то найбільш небезпечними для нього є утворюються при цих перетвореннях оксиди азоту. Так, за період з 1952 по 1971 р в результаті ядерних вибухів в атмосфері утворилося близько 3 млн т. Оксидів азоту. Подальша доля їх така: вони в результаті перемішування атмосфери потрапляють на різні висоти, в тому числі і в атмосферу. Там вони вступають в хімічні реакції з участю озону, приводячи до його руйнування. озоновий діра стратосфера екосистема

5) Спалювання палива.

Закис азоту виявляється і в димових газах електростанцій. Власне, про те, що окис і двоокис азоту присутні в продуктах згоряння, було відомо давно. Але ці вищі оксиди не впливають на озон. Вони, звичайно, забруднюють атмосферу, сприяють утворенню в ній смогу, але досить швидко видаляються з тропосфери. Закис ж азоту, як уже говорилося, є небезпечною для озону. При низьких температурах вона утворюється в таких реакціях:

N2 + O + M \u003d N2O + M,

2NH3 + 2O2 \u003d N2O \u003d 3H2.

Масштаб цього явища дуже значний. Таким шляхом в атмосфері щорічно утворюється приблизно 3 млн т. Закису азоту! Ця цифра говорить про те, що це джерело руйнування озону істотний.

Озонова діра над Антарктикою

Про значне зменшення загального вмісту озону над Антарктикою вперше було повідомлено в 1985 р Британської антарктичної служби на підставі аналізу даних озонометричні станції Хеллі-Бей (76 гр. Ю. Ш.). Зменшення озону спостерігалося цією службою і на Аргентинських островах (65 гр. Ю. Ш.).

З 28 серпня по 29 вересня 1987 року було виконано 13 польотів літака-лабораторії над Антарктикою. Експеримент дозволив зареєструвати зародження озонной діри. Були отримані її розміри. Дослідження показали, що найбільше зменшення кількості озону мало місце на висотах 14 - 19 км. Тут же прилади зареєстрували найбільшу кількість аерозолів (аерозольні шари). Виявилося, що, чим більше є аерозолів на даній висоті, тим менше там озону. Літак - лабораторія зареєстрував зменшення озону, рівне 50%. Нижче 14 км. змін озону було несуттєвим.

Вже до початку жовтня 1985 р озонова діра (мінімум кількості озону) охоплює рівні з тиском від 100 до 25 гПа, а в грудні діапазон висот, на яких вона спостерігається, розширюється.

У багатьох експериментах вимірювалося не тільки кількість озону та інших малих складових атмосфери, але і температури. Була встановлена \u200b\u200bнайтісніший зв'язок між кількістю озону в стратосфері і температурою повітря там же. Виявилося, що характер зміни кількості озону тісно пов'язаний з тепловим режимом стратосфери над Антарктидою.

Освіта і розвиток озонной діри в Антарктиді спостерігали англійські вчені і в 1987 р Навесні загальний вміст озону зменшилася на 25%.

Американські дослідники проводили вимірювання в Антарктиці взимку і ранньою весною 1987 р озону та інших малих складових атмосфери (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) c допомогою спеціального спектрометра. Дані цих вимірювань дозволили окреслити область навколо Південного полюса, в якій кількість озону зменшено. Виявилося, що ця область збігається практично в точності з крайнім полярним стратосферним вихором. При переході через край вихору різко змінювалося кількість не тільки озону, а й інших малих складових, що впливають на руйнування озону. В межах озонной діри (або, іншими словами, полярного стратосферного вихору) концентрація HCl, NO2 і азотної кислоти була значно менше, ніж за межами вихору. Це має місце тому, що хлорину в продовженні холодної полярної ночі руйнують озон в відповідних реакціях, виступаючи в них як каталізатори. Саме в каталітичному циклі за участю хлору відбувається основне зменшення концентрації озону (принаймні 80% цього зменшення).

Ці реакції протікають на поверхні частинок, що складають полярні стратосферні хмари. Виходить, чим більше площа цієї поверхні, т. Е. Чим більше частинок стратосферних хмар, а значить, і самих хмар, тим швидше в кінці кінців розпадається озон, а значить, тим ефективніше утворюється озонова діра.