Две гистограммы, показывающие максимальный размер озоновой дыры и минимальное покрытие озоном (в единицах Добсона) озоновой дыры Южного полушария, 1979–2014 годы.

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.

День охраны озонового слоя | Озоновая дыра и наука

Озоновая дыра и наука

Что такое озон?

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.

Почему мы заботимся об атмосферном озоне?

Озон в стратосфере поглощает часть биологически вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Из-за этой своей благотворной роли стратосферный озон считается «хорошим» озоном. С другой стороны, избыток озона на поверхности Земли, который образуется в результате загрязнения, считается «плохим» озоном, поскольку он может быть вредным для человека, растений и животных. Озон, который образуется естественным образом вблизи поверхности и в нижних слоях атмосферы также выполняет положительную функцию, поскольку помогает удалять из атмосферы загрязняющие вещества.

Озоновая дыра и наука

После публикации в мае 1985 года статьи с выводами Британского антарктического обследования, феномен истощения озонового слоя над Антарктидой был назван «озоновой дырой». Предполагается, что впервые этот термин использовал лауреат Нобелевской премии Шервуд Роуленд. Спутниковый снимок озоновой дыры стал глобальным символом этой экологической угрозы, который помог мобилизовать общественную поддержку для осуществления Монреальского протокола.

Работа ученых и атмосферных экологических исследователей продолжает играть первостепенную роль в информационном обеспечении политики в рамках Монреальского протокола. Изображения и научные бюллетени, посвященные процессу истощения озонового слоя, являются полезным инструментом коммуникации для информирования широкой общественности о достигнутом прогрессе и задачах.

Последние данные озоновых измерений

Некоторые озоноразрушающие вещества в различных отраслях промышленности

Аэрозоли, стерилизаторы и тетрахлорметан

ХФУ (хлорфторуглероды) используются в аэрозольной продукции, при производстве веществ для стерилизации медицинского оборудования, а также имеют широкий спектр различных практических применений, включая замораживание пищи, обработку табачного сырья, фумигацию и терапию рака. Тетрахлорметан используется в качестве сырья в производстве ХФУ-11 и ХФУ-12, в производстве основных лекарственных препаратов и сельскохозяйственных химикатов, а также в качестве промотора катализатора.

ХФУ и тетрахлорметан являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.

Пены

ХФУ широко использовались в производстве полиуретановых, фенольных, полистирольных и полиолефиновых полимеров пены, используемых в различных продуктах. К общим пенообразователям относятся ХФУ-11, ХФУ-12, ХФУ-113 и ХФУ-114.

ХФУ являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.

Галоны

Галон 1211 широко применяется для заправки переносных огнетушителей. Галон 1301 нашел широкое промышленное и коммерческое применение в стационарных системах, а также в морской, обороной и авиационной промышленности. Галон 2402 в основном используется в оборонной, промышленной, морской и авиационной отрасли в некоторых странах.

Галоны являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.

Стратегия в секторе галонов по существу состоит из двух подходов: заменены галонов альтернативными вариантами и создания запасов или банка галонов. Альтернативными вариантами замены галонов являются галоидоуглеводороды, инертные газы, водяной туман, тонкодисперсные частицы аэрозолей и потоковые агенты. В некоторых случаях, стратегии противопожарной защиты могут быть пересмотрены и потребность в галонах устранена. Вариант создания банка галонов, который включает в себя рекуперацию, рециркуляцию и накопление запасов, используется компаниями и странами в области регулирования существующих поставок галонов для удовлетворения потребностей в контексте остающихся видов применения.

ГХФУ (гидрохлорфторуглероды)

ГХФУ (гидрохлорфторуглероды) широко применяются в холодильной промышленности, при производстве пены, растворителей, аэрозолей и средств пожаротушения, как переходные вещества-заменители ХФУ. ГХФУ используются также в качестве сырья в производстве других химических продуктов.

ГХФУ были внедрены в 1990-х годах как альтернативные ХФУ химические вещества и добавлены в список веществ, регулируемых Монреальским протоколом. В то время считалось, что эти химические вещества, со значительно меньшей озоноразрушающей способностью (ОРС), были переходным этапом и их производство и потребление также будет ликвидировано в рамках Монреальского протокола. Многие ГХФУ, хотя и обладают значительно меньшей, чем ХФУ, озоноразрушающей способностью, имеют высокие потенциалы глобального потепления (почти в 2000 раз больше углекислого газа).

В 2006 году объем мирового производства ГХФУ составил 34 400 тонн ОРС и около 75% мирового потребления ГХФУ в системах кондиционирования и охлаждения. Чаще всего используется ГХФУ-22 или хлордифторметан.

На заседании, посвященном 20-й годовщине Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, было достигнуто соглашение, скорректировать график поэтапного отказа от ГХФУ в рамках Монреальского протокола с тем, чтобы ускорить темпы поэтапного отказа от производства и потребления ГХФУ. Это решение приведет как к значительному уменьшению масштабов истощения озонового слоя, так и снижению темпов глобального потепления.

Бромистый метил

Бромистый метил широко используется как фумигант в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями в помещениях и на базах хранения продукции, а также для карантинной обработки. Дезинфекция позволяет с помощью газа бороться с вредителями, которые находятся в почве, в товарах длительного пользования, в скоропортящихся продуктах, а также в конструкционных деталях помещений и блоках подвижного состава, используемого при транспортировке продукции. Это химическое вещество позволяет вести борьбу с широким спектром вредителей, в том числе патогенными микроорганизмами (грибками, бактериями и передающимися через почву вирусами), насекомыми, клещами, нематодой и грызунами.

Бромистый метил является озоноразрушающим веществом, производство и потребление которого регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола и Глобального экологического фонда развивающиеся страны и страны с переходной экономикой осуществляют сокращение и, в конечном счете, поэтапный отказ от потребления этого химического вещества.

Потребление бромистого метила может быть уменьшено, а потребность вовсе устранена путем принятия альтернативных вариантов, которые были выявлены для более 90 процентов областей применения. К ним относятся химические вещества, нехимические меры — включая комплексный подход к защите растений от вредителей — или их комбинации.

Растворители, покрытия и клеи

В прошлом использование ХФУ-113 имело большое значение во многих секторах промышленности: на линиях сборки электронной продукции, для точной очистки и обезжиривании металлических поверхностей при общем процессе производства, а также в химической чистке и других промышленных областях применения. ХФУ-113 начал использоваться в 1970-х годах для обезжиривания металлических поверхностей и в других областях в связи с опасной токсичностью хлорированных растворителей использовавшихся ранее.

На протяжении многих лет 1,1,1-трихлорэтан был растворителем, заменяющим другие, более токсичные хлорсодержащие растворители для чистки металла. Тетрахлорметан в большинстве стран больше не используется в качестве растворителя из-за своей токсичности.

ХФУ-113, 1,1,1-трихлорэтан, CTC и бромхлорметан являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.

Истощение озонового слоя: причины и последствия

Озоновый слой (его ещё называют «озоносферой») — часть атмосферы нашей планеты. Он пролегает между стратосферой и тропосферой на высоте 25-30 км в тропических широтах, 20-25 — в умеренных, и 15-25 — на полярном круге. Как ясно из названия, по большей части он состоит из озона — одной из модификаций хорошо знакомого нам кислорода, образующейся при воздействии на него ультрафиолетового излучения от солнца. 

Без озонового слоя появление столь многочисленной и разнообразной фауны на нашей планеты было бы невозможным: как и кислород, озон поглощает часть ультрафиолетового излучения и солнечной радиации, защищая человека и животных от вредоносного воздействия. Кроме того, излишнее количество ультрафиолета затрудняло бы фотосинтез в растениях и снижало бы продуктивность сельского хозяйства.     Важно понимать, что озон абсорбирует ультрафиолет и радиацию, однако почти не поглощает видимый свет и оставляет растениям достаточное количество солнечной энергии для фотосинтеза. 

Кроме того, озоновый слой выполняет такие функции:

• Нейтрализует углекислый газ;
• Отражает космическое излучение;
• Регулирует температуру на поверхности Земли;
• Удерживает кислород.

Озоновой дырой называют падение концентрации озона на конкретном участке атмосферы. Впервые это явление заметили британские учёные Джон Шанклин, Джо Фармен и Брайан Гардинер. В своей статье известному научному журналу Nature они описали свои наблюдения, суть которых заключалась в том, что каждый год (как правило, в августе) над Арктикой появляются многочисленные озоновые дыры общей площадью более двух миллионов квадратных километров. Продолжительность их существования в среднем — семь дней. 

После продолжительных исследований учёные смогли установить причину этого явления. Во время наступления продолжительной «полярной ночи», солнце прячется за горизонт, из-за чего резко падает температура и сокращается поступление ультрафиолета в атмосферу. Как результат — в стратосфере появляются облака, состоящие из кристаллов льда. В таких кристаллах накапливается хлор, который, после череды сложных химических реакций превращает озон (который, как мы помним, лишь модификация кислорода) обратно в кислород. Одна молекула хлора способна уничтожить миллион молекул озона. 

По окончании полярной ночи и наступлении полярного дня, эти дыры затягиваются, ультрафиолет снова начинает взаимодействовать с кислородом и превращать его в озон. 

Причины разрушения озонового слоя

Вопреки распространённому мнению, человек — не единственный виновник возникновения озоновых дыр, к этому явлению приводят и некоторые природные факторы. Прежде всего — газы, заключённые в земной коре, в породах или в воде, в растворённом виде. Относительно недавно учёные установили, что, к примеру, во время извержения вулкана, из пород поднимается большой объём газа, содержащего фторуглеводороды, расщепляющие озон. 

Современная наука, однако, считает главной причиной появления озоновых дыр всё-таки антропологический фактор, то есть человека. Озон — неустойчивый газ, и он легко разрушается, взаимодействуя со многими веществами, который человек выбрасывает в воздух в результате своей жизнедеятельности: бром, хлор, фреоны, водород. 

Главными источниками подобных выбросов являются:

• Промышленные предприятия — фабрики и заводы без очистных сооружений;
• Минеральные удобрения;
• Теплоэлектростанции;
• Ядерные взрывы;
• Запуск ракет в космос;
• Реактивные самолёты.

Тем не менее, основная причина разрушения озонового слоя — фреоны (хлорфторуглероды или ХФУ), на которых стоит остановиться подробнее. Это целая группа веществ-хладагентов, которые используются, в первую очередь, при изготовлении холодильников и морозильных камер, — раньше для этих задач использовали токсичные вещества вроде аммиака или сернистого газа. Кроме того, хлорфторуглероды используются при изготовлении аэрозолей, растворителей, вспенивателей, а также в парфюмерии и пищевой промышленности.

При всей своей полезности фреоны наносят вред озоновому слою: при воздействии солнечной радиации они разлагаются на вещества, которые расщепляют озон, превращая его в кислород. Когда учёные заметили эту реакцию и забили тревогу, ООН по окружающей среде вместе со Всемирной Метеорологической Организацией организовали подписание так называемого Монреальского протокола. Промышленники, дипломаты, политики и учёные со всего мира собрались в канадском городе Монреаль и подписали договорённость о том, что в их странах начнётся постепенный отказ от фреонов и поиск новых, безопасных ему альтернатив. Протокол был подписан в 1987-м году, начал действовать — два года спустя, в 1989-м.

Мифы об озоновых дырах

Несмотря на то, что истончение озонового слоя — вполне реальная проблема, чреватая реальными проблемами, нужно признать: для многих людей, не проявляющих особенного внимание к науке, она может казаться мифичной и абстрактной. Как результат — множество ненаучных теорий, созданных конспирологами и невнимательными журналистами, охотно их подхватывающих в попытке раздуть «сенсацию». Вот лишь некоторые из подобных теорий: 

1. Фреоны не влияют на образование озоновых дым, потому что они слишком тяжёлые и не могут достичь стратосферы. Да, фреоны действительно тяжелее кислорода и азота, однако нужно понимать, что газы в атмосфере расположены не слоями, а перемешиваются вместе. Как результат — и фреоны, и тяжёлые инертные газы, и прочие загрязняющие вещества равномерно распределяются в атмосфере, достигая и стратосферы, — примерно, за пять лет, как показывают эксперименты и исследования. 

Вот самый очевидный аргумент, с которым сторонники этой теории поспорить не могут: если бы в атмосфере нашей планеты газы не смешивались, входящие в её состав углекислый газ и аргон образовали бы слой толщиной в несколько десятков метров. Такие условия лишили бы Землю возможности стать обитаемой.

2. Урон озоновому слою от хлорфторуглеродов (ХФУ) — вымысел, пролоббированный промышленниками, которым выгодно продавать более дорогие хладагенты. Токсичные хлорфторуглероды — довольно дешёвое вещество, которое активно использовали (а некоторые продолжают использовать) при создании аэрозолей, изоляционных материалов, пенопласта, хладагентов для холодильников. 

Приведённое выше утверждения легко опровергается простой исторической справкой и логикой. В семидесятых были опубликованы первые данные о вредоносном воздействии фреонов на стратосферу нашей планеты. Вскоре, в июле 1975-го года, глава крупной американской компании DuPont написал для журнала Chemical Week статью, в которой резко критиковал приведённые данные, называя теорию о разрушении озонового слоя «научной фантастикой» и «бессмысленным вздором». Нетрудно угадать, что бытовые хладагенты из хлорфторуглеродов изготавливала, в том числе, DuPont.

На самом деле, альтернативой ХФУ стали куда более дешёвые газы природного происхождения, которые не нужно было синтезировать в дорогостоящих лабораторных условиях: в аэрозолях стали использовать бутан и пропан, в качества хладагента для холодильников — углеводород, а для теплоизоляции — циклопентан. 

3. Озоновая дыра должна находиться не над Антарктикой, а над населёнными территориями, — там, где активно используют фреоны. И снова нам стоит вернуться к физическим свойствам атмосферы и вспомнить, что газы в ней перемешиваются. Фреоны перемешиваются вместе с другими газами в стратосфере и тропосфере и из-за низкой реакционной способности могут находиться там годами, а то и десятилетиями, перемещаясь и распространяясь над всей территорией планеты. 

Нужно понимать, что озоновая дыра — это не «дыра» в прямом смысле, у неё нет чётких территориальных границ. Это абстрактное явление, подразумевающее сниженную концентрацию озона. Обычно его замечают в Антарктике, но лишь потому, что только здесь бывает полярная ночь, когда долго нет солнца и тепла, из-за чего уровень озона падает до рекордно низких значений. 

Последствия истончения озонового слоя 

Как мы уже говорили выше, озон абсорбирует значительную часть ультрафиолетового излучения от солнца. Очевидно, что при снижении концентрации озона в атмосфере человек получает повышенную дозу ультрафиолета. Учёные установили, что это приводит к возникновению рака кожи и злокачественной меланомы, а также к серьёзными заболеваниям глаз — к катаракте и помутнению глазного хрусталика. 

Сниженная концентрация озона в атмосфере — серьёзная проблема для морской фауны. Фитопланктон, важнейшее звено в пищевых цепочках морских обитателей, живёт в верхних слоях водной толщи. Учёными установлено, что чрезмерное солнечное излучение мешает ему ориентироваться в пространстве, и, собственно говоря, жить, — исследования подтвердили зависимость интенсивности ультрафиолетовых лучей и выживаемости фитопланктона. 

Чрезмерное количество ультрафиолета оказывает негативное влияние и на растения, которые обычно куда проще свыкаются с внешними факторами, чем любые другие живые организмы. Ультрафиолет может влиять на форму и размер растений, продолжительность жизни, вторичный метаболизм, изменять способ распределения питательных веществ внутри растения. 

Если бы человечество вовремя не осознало серьёзность такой проблемы как истощение озонового слоя, последствия были бы куда серьёзнее: уже к середине двадцать первого века исчезло бы более 60% озоносферы нашей планеты, в результате чего ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли стало бы таким сильным, что было бы способным вызывать у человека солнечные ожоги за считанные минуты, а вероятность мутации под воздействием солнечной радиации увеличилось бы более, чем в шесть раз.

Пути решения проблемы разрушения озонового слоя

К счастью, однако, описанная выше ситуация — это антиутопия, вряд ли ждущая человечество в действительности. Начиная с семидесятых годов, силами активистов и некоммерческих компаний, во всём мире начали активно бороться за защиту озонового слоя. Значительно снижено потребление и производство веществ и соединений, негативно влияющей на озоносферу. Им были найдены безопасные природные альтернативы: пропан, изобутан, аммиак, углекислый газ. Удивительно, но практически все страны мира согласились с необходимостью подобных мер и вот уже несколько десятилетий неукоснительно им следуют. Один из немногих случаев серьёзного нарушения был зафиксирован в 2018-м году в Китае, где 18 фабрик признались в использовании фреонов. 

В России охрана озонового слоя и контроль за его истончением закреплены на законодательном уровне. Регламентированы такие защитные мероприятия по охране озонового слоя:

• Организация постоянного наблюдения за состоянием озонового слоя;


• Постоянный контроль за изменениями климата;


• Контроль за соблюдением промышленными предприятиями нормативов по выбросам вредных веществ в атмосферу;


• Контроль и регуляция производства химических веществ и соединений, оказывающих вредоносное влияние на озоновый слой;


• Применение санкций (штрафов и проч.) в случае несоблюдения описанных выше требований.

На самом деле, сделать свой вклад в защиту озонового слоя может каждый из нас, достаточно лишь следовать нескольким простым (и известным) правилам: при возможности — переходить на экологически чистые виды топлива и правильно утилизировать токсичные отходы (батарейки, бытовая химия). Если каждый (или хотя бы большинство) из нас будет помнить, каковы причины и последствия разрушения озонового слоя, а крупные промышленники — следовать международным договоренностям, то уже к 60-м годам 21-го века экологическая проблема истощение озонового слоя может быть закрыта навсегда. 

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

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

Озоновая дыра – виновница засухи в Австралии

22 апреля 2011

Автор фото, NASA

Озоновая дыра над Антарктикой усугбляет засуху в Австралии

Озоновая дыра над Антарктикой во многом стала причиной засухи в Австралии, полагают ученые.

Исследователи из Колумбийского университета в Нью-Йорке выяснили, что дыра влияет на силу и направление ветров, и, как следствие, на распределение осадков. Чтобы прийти к таким заключениям ученые ввели данные об озоновой дыре в стандартную программу моделирования климата.

В статье, опубликованной в журнале Science, исследователи отмечают, что хотя такое положение вещей относится ко всему южному полушарию, особенно сильно «эффект дыры» ощущается в Австралии.

Во многих районах страны засуха длится уже несколько лет. Многие фермеры обанкротились. А городским властям в этих районах приходится тратить бюджетные средства на строительство водоопреснительных заводов.

Согласно полученным ранее данным, в среднем, озоновые дыры влияют на изменения локального климата примерно на 10%. В случае же с Австралией, дыра над Антарктикой изменила климатические условия континента на рекордные 45%.

Засуха в Австралии – явление циклического характера: она случается здесь периодически, а не является чем-то из ряда вон выходящим.

Сохранились данные о тяжелых засухах еще в XIX, до начала глобального потепления.

Зачем человеку озон?

Между тем озон обладает и весьма полезными для человечества свойствами.

Например, озоновый слой поглощает опасное ультрафиолетовое излучение, защищая людей от рака кожи и других опасных болезней.

Однако в результате человеческой деятельности содержание этого газа в атмосфере значительно снижается. Это происходит в ходе химических реакций при взаимодействии с веществами, выброшенными в атмосферу в ходе промышленного производства.

Производство губительных для озонового слоя химических веществ ограничено Монреальским протоколом. Его подписали почти 200 стран–членов ООН, и договор вступил в силу в 1989 году.

Но, как предсказывают специалисты, те вредные вещества, которые уже находятся в атмосфере, еще в течение долгого времени — несколько десятилетий – будут уничтожать озоновый слой.

Озоновые дыры и парниковый эффект

На высоте 20—25 км рас­положен озоновый слой, защищающий Землю от ультрафиолетового излучения Солнца. Его более точно и значимо называют озоновым щи­том планеты. В настоящее время возникла угроза разрушения этого щита, и в первую очередь под действием содержащих хлор соедине­ний — фреонов. Эти соединения используются в холодильных уста­новках и аэрозольных упаковках (в баллончиках с дезодорантами и т. д.).

Истончение озонового слоя называется озоновой дырой. Как она образуется? В верхних слоях атмосферы молекулы фреонов попа­дают под воздействие космических лучей, в результате чего из них освобождается хлор. Он соединяется с озоном, а затем это соединение вновь разрушается, однако в данном случае образуется не озон O₃ и хлор Cl, а кислород O₂ и хлор Cl. Освободившийся хлор тут же соеди­няется с новой молекулой озона, затем превращает его в кислород и т. д. Подсчитано, что 1 атом хлора может разрушить 100 000 моле­кул озона. Этот процесс интенсивнее всего происходит над Антаркти­дой, откуда обеднённый озоном воздух распространяется по всей пла­нете, а вместо него поступает нормальный воздух. Так Антарктида превращается в своеобразный химический завод, на котором год за го­дом уничтожается озоновый щит планеты. Сейчас большинство про­мышленных стран прекратили выпуск фреонов, заменив их другими веществами. Но учёные подсчитали, что имеющийся в атмосфере запас фреонов будет ещё в течение 100 лет разрушать озоновый слой Земли. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Другая не менее важная проблема, связанная с составом атмосфе­ры, называется парниковым эффектом или атмосферным тепличным эффектом. Этот эффект вызван содержанием в атмосфере углекислого газа, водяного пара, метана и других примесей, которые обладают уди­вительной способностью пропускать сквозь себя солнечный свет и за­держивать тепловое излучение, исходящее от земной поверхности. В результате наблюдается постепенное потепление климата на нашей планете. Так, за период с 1906 по 2005 г. средняя температура Земли повысилась на 0,74 °C, в 2011 году это уже составляло 1 °C, а к 2020 г. может достигнуть 2,2—2,5 °C. Каких последствий ждать от этого эф­фекта? В первую очередь это повышение уровня Мирового океана и, следовательно, затопление прибрежных районов морей и океанов, а также изменение природных и климатических зон на земном шаре.

Представление о парниковом эффекте даёт следующий пример. Если в жаркий полдень сесть в автомобиль, простоявший хотя бы 10—15 минут на солнце с закрытыми дверями, то на собственном опы­те можно ощутить, как разнится температура снаружи и внутри сало­на. Всё дело в том, что стёкла автомобиля имеют различную проницае­мость для лучей видимого света и инфракрасных лучей, поэтому в нём значительно повышается температура.

• Доклад на тему озоновые дыры кратко

• Доклад на тему озоновые дыры география

• Озоновый слой это кратко

• Озоновые дыры доклад

• Из каких химических элементов образуется озоновая дыра

• Что представляют собой озоновые дыры и парниковый эффект?

• Как образуется озоновая дыра, какие химические процессы при этом происходят?

• Охарактеризуйте температуру воздуха.

Озоновые дыры — причины и последствия

Озоновой дырой считается локальное падение в озоновом слое Земли концентрации озона. Изначально специалисты предположили, что концентрация озона имеет свойство меняться из-за частиц, которые выбрасываются при любом атомном взрыве.

Виновниками появления озоновых дыр в атмосфере Земли длительное время считали высотные самолеты и полеты космических кораблей.

Однако в ходе многочисленных исследований и опытов было доказано, что содержание озона может качественно варьироваться из-за определенных естественных загрязнителей воздушной среды, содержащих азот.

Основные причины появления озоновых дыр

Давно уже установлено, что основное количество природного озона содержится на высоте от 15 до 50 километров над поверхностью Земли – в стратосфере. Наибольшую пользу озон приносит, поглощая значительное количество ультрафиолетового солнечного излучения, которое иначе оказалось бы губительным для живых организмов на нашей планете. Снижение концентрации озона в определенном месте может быть обусловлено загрязнениями воздушной среды двух типов. К ним можно отнести:

1. Естественные процессы, при которых происходит загрязнение воздуха.
2. Антропогенные загрязнения атмосферы Земли.

В мантии Земли постоянно осуществляются процессы дегазации, вследствие которых выделяются самые разные органические соединения. Порождать такие виды газов могут грязевые вулканы и гидротермальные источники.

Кроме того, в земной коре расположены определенные газы, находящиеся в свободном состоянии. Часть их способна достигать земной поверхности и через трещины земной коры диффундировать в атмосферу. Поэтому приземной воздух над нефтегазоносными бассейнами зачастую содержит повышенный уровень метана. Эти виды загрязнений можно отнести к естественным – происходящим в связи с природными явлениями.

Антропогенные загрязнения воздушной среды могут быть вызваны запусками космических ракет и полетами сверхзвуковых реактивных самолетов. Также большое количество самых разных химических соединений выделяется в атмосферу в процессе добычи и переработки многочисленных ископаемых из недр земли.

Немалую роль в загрязнении атмосферы играют и большие промышленные города, являющиеся своеобразными антропогенными источниками. Воздушные массы в подобных местностях загрязняются посредством обширного потока автомобильного транспорта, а также из-за выбросов разных промышленных предприятий.

История открытия озоновых дыр в атмосфере

Впервые озоновую дыру обнаружила в 1985 году группа ученых из Великобритании во главе с Джо Фарменом (Joe Farman). Диаметр дыры был более 1000 километров, а находилась она над Антарктидой – в Южном полушарии. Возникая ежегодно в августе, данная озоновая дыра исчезала в период с декабря по январь.

1992 год ознаменовался для ученых тем, что уже над Северным полушарием в Антарктике образовалась еще одна озоновая дыра, с гораздо меньшим диаметром. А в 2008 году диаметр первого обнаруженного в Антарктиде озонового явления достиг максимальных рекордных размеров – 27-ми миллионов квадратных километров.

Возможные последствия расширения озоновых дыр

Так как озоновый слой призван защищать поверхность нашей планеты от переизбытка ультрафиолетового солнечного излучения, то озоновые дыры можно считать реально опасным для живых организмов явлением. Снижение озонового слоя значительно увеличивает поток солнечной радиации, что может влиять на резкий рост числа раковых кожных заболеваний. Не менее губительно появление озоновых дыр для растений и животных на Земле.

Благодаря вниманию общественности, в 1985 году приняли Венскую конвенцию об охране озонового слоя. Затем имел место так называемый Монреальский протокол, принятый в 1987 году и определяющий список самых опасных хлорфторуглеродов. Тогда же страны-производители указанных загрязнителей атмосферы обязались ограничить их выпуск, а к 2000 году – прекратить совсем.

Гипотезы о естественном происхождении озоновой дыры

А вот российские ученые опубликовали подтверждение гипотезы о естественном происхождении антарктической озоновой дыры. В 1999 году в МГУ НПО «Тайфун» опубликовал научную работу, в которой, согласно расчетам геофизиков А.П. Капицы и А.А. Гаврилова, Антарктическая озоновая дыра существовала до того, как ее обнаружили прямыми экспериментальными методами в 1982 году, что, по мнению русских ученых, подтверждает гипотезу естественного происхождения озоновой дыры над Антарктидой.

Авторами этой научной работы являлись А.П.Капица (член-корреспондент РАН) b А.А.Гаврилов (Московский Государственный Университет). Этим двум ученым удалось установить, что количество фактов, противоречащих антропогенной гипотезе происхождения Антарктической озоновой дыры, постоянно растет, а после доказательства, что данные аномально низких значений общего содержания озона в Антарктиде в 1957-1959 годах верны, стала очевидно, что причина озоновых дыр отлична от антропогенной.

Результаты исследований Капицы и Гаврилова были опубликованы в Докладах Академии наук, 1999, том 366, № 4, с. 543-546

Озоновая дыра была очень страшной, так что с ней случилось? | Наука

Это была пустота, которая навсегда изменила общественное восприятие окружающей среды — место роста настолько страшно, что мобилизовало поколение ученых и сплотило мир для борьбы с угрозой нашей атмосфере.Но через 30 лет после своего открытия озоновая дыра просто не имеет того ужасного значения, которое она когда-то имела. Как изменился разговор — и насколько серьезна озоновая дыра сегодня?

Чтобы понять, нужно вернуться примерно на 250 лет назад. Ученые пытались изучать невидимое с самого начала науки, но первое настоящее понимание атмосферы Земли пришло в 1700-х годах. В 1776 году Антуан Лавуазье доказал, что кислород является химическим элементом, и занял его место под номером восемь в периодической таблице.Научная революция, которая подтолкнула к открытиям, подобным открытиям Лавуазье, также привела к экспериментам с электричеством, которые привели к отвратительному открытию: пропускание электричества через кислород вызывает странный, слегка резкий запах.

В 1830-х годах Кристиан Фридрих Шенбейн ввел термин «озон» для обозначения запаха, отталкиваясь от греческого слова ozein , что означает «запах». В конце концов было обнаружено, что озон представляет собой газ, состоящий из трех атомов кислорода. Ученые начали предполагать, что это важный компонент атмосферы и даже что он способен поглощать солнечные лучи.

Пара французских ученых по имени Шарль Фабри и Анри Бюиссон использовали интерферометр для наиболее точных измерений озона в атмосфере в 1913 году. Они обнаружили, что озон накапливается в слое стратосферы на высоте примерно от 12 до 18 миль над поверхностью. , и поглощает ультрафиолетовый свет.

Поскольку озон блокирует попадание некоторой радиации на поверхность Земли, он обеспечивает критическую защиту от палящих лучей солнца. Если бы в атмосфере не было озона, пишет НАСА, «интенсивные ультрафиолетовые лучи Солнца стерилизовали бы поверхность Земли.«За прошедшие годы ученые узнали, что этот слой чрезвычайно тонкий, что он меняется в течение дней и сезонов и что он имеет разные концентрации в разных областях.

Даже когда исследователи начали изучать уровни озона с течением времени, они начали думать о том, может ли он истощаться. К 1970-м годам они задавались вопросом, как выбросы таких вещей, как сверхзвуковые самолеты и космические шаттлы, которые выбрасывают выхлопные газы непосредственно в стратосферу, могут влиять на газы на такой высоте.

Но оказалось, что инверсионные следы не были злейшим врагом озонового слоя — реальная опасность заключалась в таких вещах, как флаконы с лаком для волос и банки крема для бритья. В 1974 году знаменательная статья показала, что хлорфторуглероды (ХФУ), используемые в аэрозольных баллончиках, разрушают атмосферный озон. Это открытие принесло Полу Крутцену, Марио Молине и Ф. Шервуду Роуленду Нобелевскую премию, и все взоры обратились на невидимый слой, окружающий Землю.

Но то, что они обнаружили, шокировало даже ученых, которые были убеждены, что ХФУ разрушают озон.Ричард Фарман, ученый-атмосферник, который собирал данные в Антарктиде ежегодно на протяжении десятилетий, думал, что его инструменты сломались, когда они начали показывать резкие падения озона над континентом. Это не так: озоновый слой был поврежден сильнее, чем ученые могли представить, прежде чем Фарман обнаружил дыру.

Когда слухи об озоновой дыре просочились в средства массовой информации, они стали не чем иным, как всемирной сенсацией. Ученые изо всех сил пытались понять химические процессы, лежащие в основе дыры, поскольку общественность выражала опасения за благополучие ученых на Южном полюсе, предполагая, что при изучении дыры они будут подвергаться воздействию ультрафиолетовых лучей, которые могут сделать их слепыми и ужасно обгоревшими.

Слухи о слепых овцах — считалось, что повышенная радиация вызывает катаракту — и рост рака кожи вызвали опасения общественности. «Это похоже на СПИД с неба», — сказал Newsweek испуганный эколог. Отчасти из-за опасений об ухудшении состояния озоновой дыры 24 страны подписали Монреальский протокол, ограничивающий использование ХФУ в 1987 году.

В наши дни ученые намного больше знают об озоновой дыре. Они знают, что это сезонное явление, которое возникает весной в Антарктиде, когда становится жарко и реакция между ХФУ и озоном усиливается.По мере похолодания антарктической зимой яма постепенно восстанавливается до следующего года. Озоновая дыра в Антарктике не только здесь. «Мини-дыра» была обнаружена над Тибетом в 2003 году, а в 2005 году ученые подтвердили, что истончение над Арктикой было настолько сильным, что его можно было считать дырой.

Каждый год в сезон озоновой дыры ученые со всего мира отслеживают истощение озона над Антарктидой с помощью воздушных шаров, спутников и компьютерных моделей. Они обнаружили, что озоновая дыра на самом деле становится меньше: по оценкам ученых, если бы Монреальский протокол никогда не был реализован, к 2013 году дыра увеличилась бы на 40 процентов.Вместо этого ожидается, что дыра полностью заживет к 2050 году.

Поскольку дыра открывается и закрывается и подвержена годовым колебаниям, схемам воздушного потока и другой атмосферной динамике, может быть трудно удержать ее в общественном сознании.

Брайан Джонсон — химик-исследователь в Национальном управлении океанических и атмосферных исследований, который из года в год помогает контролировать озоновую дыру. Он говорит, что общественное беспокойство по поводу окружающей среды сместилось с дыры в сторону того, как углекислый газ влияет на окружающую среду.«Проблемы с атмосферой делятся на три фазы, — говорит он. «Сначала был кислотный дождь. Потом была озоновая дыра. Теперь это парниковые газы, такие как CO2 ».

Логично, что по мере вывода ХФУ из атмосферы — процесс, который может занять от 50 до 100 лет, — возникают и опасения по поводу их воздействия на окружающую среду. Но у более низкого профиля дыры есть и обратная сторона: история успеха может сделать общественность более благодушной в отношении других чрезвычайных атмосферных явлений, таких как изменение климата.

Страх перед истощением озонового слоя привел к одной из самых больших побед в области защиты окружающей среды за последнее время.Но хотя легко понять, почему слепые овцы — это плохо, постепенные изменения, подобные тем, которые связаны с выбросами CO2, труднее измерить (и опасаться). Кроме того, общественность может предположить, что, поскольку проблема озоновой дыры была «решена» так быстро, будет так же легко решить гораздо более сложную и медленно развивающуюся проблему изменения климата.

Тем не менее, такие исследователи, как Джонсон, видят в мобилизации мира вокруг озоновой дыры маяк надежды в порой мрачном для науки климате. «Озоновая дыра улучшается, и она станет лучше», — говорит Джонсон.Не каждый день у научного ужаса заканчивается счастливый конец.

Рекомендованные видео

Что случилось с… дырой в озоновом слое?

Когда исследователи Фрэнк Шервуд Роуленд (28 июня 1927 г. — 10 марта 2012 г.) и Марио Молина (19 марта 1943 г. — 7 октября 2020 г.) сообщили миру в 1974 году, что аэрозольные лаки для волос повреждают ту часть атмосферы, которая защищает нас от солнечного ультрафиолетового излучения. , реакция была не просто неверием: старший химик DuPont назвал теорию «научной фантастикой», «кучей мусора» и «полнейшей чепухой».Однако вскоре после этого так называемая озоновая дыра стала не только глобальной проблемой, но и одним из символов зеленого активизма 1980-х годов. Быстрая реакция на решение проблемы путем запрещения вредных соединений представляет собой величайший успех, достигнутый международным соглашением по охране окружающей среды. Но это также пример того, как технический прогресс ищет более устойчивые решения проблем, которые сам технологический прогресс вызвал.

Интерактивная шкала времени: эволюция озонового слоя

[+] Смотреть в полноэкранном режиме

Успех Роуленда и Молины, химиков из Калифорнийского университета в Ирвине, заключался в объединении идей, которые остались незамеченными другими.В начале 1970-х годов было известно, что хлор и другие вещества могут катализировать разрушение озона, соединения, состоящего из трех атомов кислорода, которое присутствует в большей пропорции в слое стратосферы Земли и которое блокирует большую часть вредного ультрафиолетового излучения. радиация. Однако никто не связывает это явление с хлорфторуглеродами (CFC), газами, которые начали производиться в промышленности в 1930-х годах и широко использовались в качестве пропеллентов для аэрозолей, хладагентов и для изготовления пенопласта.ХФУ инертны и долговечны, поэтому могут оставаться в атмосфере десятилетиями. Роуленд и Молина предположили, что при разложении ХФУ солнечным светом выделяется хлор, что может привести к значительному повреждению озонового слоя.

Несмотря на первоначальную отрицательную реакцию на исследование двух химиков, последующие эксперименты и атмосферные измерения вскоре подтвердили их правильность. В 1985 году исследование Британской антарктической службы обнаружило то, что удивило научное сообщество, — особенно резкое снижение концентрации озона над Антарктидой, когда ожидалось, что это снижение будет равномерно распределено по всей планете.В следующем году исследователь Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) Сьюзан Соломон дала объяснение: холодные зимние температуры на полюсах образуют стратосферные полярные облака, которые способствуют разложению ХФУ и других галоидоуглеродов, состоящих из углеродных и галогенных элементов, таких как хлор, фтор, бром или йод — образуются больше свободного хлора, что южной весной усиливает разрушение озона.

Научный консенсус по поводу озоновой дыры привел к тому, что некоторые страны приняли односторонние меры, и в 1987 году 46 стран подписали Монреальский протокол, направленный на прекращение производства озоноразрушающих веществ.Тем не менее, промышленность по-прежнему неохотно отказывалась от обязательств; В 1988 году президент DuPont Ричард Хекерт написал Сенату США: «На данный момент научные данные не указывают на необходимость значительного сокращения выбросов ХФУ. Нет доступных показателей вклада ХФУ в какое-либо наблюдаемое изменение озона ».

Монреальский протокол, вступивший в силу с 1989 года, часто считается самым успешным международным природоохранным соглашением в истории. Фактически, по данным ООН, на сегодняшний день это единственный договор ООН, ратифицированный всеми странами на планете, всеми 197 государствами-членами.На временной основе ХФУ были заменены гидрохлорфторуглеродами (ГХФУ), которые, как предполагается, менее вредны для озонового слоя, с целью их полной замены гидрофторуглеродами (ГФУ) и другими соединениями. Они более нестабильны в нижних слоях атмосферы, поэтому предполагается, что их влияние на стратосферный озон будет низким или нулевым. Благодаря сокращению ХФУ в 2018 году НАСА впервые показало, что разрушение озона сократилось на 20% по сравнению с 2005 годом, а прогнозы говорили о почти полном исчезновении антарктической дыры между 2060 и 2080 годами.

Однако, даже если эта цель будет достигнута, путь не будет свободен от взлетов и падений из-за сезонных циклов. В 2019 году размер антарктической дыры достиг своего исторического минимума, но затем южная зима 2020 года принесла особенно низкие температуры в озоновый слой над Антарктидой, способствуя формированию полярных стратосферных облаков, описанных Соломоном. В результате в середине августа дыра начала расти и в сентябре достигла размера более 24 миллионов квадратных километров, что выше, чем в среднем за последнее десятилетие, и охватило большую часть континента.

Явление окончательно утихло в конце декабря, но в 2020 году возникло и новое беспокойство, когда в марте того же года в Арктике образовалась дыра беспрецедентных масштабов, в три раза превышающая размер Гренландии. Это открытие над Северным полюсом, более редкое явление, не наблюдавшееся с 2011 года, закрылось в апреле. По мнению экспертов, эти изменения не были связаны с остановкой экономики, вызванной пандемией COVID-19, а были обусловлены исключительно атмосферной динамикой.

Но последствия более сложны: помимо воздействия на озон ХФУ также являются гораздо более мощными парниковыми газами, чем CO ₂ .Недавнее исследование, проведенное экспертом по атмосферной и климатической динамике Колумбийского университета (США) Лоренцо Полвани, определило, что озоноразрушающие вещества, такие как ХФУ, были ответственны за половину потепления в Арктике и таяния льда на Северном полюсе во второй половине года. 20 век. «Запрет ХФУ Монреальским протоколом снизит потепление в Арктике и потерю морского льда в ближайшие десятилетия», — сказал Полвани OpenMind , хотя и дал ясно понять, что общая тенденция не будет обращена вспять без необходимого сокращения выбросов CO ₂ , главный виновник изменения климата.

Одна из проблем заключается в том, что альтернативные решения ХФУ должны быть не только более устойчивыми, но и экономически жизнеспособными. В 2018 году группа под руководством исследователя NOAA Стивена Монцка обнаружила неожиданное 25% -ное увеличение выбросов ХФУ-11 (второго по распространенности ХФУ), начиная с 2012 года, что замедлило снижение концентрации этого газа на 50%, и это несмотря на то, что тот факт, что Монреальский протокол установил прекращение глобального производства к 2010 году. «Мы определили, что Китай несет ответственность примерно за половину этого глобального увеличения выбросов», — сказал Монцка OpenMind .

Последующее исследование показало, что увеличение содержания CFC-11 было временным и что, по словам авторов, «удалось избежать любой существенной задержки в восстановлении озонового слоя, возможно, благодаря своевременной отчетности и последующим действиям со стороны промышленности и правительства в Китай… »Тем не менее, было отмечено, что альтернативы ХФУ могут быть слишком дорогими или недоступными для некоторых стран.

Есть еще одна сложность: озонобезопасные ГФУ также способствуют изменению климата.

В последние годы увеличились выбросы ГФУ-23, побочного продукта производства ГХФУ-22; это соединение является самой большой причиной глобального потепления среди ГФУ, и его следовало резко сократить согласно текущей версии Монреальского протокола. Однако расхождение между обнаруженными и ожидаемыми уровнями настолько велико, что эквивалентно общим выбросам парниковых газов в такой стране, как Испания, за один год. Большая часть этого прироста приходится на Китай и Индию.Короче говоря, поиск практического способа охладиться и выпустить наши аэрозоли, не разрушая озоновый слой и не усугубляя изменение климата, по-прежнему остается технологической проблемой.

@ yanes68

Озоновый слой — DAWE

Что такое озон?

Озон — это встречающаяся в природе молекула, состоящая из трех атомов кислорода. Имеет химическую формулу O3. Слово «озон» происходит от греческого слова óζειν, что означает «нюхать».Его сильный запах позволяет ученым обнаруживать его в небольших количествах.

Озон содержится на разных уровнях земной атмосферы. Около 90% озона в атмосфере сосредоточено на высоте от 15 до 30 километров над поверхностью земли (стратосферный озон). На этом уровне он обеспечивает защиту от солнца, мы думаем об этом как о хорошем озоне. Он также обнаруживается на уровне земли в более низких концентрациях (тропосферный озон). Озон — это загрязнитель, который является основной частью смога над городами, и мы думаем о нем как о плохом озоне.

«Повесть о двух озонах» описывает различные эффекты озона в зависимости от того, где он находится в атмосфере.

Что такое озоновый слой?

Озоновый слой — это общий термин для обозначения высокой концентрации озона в стратосфере на высоте от 15 до 30 км над поверхностью земли. Он покрывает всю планету и защищает жизнь на Земле, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение B (УФ-B) от солнца.

Продолжительное воздействие УФ-В излучения связано с раком кожи, катарактой, генетическим повреждением и подавлением иммунной системы у живых организмов, а также снижением урожайности сельскохозяйственных культур и пищевой цепи.

Что разрушает озоновый слой?

Атмосферные данные показывают, что озоноразрушающие вещества разрушают озон в стратосфере и истончают озоновый слой Земли. Озоноразрушающие вещества — это химические вещества, которые включают хлорфторуглероды (CFCs), галоны, четыреххлористый углерод (CCl ₄ ), метилхлороформ (CH ₃ CCl ₃ ), гидробромфторуглероды (HBFCs), гидрохлорфторуглероды (HCFCs), бромистый метил (CHFC). ₃ Br) и бромхлорметан (CH ₂ BrCl).Они разрушают озоновый слой, высвобождая в стратосферу атомы хлора и брома, которые разрушают молекулы озона. Эти и другие озоноразрушающие вещества также в той или иной степени способствуют глобальному потеплению.

Когда было обнаружено истощение озонового слоя?

В 1974 году химики Марио Молина и Фрэнк Шервуд Роуленд обнаружили связь между ХФУ и разложением озона в стратосфере. В 1985 году геофизик Джо Фарман вместе с метеорологами Брайаном Гардинером и Джоном Шанклином опубликовали данные об аномально низких концентрациях озона над Антарктикой, которые спровоцировали действия во всем мире.

В 1995 году Марио Молина, Фрэнк Шервуд Роуленд и Пол Крутцен, также химик атмосферы, были совместно удостоены Нобелевской премии по химии «за свои работы в области химии атмосферы, особенно в отношении образования и разложения озона».

Подробнее об истощении озонового слоя

Озоновый слой истощается двумя способами. Во-первых, озоновый слой в средних широтах (например, над Австралией) истончается, что приводит к тому, что на Землю попадает больше ультрафиолетового излучения. Данные, собранные в верхних слоях атмосферы, показали, что на большей части земного шара произошло общее истончение озонового слоя.Это включает от пяти до девяти процентов истощения над Австралией с 1960-х годов, что увеличило риск, с которым австралийцы уже сталкиваются из-за чрезмерного воздействия УФ-излучения в результате нашего образа жизни на открытом воздухе. Во-вторых, озоновый слой над Антарктикой и, в меньшей степени, над Арктикой резко истончается весной, что приводит к «озоновой дыре».

Восстановится ли озоновый слой?

Мировое сообщество приняло меры по восстановлению озонового слоя. Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (Монреальский протокол) вступил в силу в 1987 году.Он обязывает страны прекратить производство и импорт всех основных озоноразрушающих веществ. Австралия выполняет свои обязательства по этому международному соглашению посредством Закона 1989 года об охране озона и регулировании синтетических парниковых газов.

Каждые четыре года Всемирная метеорологическая организация и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде проводят обзор состояния озонового слоя. Эти обзоры показывают, что количество озоноразрушающих химикатов в атмосфере в настоящее время сокращается, и ожидается, что озоновый слой восстановится до уровней до 1980 года в средних широтах к 2050 году и над Антарктикой к 2065 году.

Хронология

• 1974 — Химики в США обнаруживают связь между ХФУ (хлорфторуглеродами) и разложением озона в стратосфере
• 1985 — Британские ученые публикуют результаты аномально низких концентраций озона над Антарктикой
• 1985 — Венская конвенция об охране озонового слоя согласована, так как ратифицирована 197 странами (всеобщая ратификация)
• 1987 — Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, согласован, ратифицирован 197 странами (всеобщая ратификация)
• 1989 — В Австралии вступил в силу Закон о защите озона и управлении синтетическими парниковыми газами
• 1991 — Начало поэтапного отказа от ХФУ
• 1996 — Начало поэтапного отказа от ГХФУ (гидрохлорфторуглеродов)
• 2004 — Поэтапный отказ от использования бромистого метила для целей, не связанных с карантинной обработкой и обработкой перед транспортировкой, в развитых странах завершен
• 2010 — Поэтапный отказ от ХФУ, галонов, четыреххлористого углерода и других полностью гидрогенизированных озоноразрушающих веществ завершен
• 2013 — Научная оценка подтверждает, что озоновый слой восстанавливается и к середине века вернется к уровням до 1980 года.
• 2015 — Поэтапный отказ от использования бромистого метила для целей, не связанных с карантинной обработкой и обработкой перед транспортировкой, в развивающихся странах завершен

Дополнительная информация

Большая глубокая озоновая дыра в Антарктике сохранится до ноября

Устойчивые низкие температуры и сильные приполярные ветры способствовали формированию большой и глубокой антарктической озоновой дыры, которая сохранится до ноября, сообщили сегодня ученые NOAA и NASA.

Озоновая дыра достигла своего пика в размере около 9,6 миллиона квадратных миль (или 24,8 миллиона квадратных километров), что примерно в три раза превышает площадь континентальной части Соединенных Штатов, 20 сентября. Наблюдения показали почти полное удаление озона за четыре мили. -высокий столб стратосферы над Южным полюсом.

В этом году будет 12-е место по величине озоновой дыры за 40 лет спутниковых наблюдений, а также 14-е место по самому низкому показателю озона за 33 года инструментальных измерений с помощью аэростатов, заявили ученые.Снижение уровней озоноразрушающих химикатов, контролируемых Монреальским протоколом, не позволило дыре стать такой же большой, как 20 лет назад.

«Нам предстоит долгий путь к — сказал Пол А. Ньюман, главный научный сотрудник отдела наук о Земле Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.«Дыра была бы примерно на миллион квадратных миль больше, если бы в стратосфере все еще оставалось столько хлора, сколько было в 2000 году».

Что такое озон и почему это важно?

Озон, состоящий из трех атомов кислорода, очень реактивен с другими химическими веществами. В стратосфере, примерно на высоте от 7 до 25 миль над поверхностью Земли, озоновый слой действует как солнцезащитный крем, защищая планету от ультрафиолетового излучения. Ближе к поверхности Земли озон, образующийся в результате фотохимических реакций между солнцем и загрязнением от транспортных средств и других источников, может образовывать вредный смог в нижних слоях атмосферы.

Этот год стал драматическим поворотом по сравнению с 2019 годом, когда высокие температуры в стратосфере и слабый полярный вихрь ограничили рост озоновой дыры до 6,3 миллиона квадратных миль (16,4 миллиона квадратных километров), что является самым маленьким показателем за всю историю наблюдений.

Как NOAA и НАСА измеряют озон?

НАСА и NOAA контролируют озоновую дыру с помощью трех дополнительных инструментальных методов.

спутника, включая спутник НАСА Aura и спутник Национального полярно-орбитального партнерства NASA-NOAA Suomi, измеряют размер озоновой дыры из космоса.Микроволновый датчик конечностей спутника Aura оценивает уровни разрушающего озон хлора.

Персонал NOAA на Южном полюсе также запускает метеозонд с зондами для измерения озона, которые измеряют уровни озона прямо в атмосфере. Как только солнце вернется после долгой полярной ночи, с помощью наземного прибора, называемого спектрофотометром Добсона.

Брайан Джонсон, ученый из Глобальной лаборатории мониторинга NOAA, сказал, что измерения озонового зонда 1 октября зафиксировали низкое дневное значение в 104 единицы Добсона.В конце октября уровни озона на высоте от 8 до 13 миль все еще были «настолько близки к нулю, насколько мы можем измерить». Единица Добсона — это стандартное измерение общего количества озона в атмосфере над точкой на поверхности Земли.

Количество озона в атмосфере чрезвычайно мало. До появления озоновой дыры в 1970-х годах среднее количество озона над Южным полюсом в сентябре и октябре составляло от 250 до 350 единиц Добсона. Если бы 300 единиц озона Добсона были сжаты в слой чистого озона, это было бы примерно толщиной двух пенни, сложенных один на другой.

Подробнее об озоновой дыре

Чтобы узнать больше об усилиях NOAA и NASA по мониторингу озона и озоноразрушающих газов, посетите:

https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/

https://www.esrl.noaa.gov/gmd/hats/

20 вопросов об озоновом слое

Как связаны изменение климата и озоновая дыра… или нет?

Посмотрите, как огромная озоновая дыра над Антарктидой выросла в 2021 году, в этом видео NASA

Новое видео НАСА показывает гигантскую озоновую дыру, открывшуюся над Антарктидой в этом году.

Холодная зима в Южном полушарии и возможные эффекты глобального потепления привели к тому, что дыра выросла до 13-го по величине размера с 1979 года. Истощение озонового слоя, которое вы видите на видео НАСА, отслеживается тремя спутниками НАСА и Национальной Управление океанических и атмосферных исследований (NOAA): Aura, Suomi-NPP и NOAA-20.

29 октября НАСА опубликовало новое видео о росте озоновой дыры в Антарктике. Ожидается, что в этом году дыра закроется не раньше конца ноября.

Связано: 10 разрушительных признаков изменения климата Спутники видят из космоса

Озон — это природное кислородное соединение (которое также могут вырабатывать люди), которое образуется высоко в верхних слоях атмосферы Земли.Естественный тип стратосферного озона образуется, когда ультрафиолетовое излучение Солнца взаимодействует с молекулярным кислородом в нашей атмосфере. Образующийся озон действует как солнцезащитный крем, защищая поверхность Земли от ультрафиолетового излучения.

К сожалению, хлор и бром, образующиеся в результате деятельности человека, разрушают озон, когда солнце встает над Антарктикой после полярной зимы, поскольку солнечная радиация вызывает эрозию в этом регионе. Монреальский протокол 1987 года ограничивает использование озоноразрушающих веществ почти 50 странами, которые его соблюдают, но большинство стран мира не подписали его; по крайней мере, некоторые из этого большинства не соблюдают протоколы.

Тем не менее, НАСА заявило, что протокол оказался полезным. «Это большая озоновая дыра из-за более холодных, чем в среднем в 2021 году, стратосферных условий, и без Монреальского протокола она была бы намного больше», — сказал в своем заявлении Пол Ньюман, главный научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. .

В этом году озоновая дыра достигла пикового размера, примерно равного размеру Северной Америки, или 9.6 миллионов квадратных миль (24,8 миллиона квадратных километров). В НАСА отметили, что ежегодное сокращение озоновой дыры снова началось в середине октября. Агентство добавило, что если бы Монреальский протокол не вступил в силу, и если исходить из количества атмосферного вещества начала 2000-х годов, дыра была бы больше примерно на 1,5 миллиона квадратных миль (около четырех миллионов квадратных километров).

Когда был подписан протокол, ученые предполагали, что озоновый слой восстановится к 2060 году. Но восстановление идет медленнее, чем ожидалось, и теперь консенсус, похоже, наступит не раньше 2070 года, Винсент-Анри Пой, директор Европейского Союза Copernicus Atmosphere Служба мониторинга, рассказала Space.com в недавнем интервью.

Следите за сообщениями Элизабет Хауэлл в Twitter @howellspace. Следуйте за нами в Twitter @Spacedotcom и на Facebook.

2020 Озоновая дыра в Антарктике — одна из крупнейших и самых глубоких за последние годы | Земля

В этом году постоянные низкие температуры и сильные приполярные ветры (также известные как полярный вихрь) способствовали формированию большой и глубокой антарктической озоновой дыры, всего через год после того, как ученые зафиксировали, что 2019 год был самым маленьким с момента открытия озоновой дыры. в 1982 году, согласно отчету ученых NOAA и NASA от 30 октября 2020 года.

Лунные календари на 2021 год уже здесь! Закажи свой, пока они не ушли. Делает отличный подарок!

Годовая озоновая дыра в Антарктике — 12-я по величине за всю историю наблюдений — достигла своего пика в 2020 году 20 сентября, составив около 9,6 миллиона квадратных миль (24,8 миллиона квадратных километров), что примерно в три раза превышает площадь континентальной части Соединенных Штатов, по данным наблюдений. Ученые сообщают, что почти полное удаление озона в столбе стратосферы высотой 4 мили (6 км) над Южным полюсом.Диего Лойола из Немецкого аэрокосмического центра сказал в своем заявлении:

Наши наблюдения показывают, что озоновая дыра 2020 года быстро увеличилась с середины августа и охватывает большую часть антарктического континента, причем ее размер намного превышает средний. Интересно также отметить, что озоновая дыра 2020 года также является одной из самых глубоких и показывает рекордно низкие значения содержания озона.

Озон — это молекула, состоящая из трех атомов кислорода. Слой озона высоко в атмосфере — на высоте от 9 до 18 миль (от 15 до 30 км) — окружает всю Землю.Он защищает жизнь на нашей планете от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей солнца. В 1980-х годах ученые начали понимать, что озоноразрушающие химические вещества, такие как хлорфторуглероды (ХФУ), создают тонкое пятно — дыру — в озоновом слое над Антарктидой.

Размер озоновой дыры над Антарктидой регулярно колеблется. С августа по октябрь, в конце зимы в Южном полушарии, когда возвращающиеся солнечные лучи начинают озоноразрушающую реакцию, озоновая дыра увеличивается в размерах, достигая максимума в период с середины сентября до середины октября.Когда высокие температуры в стратосфере начинают повышаться в Южном полушарии, истощение озонового слоя замедляется, полярный вихрь ослабевает и, наконец, разрушается, и к концу декабря уровни озона возвращаются к норме.

Продолжающееся снижение уровней озоноразрушающих химикатов, контролируемых Монреальским протоколом — договором 1987 года, разработанным для поэтапного отказа от веществ, ответственных за разрушение озонового слоя, — не позволило дыре стать такой большой, какой она была бы при тех же погодных условиях несколько десятилетий назад, говорят ученые.Пол А. Ньюман — главный научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. В своем заявлении он сказал:

С пикового уровня 2000 года уровни хлора и брома в стратосфере Антарктики упали примерно на 16% по сравнению с естественным уровнем. Нам предстоит пройти долгий путь, но это улучшение имело большое значение в этом году. Дыра была бы примерно на миллион квадратных миль больше, если бы в стратосфере оставалось столько хлора, сколько было в 2000 году.

Вот дополнительная информация от НАСА о том, что такое озоновая дыра и почему это важно:

Озон состоит из трех атомов кислорода и обладает высокой реакционной способностью с другими химическими веществами. В стратосфере, примерно на высоте от 7 до 25 миль над поверхностью Земли, озоновый слой действует как солнцезащитный крем, защищая планету от ультрафиолетового излучения, которое может вызвать рак кожи и катаракту, подавить иммунную систему и повредить растения и чувствительный планктон, составляющие основу глобальной пищи. цепь.Напротив, озон, который образуется ближе к поверхности Земли в результате фотохимических реакций между солнцем и загрязнением от транспортных средств и других источников, образует вредный смог в нижних слоях атмосферы.

Озоновая дыра в Антарктике образуется в конце зимы в Южном полушарии, когда возвращающиеся солнечные лучи запускают озоноразрушающую реакцию. Холодные зимние температуры, сохраняющиеся до весны, способствуют разрушению озонового слоя, поэтому над Антарктидой образуется «дыра». В этих реакциях участвуют химически активные формы хлора и брома, полученные из техногенных соединений.Химический состав, который приводит к их образованию, включает химические реакции, которые происходят на поверхности частиц облаков, которые образуются в холодных слоях стратосферы, что в конечном итоге приводит к неуправляемым реакциям, разрушающим молекулы озона. При более высоких температурах образуется меньше полярных стратосферных облаков, и они не сохраняются так долго, что ограничивает процесс разрушения озонового слоя.

На этой анимации показан размер озоновой дыры с 25 сентября по 18 октября 2020 г.

Узнайте больше об усилиях NOAA и NASA по мониторингу озона и озоноразрушающих газов

Итог: озоновая дыра в Антарктике 2020 года является одной из самых больших и глубоких за последние годы.

Через НАСА

Через Всемирную метеорологическую организацию

Через ESA

Элеонора Имстер

Об авторе:

Элеонора Имстер помогает писать и редактировать EarthSky с 1995 года. Она была неотъемлемой частью отмеченного наградами радиосериала EarthSky почти с момента его начала и до конца в 2013 году.Сегодня, как редактор EarthSky.org, она помогает рассказывать истории и фотографии о науке и природе, которые вам нравятся. Они с мужем живут в Теннесси, где им нравится играть на гитаре и петь. У них 2 взрослых сына.

Восстановление озонового слоя также снижает содержание CO₂ в атмосфере — новое исследование

Весна 2060 года. В темных очках, в широкой шляпе от солнца и с той небольшой оголенной кожей, которая осталась покрытой кремом от загара, ребенок смотрит на лес напротив их дома.Он выглядит неуклюжим и чахлым, и с гораздо меньшим количеством листьев, чем на старых фотографиях, которые она видела. Тем не менее, некогда останавливаться на этом: УФ-индекс равен 20, а она уже пять минут провела на улице.

К счастью, это не наше будущее. Благодаря шагам, которые мир предпринял в 1980-х годах для защиты озонового слоя, области верхних слоев атмосферы, которая поглощает вредное ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца, у нас на одну экологическую проблему меньше, чем нужно беспокоиться.

В середине 1970-х годов ученые осознали, что озоновый слой истощается из-за растущего использования хлорфторуглеродов (ХФУ) в качестве хладагентов и пропеллентов в аэрозольных баллончиках, среди прочего.После подписания в 1987 году Монреальского протокола, который позже был усилен многочисленными поправками и ратифицирован 197 странами, мир отказался от ХФУ. Сегодня уровни ХФУ в атмосфере падают, и озоновый слой начинает восстанавливаться.

Но что, если Монреальский протокол так и не был подписан? Как бы выглядел мир, которого нам удалось избежать? Это предмет нового исследования, проведенного мной с международной командой сотрудников.

В более раннем исследовании ученые показали, что в таком мире, где озоновый слой тоньше и более высокие уровни УФ-излучения достигают поверхности планеты, были бы на тысячи больше случаев рака кожи. Также произошло бы дополнительное потепление климата, поскольку ХФУ, как и диоксид углерода (CO₂), также являются парниковыми газами, хотя и гораздо более мощными. Наше внимание было сосредоточено на том, что могло случиться с растительностью.

Как и люди, растения повреждаются при воздействии высоких уровней УФ-излучения.Растения поглощают CO₂ по мере роста, но когда УФ-излучение увеличивается на 10%, растения накапливают на 3% меньше биомассы. По нашим оценкам, без Монреальского протокола уровни УФ-излучения были бы в среднем в 4,5 раза выше во всем мире, чем сегодня в конце века. Мы также подсчитали, что к 2050 году уровни УФ-излучения в Европе, Азии и Северной Америке будут выше, чем в современных тропиках.

В целом это означает, что большая часть CO₂, выделяемого людьми, осталась бы в атмосфере, а не в растениях и почве.И этот дополнительный CO₂ привел бы к еще большему глобальному потеплению.

Мир без Монреальского протокола

Используя компьютерные модели для представления климата, химического состава атмосферы, растительности и углеродного цикла, мы смоделировали два мира. Первый предполагал, что документ 1974 года, предупреждающий мир об опасностях ХФУ, никогда не был опубликован и их использование растет на 3% в год. Второй — это мир, в котором контролируются ХФУ и восстанавливается озоновый слой, мир, в котором мы живем сейчас и находимся на пути к заселению.

За исключением CFC, два моделируемых мира идентичны. И в том, и в другом случае выбросы CO₂ и других парниковых газов следуют промежуточному сценарию для 21 века, который является одним из нескольких сценариев, используемых для информирования Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата.

Мир, в котором ХФУ были прекращены, выглядит так, как мы ожидаем от более теплого климата будущего. Глобальные температуры повышаются со всеми их негативными последствиями, но — как мы ожидаем от реального мира — озоновый слой возвращается к своему историческому уровню к середине века.В другом мире озоновый слой резко истончается, и к концу века концентрации озона повсюду упадут ниже уровней, наблюдаемых в антарктической озоновой дыре.

К 2050-м годам из-за повреждения ультрафиолетом заводы в мире, где использование ХФУ не ослабевает, поглощают половину углерода, чем в мире, где ХФУ были прекращены. К концу века растения в этом мире с высоким содержанием ХФУ поглощают менее 15% углерода, который они делают в другом мире, в результате чего в растениях и почвах хранится на 30% меньше углерода.Это означает, что к концу века в атмосфере будет на 30% больше CO₂, что на 0,8 ° C приведет к потеплению климата.

Само по себе этих 0,8 ° C было бы достаточно, чтобы довести текущие глобальные температуры (немногим более чем на 1 ° C выше среднего доиндустриального уровня) до уровня 1,5 ° C, который представляет собой наиболее амбициозную цель Парижского соглашения. Добавление 1,7 ° C, которое было бы результатом парникового эффекта самих ХФУ, означает, что Монреальский протокол предотвратил дополнительное потепление на 2,5 ° C.

Несмотря на то, что мы избегали мира из наших симуляций, угрозы озоновому слою все еще существуют. Некоторые ученые предпочитают противодействовать изменению климата, имитируя глобальные охлаждающие эффекты крупных извержений вулканов — вводя частицы в верхние слои атмосферы в процессе, известном как геоинженерия по сульфатам в стратосфере.

Но это может разрушить озоновый слой. Наше исследование показывает, что при оценке воздействия таких действий необходимо учитывать эффект цепной реакции на биосферу.

Из-за его эффективности в реагировании на страшные научные предупреждения заманчиво думать о Монреальском протоколе как о модели для переговоров по климату. Тем не менее, когда всего несколько компаний делают ХФУ и альтернативные химические вещества легкодоступными, проблема озона была намного проще, чем сокращение выбросов от ископаемого топлива.

Подробнее: Сокращающаяся дыра в озоновом слое показывает, чего можно достичь коллективными действиями

Тем не менее, Монреальский протокол не только защищает озоновый слой, но и является феноменально успешным соглашением по климату.