Озоновые дыры — это… Что такое Озоновые дыры?

Изображение антарктической озоновой дыры, сентябрь 2000. Антарктическая озоновая дыра в сентябре, с 1957 года по 2001.

Озо́новая дыра́ — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя, см. например доклад Всемирной метеорологической организации:^[1]

Эти и другие недавно полученные научные данные укрепили вывод предыдущих оценок в том, что перевес в пользу научных доказательств свидетельствует о том, что наблюдаемая потеря озона в средних и высоких широтах в основном обусловлена антропогенными хлор- и бромсодержащими соединениями Оригинальный текст (англ.)   These and other recent scientific findings strengthen the conclusion of the previous assessment that the weight of scientific evidence suggests that the observed middle- and high-latitude ozone losses are largely due to anthropogenic chlorine and bromine compounds

Согласно другой гипотезе, процесс образования «озоновых дыр» в значительной мере естественный и не связанный исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации.^[2][3]

История

Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 в Южном полушарии над Антарктидой группой британских учёных. Каждый август она появлялась, к декабрю или январю прекращая своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра меньших размеров.

Механизм образования

Схема реакции галогенов в стратосфере включающая реакции галогенов с озоном

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее в виду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушению молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, моноксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона приведены в статье про озоновый слой.

Последствия

Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

Восстановление озонового слоя

Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны

[4], процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому затягивание озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года.^[5]

Заблуждения об озоновой дыре

Существует несколько широко распространённых мифов касательно образования озоновых дыр. Несмотря на свою ненаучность, они часто появляются в СМИ^[6] — иногда по неосведомлённости, иногда поддерживаемые сторонниками теорий заговоров. Ниже перечислены некоторые из них.

Основными разрушителями озона являются фреоны

Это утверждение справедливо для средних и высоких широт. В остальных хлорный цикл ответственен только за 15-25 % потерь озона в стратосфере. При этом необходимо отметить, что 80 % хлора имеет антропогенное происхождение

[7] (подробнее про вклад различных циклов см. ст. озоновый слой). То есть вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. И при имевшейся тенденции к увеличению производства фреонов до вступления в действие Монреальского протокола (10 % в год) от 30 до 50 % общих потерь озона в 2050 году обуславливалось бы воздействием фреонов.^[8] До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона. Что же касается полярных озоновых дыр, то здесь ситуация совершенно иная. Механизм разрушения озона в принципе отличается от более высоких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм галогенсодержащих веществ в оксиды, которая протекает на поверхности частиц полярных стратосферных облаков. И в результате практически весь озон разрушается в реакциях с галогенами, за 40-50 % ответственен хлор и порядка 20-40 % — бром.

[9]

Переход на озоносберегающие технологии не только экологически, но и экономически обоснован

Российская Федерация приняла на себя все обязательства СССР, и с 2000 года в соответствии с Монреальским протоколом в России прекращено производство озоноразрушающих веществ. Поскольку в силу ряда причин экономического, политического и финансового характера Россия не успела разработать и внедрить собственные альтернативные технологии, это привело к практически полной ликвидации российского производства аэрозолей и холодильного оборудования. Фактически, альянс [10]. Аммиак хотя и является высокотоксичным, пожаро- и взрывоопасным веществом, но не приводит к разрушению озона.

DuPont инициировал запрет старых и переход на новые типы фреонов потому что у них истекал срок действия патента

DuPont после обнародования данных об участии фреонов в разрушении стратосферного озона восприняла эту теорию в штыки и потратила миллионы долларов на компанию в прессе по защите фреонов. Председатель DuPont писал в статье в журнале Chemical Week от 16 июля 1975 года, что теория разрушения озона — это научная фантастика, вздор, не имеющий смысла.

[11] Кроме DuPont целый ряд компаний во всём мире производил и производит различные типы фреонов без отчисления лицензионных платежей. ^[12]

Фреоны слишком тяжелы, чтоб достигать стратосферы

вертикальное распределение фреона CFC-11

вертикальное распределение криптона-85

Иногда утверждается, что так как молекулы фреонов намного тяжелее азота и кислорода, то они не могут достигнуть стратосферы в значительных количествах. Однако атмосферные газы перемешиваются полностью, а не расслаиваются или сортируются по весу. Оценки требуемого времени для диффузионного расслоения газов в атмосфере требуют времён порядка тысяч лет. Конечно в динамической атмосфере это невозможно. Процессы вертикального массопереноса, конвекции и турбулентности полностью перемешивают атмосферу ниже турбопаузы намного быстрее. Поэтому даже такие тяжёлые газы, как инертные или фреоны, равномерно распределяются в атмосфере, достигая в том числе и стратосферы. Экспериментальные измерения их концентраций в атмосфере подтверждают это, см. например справа график распределения фреона CFC-11 по высоте. Также измерения показывают, что требуется порядка пяти лет для того чтобы газы выделившиеся на поверхности Земли достигли стратосферы, см. второй график справа. Если бы газы в атмосфере не перемешивались, то такие тяжёлые газы из её состава как аргон и углекислый газ образовывали бы на поверхности Земли слой в несколько десятков метров толщиной, что сделало бы поверхность Земли необитаемой.

К счастью это не так. И криптон с атомарной массой 84, и гелий с атомарной массой 4, имеют одну и ту же относительную концентрацию, что около поверхности, что до 100 км высоты. Конечно, всё вышесказанное справедливо только для газов, которые относительно стабильны, как фреоны или инертные газы. Вещества, которые вступают в реакции, а также подвергаются различным физическим воздействиям, скажем растворяются в воде, имеют зависимость концентрации от высоты.

Основными источниками галогенов являются природные, а не антропогенные

Источники хлора в стратосфере

Есть мнение, что природные источники галогенов, например вулканы или океаны, более значимы для процесса разрушения озона, чем произведённые человеком. Не подвергая сомнению вклад природных источников в общий баланс галогенов, необходимо отметить, что в основном они не достигают стратосферы ввиду того, что являются водорастворимыми (в основном хлорид-ионы и хлороводород) и вымываются из атмосферы, выпадая в виде дождей на землю. Также природные соединения менее устойчивы, чем фреоны, например метилхлорид имеет атмосферное время жизни всего порядка года, по сравнению с десятками и сотнями лет для фреонов. Поэтому их вклад в разрушении стратосферного озона довольно мал. Даже редкое по своей силе извержение вулкана Пинатубо в июне 1991 года вызвало падение уровня озона не за счёт высвобождаемых галогенов, а за счёт образования большой массы сернокислых аэрозолей, поверхность которых катализировала реакции разрушения озона. К счастью, уже через три года практически вся масса вулканических аэрозолей была удалена из атмосферы. Таким образом, извержения вулканов являются сравнительно краткосрочными факторами воздействия на озоновый слой, в отличие от фреонов, которые имеют времена жизни в десятки и сотни лет.

[13]

Озоновая дыра должна находиться над источниками фреонов

Динамика изменения размера озоновой дыры и концентрации озона в Антарктике по годам.

Многие не понимают, почему озоновая дыра образуется в Антарктике, когда основные выбросы фреонов происходят в Северном полушарии. Дело в том, что фреоны хорошо перемешаны в тропосфере и стратосфере. В виду малой реакционной способности они практически не расходуются в нижних слоях атмосферы и имеют срок жизни в несколько лет или даже десятилетий. Поэтому они легко достигают верхних слоёв атмосферы. Антарктическая «озоновая дыра» существует не постоянно. Она появляется в конце зимы — начале весны. Причины, по которой озоновая дыра образуются в Антарктике, связаны с особенностями местного климата. Низкие температуры антарктической зимы приводят к образованию полярного вихря. Воздух внутри этого вихря движется в основном по замкнутым траекториям вокруг Южного полюса. В это время полярная область не освещается Солнцем, и там озон не возникает. С приходом лета количество озона увеличивается и снова выходит на прежнюю норму. То есть колебания концентрации озона над Антарктикой — сезонные. Однако, если проследить усреднённую в течение года динамику изменения концентрации озона и размера озоновой дыры в течение последних десятилетий, то имеется строго определённая тенденция к падению концентрации озона.

Озон разрушается только над Антарктикой

Динамика изменения озонового слоя над Аросой, Швейцария

Это неверно, уровень озона также падает во всей атмосфере. Это показывают результаты долговременных измерений концентрации озона в разных точках планеты. Вы можете посмотреть на график изменения концентрации озона над Аросой в Швейцарии справа.

Источники и примечания

1. ↑ Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2006 (англ.). Проверено 13 декабря 2007.
2. ↑ [http://www.znanie-sila.ru/news/issue_57.html + — «Знание-сила» Новости науки: 27.12.99 -] (ru -). Проверено 3.07.2007 -.
3. ↑ {{cite web — | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 — | title = «Дуэль» Стоит ли оно того? — | accessdate = 3.07.2007 — | lang = ru — }}
4. ↑ Production, Sales, and Atmospheric Release of Fluorocarbons throught 2004 (англ. ). Проверено 6 июля 2007.
5. ↑ Paul Newman. Recovery of the Antarctic Ozone Hole (англ.). Проверено 4 июля 2007.
6. ↑ И.К.Ларин. Озоновый слой и климат Земли. Ашипки ума и их исправление. (рус.). Проверено 3 июля 2007.
7. ↑ Osterman, G. B.; Salawitch, R. J.; Sen, B.; Toon, G. C.; Stachnik, R. A.; Pickett, H. M.; Margitan, J. J.; Blavier, J.-F.; Peterson, D. B. Balloon-Borne Measurements of Stratospheric Radicals and their Precursors Implications for the Production and Loss of Ozone // Geophys. Res. Lett.. — 1997. — Т. 24. — № 9. — С. 1107–1110..
8. ↑ National Academy of Sciences Галогенуглеводороды: воздействие на стратосферный озон = Halocarbons: Effects on Stratospheric Ozone. — 1976.
9. ↑ Stratospheric Ozone. An Electronic Textbook (англ.). Проверено 4 июля 2007.
10. ↑ Бабакин Б. С. Хладогенты: история появления, классификация, применение (рус.). Проверено 3 июля 2007.
11. ↑ Jeff Masters, Climate of Fear (англ.). Проверено 13 декабря 2007.
12. ↑ John R. Hess. R-12 Retrofitting: Are we really doing it because DuPont’s patent for Freon® ran out? (англ.). Проверено 6 июля 2007.
13. ↑ Myth: Volcanoes and the Oceans are Causing Ozone Depletion(англ.)

См. также

• Монреальский протокол

Wikimedia Foundation. 2010.

Нынешняя озоновая дыра над Антарктикой – самая крупная за последние несколько лет

В этом году озоновая дыра в Южном полушарии росла наиболее быстро с середины августа и уже к началу октября достигла своего пика в 24 миллиона квадратных километров, что больше среднего показателя за последние десять лет. Сейчас она простирается почти над всей территорией Антарктиды.  

 

Озоновая дыра – область озонового слоя, в которой содержание озона находится ниже отметки 220 единиц Добсона, – образуется над Антарктидой ежегодно. Но каждый год ее размеры и время появления меняются. 

 

В этом году самое низкое содержание озона – 95 единиц Добсона – было зафиксировано 1 октября. Ученые считают, что к этому моменту истощение озонового слоя по масштабам достигло своего пикового значения в 2020 году.  

 

«Озоновая дыра 2020 года похожа на ту, что мы наблюдали в 2018 году – она также была довольно крупной…», – сообщил директор Службы мониторинга атмосферы «Коперник» Винсент-Анри Пех. Он добавил, что в связи с наступлением светлого времени года на Южном полюсе в последние недели наблюдается дальнейшее истощение озонового слоя.  

 

«После необычайно небольшого и кратковременного сокращения озонового слоя в 2019 году, вызванного особыми метеорологическими условиями, в этом году мы снова зарегистрировали довольно крупную дыру, что подтверждает необходимость строгого соблюдения Монреальского протокола», — добавил Винсент-Анри Пех. 

 

Монреальский протокол запрещает производство и использование целого ряда озоноразрушающих химикатов. На сегодняшний день в «черный список» включено уже более 100 таких веществ, в том числе хлорфторуглероды. Но поскольку они остаются в атмосфере в течение нескольких десятилетий, их концентрация все еще достаточно высока, и это продолжает приводить к разрушению озона. 

 

В 2018 году ученые пришли к выводу, что озоновый слой планеты восстанавливается, и это может замедлить глобальное потепление. Они отметили, что скорость его восстановления составляет 1-3 процента за десять лет и что при таких темпах он должен полностью восстановиться над Северным полушарием к 2030-м годам, над Южным — к 2050-м, а над полюсами – к 2060 году.  

 

Эксперты считают, что крупная озоновая дыра в 2020 году над Антарктидой была вызвана сильным, стабильным и холодным полярным вихрем. 

 

Озоновый слой защищает Землю от солнечной радиации, а ультрафиолетовое излучение является основной причиной меланомы и других раковых заболеваний кожи.   

Международный день охраны озонового слоя

Озоном является особая форма кислорода, имеющая химическую формулу O3. Кислород, которым мы дышим и который так важен для жизни на Земле, имеет формулу O2.

Озон представляет собой очень малую часть нашей атмосферы, но его присутствие имеет не менее большое значение для благосостояния человека. Большая часть озона находится высоко в атмосфере, на высоте между 10 и 40 км над поверхностью Земли. Эта область называется стратосферой и здесь содержится около 90% всего атмосферного озона.

Озон для жизни: 35 лет защиты озонового слоя

В этом году мы отмечаем 35 лет Венской конвенции и 35 лет защиты озонового слоя. Жизнь на Земле была бы невозможна без солнечного света. Но энергия, излучаемая Солнцем, была бы слишком разрушительной для жизни на Земле, если бы не озоновый слой. Этот слой стратосферы защищает Землю от большей части вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Солнечный свет делает жизнь возможной, но озоновый слой делает жизнь такой, какой мы ее знаем.

Поэтому, когда ученые, работающие в конце 1970-х годов, обнаружили, что человечество создает дыру в этом защитном щите, они подняли тревогу. Эта дыра — вызванная озоноразрушающими газами (ОРВ), используемыми в аэрозолях и системах охлаждения, таких как холодильники и кондиционеры, — угрожала увеличить число случаев рака кожи и катаракты, а также нанести вред растениям, культурам и экосистемам.

Решающее значение имеют глобальные ответные меры. В 1985 году правительства стран мира приняли Венскую конвенцию об охране озонового слоя. В соответствии с Монреальским протоколом к Конвенции правительства, ученые и промышленность совместными усилиями ограничили использование 99 процентов всех озоноразрушающих веществ. Благодаря Монреальскому протоколу озоновый слой восстанавливается и, как ожидается, к середине столетия вернется к значениям, существовавшим до 1980 года. В поддержку Кигальской поправки, вступившей в силу в 2019 году, будет проведена работа по сокращению выбросов гидрофторуглерода (ГФУ), парниковых газов, которые влияют на потепление климата и наносят ущерб окружающей среде.

Международный день охраны озонового слоя призван отметить это достижение. Оно свидетельствует о том, что коллективные решения и действия, основанные на научных знаниях, являются единственным способом урегулирования крупных глобальных кризисов. В год пандемии, которая принесла серьезные социальные и экономические трудности, как никогда важно послание договоров по охране озонового слоя о том, что мы должны работать вместе в гармонии и на общее благо. Девиз дня напоминает нам о том, что озон не только имеет решающее значение для жизни на Земле, но и что мы должны продолжать защищать озоновый слой для будущих поколений.

Основные сведения

В результате научных исследований было обнаружено, что ряд широко используемых химических веществ являются чрезвычайно опасными для озонового слоя. Галоидоуглеводороды представляют собой химические вещества, в которых один или более атомов углерода связаны с одним или более атомов галогенов (фтор, хлор, бром или йод). Озоноразрушающая способность (ОРС), галоидоуглеводородов, содержащих бром, как правило, гораздо выше, чем у тех, которые содержат хлор. Синтетическими химическими веществами, которые обеспечивают большую часть хлора и брома для разрушения озона, являются бромистый метил, метилхлороформ, тетрахлорметан и семья химических веществ, известных как галоны, хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ).

Научное подтверждение факта истощения озонового слоя побудило международное сообщество создать механизм сотрудничества по принятию мер для защиты озонового слоя. Это было закреплено в Венской конвенции об охране озонового слоя, которая была принята и подписана 28 странами 22 марта 1985 года. В сентябре 1987 года это привело к разработке проекта Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Основной целью Монреальского протокола является защита озонового слоя путем принятия мер по ограничению общего мирового производства и потребления веществ, разрушающих его, с конечной целью их полной ликвидации на основе научных знаний и технологической информации. Монреальский протокол строится вокруг нескольких групп разрушающих озоновый слой веществ. Группы химических веществ классифицируются в зависимости от химической семьи и перечислены в приложениях к тексту Монреальского протокола.

Монреальский протокол контролирует почти 100 химических веществ в нескольких категориях. Для каждой группы химических веществ или приложения Договор устанавливает график поэтапного отказа от производства и потребления, с тем чтобы в конечном итоге отказаться от них полностью. Монреальский протокол устанавливает график потребления озоноразрушающих веществ. Потребление определяется как произведенное количество плюс импорт за вычетом экспорта в любой данный год. Существует также практика вычета за уничтожение объявленных запасов.

Процент сокращения связан с назначенным базовым годом для данного вещества. Протокол не запрещает использование уже существующих или вторично регулируемых веществ за пределами сроков поэтапной ликвидации. Есть несколько исключений для основных видов применения, где пока нет приемлемых заменителей, например, в дозированных ингаляторах (MDI), обычно используемых для лечения астмы и других респираторных заболеваний, или галоновых системах пожаротушения, используемых на подводных лодках и самолетах.

В 1994 году Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 16 сентября Международным днем охраны озонового слоя в ознаменование даты подписания в 1987 году Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Равно успешно велось осуществление Монреальского протокола, как в развитых, так и развивающихся странах. Все графики поэтапного вывода в большинстве случаев соблюдались, а некоторые шли даже с опережением графика. Учитывая устойчивый прогресс, достигнутый в рамках Протокола уже в 2003 году, бывший Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан назвал Монреальский протокол: «возможно, наиболее успешным международным соглашением в истории человечества». Его взгляды разделяет широкое международное сообщество.

Первоначально внимание было сосредоточено в отношении химических веществ с более высокой озоноразрушающей способностью, включая ХФУ и галоны. График поэтапного отказа от ГХФУ был более гибким в силу их более низкой озоноразрушающей способности и потому, что они также были использованы в качестве переходных заменителей ХФУ.

График поэтапного отказа от ГХФУ была введен в 1992 году для развитых и развивающихся стран, в последнем случае с мораторием в 2015 году и окончательным отказом к 2030 году в развитых странах и 2040 году в развивающихся странах.

В 2007 году, стороны Монреальского протокола постановили ускорить график поэтапного отказа от ГХФУ для развитых и развивающихся стран.

Всеобщая ратификация

16 сентября 2009 года Венская конвенция и Монреальский протокол стали первыми договорами в истории ООН, получившими всеобщую ратификацию.

Кигальская поправка

Стороны Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, достигли соглашения на их 28-м совещании сторон, состоявшемся 15 октября 2016 года в Кигали, Руанда, относительно поэтапного сокращения потребления и производства хлорфторуглеродов.

Рост концентрации тропосферного озона в XX веке оценили по изотопам кислорода из ледяных кернов

Чтобы успешно прогнозировать климатические изменения, необходимо знать, как меняется со временем содержание парниковых газов в атмосфере, одним из которых является озон. Первые прямые измерения содержания озона в нижних слоях атмосферы, выполненные во второй половине XIX века, давали значения в четыре раза ниже нынешних. Но ученые сомневаются, что за 150 лет концентрация этого газа могла так сильно вырасти. Геохимические модели также дают значительно меньший рост — на 25–50% за ХХ столетие. Помочь разобраться в разночтениях по поводу темпов роста содержания озона в атмосфере могли бы ледяные керны, но, к сожалению, озон в пузырьках воздуха во льду не сохраняется, из-за чего напрямую его концентрацию измерить невозможно. Но недавно французские и американские ученые предложили метод оценки содержания озона в тропосфере по изотопному составу кислорода в газовых включениях в ледяных кернах. Оказалось, что геохимические модели все-таки ближе к истине, чем результаты измерений XIX века.

В последние десятилетия скорость роста концентрации тропосферного озона в среднем по планете составляет примерно 1–2% в год. Это увеличение связано прежде всего с антропогенными выбросами метана (СН₄) и свободных радикалов оксида азота (NO_X), являющихся прекурсорами озона, и с загрязнением этими выбросами приземного слоя воздуха в больших городах и индустриальных центрах, что зачастую является причиной образования «озонового смога» над городами. Существующие модели показывают, что такое увеличение содержания тропосферного озона (без учета прочих факторов) приведет к весьма существенному изменению (стойкому повышению) средней температуры на Земле (за счет парникового эффекта) по крайней мере на 4–5°С за ближайшее столетие в Северном полушарии.

Это предсказание пока выглядит слишком невероятным, но если в его пользу появятся новые данные, то проблеме тропосферного озона должно будет уделяться не меньшее внимание, чем проблеме СО₂. Дело в том, что эти модели, как правило, строятся на экстраполяции в прошлое результатов наблюдений за последние десятилетия. Для построения надежных моделей нужны исходные данные по содержаниям озона в тропосфере за более длительный период, которых в распоряжении у ученых нет.

Регулярные прямые наблюдения за составом атмосферы начались в конце 1950-х годов в погодной обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях, и лишь в 1990-х годах количество станций наблюдения в мире увеличилось настолько, чтобы можно было говорить о создании глобальной сети наблюдений. Однако единичные замеры состава атмосферного воздуха (в том числе озона) делались и ранее, начиная с 1850-х годов (обсерватория Пик-дю-Миди во Франции и другие станции наблюдений). Результаты этих замеров, которые обычно использовались в качестве реперных точек для определения доиндустриальных концентраций парниковых газов в атмосфере, показывают, что концентрация озона в XIX веке была очень низкой и увеличились на 300% в течение ХХ века. Ученые, занимающиеся химией атмосферы, всегда ставили под сомнение такие высокие темпы роста содержания озона за прошедшее столетие, но фактов, опровергающих это, до последнего времени не было.

Недавно международная группа ученых во главе с Лоуренсом Юном (Laurence Yeung) из Университета Райса в США предложила новый метод оценки палеокоцентрации озона в нижних слоях атмосферы на основе анализа изотопного состава кислорода в газовых включениях в ледяных кернах Антарктиды и Гренландии, охватывающих период с 1590 по 2016 год (рис. 1). Результаты опубликованы в журнале Nature.

В отличие от кислорода, углекислого газа и метана, озон в газовых включениях в древних льдах и фирнах не сохраняется в силу своей высокой реакционной способности. Однако еще в 2014 году Лоуренс Юн с соавторами выявили зависимость между содержанием в составе атмосферного кислорода двойных молекул ¹⁸О¹⁸О и концентрацией озона в тропосфере (L. Yeung et al., 2014. Rapid photochemical equilibration of isotope bond ordering in O₂). Эта зависимость заключается в том, что при повышении концентрации О₃ в тропосфере коэффициент Δ₃₆, отражающий отношение измеренного количества молекул ¹⁸О¹⁸О в составе О₂ к стохастическому, понижается, и наоборот.

Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов: ¹⁶O (99,759%), ¹⁷O (0,037%) и ¹⁸O (0,204%). Процесс производства тропосферного озона при фотохимическом окислении соединений углерода, таких как метан (СН₄) в присутствии свободных радикалов оксида азота (NO_X) меняет пропорцию этих изотопов в атмосферных молекулах кислорода, что отражается в изотопной летописи кислорода, захваченного в составе пузырьков воздуха ледниками.

Изучив газовые включения в ледяных кернах (анализы проводились методом газовой хроматографии), авторы обнаружили, что во второй половине ХХ века доля ¹⁸О¹⁸О в О₂ уменьшилась примерно на 0,03‰ по сравнению с 1590–1958 годами, что соответствует увеличению примерно на 40% содержания тропосферного озона. При этом общая масса тропосферного озона выросла с 256 до 362 Тг (10¹² грамм).

Это значение в целом соответствует данным климатических моделей, на основе которых делаются глобальные прогнозы изменения климата, используемые на всех уровнях, в том числе Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), по результатам которых формируется мировая климатическая политика (рис. 2).

Что же было не так с прямыми измерениями концентрации озона в атмосфере, которые проводились в XIX веке? Почему они не являются достоверными? Измерения в то время проводились с помощью так называемой «тестовой бумаги Шёнбейна».

Однако данный метод можно лишь условно считать количественным из-за отсутствия стандартизации и влияния на его результаты посторонних факторов — влажности, скорости ветра и содержания в атмосфере диоксида серы и других восстановителей, значительные объемы которых могли выбрасываться в атмосферу при активном сжигании угля, которое как раз имело место во второй половине XIX века в Европе, где и производились все измерения.

В противоположность методу Шёнбейна, современные геохимические модели учитывают все факторы, влияющие на круговорот озона в атмосфере (рис. 4).

Сравнительный анализ двух подходов (прямых наблюдений и моделирования) с помощью независимого метода, предложенного авторами, позволил наконец поставить точку в спорах о том, на какие результаты следует опираться при долгосрочном прогнозировании изменений содержаний озона в тропосфере: на результаты моделирования. Также авторы, используя предложенный метод, провели оценку увеличения воздействия солнечной радиации на поверхность Земли, связанного с ростом содержания тропосферного озона. Этот прирост за 1850–2005 годы составил около +0,4 Вт/м². Это также примерно соответствует параметрам, заложенным в модели геохимии атмосферы (+0,33 Вт/м² в модели GEOS-Chem/MERRA2 и +0,42 Вт/м² в модели GISS-E2.1), что примерно соответствует 22% от величин, полученных для углекислого газа. Таким образом, теперь можно вполне определенно говорить о том, что влияние озона как парникового газа на глобальные изменения климата примерно в пять раз ниже, чем влияние углекислого газа.

Источник: Laurence Y. Yeung, Lee T. Murray, Patricia Martinerie, Emmanuel Witrant, Huanting Hu, Asmita Banerjee, Anaïs Orsi, Jérôme Chappellaz. Isotopic constraint on the twentieth-century increase in tropospheric ozone // Nature. 2019. V. 570. РР. 224–227. DOI: 10.1038/s41586-019-1277-1.

Владислав Стрекопытов

Буря в Арктике, 2010 — Фильмы

В небе над Арктикой происходит масштабная катастрофа. В озоновом слое атмосферы возникают дыры, через которые к поверхности Земли начинают прорываться холодные вихревые потоки. Ледяные воздушные массы уничтожают всё живое, замораживая целые участки жилых массивов Австралии. Холод стремительно распространяется по материку и уже грозит опасностью океану.

Население планеты, получающее тревожные новости через средства массовой информации, приходит в ужас от надвигающегося ледникового апокалипсиса. А тем временем исследовательские центры делают неутешительные прогнозы, не имея возможности оказывать хоть какое-то сопротивление стихии. Джеку предстоит пройти серьезные испытания прежде, чем вырваться из ледяного плена и добраться до научной лаборатории с планом сохранения жизни на планете. Но сначала он спешит на помощь к своей дочери, которая отправилась с друзьями развлечься на морском побережье. Охватившая народ паника порождает хаос, усугубляющий общее положение вещей.

Фантастическая драма Буря в Арктике снята канадскими и австралийскими кинематографистами. Режиссером был назначен Брайан Тренчард-Смит, приобретший известность в 80-х годах прошлого столетия благодаря своим работам в стиле экшен. Съемочная группа выезжала на остров Тасмания, где были отсняты основные сцены на фоне дикой природы. Бушующий океан придал реалистичности сюжету. Также несколько эпизодов были сняты в Оттаве и Онтарио. Премьерный показ состоялся в США 30 мая 2010 года. Затем фильм был показан 4 августа 2010 года в Сиднее в рамках ежегодного канадского кинофестиваля.

В небе над Арктикой происходит масштабная катастрофа. В озоновом слое атмосферы возникают дыры, через которые к поверхности Земли начинают прорываться холодные вихревые потоки. Ледяные воздушные массы уничтожают всё живое, замораживая целые участки жилых массивов Австралии. Холод стремительно распространяется по материку и уже грозит опасностью океану. Население планеты, получающее тревожные ново

Озон и аллотропия кислорода — параграф 26 ГДЗ химия 8 Рудзитис

1. Какое значение имеет озон для жизни на Земле? Используя дополнительные источники информации, узнайте, над какими участками Земли озоновый слой наиболее тонкий.

На высоте от 20 до 25 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), находится озоновый слой — часть атмосферы, с наибольшим содержанием озона. Его роль заключается в поглощении наиболее жесткой части ультрафиолетового спектра излучения Солнца. Без этой защиты, жизнь на поверхности Земли, была бы невозможна.
википедия

Наиболее известной проблемой является озоновая дыра над Антарктидой, устойчивое существование которой было обнаружено в 70-х годах XX века.

2. Сравните свойства кислорода и озона. На основе этих примеров объясните сущность аллотропии.

Сравнение кислорода и озона
Кислород	Озон
Физические свойства
Бесцветный газ, без вкуса и запаха. Малорастворим в воде.	Бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Намного лучше растворим в воде.
Химические свойства
Активно взаимодействует со многими веществами при нагревании с выделением света и тепла.	Значительно более активен. Это связано с распадом молекулы на атомарный кислород: O3 = O3 + O. В атмосфере озона некоторые вещества (спирт, фосфор) воспламеняются. Каучук становится хрупким, а красители обесцвечиваются.

Сущность аллотропии в том, что атомы одного химического элемента могут образовывать простые вещества с существенно различными физическими и химическими свойствами.

3. Расскажите соседу по парте об озоне по следующему плану:
1) нахождение в природе;
2) получение;
3) свойства;
4) применение.
Оцените работу друг друга.

Все это подробно расписано в учебнике, так что останавливаться на этом не буду. Затрону лишь кратко:

1) Озоновый слой в атмосфере Земли — см. задание 1.
2) При помощи озонатора (рисунок ниже).
3) См. таблицу из задания 2.
4) Для дезинфекции: сточных вод, воды в бассейнах, питьевой воды. Для стерилизации хирургических инструментов. В химической промышленности.

озонатор

Тестовые задания

1. Аллотропными модификациями являются:

1) кислород и водород	3) натрий и калий
2) кислород и озон	4) алюминий и медь

Ответ: 2) кислород и озон

2. Озон получают:

1) в аппарате Киппа	3) в кристаллизаторе
2) в озонаторе	4) в газометре

Ответ: 2) в озонаторе

3. Определите вещество по описанию: газ с характерным запахом свежествиЮ голубого цвета, в 1,5 раза тяжелее кислорода.

1) озон	3) углекислый газ
2) аммиак	4) сероводород

Ответ: 1) озон

Вся правда о озоновых дырах от karbon-cns.com.ua

Озоновые дыры — мировая экологическая проблема

С 1967 года ученые всего мира начали поднимать вопрос об уменьшении озонового слоя. А уже в середине 80-х прошлого столетия антарктическая служба Британии официально зафиксировала изменение насыщенности озона над территорией базы практически на 40%.

С 1967 года ученые всего мира начали поднимать вопрос об уменьшении озонового слоя. А уже в середине 80-х прошлого столетия антарктическая служба Британии официально зафиксировала изменение насыщенности озона над территорией базы практически на 40%. Следом за британскими учеными исследователями в Арктике также была обнаружена озоновая дыра, но значительно меньшая, утечка озона составила примерно 9%.

Изначально причины образования озоновых дыр ученые связывали лишь с выбросами в атмосферу реактивными двигателями и авиалайнерами продуктов сгорания. Однако дальнейшие исследования показали, что причины и проблемы возникновения озоновых дыр — загрязнение человеком природной среды. Выбросы, производимые заводами и фабриками, фреон, различные аэрозольные баллоны в значительной степени разрушают слой озона.

Образование озоновых дыр

Какова причина и последствия возникновения озоновых дыр? В стратосфере озон поглощает солнечную ультрафиолетовую радиацию. Нарушение слоя озона увеличивает радиационный поток, что губительно не только для здоровья людей, но и для животных и растений.

Под воздействием хлора и его соединений происходит разрушение озона. Например, фреон разрушается солнечной радиацией и освобождает хлор, который отрывает третий атом от молекулы озона. Хлор не вступает в соединения, но является катализатором. В результате один только атом хлора повреждает много озона. Однако основным разрушителем озона признан хлорофлюорокарбон, который вступая в реакцию, отрывает от озона 2 атома кислорода, нарушая озоновый слой.

Технический прогресс и озоновые дыры тесно взаимосвязаны. Например, в двигателях реактивных самолетов образуются окислы азота, выброс которых возрастает с увеличением мощности турбореактивного двигателя.

Восстановление озонового слоя

Мировое сообщество признало, что одной из глобальных проблем является озоновая дыра. Причины — это антропогенный фактор и естественные процессы, которые загрязняют атмосферу. Монреальский протокол, подписанный в 1987 г., предоставил перечень хлорфторуглеродов, запрещенных к производству.

Последние исследования показали, что карта озоновых дыр полностью повторяет карту месторождений метана. На основании этого появилась новая теория — дыры были всегда.

Путь прекращения производства веществ, разрушающих озон, принес успех.
В настоящее время самая большая дыра над Антарктидой значительно уменьшилась.

Для предупреждения дальнейшего разрушения и восстановления озонового слоя необходимо:

• усовершенствование очистных конструкций на дымоотводных трубах;
• полный переход на применение органических удобрений;
• создание экологически безопасных транспортных средств.
  По прогнозам ученых к 2070 году проблема может быть решена.

Читать также
ТОП самых не экологических предприятий Киева
Что эффективней — ветрогенераторы или солнечные электростанции

Разрушение озона — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Изображение самой большой когда-либо зарегистрированной озоновой дыры в Антарктике (сентябрь 2006 г.).

Озон — это газ, который присутствует в озоновом слое стратосферы Земли. Там он будет поглощать почти весь ультрафиолетовый свет, вредный для многих организмов. Термин Разрушение озона может относиться к ряду различных, но связанных явлений:

• Примерно с 1970-х годов общий объем озона в озоновом слое уменьшался примерно на 4% за десятилетие.
• Озоновые слои подвержены сезонным колебаниям; Весной в озоновом слое над полярными регионами меньше озона, особенно. южный полюс. Это обычно известно как озоновая дыра .
• Помимо этих хорошо известных стратосферных явлений, весной в полярных тропосферных регионах также происходят явления истощения озонового слоя.

Детали образования полярной озоновой дыры отличаются от деталей истончения в средних широтах, но наиболее важным процессом в обоих случаях является каталитическое разрушение озона атомарными галогенами. ^[1] Основным источником этих атомов галогена в стратосфере является фотодиссоциация искусственных галоидуглеродных хладагентов (CFC, фреоны, галоны). Эти соединения переносятся в стратосферу после того, как выбрасываются на поверхность. ^[2] Оба типа истощения озонового слоя увеличивались по мере увеличения выбросов галогенуглеродов.

ХФУ и другие вещества, способствующие этому эффекту, называются озоноразрушающими веществами ( ОРВ ).Поскольку озоновый слой препятствует прохождению наиболее вредных длин волн УФ-В (280–315 нм) ультрафиолетового света (УФ-света) через атмосферу Земли, наблюдаемое и прогнозируемое уменьшение содержания озона вызывает обеспокоенность во всем мире. В результате был принят Монреальский протокол. Договор запрещает производство ХФУ, галонов и других озоноразрушающих химикатов, таких как четыреххлористый углерод и трихлорэтан. Биологические последствия этого изменения уровня озона могут включать увеличение числа случаев рака кожи, катаракты, ^[3] повреждений растений и сокращение популяций планктона в океане.

Оценки того, как быстро будет восстанавливать озоновый слой, различаются примерно на два десятилетия. По оценкам НАСА в 2006 году, озоновому слою в Антарктиде потребуется к 2068 году, чтобы восстановиться до уровня, предшествовавшего его истончению в результате деятельности человека. ^[4] По данным Всемирной метеорологической организации, состояние озонового слоя над Антарктидой не изменится заметно в ближайшие двадцать лет. Состояние до 1980 года будет достигнуто между 2060 и 2075 годами, на 25 лет позже, чем прогнозировалось в 2002 году.Над Арктикой в ​​следующие пятнадцать лет будут большие потери озона, особенно. в холодные зимы. Для арктических регионов состояние до 1980 г. будет достигнуто примерно к 2050 г. ^[5]

Озоновый слой — RationalWiki

Озоновый слой — это кусок атмосферы, расположенный на высоте от 15 до 35 км над поверхностью земли. Название немного неправильное, поскольку процентное содержание озона (аллотропной формы кислорода) в слое составляет всего несколько частей на миллион; однако более девяноста процентов свободного природного озона в атмосфере находится в этом слое.Его толщина варьируется в течение года и по всему миру. ^[1]

Наиболее заметным эффектом озонового слоя является поглощение большей части высокочастотного ультрафиолетового света от солнца. Этот свет был бы очень вредным для большей части земной жизни, если бы достиг поверхности Земли.

Годовые колебания естественно происходят в положении, толщине и плотности слоя. Однако на него повлияли искусственные химические вещества, перенесенные в стратосферу воздушными потоками.Хлорфторуглероды, которые инертны и безвредны в нижних слоях атмосферы и широко использовались для охлаждения и в качестве пропеллентов в аэрозолях, являются стойкими загрязнителями, которые образуют радикалы, катализирующие разрушение озона.

Истощение озонового слоя и «озоновая дыра» [править]

Во второй половине 20-го века озоновая «дыра» ^[2] образовывалась над Антарктидой каждую южную весну (август-декабрь), с каждым годом становясь все больше и продолжаясь. Технически это не «дыра» как таковая, а резкое истончение озонового слоя.Это было вызвано хлорфторуглеродами (ХФУ), соединениями, используемыми в воздушном топливе и хладагентах. В результате этого ХФУ в значительной степени были выведены из употребления. В то время как дыра продолжала увеличиваться, коэффициент , при котором он увеличивался, уменьшился на ^[3] перед тем, как начать «залечивать» в 2016 году, ^[4] во многом благодаря запрету на ХФУ — большой успех для окружающей среды. движение.

Нет ничего лучше, чем процитировать НАСА:

Потери полярного озона напрямую вызваны каталитическими реакциями хлора и брома.Производство химически активных веществ хлора и брома ускоряется химическими реакциями, которые происходят на поверхности облачных частиц. Лабораторные химики давно поняли, что на некоторые газы действует контакт со стенками реакционных камер. Эти «поверхностные» реакции изменили результаты, полученные для реакции чистого газа с другим газом. Точно так же было понято, что поверхности отдельных облачных частиц могут вызывать реакции, которые в противном случае не имели бы места в стратосфере.По мере того как стратосфера охлаждается до очень низких температур над Антарктикой в ​​течение южной зимы, образуются полярные стратосферные облака (PSC). Формы хлора (HCl и ClONO2), которые не влияют на озон, могут реагировать на поверхности этих PSC и производить хлорные продукты, которые могут каталитически разрушать озон. Эти реакции каталитического разрушения хлора и брома настолько быстры, что весь озон над Антарктидой на расстоянии от 12 до 20 км разрушается в течение нескольких недель в течение сентября (антарктическая весна). ^[5]

Глобальное потепление и озоновый слой [править]

Из-за глобального потепления тропосфера нагревается, в то время как стратосфера остывает из-за парникового эффекта (то есть тепло удерживается в нижних слоях атмосферы из-за повышенного уровня углекислого газа). Это изменение температуры влияет на движение воздуха, ускоряя его в некоторых областях. Из-за этого в стратосфере может производиться меньше озона, что приводит к большей озоновой дыре. ^{[6] [7]}

Отрицание истощения озонового слоя [править]

Хотя в то время уже существовали различные гипотезы об истощении озонового слоя, первое исследование, предполагающее конкретную связь между ХФУ и истощением озона, было опубликовано Марио Молиной и Шерри Роуленд в 1974 году. ^[8] Молина, Роуленд и Пол Крутцен были удостоены Нобелевской премии по химии 1995 года за свои работы по разрушению озонового слоя. ^[9]

Однако именно в 1980-х годах, когда была обнаружена озоновая дыра над Антарктикой, нефтяные и другие компании, ответственные за выбросы аэрозолей, развернули кампанию отрицания. Постоянные эксперты по найму С. Фред Сингер и команда Института Джорджа К. Маршалла предоставили «экспертные» показания перед Конгрессом, написали статьи, осуждающие «паникеров» по ​​озону, и подготовили свои собственные «исследования» в аналитических центрах. ^[10]

Общие темы для обсуждения [править]

(Единица Добсона (ЕД) — это мера «толщины» озонового слоя.)

Те, кто отрицает истощение озонового слоя, все еще полагаются в основном на эти развенчанные мифы: ^[11]

• ХФУ не достигают озонового слоя. Хотя ХФУ тяжелее воздуха, они могут достигать озонового слоя под действием тропосферных ветров.
• Это вулканы! Извержения вулканов не могут объяснить полное разрушение озонового слоя. ^[12]
• Разрушение озонового слоя происходит только в Антарктиде и поэтому не может быть антропогенным. Это наиболее драматично в Антарктике, но истощение озонового слоя происходит во всем мире.
• Разрушение озона не увеличивает уровни УФ-излучения. Озон поглощает UVB (это можно подтвердить с помощью простого лабораторного эксперимента), и многочисленные исследования показали связь с повышенным уровнем UVB.
• Это вызвано испарением хлора из соленых водоемов, а не ХФУ. Это взято из The Holes in the Ozone Scare , книги Рохелио Мадуро и Ральфа Шауерхаммера 1992 года, опубликованной организацией Линдона Ларуша. Хлор обладает высокой реакционной способностью и вступает в реакцию с водой в тропосфере, выпуская из нее дождь задолго до того, как достигнет озонового слоя.
• Дырка была всегда, так что это естественно! Это цитата из G. M.B. Отчеты Добсона о его экспедициях 1950-х годов, в которых он отмечает несоответствие уровней озона в Арктике и Антарктике.О такой «дыре» тогда не сообщалось.
• Но мы используем хлор в воде каждый день, и хлор также разрушает озон, и это никого не волнует. ^[13] Это претензия профессора Яна Плимера. При этом игнорируются два факта: 1) Хлор обладает высокой реакционной способностью и, если он высвобождается на уровне земли, вступает в реакцию с водой в тропосфере и выливается в него задолго до того, как достигнет озонового слоя. ХФУ инертны, поэтому у них нет таких препятствий. 2) «ХФУ» не разрушают озон, именно хлор ХФУ разлагаются в условиях крайнего ультрафиолета на тех высотах, которые разрушают озон.Использование Плимером слова «также» предполагает, что он этого не понимает.

Внешние ссылки [править]

Ссылки [править]

1. ↑ Если бы весь озон в атмосфере был вынесен на поверхность (при стандартной температуре и давлении), его толщина была бы приблизительно 3 мм.
2. ↑ Озоновая дыра
3. ↑ abc.net.au
4. ↑ [1]
5. ↑ НАСА (перейти в раздел 6)
6. ↑ Часто задаваемые вопросы об озоновой дыре и глобальном потеплении, Союз обеспокоенных ученых
7. ↑ Глобальное потепление может задержать восстановление озонового слоя, Science Daily
8. ↑ Молина, М.J., and F. S. Rowland (1974), Прогнозируемое нынешнее содержание хлора в стратосфере в результате фотодиссоциации четыреххлористого углерода, Geophys. Res. Lett. , 1 (7), 309–312 [2]
9. ↑ Нобелевские лауреаты 1995 г.
10. ↑ Скептики против Озоновой дыры, Weather Underground
11. ↑ См. Разоблачение этих пунктов в EPA для получения дополнительной информации.
12. ↑ Отрицатели получили много миль от вулканов, переработав этот PRATT из «дебатов» о кислотных дождях, а затем снова для глобального потепления.
13. ↑ Плимер, Ян. Небо + Земля: глобальное потепление — недостающая наука (Сидней: Quartet Books, 2009), стр. 485. Какое отношение имеет озоновая дыра к глобальному потеплению? Очевидно: запрет ХФУ (и ДДТ, и белого асбеста) является ужасным предупреждением для антиэкологов о готовности общества принять запреты и постановления, поэтому они должны сделать все, что в их силах, чтобы опровергнуть их, чтобы опровергнуть текущие опасения. как глобальное потепление. Если бы они их приняли, то это означало бы признать, что наука и защита окружающей среды имеют смысл.

Защита озонового слоя

В конце 1980-х годов правительства стран мира договорились защитить озоновый слой Земли путем отказа от озоноразрушающих веществ, выбрасываемых в результате деятельности человека, в соответствии с Монреальским протоколом. В Европе Протокол реализуется посредством законодательства всего ЕС, которое не только отвечает его целям, но и содержит более строгие и амбициозные меры.

Глобальные действия, предпринятые в рамках Монреальского протокола, остановили разрушение озонового слоя и позволили ему начать восстанавливаться, но еще многое предстоит сделать для обеспечения устойчивого восстановления.

Озоновый слой

Озоновый слой — это естественный слой газа в верхних слоях атмосферы, который защищает людей и другие живые существа от вредного ультрафиолетового (УФ) излучения солнца.

Хотя озон в небольших концентрациях присутствует в атмосфере, большая часть (около 90%) находится в стратосфере, слое от 10 до 50 километров над поверхностью Земли. Озоновый слой фильтрует большую часть вредного ультрафиолетового излучения солнца и поэтому имеет решающее значение для жизни на Земле.

Разрушение озонового слоя

Ученые обнаружили в 1970-х годах, что озоновый слой истощается.

Концентрации озона в атмосфере естественным образом меняются в зависимости от температуры, погоды, широты и высоты, в то время как вещества, выбрасываемые природными явлениями, такими как извержения вулканов, также могут влиять на уровни озона.

Однако эти природные явления не могли объяснить наблюдаемые уровни истощения, и научные данные показали, что причиной были определенные искусственные химические вещества.Эти озоноразрушающие вещества в основном использовались в 1970-х годах в широком диапазоне промышленных и бытовых применений, в основном в холодильниках, кондиционерах и огнетушителях.

Озоновая дыра

Наибольшее разрушение озона наблюдается на Южном полюсе. Это происходит в основном в конце зимы и в начале весны (август-ноябрь), а пиковое истощение обычно происходит в начале октября, когда озон часто полностью разрушается на больших территориях.

Это серьезное истощение создает так называемую «озоновую дыру», которую можно увидеть на изображениях антарктического озона, сделанных с помощью спутниковых наблюдений.В большинстве случаев максимальная площадь ямы больше, чем сам антарктический континент. Хотя потери озона менее радикальны в северном полушарии, значительное истончение озонового слоя также наблюдается над Арктикой и даже над континентальной Европой.

Большинство озоноразрушающих веществ, выбрасываемых в результате деятельности человека, остаются в стратосфере на протяжении десятилетий, а это означает, что восстановление озонового слоя — очень медленный и длительный процесс.

На диаграмме ниже показано развитие (годового максимума) размера озоновой дыры над Антарктикой.Дыра выросла за годы после ратификации Монреальского протокола из-за задержки, вызванной тем, что озоноразрушающие вещества остаются в стратосфере в течение длительного времени. Максимальный размер озоновой дыры сейчас уменьшается.

Источник: Европейское агентство по окружающей среде

Чтобы узнать о текущей озоновой дыре, посетите веб-сайт Коперника

.

Влияние разрушения озонового слоя на человека и окружающую среду

Истощение озонового слоя вызывает повышение уровня УФ-излучения на поверхности Земли, что наносит вред здоровью человека.

Отрицательные эффекты включают рост некоторых видов рака кожи, катаракты глаз и нарушений иммунной недостаточности. УФ-излучение также влияет на наземные и водные экосистемы, изменяя рост, пищевые цепи и биохимические циклы. Водные организмы, находящиеся непосредственно под поверхностью воды, являющиеся основой пищевой цепочки, особенно страдают от высоких уровней УФ-излучения. УФ-лучи также влияют на рост растений, снижая продуктивность сельского хозяйства.

Действия по защите озонового слоя

Монреальский протокол

В 1987 году для решения проблемы разрушения озонового слоя международное сообщество приняло Монреальский протокол по озоноразрушающим веществам.Это был первый международный договор, подписанный всеми странами мира, и он считается величайшим экологическим успехом в истории Организации Объединенных Наций.

Целью Монреальского протокола является сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ с целью уменьшения их присутствия в атмосфере и, таким образом, защиты озонового слоя Земли.

На диаграмме ниже показано снижение потребления озоноразрушающих веществ, охватываемых Монреальским протоколом, как в глобальном масштабе, так и в Европейской экономической зоне-33 (28 государств-членов ЕС плюс Исландия, Лихтенштейн, Норвегия, Швейцария и Турция).

Источник: Европейское агентство по окружающей среде

Постановление ЕС

Законодательство ЕС по озоноразрушающим веществам является одним из самых строгих и передовых в мире. Посредством ряда нормативных актов ЕС не только реализовал Монреальский протокол, но и часто отказывался от опасных веществ быстрее, чем требовалось.

Действующий «Регламент ЕС по озону» (Регламент (ЕС) 1005/2009) содержит ряд мер, направленных на обеспечение более высокого уровня амбиций. В то время как Монреальский протокол регулирует производство этих веществ и их торговлю оптом, Регламент по озону запрещает их использование в большинстве случаев (некоторые виды использования все еще разрешены в ЕС).Более того, он регулирует не только вещества в больших количествах, но и вещества, содержащиеся в продуктах и ​​оборудовании.

Регламент ЕС по озону также устанавливает лицензионные требования для всего экспорта и импорта озоноразрушающих веществ, а также регулирует и контролирует не только вещества, охватываемые Монреальским протоколом (более 90 химикатов), но и некоторые, на которые не распространяется (пять дополнительных химикатов, называемых новые вещества »).

Для получения дополнительной информации см. Раздел «Регулирование озона».

Воздействие глобальных действий и остающиеся проблемы

Мировое потребление озоноразрушающих веществ сократилось примерно на 98% с тех пор, как страны начали действовать в рамках Монреальского протокола.В результате концентрация в атмосфере наиболее агрессивных типов озоноразрушающих веществ падает, и озоновый слой демонстрирует первые признаки восстановления.

Тем не менее, не ожидается, что озоновый слой полностью восстановится до второй половины этого столетия. Это связано с тем, что после выброса озоноразрушающие вещества остаются в атмосфере в течение многих лет и продолжают наносить ущерб.

Еще многое предстоит сделать для обеспечения непрерывного восстановления озонового слоя и уменьшения воздействия озоноразрушающих веществ на климат Земли.

Максимальная протяженность озоновой дыры над южным полушарием, с 1979 по 2019 год.

На изображениях ниже показан анализ общего содержания озона над Антарктикой, проведенный с помощью Copernicus . Синие цвета указывают на самое низкое количество озона, а желтый и красный — на более высокие количества озона.

Источник: Европейское агентство по окружающей среде

Действия, необходимые во всем мире для продолжения восстановления озонового слоя:

• Обеспечение надлежащего выполнения существующих ограничений на озоноразрушающие вещества и дальнейшего сокращения глобального использования озоноразрушающих веществ.
• Обеспечение экологически безопасного обращения с банками озоноразрушающих веществ (как хранящихся, так и содержащихся в существующем оборудовании) и заменой их безопасными для климата альтернативами.
• Обеспечение того, чтобы разрешенные виды использования озоноразрушающих веществ не перенаправлялись на незаконные цели.
• Сокращение использования озоноразрушающих веществ в приложениях, которые не считаются потреблением согласно Монреальскому протоколу.
• Обеспечение того, чтобы не появлялись новые химические вещества или технологии, которые могли бы создать новые угрозы для озонового слоя (например,грамм. очень короткоживущие вещества).

Связь между озоноразрушающими веществами и изменением климата

Взаимодействие между истощением озона
и изменением климата Источник: ГРИД-Арендал

Большинство антропогенных озоноразрушающих веществ также являются мощными парниковыми газами. Некоторые из них имеют эффект глобального потепления, который в 14 000 раз сильнее, чем углекислый газ (CO ₂ ), основной парниковый газ.

Таким образом, глобальный отказ от озоноразрушающих веществ, таких как гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и хлорфторуглероды (ХФУ), также внес значительный позитивный вклад в борьбу с изменением климата.

С другой стороны, глобальный отказ привел к значительному увеличению использования других типов газов для замены озоноразрушающих веществ в различных областях применения. Эти фторированные газы («фторсодержащие газы») не повреждают озоновый слой, но обладают значительным эффектом глобального потепления. Поэтому в 2016 году Стороны Монреальского протокола согласились добавить самый распространенный вид фторсодержащих газов, гидрофторуглероды (ГФУ), в список регулируемых веществ.

Дополнительную информацию см. В разделе «Фторированные парниковые газы».

Истощение озонового слоя

| Факты, эффекты и решения

Разрушение озонового слоя , постепенное истончение озонового слоя Земли в верхних слоях атмосферы, вызванное выбросом химических соединений, содержащих газообразный хлор или бром, в результате промышленной и другой деятельности человека. Прореживание наиболее заметно в полярных регионах, особенно над Антарктидой. Истощение озонового слоя — серьезная экологическая проблема, поскольку оно увеличивает количество ультрафиолетового (УФ) излучения, которое достигает поверхности Земли, что увеличивает риск рака кожи, катаракты глаз, а также генетических повреждений и повреждений иммунной системы.Монреальский протокол, ратифицированный в 1987 году, был первым из нескольких всеобъемлющих международных соглашений, принятых с целью остановить производство и использование озоноразрушающих химикатов. Ожидается, что в результате постоянного международного сотрудничества по этому вопросу озоновый слой со временем восстановится.

истощение озонового слоя

Озоновая дыра в Антарктике, 17 сентября 2001 года.

НАСА / Центр космических полетов Годдарда

История

В 1969 году голландский химик Пол Крутцен опубликовал работу, в которой описал основной каталитический цикл оксида азота, влияющий на уровни озона.Крутцен продемонстрировал, что оксиды азота могут реагировать со свободными атомами кислорода, таким образом замедляя образование озона (O ₃ ), а также могут разлагать озон на диоксид азота (NO ₂ ) и газообразный кислород (O ₂ ). Некоторые ученые и защитники окружающей среды в 1970-х годах использовали исследования Крутцена в качестве аргумента против создания американского парка сверхзвуковых транспортных средств (SST). Они опасались, что потенциальный выброс оксидов азота и водяного пара от этих самолетов может повредить озоновый слой.(SST были разработаны для полета на высотах, совпадающих с озоновым слоем, примерно от 15 до 35 км [от 9 до 22 миль] над поверхностью Земли.) В действительности, американская программа SST была отменена, и только небольшое количество франко-британских Concordes и советские Ту-144 пошли на вооружение, так что влияние ТПО на озоновый слой оказалось незначительным для количества эксплуатируемых самолетов.

Однако в 1974 году американские химики Марио Молина и Ф. Шервуд Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвине признали, что производимые человеком хлорфторуглероды (ХФУ) — молекулы, содержащие только атомы углерода, фтора и хлора, — могут быть основным источником хлор в стратосфере.Они также отметили, что хлор может разрушить значительное количество озона после того, как он был освобожден из ХФУ УФ-излучением. Свободные атомы хлора и хлорсодержащие газы, такие как монооксид хлора (ClO), могут затем расщепить молекулы озона, оторвав один из трех атомов кислорода. Более поздние исследования показали, что бром и некоторые бромсодержащие соединения, такие как монооксид брома (BrO), были даже более эффективными в разрушении озона, чем хлор и его химически активные соединения. Последующие лабораторные измерения, атмосферные измерения и исследования атмосферного моделирования вскоре подтвердили важность их результатов.Крутцен, Молина и Роуленд получили Нобелевскую премию по химии в 1995 году за свои усилия.

Деятельность человека оказала значительное влияние на глобальную концентрацию и распределение стратосферного озона еще до 1980-х годов. Кроме того, ученые отметили, что значительное ежегодное снижение средних концентраций озона начало происходить по крайней мере к 1980 году. Измерения со спутников, самолетов, наземных датчиков и других инструментов показывают, что общие интегрированные уровни озона в столбе (то есть количество молекул озона, присутствующих на квадратный метр в отобранных столбцах воздуха) уменьшилось примерно на 5 процентов в период с 1970 по середину 1990-х годов с небольшими изменениями впоследствии.Наибольшее уменьшение содержания озона произошло в высоких широтах (к полюсам), а наименьшее — в более низких широтах (тропики). Кроме того, атмосферные измерения показывают, что истощение озонового слоя увеличивает количество УФ-излучения, достигающего поверхности Земли.

озонозонд

Исследователи запускают воздушный шар с озонозондом, прибором, измеряющим содержание озона в атмосфере, на Южнополярной станции Амундсена-Скотта в Антарктиде.

NOAA Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишись сейчас

Это глобальное уменьшение содержания озона в стратосфере хорошо коррелирует с повышением уровней хлора и брома в стратосфере в результате производства и выбросов ХФУ и других галоидоуглеродов. Галоидоуглероды производятся промышленностью для различных целей, таких как хладагенты (в холодильниках, кондиционерах и больших чиллерах), пропелленты для аэрозольных баллончиков, пенообразователи для изготовления пенопласта, средства пожаротушения и растворители для химической чистки и обезжиривания. Атмосферные измерения четко подтвердили теоретические исследования, показывающие, что хлор и бром, высвобождаемые из галогенуглеродов в стратосфере, вступают в реакцию с озоном и разрушают его.

процесс разрушения озона

Блок-схема, изображающая основные этапы разрушения стратосферного озона.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Самый серьезный случай истощения озонового слоя был впервые задокументирован в 1985 году в статье ученых Британской антарктической службы (BAS) Джозефа К. Фармана, Брайана Г. Гардинера и Джонатана Д. Шанклина. Начиная с конца 1970-х годов, весной (с сентября по ноябрь) над Антарктидой наблюдалось большое и быстрое уменьшение общего содержания озона, часто более чем на 60 процентов по сравнению со среднемировым значением.Фарман и его коллеги впервые задокументировали это явление над своей станцией BAS в заливе Галлей в Антарктиде. Их анализ привлек внимание научного сообщества, которое обнаружило, что это уменьшение общего содержания озонового слоя было более чем на 50 процентов по сравнению с историческими значениями, наблюдавшимися как с помощью наземных, так и спутниковых методов.

Озоновая дыра в Южном полушарии

Две гистограммы, изображающие максимальный размер озоновой дыры и минимальный охват озоном (в единицах Добсона) озоновой дыры Южного полушария, 1979–2014 годы.

Encyclopædia Britannica, Inc.

В результате работы Фармана возник ряд гипотез, которые пытались объяснить антарктическую «озоновую дыру». Первоначально предполагалось, что уменьшение содержания озона можно объяснить каталитическим циклом хлора, в котором отдельные атомы хлора и их соединения отрывают отдельные атомы кислорода от молекул озона. Поскольку произошла большая потеря озона, чем можно было объяснить поступлением химически активного хлора, доступного в полярных регионах, с помощью известных в то время процессов, возникли другие гипотезы.Специальная кампания по измерениям, проведенная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Национальным управлением по исследованию океанов и атмосферы (NOAA) в 1987 году, а также более поздние измерения доказали, что химия хлора и брома действительно несет ответственность за озоновую дыру, но для Другая причина: дыра оказалась продуктом химических реакций, происходящих с частицами, которые составляют полярные стратосферные облака (PSC) в нижней части стратосферы.

Зимой воздух над Антарктикой становится чрезвычайно холодным из-за недостатка солнечного света и меньшего перемешивания нижнего стратосферного воздуха над Антарктидой с воздухом за пределами региона.Это пониженное перемешивание вызвано циркумполярным вихрем, также называемым полярным зимним вихрем. Воздух над Антарктидой и прилегающими к ней морями, ограниченный стратосферной струей ветра, циркулирующей между приблизительно 50 ° и 65 ° южной широты, эффективно изолирован от воздуха за пределами региона. Чрезвычайно низкие температуры внутри вихря приводят к образованию ЦПС, которые возникают на высотах примерно от 12 до 22 км (от 7 до 14 миль). Химические реакции, происходящие с частицами PSC, превращают менее химически активные хлорсодержащие молекулы в более реактивные формы, такие как молекулярный хлор (Cl ₂ ), который накапливается в течение полярной ночи.(Соединения брома и оксиды азота также могут реагировать с этими облачными частицами. ) Когда день возвращается в Антарктиду ранней весной, солнечный свет расщепляет молекулярный хлор на отдельные атомы хлора, которые могут вступать в реакцию с озоном и разрушать его. Разрушение озона продолжается до разрушения полярного вихря, что обычно происходит в ноябре.

Полярный зимний вихрь также образуется в Северном полушарии. Однако в целом он не такой сильный и не такой холодный, как тот, что образуется в Антарктике.Хотя полярные стратосферные облака могут формироваться в Арктике, они редко сохраняются достаточно долго для значительного уменьшения содержания озона. Было измерено уменьшение содержания озона в Арктике на 40 процентов. Это истончение обычно происходит в те годы, когда более низкие температуры стратосферы в арктическом вихре были достаточно низкими, чтобы привести к процессам разрушения озона, аналогичным тем, которые наблюдаются в озоновой дыре в Антарктике. Как и в случае с Антарктикой, значительное увеличение концентраций химически активного хлора было зафиксировано в арктических регионах, где имеют место высокие уровни разрушения озона.

Озоновая дыра рекордных размеров над Арктикой вылечена и закрыта | Новости | DW

Озоновая дыра «рекордного уровня» над Арктикой — самая большая с 2011 года — закрылась, сообщила в пятницу Всемирная метеорологическая организация ООН (ВМО).

Явление вызвано озоноразрушающими веществами, которые все еще находятся в атмосфере, и очень холодной зимой в стратосфере — слое земной атмосферы, которое находится на высоте от 10 до 50 километров (от шести до 31 мили) над землей, — цитирует агентство Рейтер ВМО. заявила пресс-секретарь Клэр Нуллис на брифинге ООН в Женеве.

На изображении показана озоновая дыра в Арктике на пике в марте

«Эти два фактора вместе дали очень высокий уровень истощения, который был хуже, чем тот, который мы видели в 2011 году. Теперь он снова вернулся к норме … озоновая дыра закрылась », — сказала она.

Ученые, наблюдающие за дырой в Службе мониторинга атмосферы Коперника (CAMS), программе Европейского Союза по наблюдению за Землей, объявили о закрытии на прошлой неделе.

«Не связано с COVID»

Несмотря на блокировку коронавируса, которая привела к значительному снижению загрязнения воздуха, Наллис сказал, что заживление дыры «полностью не связано с COVID.«

CAMS также объявило, что это явление, вероятно, не имело ничего общего с пандемией.

» На самом деле, COVID19 и связанные с ним ограничения, вероятно, не имели к этому никакого отношения », — написали в Твиттере CAMS. — живой полярный вихрь и не связан с изменениями качества воздуха ».

В десять раз больше Гренландии

Немецкий ученый обнаружил истощение всего месяц назад в том, что, по его словам, было самой большой дырой в озоновый слой над Северным полюсом.

«В тех областях, где толщина озонового слоя максимальна, потери составляют около 90%», — цитирует немецкое агентство печати dpa Маркуса Рекса, руководителя отдела атмосферной физики в Немецком институте Альфреда-Вегенера. в марте. Это эквивалентно площади, в три раза превышающей размер Гренландии.

Подробнее : Что случилось с озоновым слоем?

В общей сложности затрагивается площадь в 20 миллионов квадратных километров, что в 10 раз больше площади Гренландии, даже несмотря на то, что потери озона иногда меньше.

Ученые из Европейского космического агентства (ESA) заявили, что они предсказали, что дыра заживает при повышении температуры, разрушая арктический полярный вихрь и позволяя воздуху, обедненному озоном, соединиться с воздухом, богатым озоном, с меньших высот.

Согласно последним данным Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), в марте уровни озона над Арктикой достигли рекордно низкого уровня.

Отдельно от озоновой дыры в Антарктиде

Открытие озоновой дыры над Антарктикой в ​​1985 году привело к одобрению Монреальского протокола два года спустя, в котором 197 стран согласились поэтапно отказаться от химических веществ, таких как хлорфторуглероды, для защиты озона от дальнейшего воздействия. повредить и уменьшить размер отверстия.

В 2019 году он достиг самого низкого уровня примерно за 30 лет.
Каждый вечер в 18:30 по всемирному координированному времени редакторы DW рассылают подборку важных новостей дня и качественной журналистики. Зарегистрируйтесь, чтобы получить его прямо здесь.

Химия и динамика стратосферы — SCIAMACHY Handbook Wiki — Earth Online

Химия и динамика стратосферы Ни одна часть глобальной окружающей среды не пострадала от деятельности человека так серьезно, как стратосфера.В верхних слоях стратосферы и нижних слоях мезосферы озон удаляется каталитическими циклами с участием оксидов галогенов. Кроме того, с конца 1970-х годов весной наблюдалось очень существенное истощение стратосферного озона над Антарктидой. Это истощение в значительной степени связано с выбросами промышленных хлорфторуглеродных газов ( WMO 2003 и ссылки в нем). Кроме того, над Арктикой в ​​весенний период последнего десятилетия стало очевидным серьезное истощение стратосферного озона примерно на 100 DU (единиц Добсона).Считается, что поверхностные реакции на жидких аэрозолях, частицах тригидрата азотной кислоты (NAT) и частицах льда — через активацию хлора — в первую очередь ответственны за эти изменения. Международные меры регулирования, например, в форме Монреальский протокол, принятый в настоящее время для прекращения производства хлорфторуглеродов к концу 20-го века (WMO 1995) . Однако количество стратосферного хлора достигнет максимума в начале 21 века.Первое восстановление озонового слоя ожидается примерно в 2010 г. (WMO 2003) . На потерю озона в стратосфере также синергетически влияет тропосферная эмиссия парниковых газов (см. Рисунок 1-5). Например, антропогенные концентрации закиси азота и метана в тропосфере увеличиваются, что приводит к дополнительному образованию стратосферных NOx и водяного пара (h3O) и потенциально увеличивает вероятность образования PSC. Реакции на эти облака приводят к активации радикалов хлора, которые ответственны за образование «озоновой дыры».Таким образом, даже если ожидается, что содержание хлора в стратосфере снизится в начале 21 века, истощение озонового слоя в нижних слоях стратосферы в более высоких широтах может не уменьшиться. (см. рис. 1-5)

Озоновый слой и причины, последствия и решения проблемы разрушения озона

Чтобы понять озоновый слой, было бы полезно знать различные слои атмосферы. Атмосфера Земли состоит из множества слоев, каждый из которых играет важную роль.Первый слой, простирающийся примерно на 10 километров вверх от поверхности земли, известен как тропосфера. В этом регионе происходит много человеческой деятельности, такой как газовые шары, альпинизм и полеты на небольших самолетах.

Стратосфера — это следующий слой над тропосферой, простирающийся примерно на 15-60 километров. Озоновый слой находится в нижней части стратосферы на высоте около 20-30 километров над поверхностью Земли. Толщина озонового слоя составляет от 3 до 5 мм, но она сильно колеблется в зависимости от сезона и географии.

Озоновый слой — это глубокий слой земной атмосферы, содержащий озон, представляющий собой естественную молекулу, содержащую три атома кислорода. Эти молекулы озона образуют газовый слой в верхних слоях атмосферы Земли, который называется стратосферой.

Эта нижняя область стратосферы, содержащая относительно более высокую концентрацию озона, называется озоносферой. Озоносфера находится на высоте 15-35 км (от 9 до 22 миль) над поверхностью земли.

Концентрация озона в озоновом слое обычно составляет менее 10 частей на миллион, в то время как средняя концентрация озона в атмосфере составляет около 0.3 части на миллион. Толщина озонового слоя различается в зависимости от сезона и географии. Самые высокие концентрации озона наблюдаются на высотах от 26 до 28 км (от 16 до 17 миль) в тропиках и от 12 до 20 км (от 7 до 12 миль) к полюсам.

Озоновый слой образует толстый слой в стратосфере, окружающий Землю, в которой содержится большое количество озона. Озоновый слой защищает жизнь на Земле от сильного ультрафиолетового излучения, исходящего от Солнца.

Ультрафиолетовые лучи — это вредные лучи, которые могут повысить риск смертельных заболеваний, таких как рак кожи, катаракта, и повредить иммунную систему.Ультрафиолетовые лучи также способны уничтожать одноклеточные организмы, наземные растения и водные экосистемы.

Озоновый слой был открыт в 1913 году французскими физиками Шарлем Фабри и Анри Бюиссоном. Озоновый слой способен поглощать почти 97-99% вредного ультрафиолетового излучения, которое излучает солнце и которое может оказывать долгосрочное разрушительное воздействие на людей, а также на растения и животных.

Состав озонового слоя

Удивительно, что такие же ультрафиолетовые лучи исходят из основной части озонового слоя.Озон — это необычный вид кислорода, состоящий из 3 атомов кислорода вместо обычных 2 атомов кислорода. Озоновый слой обычно образуется, когда несколько видов электрического разряда или излучения расщепляют 2 атома в молекуле кислорода (O2), которые затем независимо воссоединяются с другими типами молекул с образованием озона. Озоновый слой защищал жизнь на планете Земля миллиарды лет, но сейчас он изношен в результате деятельности человека.

Люди начали ценить значение озонового слоя, когда ученые опубликовали результаты исследования, предполагающие, что определенные антропогенные химические вещества, известные как хлорфторуглероды, смогли достичь стратосферы и истощили озон посредством ряда глубоких химических реакций.

Результаты этого исследования привели к подписанию в 1973 году глобального договора, известного как Монреальский протокол. Этот договор помог сократить производство этих вредных химических веществ, созданных человеком.

Эти целенаправленные усилия привели к восстановлению озонового слоя за последние годы. Толщина озонового слоя сильно различается в любой день и в любом месте. Из-за непрерывной вертикальной циркуляции атмосферного воздуха как в стратосфере, так и в тропосфере количество озонового слоя, защищающего людей от сильных ультрафиолетовых лучей, может быть меньше или больше.Кроме того, люди, проживающие на возвышенностях, подвергаются риску УФ-излучения, чем те, кто находится на более низких высотах.

Стратосферный озон играет большую роль в защите людей от резкого воздействия солнца. Однако есть также своего рода озон, образовавшийся непосредственно над землей в результате контакта солнечных лучей с загрязнением в атмосфере, что опасно для здоровья человека.

У некоторых людей это может привести к затруднениям дыхания и часто имеет место летом, когда в городах, где воздух неподвижен, свирепствует загрязнение.

Зачем нужен озоновый слой?

Существенным свойством молекулы озона является ее способность блокировать солнечное излучение с длиной волны менее 290 нанометров от поверхности Земли. В этом процессе он также поглощает ультрафиолетовое излучение, опасное для большинства живых существ. Ультрафиолетовое излучение может повредить или убить жизнь на Земле.

Хотя поглощение УФ-излучения нагревает стратосферу, это важно для процветания жизни на планете Земля.Ученые-исследователи ожидают нарушения восприимчивых наземных и водных экосистем из-за истощения озонового слоя.

Ультрафиолетовое излучение может разрушить органическое вещество. Растения и планктон не могут развиваться, они служат пищей для наземных и морских животных соответственно. Для людей чрезмерное воздействие ультрафиолетового излучения приводит к более высокому риску рака (особенно рака кожи) и катаракты.

Подсчитано, что каждый 1 процент уменьшения озонового слоя приводит к увеличению заболеваемости раком кожи на 2-5 процентов.К другим негативным последствиям уменьшения защитного озонового слоя относятся — увеличение числа случаев катаракты, солнечных ожогов и подавление иммунной системы.

Причины истощения озонового слоя

Достоверные научные исследования подтвердили, что причиной истощения озонового слоя является деятельность человека, в частности, искусственные химические вещества, содержащие хлор или бром. Эти химические вещества широко известны как ОРВ, сокращение от озоноразрушающих веществ . Ученые наблюдали уменьшение содержания стратосферного озона с начала 1970-х годов.Обнаружено, что он более заметен в полярных регионах.

Озоноразрушающие вещества оказались экологически чистыми, очень стабильными и нетоксичными в окружающей атмосфере. Вот почему с годами они приобрели популярность. Однако их стабильность имеет свою цену; они могут плавать и оставаться статичными высоко в стратосфере.

Находясь там, ОРВ легко расщепляются сильным ультрафиолетовым светом, и в результате образуются хлор и бром. Известно, что хлор и бром разрушают озоновый слой со сверхзвуковой скоростью.Они делают это, просто отрывая атом от молекулы озона. Одна молекула хлора способна расщеплять тысячи молекул озона.

Озоноразрушающие вещества оставались и будут оставаться в атмосфере в течение многих лет. Это, по сути, означает, что многие озоноразрушающие вещества, которые люди допустили в атмосферу в течение предыдущих 90 лет, все еще находятся на своем пути в атмосферу, поэтому они будут способствовать истощению озонового слоя.

Основными озоноразрушающими веществами являются хлорфторуглероды (ХФУ), четыреххлористый углерод, гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и метилхлороформ. Галоны, иногда известные как бромированные фторуглероды, также сильно способствуют разрушению озонового слоя.

Однако их применение сильно ограничено, поскольку они используются в определенных огнетушителях. Обратной стороной галонов является то, что они настолько сильны, что способны разрушать озоновый слой в 10 раз больше, чем озоноразрушающие вещества.

Ученые нашего века круглосуточно работают над разработкой гидрофторуглеродов (ГФУ), которые заменят гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и хлорфторуглероды (ХФУ) для использования в кондиционировании воздуха в транспортных средствах.

Гидрохлорфторуглероды — мощные парниковые газы, но они не способны разрушать озон. С другой стороны, хлорфторуглероды в значительной степени способствуют изменению климата, а это означает, что гидрофторуглероды продолжают оставаться лучшей альтернативой до тех пор, пока не появятся более безопасные альтернативы.

Озоновый слой истощился в двух регионах.

• В средних широтах, например, над Австралией, озоновый слой истончается. Это привело к увеличению УФ-излучения, достигающего Земли. По оценкам, толщина озонового слоя уменьшилась на 5-9%, что увеличивает риск чрезмерного воздействия УФ-излучения на людей из-за образа жизни на открытом воздухе.

• В атмосферных регионах над Антарктидой озоновый слой значительно тоньше, особенно в весенний сезон.Это привело к образованию так называемой «озоновой дыры». Озоновые дыры относятся к регионам с сильно уменьшенным озоновым слоем. Обычно озоновые дыры над полюсами образуются с наступлением весны. Одна из крупнейших таких дыр ежегодно появляется над Антарктидой в период с сентября по ноябрь.

Естественные причины истощения озонового слоя

Было обнаружено, что на озоновый слой влияют определенные природные явления, такие как солнечные пятна и стратосферные ветры.Но было установлено, что это вызывает истощение озонового слоя не более чем на 1-2%, и эффекты также считаются временными.

Также считается, что крупные извержения вулканов (в основном Эль-Чичон в 1983 г. и гора Пинатубо в 1991 г.) также способствовали истощению озонового слоя.

Искусственные причины разрушения озонового слоя

Основная причина разрушения озона определяется как чрезмерное высвобождение хлора и брома из техногенных соединений, таких как хлорфторуглероды (ХФУ).Установлено, что CFC (хлорфторуглероды), галоны, CH ₃ CCl ₃ (метилхлороформ), CCl ₄ (четыреххлористый углерод), HCFC (гидрохлорфторуглероды), гидробромфторуглероды и бромистый метил оказывают прямое влияние на разрушение озонового слоя. Они относятся к категории озоноразрушающих веществ (ОРВ).

Проблема с озоноразрушающими веществами (ОРВ) заключается в том, что они не вымываются обратно в виде дождя на землю и фактически остаются в атмосфере в течение довольно длительного времени.С такой стабильностью они переносятся в стратосферу.

На выбросы ОРВ приходится примерно 90% общего разрушения озонового слоя в стратосфере. Эти газы переносятся в стратосферный слой атмосферы, где ультрафиолетовое излучение солнца разрушает их, выделяя хлор (из CFC) и бром (из бромистого метила и галонов).

Свободные радикалы хлора и брома вступают в реакцию с молекулами озона и разрушают их молекулярную структуру, тем самым разрушая озоновый слой.Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона. Считается, что атом брома в 40 раз более разрушительный, чем молекулы хлора.

Основные озоноразрушающие вещества (ОРВ)

1. Хлорфторуглероды (ХФУ)

Он объявлен наиболее широко используемым озоноразрушающим веществом, поскольку на его долю приходится более 80% общего разрушения озонового слоя. Он использовался в качестве охлаждающей жидкости в бытовых приборах, таких как морозильные камеры, холодильники и кондиционеры, как в зданиях, так и в автомобилях, которые были произведены до 1995 года.Это вещество обычно содержится в средствах для химической чистки, больничных стерилизаторах и промышленных растворителях. Вещество также используется в продуктах из пеноматериала, таких как матрасы, подушки и утеплители для дома.

2. Гидрофторуглероды (ГХФУ)

Гидрофторуглероды на протяжении многих лет служили вместо хлорфторуглеродов. Они не так опасны для озонового слоя, как ХФУ.

3. Галоны

Он особенно используется в некоторых огнетушителях в сценариях, когда оборудование или материалы могут быть разрушены водой или химическими веществами для тушения.

4. Тетрахлорид углерода

Также используется в некоторых огнетушителях и растворителях.

5. Метилхлороформ

Обычно используется в промышленности для холодной очистки, парового обезжиривания, химической обработки, адгезивов и некоторых аэрозолей.

Серьезные последствия разрушения озона

1. Ущерб здоровью человека

Истощение озонового слоя означает, что люди будут чрезмерно подвержены воздействию сильного ультрафиолетового излучения. Чрезмерное воздействие сильного ультрафиолета вызывает рак кожи, катаракту, солнечные ожоги, ослабление иммунной системы и быстрое старение.

2. Ущерб окружающей среде

Многие виды сельскохозяйственных культур уязвимы для сильного УФ-излучения, и чрезмерное воздействие может привести к минимальному росту, фотосинтезу и цветению. Некоторые виды сельскохозяйственных культур, уязвимые для ультрафиолетового излучения, включают ячмень, пшеницу, кукурузу, овес, рис, брокколи, помидоры, цветную капусту и многие другие. Леса также несут на себе основную тяжесть разрушения озонового слоя.

3. Угроза морской жизни

Некоторые морские обитатели, особенно планктон, подвергаются сильному воздействию сильных ультрафиолетовых лучей.В водной пищевой цепочке планктон находится высоко. Если количество планктонов уменьшится из-за разрушения озонового слоя, морская пищевая цепь будет нарушена во многих отношениях.

Кроме того, чрезмерное воздействие солнечных лучей может уменьшить судьбу рыбаков. Вдобавок ко всему, некоторые виды морских обитателей сильно пострадали от чрезмерного воздействия ультрафиолетового излучения на ранней стадии своего развития.

4. Воздействие на животных

У домашних животных слишком много ультрафиолетового излучения может также привести к раку кожи и глаз.

5. Воздействие на определенные материалы

Материалы, такие как пластмассы, дерево, ткани, резина, сильно разлагаются из-за слишком большого количества ультрафиолетового излучения

Решения по снижению озонового слоя

1.

No related posts.