"Võime ehk öelda, et inimese eesmärk on justkui hävitada oma rass, olles esmalt muutnud maakera elamiskõlbmatuks."

J. B. Lamarck.

Pärast kõrgelt industrialiseeritud ühiskonna kujunemist on inimese ohtlik sekkumine loodusesse järsult suurenenud, muutunud mitmekesisemaks ja ähvardab muutuda globaalseks ohuks inimkonnale. Kogu planeedi elanikkond mõistab seda reaalne globaalse keskkonnakriisi oht. Tõeline lootus selle ennetamiseks peitub pidevas keskkonnakasvatuses ja inimeste valgustamises.

Peamised keskkonnakatastroofi põhjused on järgmised:

· reostus;

· keskkonna mürgitamine;

· atmosfääri ammendumine hapnikuga;

· osooni “aukude” teke.

See sõnum võtab kokku mõned kirjanduse andmed osoonikihi hävimise põhjuste ja tagajärgede kohta, samuti osooniaukude tekke probleemi lahendamise viisid.

Osooni keemilised ja bioloogilised omadused

Osoon on hapniku allotroopne modifikatsioon. Osooni keemiliste sidemete olemus määrab selle ebastabiilsuse (teatud aja möödudes muutub osoon spontaanselt hapnikuks: 2O 3 → 3O 2) ja kõrge oksüdatsioonivõime. Osooni oksüdatiivne toime orgaaniline aine seotud radikaalide moodustumisega: RH + O 3 → RО 2. +OH.

Need radikaalid käivitavad radikaalseid ahelreaktsioone bioorgaaniliste molekulidega (lipiidid, valgud, nukleiinhapped), mis viib rakusurma. Osooni kasutamine steriliseerimiseks joogivesi põhineb selle võimel tappa mikroobe. Osoon on oluline ka kõrgematele organismidele. Pikaajaline kokkupuude osooni sisaldava keskkonnaga (nagu füsioteraapia ja kvartskiirguse ruumid) võib põhjustada rasked rikkumised närvisüsteem. Seetõttu on osoon suurtes annustes mürgine gaas. Maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus on 0,1 mg/m3.

Osooni, mis äikese ajal nii imeliselt lõhnab, on atmosfääris väga vähe - 3-4 ppm (promilline) - (3-4) * 10 -4%. Selle olemasolu on aga planeedi taimestiku ja loomastiku jaoks äärmiselt oluline. Ookeani sügavustest tekkinud elu suutis ju maismaale “roomata” alles pärast osoonikilbi teket 600–800 miljonit aastat tagasi. Neelab bioloogiliselt aktiivset päikest ultraviolettkiirgust, tagas ta selle ohutu taseme planeedi pinnal. Elu Maal on mõeldamatu ilma osoonikihita, mis kaitseb kõiki elusolendeid Päikese kahjuliku ultraviolettkiirguse eest. Osonosfääri kadumine tooks kaasa ettearvamatud tagajärjed – nahavähi puhang, planktoni hävimine ookeanis, taimestiku ja loomastiku mutatsioonid. Seetõttu on nii oluline mõista Antarktika kohal tekkiva osooniaugu põhjuseid ja osoonitaseme langust põhjapoolkeral.

Osoon tekib stratosfääri ülaosas (40-50 km) fotokeemiliste reaktsioonide käigus, milles osalevad hapnik, lämmastik, vesinik ja kloor. Atmosfääriosoon on koondunud kahte piirkonda – stratosfääri (kuni 90%) ja troposfääri. Mis puudutab 0–10 km kõrgusel jaotunud troposfääri osoonikihti, siis just kontrollimatute tööstusheidete tõttu muutub see üha rikkalikumaks. Madalamas stratosfääris (10-25 km), kus osoonisisaldus on kõrgeim, peaosaõhumassi ülekandeprotsessid mängivad rolli selle kontsentratsiooni hooajalistes ja pikemaajalistes muutustes.

Osoonikihi paksus Euroopa kohal väheneb kiires tempos, mis teeb teadlaste meeled murelikuks. Viimase aastaga on osoonikihi paksus vähenenud 30% ning loodusliku kaitsekesta riknemise kiirus on jõudnud viimase 50 aasta kõrgeima punktini. Määras selle keemilised reaktsioonid Osoonikihti kahandavad heitmed tekivad jääkristallide ja muude osakeste pinnal, mis on lõksus kõrges stratosfääris polaaralade kohal. Millist ohtu see inimesele kujutab?

Õhuke osoonikiht (2–3 mm, kui see on ümber jaotatud Maakera) ei suuda takistada lühilaineliste ultraviolettkiirte läbitungimist, mis põhjustavad nahavähki ja on taimedele ohtlikud. Seetõttu on tänapäeval päikese suure aktiivsuse tõttu päevitamine muutunud vähem kasulikuks. Üldjuhul peaksid keskkonnakeskused andma elanikele soovitusi, kuidas päikese aktiivsusest olenevalt käituda, kuid meie riigis sellist keskust ei ole.

Kliimamuutused on seotud osoonikihi vähenemisega. On selge, et muutused ei toimu mitte ainult piirkonnas, mille kohal osooniauk "venib". Ahelreaktsioon toob kaasa muutusi meie planeedi paljudes sügavates protsessides. See ei tähenda, et kõikjal algab kiire globaalne soojenemine, kuna need hirmutavad meid õudusfilmides. Siiski on see liiga keeruline ja aeganõudev protsess. Kuid võib tekkida ka muid katastroofe, näiteks suureneb taifuunide, tornaadode ja orkaanide arv.

On kindlaks tehtud, et osoonikihi "augud" tekivad Arktika ja Antarktika kohale. Seda seletatakse sellega, et poolustel tekivad happepilved, mis hävitavad osoonikihti. Selgub, et osooniaugud ei teki mitte päikese aktiivsusest, nagu tavaliselt arvatakse, vaid kõigi planeedi elanike, sealhulgas sinu ja minu igapäevastest tegevustest. Siis nihkuvad "happelõhed" kõige sagedamini Siberisse.

Kasutades uut matemaatiline mudel Maapealsete, satelliidi- ja lennukivaatluste andmeid oli võimalik siduda osoonikihti kahandavate ühendite atmosfääri tõenäoliselt tulevaste heitkoguste tasemetega, nende Antarktikasse transportimise aja ja lõunalaiuskraadide ilmastikuga. Mudelit kasutades saadi prognoos, mille kohaselt taastub osoonikiht Antarktika kohal 2068. aastal, mitte 2050. aastal, nagu arvati.

On teada, et praegu on osooni tase stratosfääris poolustest kaugemal asuvas piirkonnas ligikaudu 6% normist madalam. Samas võib kevadel Antarktika kohal osoonisisaldus aasta keskmisega võrreldes väheneda 70%. Uus mudel võimaldab täpsemalt ennustada osoonikihti kahandavate gaaside taset Antarktika kohal ja nende ajalist dünaamikat, mis määravad osooni "augu" suuruse.

Osoonikihti kahandavate ainete kasutamist piirab Montreali protokoll. Usuti, et see toob kaasa osooniaugu kiire "pingutamise". Uued uuringud on aga näidanud, et tegelikkuses muutub langustempo märgatavaks alles 2018. aastal.

Osooniuuringute ajalugu

Esimesed osoonivaatlused pärinevad 1840. aastast, kuid kiire areng Osooniprobleem hakkas esile kerkima 1920. aastatel, kui Inglismaal ja Šveitsis tekkisid spetsiaalsed maapealsed jaamad.

Täiendava võimaluse osooni ülekande ja atmosfääri kihistumise vaheliste seoste uurimiseks on avanud õhuosooni sondeerimine ja osoonisondide eraldumine. Uut ajastut iseloomustab esilekerkimine tehissatelliite Maa, mis vaatleb atmosfääri osooni ja pakub palju teavet.

1986. aastal allkirjastati Montreali protokoll osoonikihti kahandavate osoonikihti kahandavate ainete tootmise ja tarbimise piiramiseks. Praeguseks on Montreali protokolliga ühinenud 189 riiki. Muude osoonikihti kahandavate ainete tootmise lõpetamiseks on kehtestatud tähtajad. Mudelprognooside kohaselt langeb protokolli järgimise korral kloori tase atmosfääris aastaks 2050 1980. aasta tasemele, mis võib kaasa tuua Antarktika “osooniaugu” kadumise.

"Osooniaugu" tekkimise põhjused

Suvel ja kevadel osooni kontsentratsioon suureneb. Polaaralade kohal on see alati kõrgem kui ekvatoriaalpiirkondade kohal. Lisaks muutub see 11-aastase tsükli jooksul, mis langeb kokku tsükliga päikese aktiivsus. Kõik see oli hästi teada juba siis, kui 1980. a. Vaatlused on näidanud, et Antarktika kohal toimub stratosfääri osoonikontsentratsiooni aeglane, kuid pidev langus aastast aastasse. Seda nähtust nimetati "osooniauguks" (kuigi auku selle sõna otseses tähenduses muidugi polnud).

Hiljem, eelmise sajandi 90ndatel, hakkas samasugune langus toimuma ka Arktika kohal. Antarktika “osooniaugu” fenomen pole veel selge: kas “auk” tekkis atmosfääri inimtekkelise reostuse tagajärjel või on tegemist loodusliku geoastrofüüsikalise protsessiga.

Osooniaukude moodustumise versioonide hulgas on järgmised:

ajal eralduvate osakeste mõju aatomiplahvatused;

· rakettide ja kõrglennukite lennud;

· keemiatehastes toodetud teatud ainete reaktsioonid osooniga. Need on peamiselt klooritud süsivesinikud ja eriti freoonid – klorofluorosüsivesinikud ehk süsivesinikud, milles kõik või enamik vesiniku aatomid asendatakse fluori ja kloori aatomitega.

Klorofluorosüsivesinikke kasutatakse laialdaselt tänapäevastes majapidamis- ja tööstuskülmikutes (sellepärast nimetatakse neid "freoonideks"), aerosoolpurkides, keemilise puhastusvahendina, tulekahjude kustutamiseks transpordis, vahuainetena, polümeeride sünteesiks. Nende ainete toodang maailmas on jõudnud peaaegu 1,5 miljoni tonnini aastas.

Olles väga lenduvad ja üsna vastupidavad keemilistele mõjudele, satuvad klorofluorosüsivesinikud pärast kasutamist atmosfääri ja võivad seal püsida kuni 75 aastat, ulatudes osoonikihi kõrgusele. Siin mõju all päikesevalgus need lagunevad, vabastades aatomi kloori, mis toimib osoonikihi peamise "korra rikkujana".

Fossiilsete ressursside laialdase kasutamisega kaasneb mitmesuguste suurte masside sattumine atmosfääri keemilised ühendid. Enamik inimtekkelisi allikaid on koondunud linnadesse, hõivates vaid väikese osa meie planeedi territooriumist. Õhumasside liikumise tulemusena suurlinnade tuulealusel küljel tekib mitme kilomeetri pikkune saastevool.

Õhusaaste allikad on:

1) Autotransport. Arvata võib, et transpordi panus õhusaastesse autode arvu kasvades suureneb.

2) Tööstuslik tootmine. Põhitooted orgaaniline süntees on etüleen (sellest toodetakse peaaegu pool orgaanilistest ainetest), propüleen, butadieen, benseen, tolueen, ksüleenid ja metanool. Keemia- ja naftakeemiatööstuse heitkogused sisaldavad suurt hulka saasteaineid: lähteaine komponendid, vahesaadused, kõrvalsaadused ja sihtsünteesi tooted.

3) Aerosoolid. Klorofluorosüsivesinikke (freoone) kasutatakse laialdaselt lenduvate komponentidena (propellentidena) aerosoolpakendites. Nendel eesmärkidel kasutati umbes 85% freoonidest ja ainult 15% külmutus- ja kunstkliimaseadmetes. Freoonide kasutamise eripära on selline, et 95% nende kogusest satub atmosfääri 1-2 aastat pärast tootmist. Arvatakse, et peaaegu kogu toodetud freooni kogus peab varem või hiljem sattuma stratosfääri ja olema kaasatud osooni hävitamise katalüütilisse tsüklisse.

Maakoor sisaldab vabas olekus erinevaid gaase, mis on sorbeeritud erinevate kivimite poolt ja lahustunud vees. Osa neist gaasidest jõuab sügavate pragude ja pragude kaudu Maa pinnale ning hajub atmosfääri. Süsivesinike hingamise olemasolust maakoor näitab nafta- ja gaasibasseinide kohal oleva õhu pinnakihi suurenenud metaanisisaldust võrreldes globaalse tausttasemega.

Uuringud on näidanud, et Nicaragua vulkaanide gaasid sisaldavad märkimisväärses koguses HF-i. Masaya vulkaani kraatrist võetud õhuproovide analüüs näitas ka freoonide olemasolu koos teiste orgaaniliste ühenditega. Halosüsivesinikke leidub ka hüdrotermiliste ventilatsiooniavade gaasides. Need andmed nõudsid tõendeid selle kohta, et tuvastatud fluorosüsivesinikud ei olnud inimtekkelist päritolu. Ja sellised tõendid saadi. 2000 aasta vanuses Antarktika jääs on õhumullidest avastatud freoonid. NASA spetsialistid viisid läbi unikaalse õhuuuringu hermeetiliselt suletud pliikirstust, mis avastati Marylandis ja mis on usaldusväärselt dateeritud 17. sajandisse. Sellest leiti ka freoonid. Veel üks kinnitus freoonide loodusliku allika olemasolu kohta "tõsteti" merepõhjast. CFCl3 leiti veest, mis leiti 1982. aastal enam kui 4000 meetri sügavuselt ekvatoriaalpiirkonnast. Atlandi ookean, Aleuudi süviku põhjas ja 4500 meetri sügavusel Antarktika rannikust.

Valed arusaamad osooniaukudest

Osooniaukude tekke kohta on laialt levinud müüte. Vaatamata oma ebateaduslikkusele ilmuvad nad sageli meedias – vahel teadmatusest, vahel vandenõuteoreetikute toel. Mõned neist on loetletud allpool.

1) Peamised osooni hävitajad on freoonid. See väide kehtib keskmiste ja kõrgete laiuskraadide kohta. Ülejäänud osas põhjustab klooritsükkel vaid 15–25% osoonikadu stratosfääris. Tuleb märkida, et 80% kloorist on antropogeenset päritolu. See tähendab, et inimese sekkumine suurendab oluliselt klooritsükli panust. Enne inimese sekkumist olid osooni moodustumise ja hävimise protsessid tasakaalus. Kuid freoonid eralduvad ajal inimtegevus, nihutas seda tasakaalu osoonikontsentratsiooni vähenemise suunas. Osooni hävitamise mehhanism polaaraladel erineb põhimõtteliselt kõrgemate laiuskraadide omast; võtmeetapp on halogeeni sisaldavate ainete mitteaktiivsete vormide muundumine oksiidideks, mis toimub polaarsete stratosfääripilvede osakeste pinnal. Selle tulemusena hävib peaaegu kogu osoon reaktsioonides halogeenidega (kloor moodustab 40–50% ja broom umbes 20–40%).

2) Freoonid on stratosfääri jõudmiseks liiga rasked .

Mõnikord väidetakse, et kuna freoonimolekulid on palju raskemad kui lämmastik ja hapnik, ei jõua nad stratosfääri märkimisväärsetes kogustes. Kuid atmosfäärigaasid segunevad täielikult, mitte ei eraldata või sorteeritakse kaalu järgi. Gaaside difusioonikihistumiseks atmosfääris kuluva aja prognoosimiseks on vaja aegu tuhandeid aastaid. Loomulikult on see dünaamilises õhkkonnas võimatu. Seetõttu isegi selline rasked gaasid, nagu inertsed või freoonid, jaotuvad atmosfääris ühtlaselt, sealhulgas jõuavad stratosfääri. Nende kontsentratsioonide eksperimentaalsed mõõtmised atmosfääris kinnitavad seda. Kui gaasid atmosfääris ei seguneks, moodustaksid selle koostisest sellised rasked gaasid nagu argoon ja süsihappegaas Maa pinnale mitmekümne meetri paksuse kihi, mis muudaks Maa pinna elamiskõlbmatuks. Õnneks see nii ei ole.

3) Halogeenide peamised allikad on looduslikud, mitte inimtekkelised

Kloori allikad stratosfääris

Arvatakse, et looduslikud halogeenide allikad, nagu vulkaanid või ookeanid, on osooni hävitamise protsessis olulisemad kui inimeste tekitatud. Panust kahtluse alla seadmata looduslikud allikad halogeenide üldisesse tasakaalu, tuleb märkida, et nad üldiselt ei jõua stratosfääri, kuna need on vees lahustuvad (peamiselt kloriidioonid ja vesinikkloriid) ning pestakse atmosfäärist välja, langedes vihmana maapinnale.

4) Osooniauk peab asuma freoonide allikate kohal

Osooniaugu suuruse ja osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamika Antarktikas aastate lõikes.

Paljud inimesed ei mõista, miks Antarktikas tekib osooniauk, kui põhilised freoonide heitkogused tekivad põhjapoolkeral. Fakt on see, et freoonid on troposfääris ja stratosfääris hästi segunenud. Madala reaktsioonivõime tõttu neid atmosfääri madalamates kihtides praktiliselt ei tarbita ja nende eluiga on mitu aastat või isegi aastakümneid. Seetõttu jõuavad nad kergesti atmosfääri ülemistesse kihtidesse. Antarktika "osooniauk" ei eksisteeri igavesti. See ilmub talve lõpus - kevade alguses.

Põhjused, miks Antarktikas osooniauk tekib, on seotud kohaliku kliimaga. Madalad temperatuurid Antarktika talved viivad polaarpöörise tekkeni. Õhk selles keerises liigub peamiselt mööda suletud trajektoore ümber lõunapooluse. Sel ajal polaarala Päike ei valgusta ja osooni seal ei teki. Suve saabudes osooni hulk suureneb ja naaseb endisele tasemele. See tähendab, et osooni kontsentratsiooni kõikumised Antarktika kohal on hooajalised. Kui aga jälgida osoonikontsentratsiooni ja osooniaugu suuruse muutuste iga-aastast keskmist dünaamikat viimastel aastakümnetel, siis on osooni kontsentratsiooni languse tendents rangelt määratletud.

5) Osoon hävib ainult Antarktika kohal

Osoonikihi muutuste dünaamika Arosa kohal Šveitsis

See pole tõsi; osoonitase langeb ka kogu atmosfääris. Seda näitavad osooni kontsentratsiooni pikaajaliste mõõtmiste tulemused erinevad punktid planeedid. Saate vaadata osoonikontsentratsiooni muutuste graafikut Arosa (Šveits) kohal.

Probleemide lahendamise viisid

Globaalse taastumise alustamiseks on vaja vähendada kõigi ainete juurdepääsu atmosfääri, mis hävitavad väga kiiresti osooni ja mida hoitakse seal pikka aega. Inimesed peavad seda mõistma ja aitama loodusel osoonikihi taastamise protsessi käivitada, eelkõige on vaja uusi metsaistutusi.

Osoonikihi taastamiseks tuleb see uuesti laadida. Algul kavatseti selleks otstarbeks luua mitu maapealset osoonitehast ja kaubalennukitel osooni atmosfääri ülemistesse kihtidesse “visata”. Seda projekti (ilmselt oli see esimene planeedi "ravimise" projekt) aga ei rakendatud. Vene konsortsium Interozon pakub välja teistsuguse viisi: osooni tootmine otse atmosfääris. Lähiajal plaanitakse koos Saksa firmaga Daza tõsta 15 km kõrgusele infrapunalaseritega õhupalle, mille abil saab toota kaheaatomilisest hapnikust osooni. Kui see katse osutub edukaks, on edaspidi plaanis kasutada venelase kogemust orbitaaljaam"Mir" ja looge 400 km kõrgusel mitu energiaallikate ja laseritega kosmoseplatvormi. Laserkiired on suunatud poole keskosa osoonikihti ja toidab seda pidevalt. Energiaallikaks võivad olla päikesepaneelid. Nendel platvormidel olevaid astronaude nõutakse ainult perioodiliste ülevaatuste ja remonditööde jaoks.

Kas suurejooneline rahuprojekt teoks saab, näitab aeg.

Arvestades olukorra hädaolukorda, tundub vajalik:

Laiendage teoreetilise ja eksperimentaalsed uuringud osoonikihi säilimise probleemi kohta;

Luua aktiivsete vahenditega rahvusvaheline osoonikihi säilitamise fond;

Korraldage rahvusvaheline komitee, et töötada välja strateegia inimkonna ellujäämiseks äärmuslikes tingimustes.

Bibliograafia

1. (ru -).

2. ((tsiteeri veebi - | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 - | title = "Duell" Kas see on seda väärt? - | accessdate = 07/3/2007 - | lang = ru -))

3. I.K.Larin. Osoonikiht ja Maa kliima. Mõistuse vead ja nende parandamine.

4. Riiklik Teaduste Akadeemia Halogeensed süsinikud: mõju stratosfääri osoonile. - 1976.

5. Babakin B. S. Külmutusagensid: välimus, klassifikatsioon, kasutuslugu.

6. Ajakiri "Ökoloogia ja elu". Artikkel E.A. Zhadina, füüsika- ja matemaatikateaduste kandidaat.

See tohutu auk maa osoonikihis avastati 1985. aastal; see tekkis Antarktika kohal. Selle läbimõõt on üle tuhande kilomeetri ja pindala umbes üheksa miljonit ruutkilomeetrit.

Igal aastal augustikuus auk kaob ja juhtub, nagu poleks seda tohutut osoonilõhet kunagi olnudki.

Osooniauk – määratlus

Osooni auk on vähenemine või täielik puudumine osooni kontsentratsioonid Maa osoonikihis. Maailma Meteoroloogiaorganisatsiooni raporti ja teaduses üldtunnustatud teooria kohaselt põhjustab osoonikihi olulist vähenemist üha suurenev inimtekkeline tegur - broomi ja kloori sisaldavate freoonide eraldumine.

On veel üks hüpotees, mille kohaselt osoonikihi aukude moodustumise protsess on loomulik ega ole kuidagi seotud inimtsivilisatsiooni tegevuse tulemustega.

Erinevate tegurite kombinatsioon põhjustab osooni kontsentratsiooni langust atmosfääris. Üks peamisi on osoonimolekulide hävitamine reaktsioonide käigus erinevaid aineid looduslik ja inimtekkeline päritolu, samuti päikesevalguse ja kiirguse puudumine polaartalvel. See hõlmab polaarpöörist, mis on eriti stabiilne ja takistab osooni läbitungimist ringpolaarsetelt laiuskraadidelt, ja sellest tulenevaid stratosfääri polaarpilvi, mille pinnal olevad osakesed toimivad osooni lagunemisreaktsiooni katalüsaatorina.

Need tegurid on Antarktikale tüüpilised ja Arktikas on polaarpeeris palju nõrgem tänu sellele, et seal puudub mandripind. Erinevalt Antarktikast on siin temperatuur teatud määral kõrgem. Polaarsed stratosfääripilved on Arktikas vähem levinud ja kipuvad varasügisel lagunema.

Mis on osoon?

Osoon on mürgine aine mis on inimesele kahjulik. Aastal nr suured hulgad oi, sellel on väga meeldiv lõhn. Et selles veenduda, võid äikese ajal metsas jalutada – naudime seda aegsasti värske õhk, kuid hiljem tunnete end väga halvasti.

Tavatingimustes Maa atmosfääri põhjas osooni praktiliselt ei ole – seda ainet leidub stratosfääris suurtes kogustes, alustades kuskil 11 kilomeetri kõrguselt maapinnast ja ulatudes 50-51 kilomeetrini. Osoonikiht asub otse ülaosas, see tähendab umbes 51 kilomeetri kõrgusel maapinnast. See kiht neelab surmavad päikesekiiri ja kaitseb seeläbi meie, mitte ainult meie elu.

Enne osooniaukude avastamist peeti osooni aineks, mis mürgitab atmosfääri. Nad uskusid, et atmosfäär oli täis osooni ja see oli peamine süüdlane. kasvuhooneefekt”, millega peate midagi ette võtma.

Praegusel ajal püüab inimkond astuda samme osoonikihi taastamiseks, kuna osoonikiht muutub õhemaks kogu Maa peal, mitte ainult Antarktika kohal.

Osoonikihti uurisid esmakordselt Briti Antarktika jaamade teadlased 1957. aastal. Osooni on peetud atmosfääri pikaajaliste muutuste võimalikuks indikaatoriks. 1985. aastal teatas ajakiri Nature iga-aastasest osoonikihi kahanemisest ja osooniaukude tekkest.

Mis on osooniauk ja selle välimuse põhjused

Osooni tekib suurtes kogustes troopika kohal asuvas stratosfääris, kus UV-kiirgus on kõige tugevam. Seejärel ringleb see maa atmosfäär pooluste poole. Osooni hulk varieerub sõltuvalt asukohast, aastaajast ja igapäevastest kliimatingimustest. Osooni kontsentratsiooni langust atmosfääris, mida täheldatakse Maa poolustel, nimetatakse osooniauguks.

Mida õhemaks osoonikiht muutub, seda suuremad on osooniaugud. Nende moodustamisel on kolm peamist põhjust:

• Osooni kontsentratsiooni loomulik ümberjaotumine atmosfääris. Osooni maksimaalne kogus leitakse ekvaatoril, vähenedes pooluste suunas, moodustades alasid, kus selle elemendi kontsentratsioon on vähenenud.
• Tehnogeenne tegur . Aerosoolipurkides ja külmutusainetes sisalduvad klorofluorosüsivesinikud satuvad inimtegevuse tõttu atmosfääri. Atmosfääris toimuvad keemilised reaktsioonid hävitavad osooni molekule. See õhendab osoonikihti ja vähendab selle võimet absorbeerida ultraviolettvalgust.
• Globaalne soojenemine. Maapinna temperatuur tõuseb pidevalt, samal ajal kui stratosfääri ülemised kihid jahtuvad. Sellega kaasneb pärlmutterpilvede teke, mille käigus toimuvad osooni hävitamise reaktsioonid.

Osooniaukude laienemise tagajärjed

Elu olemasolu Maal on võimalik ainult tänu osoonikihi olemasolule. See kaitseb planeeti tõhusalt kahjuliku UV-kiirguse eest, mis on väga reaktsioonivõimeline.

• Ultraviolettvalgusega kokkupuutel kahjustatakse DNA-d. See võib põhjustada elusorganismides soovimatuid mutatsioone.
• UV-kiired tungivad isegi vette ja põhjustavad taimerakkude ja mikroorganismide surma, mis on toiduks arenenumatele loomadele. Selle tulemusena väheneb nende arv.
• Inimestel võib liigne UV-kiirgus põhjustada nahavähki. (Osooni kontsentratsiooni 1% langus suurendab nahavähi esinemissagedust 5% võrra).
• Ultraviolettkiirguse otsene kokkupuude silma võrkkestaga põhjustab katarakti tekkimist. See mõjutab nägemise kvaliteeti ja võib põhjustada pimedaksjäämist.

1987. aastal koostati rahvusvaheline leping – Montreali protokoll – osoonimolekule hävitavate kahjulike gaaside atmosfääri paiskamise reguleerimiseks. Protokolli järgimine aitab järk-järgult vähendada osoonikihi kahanemist atmosfääris ja vältida osooniaukude paisumist.

Need ja muud hiljutised teaduslikud andmed kinnitavad varasemate hinnangute järeldust, et elanikkond teaduslikud tõendid viitab sellele, et täheldatud osoonikadu keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel on peamiselt tingitud antropogeensetest kloori ja broomi sisaldavatest ühenditest

Originaaltekst (inglise keeles)

Need ja muud hiljutised teaduslikud avastused kinnitavad eelmise hinnangu järeldust, et teaduslike tõendite kaalukus viitab sellele, et täheldatud keskmise ja kõrge laiuskraadi osoonikadu on suures osas tingitud toogeensetest inimtekkeliste kloori- ja broomiühenditest.

Teise hüpoteesi kohaselt võib "osooniaukude" moodustumine olla suures osas loomulik ega ole seotud ainult kahjulikud mõjud inimtsivilisatsioon.

Osooniaugu piiride määramiseks valiti minimaalseks atmosfääri osoonitasemeks 220 Dobsoni ühikut.

Antarktika kohal asuva osooniaugu pindala oli 2018. aastal keskmiselt 22,8 miljonit ruutkilomeetrit (2010-2017 olid keskmised aastased väärtused 17,4-25,6 miljonit ruutkilomeetrit, 2000-2009 - 12,0-26,6 miljonit ruutkilomeetrit kilomeetrit, aastatel 1990–1999 - 18,8–25,9 miljonit ruutkilomeetrit).

Lugu [ | ]

Üle 1000 km läbimõõduga osooniaugu avastas rühm Briti teadlasi esmakordselt 1985. aastal lõunapoolkeral Antarktika kohal: (Inglise), (Inglise), (Inglise), kes avaldas vastava artikli ajakirjas Nature. Igal augustil ilmus see ja detsembris-jaanuaris lakkas see olemast. Arktika põhjapoolkeral on sügisel ja talvel arvukalt mini-osooniauke. Sellise augu pindala ei ületa 2 miljonit km², selle eluiga on kuni 7 päeva.

Haridusmehhanism[ | ]

Päikesekiirguse puudumise tõttu polaaröödel osooni ei teki. Ei ultraviolettkiirgust – pole osooni. Suure massiga osoonimolekulid vajuvad Maa pinnale ja hävivad, kuna need on normaalrõhul ebastabiilsed.

Rowland ja Molina väitsid, et klooriaatomid võivad stratosfääris põhjustada suures koguses osooni hävitamist. Nende järeldused põhinesid sarnane töö Paul Joseph Crutzen ja Harold Johnstone, kes näitasid, et lämmastik (II) oksiid (NO) võib kiirendada osooni hävimist.

Erinevate tegurite kombinatsioon põhjustab osooni kontsentratsiooni langust atmosfääris, millest peamine on osoonimolekulide surm reaktsioonides erinevate inimtekkelise ja loodusliku päritoluga ainetega, päikesekiirguse puudumine polaartalvel, eriti stabiilne polaarpööris, mis takistab osooni läbitungimist subpolaarsetelt laiuskraadidelt, ja polaarsete stratosfääripilvede (PSC) tekkimine, mille pinnal olevad osakesed katalüüsivad osooni lagunemisreaktsioone. Need tegurid on eriti iseloomulikud Antarktikale, Arktikas on mandripinna puudumise tõttu polaarpeeris palju nõrgem, temperatuur on mitu kraadi kõrgem kui Antarktikas ning PSO-d on vähem levinud ja kipuvad ka lagunema. varasügis. Olles keemiliselt aktiivsed, võivad osoonimolekulid reageerida paljude anorgaaniliste ja orgaaniliste ühenditega. Peamised osoonimolekulide hävitamisele kaasaaitavad ained on lihtained (vesinik, hapnik, kloor, broomi aatomid), anorgaanilised (vesinikkloriid, lämmastikmonooksiid) ja orgaanilised ühendid (metaan, fluorokloor ja fluorobromofreoonid, mis eraldavad kloori ja broomi aatomeid) . Erinevalt näiteks hüdrofluorofreoonidest, mis lagunevad fluori aatomiteks, mis omakorda reageerivad kiiresti veega, moodustades stabiilse vesinikfluoriidi. Seega ei osale fluor osooni lagunemisreaktsioonides. Jood ei hävita ka stratosfääri osooni, kuna joodi sisaldavad orgaanilised ained tarbitakse troposfääris peaaegu täielikult ära. Osoonikihti käsitlevas artiklis on toodud peamised reaktsioonid, mis aitavad kaasa osooni hävimisele.

Tagajärjed [ | ]

Osoonikihi nõrgenemine suurendab ultraviolettkiirguse voolu päikesekiirgus tungimine ookeanivette, mis suurendab mereloomade ja -taimede suremust.

Osoonikihi taastamine[ | ]

Kuigi inimkond on võtnud kasutusele meetmed kloori ja broomi sisaldavate freoonide emissiooni piiramiseks, minnes üle muudele ainetele, näiteks fluori sisaldavatele freoonidele, võtab osoonikihi taastamise protsess aega mitu aastakümmet. Esiteks on selle põhjuseks juba atmosfääri kogunenud tohutu hulk freoone, mille eluiga on kümneid ja isegi sadu aastaid. Seetõttu ei tohiks osooniauk sulguda enne 2048. aastat. Professor Susan Solomoni sõnul vähenes osooniauk Antarktika kohal aastatel 2000–2015 ligikaudu India suuruse võrra. NASA andmetel oli 2000. aastal Antarktika kohal asuva osooniaugu keskmine aastane pindala 24,8 miljonit ruutkilomeetrit, 2015. aastal - 25,6 miljonit ruutkilomeetrit.

Valed arusaamad osooniaugust[ | ]

Osooniaukude tekke kohta on laialt levinud müüte. Vaatamata oma ebateaduslikkusele ilmuvad nad sageli meedias [ ] - mõnikord teadmatusest, mõnikord vandenõuteooriate pooldajate poolt toetatud. Mõned neist on loetletud allpool.

Antarktika kohal asuv osooniauk on eksisteerinud pikka aega[ | ]

Antarktika osoonikihi süstemaatilisi teaduslikke vaatlusi on tehtud alates 20. sajandi 20. aastatest, kuid alles 70. aastate teisel poolel avastati “stabiilse” Antarktika osooniaugu teke ja selle kiire arengutempo. (suuruse suurenemine ja osooni keskmise kontsentratsiooni langus augu piires) tekitas 80-90ndatel paanikat, et osoonikihi hävitava inimtekkelise mõju ulatuse tagasipöördumise punkt on juba lõppenud. möödas.

Freoonid on peamised osooni hävitajad[ | ]

See väide kehtib keskmiste ja kõrgete laiuskraadide kohta. Ülejäänud osas põhjustab klooritsükkel vaid 15–25% osoonikadu stratosfääris. Tuleb märkida, et 80% kloorist on inimtekkelist päritolu (erinevate tsüklite panuse kohta leiate lisateavet artiklist osoonikihi kohta). See tähendab, et inimese sekkumine suurendab oluliselt klooritsükli panust. Ja olemasoleva tendentsiga suurendada freoonide tootmist enne Montreali protokolli jõustumist (10% aastas) 30%lt 50%le. kogukahju osoon 2050. aastal oleks tingitud kokkupuutest freoonidega. Enne inimese sekkumist olid osooni moodustumise ja hävimise protsessid tasakaalus. Kuid inimtegevusest eralduvad freoonid on selle tasakaalu nihutanud osoonikontsentratsiooni vähenemise suunas. Mis puutub polaarsetesse osooniaukudesse, siis siin on olukord hoopis teine. Osooni hävitamise mehhanism erineb põhimõtteliselt kõrgematest laiuskraadidest, mille põhietapp on halogeeni sisaldavate ainete mitteaktiivsete vormide muundumine oksiidideks, mis toimub polaarsete stratosfääripilvede osakeste pinnal. Selle tulemusena hävib peaaegu kogu osoon reaktsioonides halogeenidega, kloor moodustab 40–50% ja broom umbes 20–40%.

DuPonti positsioon[ | ]

DuPont, pärast andmete avaldamist freoonide osalemise kohta stratosfääri osooni hävitamises, suhtus sellesse teooriasse vaenulikult ja kulutas miljoneid dollareid pressikampaaniale freoonide kaitsmiseks. Juhataja DuPont kirjutas Chemical Weeki artiklis 16. juulil 1975, et osoonikihi hõrenemise teooria on Ulme, jama, mõttetu. Lisaks DuPontile on tootnud ja toodavad mitmed ettevõtted üle maailma Erinevat tüüpi freoonid ilma autoritasudeta.

Freoonid on stratosfääri jõudmiseks liiga rasked[ | ]

Mõnikord väidetakse, et kuna freoonimolekulid on palju raskemad kui lämmastik ja hapnik, ei jõua nad märkimisväärses koguses stratosfääri. Atmosfäärigaasid on aga pigem täielikult segunenud kui kihistunud või kaalu järgi sorteeritud. Gaaside difusioonikihistumiseks atmosfääris kuluva aja prognoosimiseks on vaja aegu tuhandeid aastaid. Loomulikult on see dünaamilises õhkkonnas võimatu. Vertikaalse massiülekande, konvektsiooni ja turbulentsi protsessid segavad turbopausi all oleva atmosfääri palju kiiremini. Seetõttu jaotuvad isegi sellised rasked gaasid nagu inertsed või freoonid atmosfääris ühtlaselt, sealhulgas jõuavad stratosfääri. Nende kontsentratsioonide eksperimentaalsed mõõtmised atmosfääris kinnitavad seda, vt näiteks paremalt graafikut CFC-11 freooni jaotusest kõrguse järgi. Mõõtmised näitavad ka, et Maa pinnale eralduvate gaaside stratosfääri jõudmiseks kulub umbes viis aastat, vt teist graafikut paremal. Kui gaasid atmosfääris ei seguneks, siis moodustaksid selle koostisest sellised rasked gaasid nagu argoon ja süsihappegaas Maa pinnale mitmekümne meetri paksuse kihi, mis muudaks Maa pinna elamiskõlbmatuks. Aga see pole tõsi. Nii krüptoonil, mille aatommass on 84, kui ka heeliumil, mille aatommass on 4, on sama suhteline kontsentratsioon nii pinna lähedal kui ka kuni 100 km kõrgusel. Loomulikult kehtib kõik eelnev ainult suhteliselt stabiilsete gaaside kohta, nagu freoonid või inertgaasid. Ained, mis reageerivad ja alluvad ka erinevatele füüsikalistele mõjudele, näiteks lahustuvad vees, sõltuvad kontsentratsioonist kõrgusest.

Halogeenide peamised allikad on looduslikud, mitte inimtekkelised[ | ]

Kloori allikad stratosfääris

Arvatakse, et looduslikud halogeenide allikad, nagu vulkaanid või ookeanid, on osooni hävitamise protsessis olulisemad kui inimeste tekitatud. Ilma kahtluse alla seadmata looduslike allikate panust halogeenide üldisesse tasakaalu, tuleb märkida, et nad üldiselt ei jõua stratosfääri, kuna need on vees lahustuvad (peamiselt kloriidioonid ja vesinikkloriid) ja pestakse välja atmosfäär, mis langeb vihmana maapinnale. Samuti looduslikud ühendid vähem stabiilne kui freoonid, näiteks metüülkloriidi eluiga atmosfääris on vaid umbes aasta, võrreldes freoonide kümnete ja sadade aastatega. Seetõttu on nende panus stratosfääri osooni hävimisse üsna väike. Isegi Pinatubo mäe haruldane purse 1991. aasta juunis põhjustas osoonitaseme languse mitte eraldunud halogeenide, vaid suure massilise väävelhappeaerosoolide moodustumise tõttu, mille pind katalüüsis osooni hävitamise reaktsioone. Õnneks eemaldati juba kolme aasta pärast atmosfäärist peaaegu kogu vulkaaniliste aerosoolide mass. Seega on vulkaanipursked suhteliselt lühiajalised osoonikihti mõjutavad tegurid, erinevalt freoonidest, mille eluiga on kümneid ja sadu aastaid.

Osooniauk peab asuma freoonide allikate kohal[ | ]

Osooniaugu suuruse ja osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamika Antarktikas aastate lõikes

Paljud inimesed ei mõista, miks Antarktikas tekib osooniauk, kui põhilised freoonide heitkogused tekivad põhjapoolkeral. Fakt on see, et freoonid on troposfääris ja stratosfääris hästi segunenud. Madala reaktsioonivõime tõttu neid atmosfääri madalamates kihtides praktiliselt ei tarbita ja nende eluiga on mitu aastat või isegi aastakümneid. Olles väga lenduvad molekulaarsed ühendid, jõuavad nad suhteliselt kergesti ülemistesse atmosfäärikihtidesse.

Antarktika "osooniauk" ise ei eksisteeri aastaringselt. See ilmneb talve lõpus – varakevadel (august-september) ja väljendub keskmise osoonikontsentratsiooni märgatavas languses suures geograafilises piirkonnas. Põhjused, miks Antarktikas osooniauk tekib, on seotud kohaliku kliimaga. Antarktika talve madalad temperatuurid põhjustavad polaarpöörise moodustumist. Õhk selles keerises liigub peamiselt mööda suletud trajektoore ümber lõunapooluse ja on nõrgalt segunenud teistelt laiuskraadidelt pärit õhuga. Sel ajal ei valgusta Päike polaarala ja ultraviolettkiirguse puudumisel osoon ei moodustu, vaid hävib varem kogunenud (nii interaktsioonide tulemusena teiste ainete ja osakestega kui ka spontaanselt, kuna osoon tekib molekulid on ebastabiilsed). Polaarpäeva saabudes osooni hulk järk-järgult suureneb ja jõuab uuesti normaalne tase. See tähendab, et osooni kontsentratsiooni kõikumised Antarktika kohal on hooajalised.

Kuid kui jälgida osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamikat ja osooniaugu suurust viimastel aastakümnetel iga aasta keskmisena, siis on ilmne tendents, et keskmine osoonikontsentratsioon langeb tohutusse geograafilisse piirkonda.

Allikad ja märkmed[ | ]

1. Osoonikihi kahanemise teaduslik hinnang: 2006(Inglise) . Vaadatud 13. detsembril 2007. Arhiveeritud 16. veebruaril 2012.
2. "Teadmised on jõud" Teadusuudised: 27.12.99 (vene). Vaadatud 3. juulil 2007. Arhiveeritud 16. veebruaril 2012.

Maa on kahtlemata meie maailma ainulaadseim planeet. Päikesesüsteem. See on ainus eluks sobiv planeet. Kuid me ei hinda seda alati ja usume, et me ei suuda muuta ja häirida seda, mis on miljardite aastate jooksul loodud. Kogu oma eksisteerimise ajaloo jooksul pole meie planeet kunagi saanud sellist koormust, nagu on talle andnud inimene.

Meie planeedil on osoonikiht, mis on meie eluks nii vajalik. See kaitseb meid päikesekiirguse ultraviolettkiirguse eest. Ilma selleta poleks elu sellel planeedil võimalik.

Osoon on iseloomuliku lõhnaga sinine gaas. Igaüks meist teab seda teravat lõhna, mis on eriti tuntav pärast vihma. Pole asjata, et osoon tähendab kreeka keeles "lõhna". See moodustub kuni 50 km kõrgusel maapinnast. Kuid suurem osa sellest asub 22-24 km kaugusel.

Osooniaukude põhjused

70ndate alguses hakkasid teadlased märkama osoonikihi vähenemist. Selle põhjuseks on tööstuses kasutatavate osoonikihti kahandavate ainete sattumine stratosfääri ülemistesse kihtidesse, rakettide stardid ja paljud muud tegurid. Need on peamiselt kloori ja broomi molekulid. Klorofluorosüsivesinikud ja muud inimeste poolt eralduvad ained jõuavad stratosfääri, kus neid mõjutatakse päikesekiired lagunevad klooriks ja põletavad osooni molekule. On tõestatud, et üks kloorimolekul võib põletada 100 000 osoonimolekuli. Ja see kestab atmosfääris 75 kuni 111 aastat!

Osooni langemise tagajärjel atmosfääris tekivad osooniaugud. Esimene avastati 80ndate alguses Arktikas. Selle läbimõõt ei olnud väga suur ja osoonisisaldus langes 9 protsenti.

Osooniauk Arktikas

Osooniauk on osoonisisalduse protsendi suur langus teatud kohtades atmosfääris. Juba sõna "auk" teeb selle meile ilma täiendavate selgitusteta selgeks.

1985. aasta kevadel langes Antarktikas Hally Bay jaama kohal osoonisisaldus 40%. Auk osutus tohutuks ja oli juba Antarktikast kaugemale liikunud. Selle kiht ulatub kuni 24 km kõrgusele. 2008. aastal arvutati selle suuruseks juba üle 26 miljoni km2. See jahmatas kogu maailma. Kas see on selgeks saanud? et meie atmosfäär on suuremas ohus, kui me ette kujutasime. Alates 1971. aastast on osoonitase kogu maailmas langenud 7%. Selle tulemusena hakkas meie planeet saama Päikeselt ultraviolettkiirgust, mis on bioloogiliselt ohtlik.

Osooniaukude tagajärjed

Arstid usuvad, et osoonisisalduse vähenemise tulemusena on suurenenud nahavähi ja katarakti tõttu pimedaks jäämise protsent. Samuti väheneb inimese immuunsus, mis põhjustab mitmesuguseid muid haigusi. Kõige rohkem kannatavad ookeanide ülemiste kihtide elanikud. Need on krevetid, krabid, vetikad, plankton jne.

Nüüd on sõlmitud ÜRO rahvusvaheline leping osoonikihti kahandavate ainete kasutamise vähendamiseks. Kuid isegi kui te lõpetate nende kasutamise. Aukude sulgemiseks kulub rohkem kui 100 aastat.

Kas osooniauke saab parandada?

Praeguseks on teadlased pakkunud välja ühe võimaluse osooni taastamiseks lennukite abil. Selleks on vaja vabastada hapnikku või osooni, mis on tekkinud 12-30 kilomeetri kõrgusel Maast kunstlikult, ja hajutage see spetsiaalse pihustiga. Nii saab tasapisi osooniaugud täita. Selle meetodi puuduseks on see, et see nõuab märkimisväärseid majanduslikke raiskamist. Lisaks on võimatu korraga atmosfääri paisata suur hulk osoon. Samuti on osooni transportimise protsess ise keeruline ja ohtlik.

Müüdid osooniaukude kohta

Kuna osooniaukude probleem jääb lahtiseks, on selle ümber tekkinud mitmeid väärarusaamu. Nii püüdsid nad muuta osoonikihi kahanemise väidetavalt rikastamise tõttu tööstusele kasulikuks väljamõeldiseks. Vastupidi, kõik klorofluorosüsivesinikud on asendatud odavamate ja ohutumate loodusliku päritoluga komponentidega.

Teine vale väide on, et osoonikihti kahandavad freoonid on osoonikihini jõudmiseks liiga rasked. Kuid atmosfääris on kõik elemendid segunenud ja saastavad komponendid võivad jõuda stratosfääri tasemele, kus asub osoonikiht.

Te ei tohiks usaldada väidet, et osooni hävitavad loodusliku, mitte inimtekkelise päritoluga halogeenid. See pole nii, see on inimtegevus, mis aitab kaasa erinevate tuvastamisele kahjulikud ained mis hävitavad osoonikihi. Vulkaaniplahvatuste tagajärjed ja muud looduskatastroofid ei avalda osooni olekule praktiliselt mingit mõju.

Ja viimane müüt on see, et osoon hävib ainult Antarktika kohal. Tegelikult tekivad osooniaugud kogu atmosfääris, mistõttu osooni kogus üldiselt väheneb.

Prognoosid tulevikuks

Alates sellest, kui osooniaugud tekkisid, on neid tähelepanelikult jälgitud. IN Hiljuti Olukord oli täiesti kahemõtteline. Ühelt poolt tekivad ja kaovad paljudes riikides väikesed osooniaugud, eriti tööstuspiirkondades, ning teisest küljest on positiivne trend mõnede suurte osooniaukude vähenemises.

Vaatluste käigus fikseerisid teadlased, et Antarktika kohal rippus suurim osooniauk ja see jõudis kohale maksimaalsed suurused aastal 2000. Sellest ajast saadik on satelliidipiltide järgi otsustades auk tasapisi sulgumas. Need väited on esitatud teadusajakirjas Science. Ökoloogide hinnangul on selle pindala vähenenud 4 miljoni ruutmeetri võrra. kilomeetrit.

Uuringud näitavad, et osooni hulk stratosfääris suureneb järk-järgult aasta-aastalt. Sellele aitas kaasa Montreali protokolli allkirjastamine 1987. aastal. Vastavalt sellele dokumendile püüavad kõik riigid vähendada atmosfääri eralduvaid heitmeid ja transpordimahtu vähendatakse. Hiina on selles osas olnud eriti edukas. Seal on reguleeritud uute autode ilmumine ja seal on kvoodi mõiste ehk aasta saab registreerida teatud arv auto numbrimärgid. Lisaks on saavutatud teatud edusammud atmosfääri parandamisel, sest inimesed lähevad järk-järgult üle alternatiivsetele energiaallikatele ning otsitakse tõhusaid ressursse, mis aitaksid säästa.

Pärast 1987. aastat tõstatati osooniaukude probleem rohkem kui korra. Sellele probleemile on pühendatud palju konverentse ja teadlaste koosolekuid. Küsimusi arutatakse ka riigi esindajate kohtumistel. Nii toimus 2015. aastal Pariisis kliimamuutuste konverents, mille eesmärk oli välja töötada kliimamuutuste vastased meetmed. See aitab ka vähendada atmosfääri eralduvaid heitmeid, mis tähendab, et osooniaugud sulguvad järk-järgult. Näiteks ennustavad teadlased, et 21. sajandi lõpuks kaob Antarktika kohal olev osooniauk täielikult.

Kus on osooniaugud (VIDEO)