Gdzie jest warstwa ozonowa? Czym jest warstwa ozonowa i dlaczego jej zniszczenie jest szkodliwe?

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-12 11:45

Ozonosfera to warstwa atmosfery naszej planety, która blokuje najtrudniejszą część widma ultrafioletowego. Niektóre rodzaje światła słonecznego mają szkodliwy wpływ na organizmy żywe. Okresowo ozonosfera staje się cieńsza, pojawiają się w niej szczeliny o różnej wielkości. Niebezpieczne promienie mogą swobodnie przenikać przez dziury, które pojawiły się na powierzchni Ziemi. Gdzie znajduje się warstwa ozonowa? Co można zrobić, aby to uratować? Proponowany artykuł poświęcony jest omówieniu tych problemów geografii i ekologii Ziemi.

Co to jest ozon?

Tlen na Ziemi występuje w postaci dwóch prostych związków gazowych, jest częścią wody i bardzo dużej liczby innych powszechnych substancji nieorganicznych i organicznych (krzemiany, węglany, siarczany, białka, węglowodany, tłuszcze). Jedną z bardziej znanych alotropowych modyfikacji pierwiastka jest prosty tlen, którego wzór to O₂. Druga modyfikacja atomów to O (ozon). Wzór dla tej substancji to O_{3. Cząsteczki trójatomowe powstają, gdy występuje nadmiar energii, na przykład w wyniku wyładowań atmosferycznych w przyrodzie. Następnie dowiemy się, czym jest warstwa ozonowa Ziemi, dlaczego jej grubość stale się zmienia.}

Ozon w normalnych warunkach jest niebieskim gazem o ostrym, specyficznym aromacie. Masa cząsteczkowa substancji wynosi 48 (dla porównania - Mr_(powietrze)=29). Zapach ozonu przypomina burzę, ponieważ po tym naturalnym zjawisku w powietrzu znajduje się więcej cząsteczek O_{3. Stężenie wzrasta nie tylko tam, gdzie znajduje się warstwa ozonowa, ale także blisko powierzchni Ziemi. Ta chemicznie czynna substancja jest toksyczna dla organizmów żywych, ale szybko dysocjuje (rozkłada się). W laboratorium i przemyśle powstały specjalne urządzenia - ozonatory - do przepuszczania wyładowań elektrycznych przez powietrze lub tlen.}

Co to jest warstwa ozonowa?

O_{3 cząsteczki mają wysoką aktywność chemiczną i biologiczną. Przyłączeniu trzeciego atomu do tlenu dwuatomowego towarzyszy wzrost rezerwy energii i niestabilność związku. Ozon łatwo rozkłada się na tlen cząsteczkowy i cząsteczkę aktywną, która silnie utlenia inne substancje i zabija mikroorganizmy. Częściej jednak pytania związane ze związkiem zapachowym dotyczą jego akumulacji w atmosferze nad Ziemią. Czym jest warstwa ozonowa i dlaczego jej zniszczenie jest szkodliwe?}

W pobliżu powierzchni naszej planety zawsze znajduje się pewna ilość cząsteczek O_{3, ale stężenie związku wzrasta wraz z wysokością. Powstawanie tej substancji następuje w stratosferze z powodu promieniowania ultrafioletowego Słońca, które niesie ze sobą duże zapasy energii.}

Ozonesfera

Jestregion przestrzeni nad Ziemią, w którym jest znacznie więcej ozonu niż na powierzchni. Ale ogólnie powłoka składająca się z cząsteczek O_{3 jest cienka i nieciągła. Gdzie znajduje się warstwa ozonowa Ziemi lub ozonosfera naszej planety? Zmienność grubości tego ekranu wielokrotnie dezorientowała badaczy.}

Pewna ilość ozonu jest zawsze obecna w atmosferze ziemskiej, występują znaczne wahania jego stężenia wraz z wysokością i na przestrzeni lat. Przyjrzymy się tym problemom po ustaleniu dokładnej lokalizacji ekranu ochronnego cząsteczek O_3.

Gdzie jest warstwa ozonowa Ziemi?

Zauważalny wzrost zawartości cząsteczek ozonu zaczyna się w odległości 10 km i utrzymuje się do 50 km nad Ziemią. Ale ilość materii obecna w troposferze nie jest jeszcze ekranem. W miarę oddalania się od powierzchni ziemi gęstość ozonu wzrasta. Maksymalne wartości przypadają na stratosferę, jej region na wysokości od 20 do 25 km. Jest tu 10 razy więcej cząsteczek O_{3 niż na powierzchni Ziemi.}

Ale dlaczego grubość i integralność warstwy ozonowej jest przedmiotem zainteresowania naukowców i zwykłych ludzi? W minionym stuleciu wybuchł boom na stan osłony ochronnej. Naukowcy odkryli, że warstwa ozonowa atmosfery nad Antarktydą stała się cieńsza. Ustalono główną przyczynę tego zjawiska - dysocjację cząsteczek O_{3. Zniszczenie następuje w wyniku połączonego działania wielu czynników, z których prym wiedzie antropogeniczny, związany z działalnością ludzkości.}

Dziury ozonowe

W ciągu ostatnich 30-40 lat naukowcy zauważyli pojawianie się luk w ochronnym ekranie nad powierzchnią Ziemi. Społeczność naukową zaniepokoiły doniesienia, że warstwa ozonowa, tarcza Ziemi, ulega gwałtownej degradacji. Wszystkie media w połowie lat 80. drukowały raporty o „dziurze” nad Antarktydą. Naukowcy zauważyli, że ta przerwa w warstwie ozonowej zwiększa się wiosną. Główną przyczyną wzrostu uszkodzeń zostały nazwane substancje sztuczne i syntetyczne - chlorofluorowęglowodory. Najpopularniejszymi grupami tych związków są freony lub czynniki chłodnicze. Znanych jest ponad 40 substancji należących do tej grupy. Pochodzą z wielu źródeł, ponieważ zastosowania obejmują przemysł spożywczy, chemiczny, perfumeryjny i inne.

Skład freonów, oprócz węgla i wodoru, zawiera halogeny: fluor, chlor, czasem brom. Wiele takich substancji jest stosowanych jako czynniki chłodnicze w lodówkach i klimatyzatorach. Same freony są stabilne, ale w wysokich temperaturach iw obecności aktywnych środków chemicznych wchodzą w reakcje utleniania. Produkty reakcji mogą zawierać związki toksyczne dla organizmów żywych.

Freony i ekran ozonowy

Chlorofluorowęglowodory oddziałują z cząsteczkami O3 i niszczą warstwę ochronną nad powierzchnią Ziemi. Początkowo przerzedzenie ozonosfery było traktowane jako naturalna fluktuacja jej grubości, która zdarza się cały czas. Ale z biegiem czasu zauważono dziury, takie jak „dziura” nad Antarktydąna całej półkuli północnej. Liczba takich luk wzrosła od pierwszej obserwacji, ale są one mniejsze niż na lodowym kontynencie.

Początkowo naukowcy wątpili, czy to CFC spowodowały proces niszczenia warstwy ozonowej. Są to substancje o dużej masie cząsteczkowej. Jak mogą dotrzeć do stratosfery, w której znajduje się warstwa ozonowa, skoro jest ona znacznie cięższa od tlenu, azotu i dwutlenku węgla? Obserwacje przepływów w górę w atmosferze podczas burzy, a także eksperymenty wykazały możliwość przenikania różnych cząstek z powietrzem na wysokość 10–20 km nad Ziemią, gdzie znajduje się granica troposfery i stratosfery.

Różnorodność substancji zubożających warstwę ozonową

Osłona ozonowa odbiera również tlenki azotu powstające w wyniku spalania paliwa w silnikach naddźwiękowych samolotów i różnych typów statków kosmicznych. Uzupełnij listę substancji, z których niszczona jest atmosfera, warstwa ozonowa i emisje z wulkanów naziemnych. Czasami strumienie gazów i pyłów osiągają wysokość 10-15 kilometrów i rozciągają się na setki tysięcy kilometrów.

Smog nad dużymi ośrodkami przemysłowymi i megamiastami również przyczynia się do dysocjacji cząsteczek O₃ w atmosferze. Za przyczynę wzrostu wielkości dziur ozonowych uważa się również wzrost stężenia tzw. gazów cieplarnianych w atmosferze, w której znajduje się warstwa ozonowa. Tak więc globalny problem środowiskowy zmiany klimatu jest bezpośrednio związany z problematyką zubożenia warstwy ozonowej. Faktem jest, że gazy cieplarniane zawierają:substancje, które reagują z cząsteczkami O_{3. Ozon dysocjuje, atom tlenu powoduje utlenianie innych pierwiastków.}

Niebezpieczeństwo utraty osłony ozonowej

Czy w ozonosferze istniały luki przed lotami kosmicznymi, pojawieniem się freonów i innych zanieczyszczeń atmosferycznych? Powyższe pytania są dyskusyjne, ale jeden wniosek nasuwa się sam: warstwę ozonową atmosfery należy zbadać i chronić przed zniszczeniem. Nasza planeta bez ekranu z molekuł O_{3 traci swoją ochronę przed twardymi promieniami kosmicznymi o określonej długości, pochłanianymi przez warstwę substancji aktywnej. Jeśli osłona ozonowa jest cienka lub jej brak, to podstawowe procesy życiowe na Ziemi są zagrożone. Nadmierne promieniowanie ultrafioletowe zwiększa ryzyko mutacji w komórkach organizmów żywych.}

Ochrona warstwy ozonowej

Brak danych na temat grubości ekranu ochronnego w minionych stuleciach i tysiącleciach utrudnia prognozy. Co się stanie, jeśli ozonosfera zapadnie się całkowicie? Od kilkudziesięciu lat lekarze odnotowują wzrost liczby osób dotkniętych rakiem skóry. To jedna z chorób spowodowanych nadmiernym promieniowaniem ultrafioletowym.

W 1987 r. kilka krajów przystąpiło do Protokołu Montrealskiego, który przewidywał ograniczenie i całkowity zakaz produkcji chlorofluorowęglowodorów. Był to tylko jeden ze środków, które pomogą zachować warstwę ozonową - tarczę ultrafioletową Ziemi. Ale freony są nadal produkowane przez przemysł i przedostają się do atmosfery. Jednak zgodność z MontrealuProtokół doprowadził do zmniejszenia dziur ozonowych.

Co każdy może zrobić, aby uratować ozonosferę?

Naukowcy sugerują, że całkowite przywrócenie ekranu ochronnego zajmie jeszcze kilkadziesiąt lat. Dzieje się tak w przypadku, gdy ustanie jego intensywne niszczenie, co budzi wiele wątpliwości. Gazy cieplarniane nadal przedostają się do atmosfery, wystrzeliwane są rakiety i inne statki kosmiczne, a flota samolotów w różnych krajach rośnie. Oznacza to, że naukowcy muszą jeszcze opracować skuteczne sposoby ochrony osłony ozonowej przed zniszczeniem.

Na co dzień każdy może również wnieść swój wkład. Ozon ulegnie mniejszemu rozkładowi, jeśli powietrze stanie się czystsze, będzie zawierało mniej kurzu, sadzy i toksycznych emisji z pojazdów. Aby chronić cienką ozonosferę, konieczne jest powstrzymanie spalania odpadów, aby wszędzie zapewnić ich bezpieczną utylizację. Transport powinien zostać przestawiony na bardziej przyjazne dla środowiska paliwa, a różnego rodzaju źródła energii powinny być wszędzie oszczędzane.