Где находится озоновый слой? Что такое озоновый слой и почему его разрушение вредно?

image
Озоновый слой, tion.ru

Выяснилось, что наибольшую роль в образовании озоновых дыр играют запуски космических ракет, полеты самолетов на высотах от 12 до 16 километров, а также выбросы фреонов.

Впервые озоновая дыра диаметром более 1000 км впервые была обнаружена в 1985 в Южном полушарии над Антарктидой группой учёных из Британии.

Технический прогресс и озоновые дыры

Наибольший вред озоновому слою наносится соединениями хлора и водорода. Такие соединения образуются при разложении фреонов. Обычно ими пользуются как распылителями. При достижении определенного температурного порога фреоны закипают. При этом объем их увеличивается в несколько раз. Именно такой процесс и требуется при изготовлении аэрозолей.

image
Озоновые дыры над Антарктидой и Россией на карте, omartasatt.info

Фреоны также используются при изготовлении устройств, обеспечивающих создание низких температур. Они находятся в системах больших и малых морозильных камер, в промышленных и бытовых холодильниках. При утечке фреоны, имея вес менее того, какой существует у атмосферного воздуха, начинают подниматься. В атмосфере хлор отсоединяется и вступает в реакцию с трехатомным кислородом, тем самым разрушая молекулы озона, превращая его в обычный кислород.

Разрушение озонового слоя атмосферы обнаружили довольно давно, однако только к 1980-м годам процессу была реальная оценка. Выяснилось, что при значительном сокращении озона в атмосфере планета перестанет охлаждаться. Температура на ней начнет расти. Причем темпы этого роста превзойдут даже вариант развития парникового эффекта из-за увеличения в атмосфере углекислого газа.

Является ли парниковый эффект причиной разрушения озонового слоя — вопрос для ученых пока спорный.

Последствия разрушения озонового слоя Земли

Как уже было сказано, озон – это трехатомный кислород. Газ имеет особенный запах и голубоватый цвет. При некоторых условиях газ становится жидкостью, отличающейся цветом, называемым «индиго». В особых условиях из жидкого состояния озон может перейти в твердое. При этом его цвет станет темно-синим.

Не будет преувеличением сказать, что без наличия озонового слоя жизнь на нашей планете была бы невозможна. По крайней мере, в той форме, которая существует.

Ультрафиолетовое излучение опасно для всего живого. Если оно станет более интенсивным, то под его воздействием начнутся массовые серьезные заболевания. Пострадает зрение. Это и развитие катаракты, и изменения в роговице, и отслаивание сетчатки. Жесткий ультрафиолет оказывает угнетающее воздействие на клеточный иммунитет. Прежде всего, это отразится на коже, выразившись в онкологических заболеваниях. Живые организмы из-за воздействия повышенного излучения в значительно меньшей степени перестанут оказывать сопротивление любым инфекциям.

Интересный факт: Влияние озоновых дыр на человека заключается в росте таких заболеваний, как рак кожи и катаракта.

Озоновые дыры несут угрозу здоровью, 5klass.net

Интенсивное ультрафиолетовое излучение оказывает подавляющее воздействие на фотосинтез. Из-за него происходят изменения в поведении животных. Нарушается их адаптация. Они начинают мигрировать. Ускоряется размножение сине-зеленых водорослей, оказывающих губительное воздействие на обитателей водной среды. Биологические ресурсы мирового океана катастрофически уменьшаются. Излучение поражает мальков рыб и икру.

Происходит снижение плодородия почв. Бактерии, живущие в почве, чувствительные к ультрафиолетовому излучению, отмирают. А как раз им в значительной степени почва обязана плодородием. Если не изменить ситуацию, то конечным результатом станет превращение Земли в безжизненную планету с изменением климата.

Проблема озоновых дыр

Проблему начали обсуждать на мировом уровне, она может привести к экологической катастрофе. Были подписаны соответствующие документы и соглашения. Страны пришли к единому решению о необходимости сокращения изготовления фреонов. Была и найдена замена для них. Ею оказалась пропанобутановая смесь. Ее показатели таковы, что она с успехом может заменить фреоны.

В настоящее время опасность разрушения озонового слоя продолжает оставаться в числе наиболее злободневных. Однако в мире технологии, при которых используются фреоны, продолжают использоваться. Поэтому ученые заняты решением задачи по сокращению выбросов фреонов, стараются найти их более дешевые и удобные в использовании заменители.

В 1985 году в мире начали принимать серьезные меры, чтобы защитить озоновый слой. Озоновые дыры стали новой экологической проблемой. Вначале были введены ограничения на выбросы фреонов. Затем правительствами была утверждена Венская конвенция. Она направлена на обеспечение охраны слоя озона в атмосфере. В конвенции сказано, что:

  • Делегации, являющиеся представителями различных государств, принимают соглашение, предусматривающее сотрудничество в области исследований процессов и веществ, оказывающих влияние на озоновый слой и оказывающие провоцирующее воздействие на изменения в нем.
  • Страны обязуются обеспечить систематическое наблюдение за озоновым слоем.
  • В государствах организуется работа над созданием технологий, а также веществ, обладающих уникальными свойствами, помогающими свести к минимуму вред, наносимый озону, находящемуся в атмосфере.
  • Страны обязуются сотрудничать при разработке мер и из использования, а также обеспечивать постоянный контроль за деятельностью, способной провоцировать образование озоновых дыр.
  • Разработанные технологии и полученные знания страны передают друг другу.

В течение времени, прошедшего со дня принятия Венской конвенции, страны подписали много протоколов, предусматривающих снижение выпуска фторхлоруглеродов. При этом оговорены случаи, когда их производство должно быть полностью прекращено.

Восстановление озонового слоя

Причины и последствия разрушения озонового слоя известны. Наибольшей проблемой, влекущей опасность, считается технология, используемая при производстве холодильных установок. Данный отрезок времени порой даже называли фреоновым кризисом. Для новых разработок требовались значительные вложения капиталов. Это отрицательно сказывалось на производствах. Тем не менее, выход удалось найти. Оказалось, фреоны можно заменить другими веществами. Ими помимо газов пропана и бутана оказался углеводородный пропелеллент. В наши дни распространение получают установки, в которых используются эндотермические химические реакции.

Карта озоновых дыр, omartasatt.info. На карте можно заметить истощение озонового слоя в районе экватора, России (голубой цвет).

Идет речь и о восстановлении озонового слоя. По утверждению ученых-физиков, атмосферу планеты можно очищать от фреонов, используя энергоблок АЭС мощностью минимум 10 rBT. По подсчетам Солнце способно производить до 6 тонн озона в секунду, но его разрушение идет быстрее. Если, использовать энергоблоки в качестве озоновых фабрик, то возможно достижение баланса. То есть, озона будет создаваться столько же, сколько его будет разрушаться.

Подпитка озонового слоя

Проект создания озонового производства не единственный. К примеру, по расчетам ученых, в стратосфере озон можно создавать искусственно. Это же можно делать и в атмосфере.

Подпитывать стратосферу озоном, созданным искусственно, предлагается с помощью грузовых самолетов, которые могут распылять этот газ на нужных высотах.

Молекулы озона можно получать из обыкновенного кислорода, используя инфракрасные лазеры. Для этого можно использовать аэростаты.

Если использование платформы с лазерами обеспечат положительный эффект в решении проблемы озоновых дыр, то можно разместить такие устройства на космической станции. В таком случае можно обеспечить постоянную подпитку озоном.

Главный недостаток всех таких разработок – цена. Затраты на реализацию любого проекта слишком велики. Именно из-за этого значительная часть проектов не реализуется.

Заключение

Затрачены миллиарды долларов на спасение озонового слоя Земли или хотя бы сохранение его в том виде, в котором он находится сейчас. Учёные подсчитали, что если прекратится любая деятельность человека (антропогенные факторы), которая является причиной возникновения озоновых дыр,  на восстановление его в прежнем объёме потребуется 100-200 лет.

Поделись знанием: Материал из Википедии — свободной энциклопедии Перейти к: навигация, поиск

Озо́новый слой — часть стратосферы на высоте от 20 до 25 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), с наибольшим содержанием озона (вещества, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода, О3), образующегося в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца на молекулярный кислород (О2). При этом с наибольшей интенсивностью, именно благодаря процессам диссоциации кислорода, атомы которого затем образуют озон, происходит поглощение ближней (к видимому свету) части ультрафиолета солнечного спектра. Кроме того, диссоциация озона под воздействием ультрафиолетового излучения приводит к поглощению наиболее жесткой его части.

Около 90 % атмосферного озона находится в стратосфере, главным образом на высоте от 20 до 40 км над поверхностью Земли. Его концентрация в стратосфере составляет от 2 до 8 частей на миллион. Общее количество озона в атмосфере таково, что если бы можно было весь его переместить на уровень моря и сконцентрировать до атмосферного давления при температуре 0 °C, он занял бы слой высотой всего 3 мм (это соответствует 300 единицам Добсона, или 300×2,69×1016 молекул озона на квадратный сантиметр поверхности Земли). Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км. Озоновый слой поглощает от 97 до 99 % солнечного излучения в области длин волн от 200 до 315 нм.

Очень опасный ультрафиолет в диапазоне UV-c (100—280 нм) практически полностью поглощается кислородом (< 200 нм с образованием монокислорода и далее озона) и озоном (200—280 нм) в самых верхних слоях атмосферы, выше 35 км. Диапазон UV-b (315—280 нм), вызывающий загар и рак кожи, поглощается озоном почти полностью, до поверхности Земли доходит лишь несколько процентов, причём в длинноволновой части этого диапазона, тогда как на длине волны 290 нм коэффициент поглощения озонового слоя составляет 3,5×108. Диапазон UV-a (315—400 нм), ближайший к видимому свету (400—700 нм) почти не поглощается (см. рис.)[1].

Благодаря нагреванию воздуха вследствие поглощения озоном солнечных лучей возникает температурная инверсия, то есть повышение температуры с высотой. Таким образом, тропосфера и стратосфера разделяются тропопаузой и смешивание воздуха между этими слоями атмосферы затруднено.

Озоновый слой образовался в атмосфере Земли 500—600 млн лет назад, когда в ней вследствие фотосинтеза накопилось достаточно кислорода[2]. Лишь после образования озонового слоя жизнь (включая растения) смогла выйти из океанов[3]; без этого высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы.

История открытия озонового слоя

Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Механизм Чепмена

Механизм образования, а также расходования озона был предложен Сидни Чепменом в 1930 году и носит его имя.

Реакции образования озона:

О2 + hν → 2О.
О2 + O → О3.

Фотолиз молекулярного кислорода происходит в стратосфере под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 175—200 нм и до 242 нм.

Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом:

О3 + hν → О2 + О.
О3 + O → 2О2.

Пути гибели озона

Кроме реакций, входящих в механизм Чепмена, имеется целый ряд других реакций, приводящих к гибели озона. Их все объединяют в несколько семейств, главными из которых является азотное, кислородное (из механизма Чепмена), водородное и галогеновое. Эти реакции представляют собой каталитические циклы, поэтому их также называют соответствующими циклами.

Азотный цикл (NOx):

N2O + O(1D) → NO + NO
О3 + NO → NO2 + О2
NO2 + О → NO + О2

Водородный цикл (HOx):

Н2O + O → OH + OH
ОН + О3 → НО2 + О2
НО2 + О3 → ОН + 2О2

Хлорный цикл (ClOx):

CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2

Доля в расходовании озона различных химических семейств на разных высотах:[4]

Давление, гПа азотное кислородное водородное галогеновое
1,31 0,10 0,26 0,41 0,21
3,78 0,50 0,14 0,11 0,25
8,93 0,68 0,11 0,08 0,13
21,9 0,46 0,12 0,19 0,20
55,8 0,12 0,03 0,48 0,14

Доля галогенового пути распада стратосферного озона увеличилась в результате деятельности человека, что привело к возникновению озоновых дыр. Генеральная ассамблея ООН в 1994 году провозгласила 16 сентября ежегодным Международным днём охраны озонового слоя.

Единица измерения толщины озонового слоя

Единицей измерения толщины озонового слоя служит единица Добсона (DU).

Напишите отзыв о статье «Озоновый слой»

Примечания

  1. Matsumi Y., Kawasaki M. (2003). «Photolysis of Atmospheric Ozone in the Ultraviolet Region». Chem. Rev.103 (12): 4767–4781. DOI:10.1021/cr0205255. PMID 14664632.
  2. Gehrels N., Claude M. Laird, Charles H. Jackman, John K.M. Cannizo, Barbara J. Mattson, Wan Chen (2003) Ozone Depletion from Nearby Supernovae. The Astrophysical Journal, 585 : 1169—1176.
  3. И.К. Ларин [school-collection.edu.ru/catalog/res/9dc0c883-954f-51e8-e361-182fc14ddfab/view/ Химия озонового слоя и жизнь на Земле] // Химия и жизнь — XXI век. — 2000. — № 7. — С. 10—15.
  4. Andrew Dessler. The Chemistry and Physics of Stratospheric Ozone. Academic Press. 2000

См. также

Озон и озоновый слой. Проблема озона является одной из первых глобальных проблем экоразвития, замеченных человеком. Фактически озон — первое химическое вещество, которое характеризуется как токсикант и экотоксикант. Причем было установлено, что для биоты негативное воздействие наблюдается как при превышении его содержания в тропосфере — верхний предел, характерный для токсикологических зависимостей, так и при снижении его содержания в стратосфере — нижний предел, характерный для экотоксикологии.

Озоновый слой (озоносфера) — часть стратосферы (от 12 до 50 км) с повышенной концентрацией озона, которая преимущественно поглощает УФИ, гибельное для высокоразвитых форм жизни (особенно млекопитающих). В этом слое проходят основные реакции образования и разрушения озона:

С увеличением высоты скорость озонообразующих процессов растет вместе с ростом процессов диссоциации молекулярного кислорода в атомарный, причем наибольшая плотность озона достигается на высоте 20—25 км. На больших высотах озон расходуется в реакциях фотолиза и при взаимодействии с атомарным кислородом. С понижением температуры химические реакции, приводящие к разрушению озона, ускоряются. Основная масса (85—89 %) атмосферного озона образуется за счет фотохимических реакций в стратосфере, остальное находится в основном в тропосфере. Следует отметить, что, по данным ряда источников, содержание озона в среднем по Земле с 1979 по 1990 г. уменьшилось на 5 %.

Значение озонового слоя для биоты. Наиболее ценным с экологической точки зрения свойством озона является его способность в качестве стратосферного озонового слоя поглощать биологически опасное УФИ Солнца. Область солнечного спектра от 200 до 400 нм называют биологически активным ультрафиолетом (БАУ), при этом выделяют два интервала: 320—400 нм (или УФ-А) и 200—320 нм (УФ-Б).

По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, хотя обладает меньшей проникающей способностью и преимущественно поражает поверхностные органы: ожоги кожи и роговицы, катаракта, рак кожи, быстротекущая злокачественная меланома. В то же время УФИ в диапазоне 280—320 нм обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других БАВ, что может вызвать иммунную недостаточность.

Концентрация озона в стратосфере на уровне 8 мл/м3 обеспечивает защиту биоты от жесткого ультрафиолета. При этом снижение концентрации озона соответствует повышению уровня жесткого УФИ Солнца. Следует отметить, что жизнь на Земле смогла вообще выбраться из глубины океанов на сушу только после образования достаточного слоя озона в стратосфере (озоновый щит). Считается, что падение концентрации озона на 1 % приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли на 2 % и соответствует увеличению заболеваемости человека раком кожи на 1,5 %.

Озон в тропосфере. В приземном слое атмосферы (тропосфере) озон — сильнейший природный окислитель, негативно влияющий на биоту. Озон ведет себя как типичное токсичное химическое вещество с жестким верхним пределом концентрации, хотя механизмы его воздействия на ОС в приземном слое весьма разнообразны. Как окислитель озон реагирует с примесями в атмосфере, образуя активные радикалы в газовой фазе, способные трансформировать БАВ и оказывать крайне негативное воздействие на биоту, изменяя генетическую информацию. Вместе с тем трудно найти другое вещество, которое сыграло бы большую роль в возникновении и эволюции жизни на Земле.

Озон в стратосфере. Эволюционная гипотеза происхождения жизни предполагает, что из основных веществ, содержавшихся в первичной атмосфере (метана, воды и аммиака), в условиях жесткого УФ-облучения образовался «первичный бульон» из органических соединений. Именно в нем под защитой толщи воды, ослабляющей УФИ, впервые зародилась жизнь. Видовое многообразие биоты на суше, без которого невозможна стабильность биосферы стало реальным, лишь, когда в ОС в океане под защитой слоя воды содержание кислорода в атмосфере поднялось за счет фотосинтеза до 0,5 и затем озона до 0,7 от их современных уровней. При этом образовался озоновый экран, защитивший биоту от коротковолнового солнечного излучения (длины волн 200—320 нм) и жизнь смогла выйти на сушу более 400 миллионов лет тому назад. Озоновый экран, сам явившийся продуктом жизни, стал необходимейшим механизмом приспособления биоты к жизни в жестких условиях.

Разрушение озонного слоя и усиление фоновой УФ-радиации весьма опасно, так как связано с изменением интенсивности химических реакций в живых клетках и возможными искажениями генетической информации. Подобная ситуация может приводить к ряду негативных последствий для растений, животных, человека и различных ЭС. Снижение эффективности озонового шита уже сейчас называется одной из причин увеличения числа заболеваний раком кожи.

В среднем содержание озона в атмосфере невелико (одна молекула на 105 молекул других газов — порядка 1—2 ppm), но даже это небольшое количество определяет основные свойства стратосферы и оказывает заметное влияние на абиоту. Селективное поглощение УФИ озоновым слоем сопровождается изменением температурного градиента слоев, перемещением накопленной энергии по вертикали, изменением климатопа, электрического сопротивления атмосферы и гидрометеорологических параметров, кроме того озон является эффективным парниковым газом. Изменение содержания озона оказывает сильное воздействие на малые активные составляющие атмосферы (ион-радикалы, гидроксильный радикал и др.), а через них — и на стабильные компоненты абиоты.

Влияние техногенных загрязнений на содержание озона. Процессы разрушения молекул озона происходят за счет каталитических реакций в газовой фазе, а также при попадании озона на поверхность земли, воды или частиц аэрозолей. Разрушение стратосферного озонового слоя может происходить как под действием природных факторов (извержений вулканов, аэрозолей, пожаров), так и под действием техногенных выбросов (выхлопные газы двигателей сверхзвуковых самолетов и ракет, фреонов, использования удобрений и т. д.).

Эти наземные выбросы разрушают в основном тропосферный озон и лишь малая их часть попадает в стратосферу. Однако ситуация осложняется тем, что некоторые химические вещества природного и техногенного происхождения могут катализировать реакции разрушения озона, заметно нарушая природный баланс озона и его природный «кислородный цикл».

Особенно эффективны при разрушении озона так называемые каталитические циклы, которые обычно называют по основному механизму действия (азотный, водородный, хлорный):

Азотный цикл. Основным веществом в этом цикле является оксид азота, получающийся из различных окислов азота и легко регенерирующийся атомарным кислородом по реакциям:

Определенную опасность для озонного слоя представляют техногенные выбросы оксидов азота в результате сжигания ископаемого топлива, массового производства и применения азотных удобрений, образование окислов азота при электрических процессах в атмосфере, а также жидко- и твердотопливные ракетные системы, использующие нитраты и окислы азота. В нижних слоях атмосферы оксиды азота легко разрушаются, и их концентрация обычно не достигает предельно допустимой.

Водородный цикл является для земной атмосферы источником свободного кислорода за счет фотосинтетического разложения молекул воды:

Техногенное влияние на водородный цикл невелико.

Хлорный цикл является наиболее опасным для озонового слоя. Основным веществом в этом цикле является атомарный хлор, который действует как катализатор в цикле разрушения озона. При этом хлор не только разрушает озон до кислорода, но затем может регенерироваться из хлоро- окиси по реакциям:

В результате один атом хлора может разрушить до 105 молекул озона, прежде чем будет необратимо дезактивирован.

Одним из опаснейших источников, генерирующих атомарный хлор, являются выпускающиеся в крупном масштабе летучие хлор- и хлорфтор- углеводороды (ХФУ), легко попадающие в верхние слои атмосферы:

Источниками хлора в верхних слоях атмосферы могут быть и твердотопливные ускорители на хлоратной основе, создающие долгоживущую озоновую дыру над местом запуска.

Следует отметить, что вклад водяных паров в парниковый эффект доминирует и составляет около 70 %. Причем содержание водяного пара в стратосфере увеличивается со скоростью около одного процента в год, в то же время повышение содержания парниковых газов в атмосфере может привести к потеплению климата на поверхности Земли. Насыщенная влагой и охлажденная стратосфера предполагает появление большего числа полярных стратосферных облаков, которые возможно приведут к еще более опасным потерям озона над полярными регионами.

На высотах, на которых обнаруживается озоновый слой, аналогичное увеличение содержания парниковых газов вероятно может привести к охлаждению атмосферы и усилению действия деструкторов озона. Выхолаживание стратосферы и истощение озонового слоя наблюдалось в течение последних десятилетий в зимние периоды над Арктикой и Антарктикой.

Все эти тенденции и обнаружение четких связей между истощением озонового слоя и изменением климата подвигли международное сообщество принять меры по предотвращению дальнейших нежелательных изменений озонового слоя планеты. Так, был разработан и ратифицирован многими государствами Монреальский протокол — важное международное соглашение по защите озонового слоя планеты (подписан 16.09.1987). В 1994 г. Генеральная Ассамблея ООН объявила 16 сентября Международным днем охраны озонового слоя. Всемирная Метеорологическая Организация координирует сеть наблюдений, обеспечивающий мониторинг глобального озона и выполнение Протокола, а также выпускает бюллетени состояния озонового слоя в «горячих по озоновому экрану» точках (Арктика и Антарктика).

Однако несмотря на международные соглашения, производство новых фреонов исчисляется миллионами тонн. Учитывая огромное время жизни хлор-, фторсодержаших углеводородов (ХФУ) в атмосфере (до 75 и 100 лет) негативное действие ранее сделанных выбросов ХФУ будет продолжаться десятки лет, даже при полном прекращении производства и применения ХФУ.

В ряде случаев для конкретных воздействий иногда весьма трудно определить и доминирующий механизм воздействия, а также выделить субъект воздействия, ответственный за негативный эффект. Подобные воздействия целесообразно рассмотреть на примере загрязнений водной среды нефтяными углеводородами, которые последнее время в связи с транспортом энергоносителей приобретают глобальный характер.

Для ограничения субъектов воздействия по уровню широко используется понятие и величина ЭН: предельно допустимой (ПДЭН), когда биотическая система рационально используется и длительно находится в пределах устойчивого развития, и максимально допустимой, когда нагрузка находится на пределе восстановительных способностей системы (МДЭН).

21.10.2020

Вопросы экологии заботят многих. К ним периодически возвращаются не только самые лютые активисты, но также политики, звезды, кинематограф и простые люди. Самыми обсуждаемыми явлениями с точки зрения проблем с экологии являются глобальное потепление и озоновые дыры. С первым все вроде понятно — поднялась температура, значит, потепление. А что там с дырами и почему они так называются? Являются ли они вообще дырами и где они находятся? Что на них влияет и можно ли их ”зашить”? Правда ли, что они существуют, или все это большой обман? Как видите, только во вступлении я уже накидал больше вопросов, чем можно дать ответов. Но на какие-то из них ответы есть. Если вы не задумывались о том, что озоновый слой надо беречь, возможно, после прочтения этой статьи вы поменяете свое мнение. А заодно поймете, что не только какие-то там мистические корпорации влияют на его истощение, но и каждый из нас своими действиями и привычками.

Наша планета неоднородна. Постоянно есть изменения то магнитного поля, то температуры, то концентрации озона в атмосфере.

Что такое озоновая дыра

Для начала давайте вообще разберемся с тем, что такое озонная дыра и дыра ли она на самом деле. Ведь это выражение сильно искажает реальное значение, но звучит круто.

Экологичное будущее: созданы пакеты, которые разлагаются в морской воде

Озоновой дырой называют локальное истощение озонового слоя, который покрывает нашу планету на высоте примерно 25 километров. Как таковой дыры там нет, есть именно истощение, уменьшение концентрации или толщины слоя. Но этого уже достаточно для того, чтобы привести к неприятным последствиям в этой области.

Для измерения озонового слоя принято пользоваться единицей измерения, которая называется ”единицей Добсона”. Одна такая единица ровняется слою озона 10 мкм. Толщина озонового слоя над поверхностью земли отличается в разных местах, но дырами принято называть те места, где содержание озона падает до 220 единиц Добсона.

Когда происходит такое, надо что-то делать. Или нет?

Как видим, настоящих дыр в этих местах нет, но так проще говорить, чем называть это ”локальным истощение озонового слоя”, согласитесь.

Самая большая озоновая дыра находится над Антарктидой и ее площадь по состоянию на 2019 год составляла 23 миллиона квадратных километров. При этом ее площадь не постоянна и не растет в одном направлении. В течение последних 30 лет она менялась от 12 до 27 миллионов квадратных километров.

Для чего нужен озоновый слой

Многие спрашивают, а можно ли жить без озонового слоя. Конечно, можно, но не на нашей планете и не нашему виду.

Озоновый слой состоит из озона, как не сложно догадаться. Это газ, который состоит из молекул, включающих в себя три атома кислорода. Озон образуется при воздействии ультрафиолета в верхних слоях атмосферы на молекулярный кислород.

Существование этого слоя помогает нам защищаться от воздействия ультрафиолетового излучения. Получается, оно его создает и само же им останавливается. Конечно, часть проходит дальше, но она нам только на пользу. Как говорится, все хорошо в меру.

Озоновые дыры выглядят не так красочно, но в целом отображение правильное.

Озоновый слой появился на Земле после начала процесса фотосинтеза. Произошло это примерно 600 миллионов лет назад и позволило живым существам выйти из воды на сушу. Только после этого на ней стало относительно безопасно.

Если вдруг озоновый слой исчезнет, на Землю обрушится огромное количество солнечного излучения и мы будем относиться к нему уже не как к чему-то приятному, летнему и легкому. Оно просто убьет все живое. Некоторые формы жизни сохранятся, пожалуй, только в воде. И то не факт. Например, повышенный поток ультрафиолетовой солнечной радиации, проникающий в океан, приводит к гибели его обитателей, живущих у поверхности. Так что озоновый слой наш друг и его надо беречь, чтобы не допустить по-настоящему страшных последствий.

Экологическая катастрофа: у побережья Камчатки погибло 95% морских обитателей

Как образуются озоновые дыры

Если смотреть широко, то есть две причины образования озоновых дыр — естественные и антропогенные (вызванные деятельностью человека). То есть не только мы влияем на то, каким будет наш озоновый слой, но наш вклад все равно существенен. Впрочем, есть теория, что это не так, но о ней я расскажу чуть позже. Пока же взвесим все за и против классической научной теории.

Если говорить о деятельности человека, то самое большое воздействие на озоновый слой оказывают химические соединения, которые попадают в воздух и вступают в реакцию с этим газом. Наибольшая концентрация таких веществ собирается в районе полюсов, поэтому именно там толщина озонового слоя наименьшая.

Среди соединений, которые разрушают озоновый слой, есть те, которые имеют органическое и химическое происхождение. Основные вещества, которые вносят свой негативный вклад, это водород, бром, кислород и особенно хлор. Так же вредны их соединения, так как они тоже вступают в реакцию с озоном. Катализатором часто выступает ультрафиолет, которого на такой высоте всегда хватает.

Структура земной атмосферы

Что делается для защиты озонового слоя

Самое сильное влияние на озон оказывают галогенированные углеводороды. Они очень широко применялись в промышленности десятки лет, пока проблема не была выявлена и в 1989 году не была подписана Монреальская конвенция. Сначала она обязывала страны принять все необходимые меры по защите озонового слоя, но не говорила ничего конкретного. Позже появились рекомендации по сокращению использования хлорфторуглеродов — разновидности фреонов на основе метанового, этанового и пропанового рядов.

Эти соединения широко использовались в аэрозольных баллонах, растворителях и другой химии. Они очень быстро испарялись и достигали стратосферы, разлагаясь на компоненты и разрушая озоновый слой.

Ученые рассказали, какое воздействие на Землю оказало наличие дыры в озоновом слое

Конечно, некоторые компании, которые являлись лидерами по производству такой химии очень не хотели терять большую часть бизнеса. Например, DuPont потратила миллионы долларов на компанию в прессе, которая доказывала всем, что проблема преувеличена. Но постепенно отказ от вредных компонентов все же произошел и пару лет назад ООН даже дала свой обнадеживающий прогноз. Проблема в том, что концентрация фреонов в атмосфере пока слишком высокая и надо подождать, пока он выйдет из нее. Некоторые ученые даже говорят, что отдельные виды соединений имеют срок жизни в сотни лет, а значит о полном ”исцелении” говорить пока рано.

За экологией надо следить во всех ее проявлениях.

Можно ли восстановить озоновый слой

Так как озон в атмосфере это не нефть, которая образуется миллионами лет, а результат физико-химической реакции, он может восстанавливаться, при том достаточно быстро.

В заявлении ООН говорится, что вследствие сокращения использования некоторых химических соединений, озоновый слой начал восстанавливаться. Организация даже дала прогноз, что полное восстановление концентрации озона в атмосфере произойдет примерно через 40 лет.

Это хорошая новость, но такой благоприятный прогноз не означает, что надо расслабиться и снова начать применять любую химию. Чтобы закрепить результат, разрабатываются специальные программы по сокращению выброса и использования вредных соединений. А так же все новые наработки контролируются на предмет соответствия принятым нормам.

Экологи предупредили о возможном исчезновении светлячков

Может ли исчезнуть озоновая дыра

Озоновая дыра не просто может исчезнуть, а постоянно делает это. Это связано с некоторыми природными явлениями и даже климатическими особенностями.

Например, я уже сказал, что озон образуется в результате воздействия кислорода с ультрафиолетом. Значит во время полярной ночи он просто не может образоваться, так как солнце ”не восходит” несколько месяцев. В этом случае концентрация озона в атмосфере локально падает, но во время полярного дня восстанавливается.

Озоновые дыры не постоянны.

Некоторые дыры могут быть связаны с активностью Солнца или другим воздействием. В результате этого они появляются и пропадают. Иногда это занимает несколько дней, реже растягивается на несколько месяцев. Особенно, если это происходит не рядом с полюсами, где, как я уже говорил, высока концентрация химических соединений, которые постоянно разрушают озоновый слой.

Когда изобрели фреон

Получается, что основным виновником того, что пришлось принимать экстренные меры, является фреон? В некотором роде, если верить основной теории, это так. Можно даже сказать больше — у виновника озоновых дыр есть конкретное имя. Это имя Уиллис Хэвиленд Кэрриер. Именно он разработал первый кондиционер в 1902 году для осушения воздуха в типографии Бруклина.

Тот кондиционер на самом деле работал не на фреоне, а на аммиаке, как и появившийся в 1910 году первый холодильник, вот только именно они привели к массовому использованию новых соединений.

18 случайных научных изобретений и открытий, изменивших мир

Со временем кондиционеры развивались и даже стали массовыми. Первые компактные модели для коммерческого использования появились в 1929 году а лидером стала компания Томаса Эдисона — General Electric.

Несмотря на то, что аммиак, который применялся в кондиционерах, в целом был не так опасен, как может показаться на первый взгляд, риски все равно были. Сам аммиак широко применяется в природе и даже синтезируется в организме человека, но его высокие концентрации могут приводить к смерти. Мастера того времени и технологии производства компонентов не могли снизить до нуля риск утечки, поэтому от аммиака начали постепенно отказываться, заменив его фреоном.

Фреон считался безопасным для человека хладагентом, а его разработку незадолго до начала Великой депрессии начали компании General Motors и DuPont. Впервые это соединение было синтезировано в 1928 году Томасом Миджли-младшим из дочерней компании General Motors. Это вещество и назвали ”фреон”.

Томас Миджли-младший умер в 55 лет. Он заболел и потерял подвижность, но сделал для себя систему передвижения. в 1944 году он запутался в ней и задохнулся.

В 1903 году General Motors и DuPont основали компанию Kinetic Chemical Company. Она-то и занималась производством фреона. Патент на фреон принадлежит компании Frigidaire, в которой работал Томас Миджли-младший.

На презентации нового вещества его изобретатель, Томас Миджли-младший, вдыхал газ, а потом выдыхал его не свечу. Тем самым он показывал, что газ безопасен для человека и он не горит.

Это привело к настоящему буму производства бытовых холодильников и кондиционеров. Позже фреон начал проникать и в другие сферы производства, но после того, как поняли, что он еще опаснее аммиака, начали возвращаться к последнему.

В Sony разработали индивидуальный мини-кондиционер размером меньше смартфона

Правда ли, что озоновые дыры существуют

А теперь давайте обсудим ту самую альтернативную теорию, которая, как обычно, построена на теории заговора. В конце концов исключать ее нельзя, особенно учитывая, что некоторые ее составляющие звучат очень логично и даже не противоречат научной теории. Просто они ее немного иначе интерпретируют.

Многие считают, что вредного воздействия фреона просто не существует. А нагнетание паники связано только с тем, чтобы лишить индустриально развитые страны, вроде Китая, доступа к дешевому сырью. Ведь именно фреон стоит очень недорого, но решает массу проблем на многих предприятиях.

В пользу этой теории свидетельствует и то, что озоновый слой слишком толстый, чтобы на него можно было как-то повлиять. Даже приводятся мнения ученых, которые говорят, что вредные для озонового слоя соединения не могут подниматься на высоту больше 2-3 километров. Но даже на этой высоте их концентрация незначительна.

Если просто, то озоновые дыры работают так, но вопросов к ним все больше.

Так же сторонники этой теории утверждают, что если убрать весь озон из атмосферы, ему понадобится буквально несколько минут на то, чтобы образоваться заново, ведь солнечные лучи продолжают попадать на Землю и расщепление в стратосфере кислорода на атомы будет продолжаться. Правда, не понятно, как в этом случае за несколько минут озоновый слой образуется на всей Земле, если половина ее не получает солнечных лучей, но это уже, наверное, частности. Оставим это на совести тех самых ученых.

А еще в качестве аргумента приводится то, что я говорил про полярную ночь. Мол, во время нее концентрация озона падает, но потом довольно быстро набирается.

Самые интересные научные статьи вы можете найти в нашем новостном Telegram-канале. Их там даже больше, чем на сайте.

Основное объяснение озоновой дыры над Антарктидой заключается в то, что там воздействие на озоновый слой оказывается магнитным полем Земли. Именно поэтому на полюсе она такая большая, а так как полюса в истории Земли постоянно перемещались, то и существование такой дыры является обычным делом.

Озоновая дыра — обман?

С одной стороны, можно относится к таким рассуждениям, как к полной ерунде, но некоторые доказательства в ней более-менее имеют смысл. Например, то, что полюса меняются местами. А еще, если предположить, что озоновую дыру над Антарктидой открыли через несколько десятилетий после начала использования фреона — до этого не было технической возможности — то доказать, что ее не было до этого, нельзя.

Что только не пытились объяснить теорией заговора. Теперь озоновые дыры.

Я бы предложил относиться с изрядной долей скепсиса к обеим теориям, ведь они на самом деле не исключают друг друга. Есть еще теория, что весь разговор об озоновой дыре запустила компания, которая владела патентными правами на фреон. Эта теория утверждает, что патентные права закончились и ей надо было срочно найти способ запретить его, придумав что-то новое. Фреон, конечно, популярен, но не настолько, чтобы из-за него так масштабно ”впрягаться”.

Мне кажется, что воздействие химических соединений на озоновый слой действительно может быть преувеличено, но я бы не стал говорить о теории заговора. Скорее всего, истина, как обычно, где-то посередине. Если у вас есть свое четкое мнение, предлагаю подискутировать об этом в комментариях к этой статье.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий