Ozonosfera yra mūsų planetos atmosferos sluoksnis, atidėliojantis griežčiausią ultravioletinių spindulių spektro dalį. Kai kurios saulės šviesos rūšys kenkia gyviesiems organizmams. Periodiškai ozonosfera tampa plonesnė, joje atsiranda įvairaus dydžio spragų. Pavojingi spinduliai gali laisvai prasiskverbti pro angas Žemės paviršiuje. Kur yra ozono sluoksnis? Ką galima padaryti, norint jį išsaugoti? Siūlomas straipsnis yra skirtas aptarti šias Žemės geografijos ir ekologijos problemas.
Kas yra ozonas?
Deguonis Žemėje egzistuoja dviejų paprastų dujinių junginių pavidalu, yra vandens dalis ir labai daug kitų įprastų neorganinių ir organinių medžiagų (silikatų, karbonatų, sulfatų, baltymų, angliavandenių, riebalų). Viena iš labiau žinomų allotropinių elemento modifikacijų yra paprasta medžiaga deguonis, jos formulė yra O 2. Antrasis atomų modifikavimas yra O (ozonas). Šios medžiagos formulė yra O 3. Triatominės molekulės susidaro su energijos pertekliumi, pavyzdžiui, dėl žaibo iškrovos gamtoje. Toliau išsiaiškinsime, kas yra Žemės ozono sluoksnis, kodėl jo storis nuolat kinta.
Normaliomis sąlygomis ozonas yra mėlynos dujos, turinčios aštrų specifinį aromatą. Medžiagos molekulinė masė yra 48 (palyginimui, ponas (oras) = 29). Ozono kvapas primena perkūniją, nes po šio natūralaus O 3 molekulių ore reiškinys tampa didesnis. Koncentracija padidėja ne tik ten, kur yra ozono sluoksnis, bet ir arti Žemės paviršiaus. Ši chemiškai aktyvi medžiaga yra toksiška gyviems organizmams, tačiau greitai skyla (skyla). Laboratorijoje ir pramonėje buvo sukurti specialūs įtaisai - ozonizatoriai, skirti perduoti elektros iškrovas oru ar deguonimi.
Koks yra ozono sluoksnis?
O 3 molekulės turi didelį cheminį ir biologinį aktyvumą. Trečiąjį atomą prijungus prie diatominio deguonies, padidėja energijos atsargos ir junginio nestabilumas. Ozonas lengvai skyla į molekulinį deguonį ir aktyvią dalelę, kuri energetiškai oksiduoja kitas medžiagas ir žudo mikroorganizmus. Tačiau dažniau su kvapo junginiu susijusios problemos yra susijusios su jo kaupimu atmosferoje virš Žemės. Koks yra ozono sluoksnis ir kodėl jo sunaikinimas yra žalingas?
Tiesiogiai mūsų planetos paviršiuje visada yra tam tikras skaičius O 3 molekulių, tačiau junginio koncentracija didėja didėjant aukščiui. Šios medžiagos susidarymas stratosferoje atsiranda dėl saulės ultravioletinės spinduliuotės, kuri neša daug energijos.
Ozonosfera
Virš Žemės yra kosmoso sritis, kurioje ozonas yra daug didesnis nei šalia paviršiaus. Tačiau paprastai apvalkalas, sudarytas iš O 3 molekulių, yra plonas ir nedalomas. Kur yra Žemės ozono sluoksnis ar mūsų planetos ozonosfera? Šio ekrano storio nenuoseklumas ne kartą supainiojo tyrėjus.
Žemės atmosferoje visada yra tam tikras ozono kiekis, bėgant metams pastebimas didelis jo koncentracijos svyravimas. Šias problemas išspręsime sužinoję tikslią apsauginio skydo, pagaminto iš O 3 molekulių, vietą.
Kur yra Žemės ozono sluoksnis?
Pastebimas ozono molekulių kiekio padidėjimas prasideda 10 km atstumu ir išlieka iki 50 km virš žemės. Bet materijos, esančios troposferoje, kiekis dar nėra ekranas. Tolstant nuo žemės paviršiaus ozono tankis didėja. Maksimalios vertės patenka į stratosferą, jos plotą nuo 20 iki 25 km aukštyje. Čia O 3 molekulių yra 10 kartų daugiau nei Žemės paviršiuje.
Tačiau kodėl ozono sluoksnio storis ir vientisumas kelia susirūpinimą mokslininkams ir paprastiems žmonėms? Apsauginio skydo būklės kilimas praėjusiame amžiuje kilo. Tyrėjai nustatė, kad atmosferos ozono sluoksnis virš Antarktidos tapo plonesnis. Nustatyta pagrindinė reiškinio priežastis - O 3 molekulių disociacija. Sunaikinimas įvyksta dėl daugelio veiksnių bendros įtakos, o pagrindiniai iš jų yra antropogeniniai, siejami su žmonijos veikla.
Ozono skylės
Per pastaruosius 30–40 metų mokslininkai pastebėjo, kad virš Žemės paviršiaus atsirado spragų apsauginiame skyde. Mokslinę bendruomenę suerzino pranešimai, kad ozono sluoksnis - Žemės skydas - aktyviai skaidosi. Devintojo dešimtmečio vidurio žiniasklaida paskelbė pranešimus apie „skylę“ virš Antarktidos. Tyrėjai pastebėjo, kad šis ozono sluoksnio atotrūkis pavasarį didėja. Pagrindine žalos augimo priežastimi buvo vadinamos dirbtinės ir sintetinės medžiagos - chlorfluorangliavandeniliai. Dažniausios šių junginių grupės yra freonai arba chladogenai. Yra žinoma daugiau kaip 40 šiai grupei priklausančių medžiagų. Jie gaunami iš daugelio šaltinių, nes jie apima maisto, chemijos, parfumerijos ir kitas pramonės šakas.
Freonų sudėtyje, be anglies ir vandenilio, taip pat yra halogenų: fluoro, chloro, kartais bromo. Nemažai tokių medžiagų naudojama kaip šaltnešiai šaldytuvuose, oro kondicionieriuose. Freonai patys yra stabilūs, tačiau esant aukštai temperatūrai ir esant aktyviems cheminiams agentams vyksta oksidacijos reakcijos. Tarp reakcijos produktų gali būti junginiai, toksiški gyviems organizmams.
Freonai ir ozono ekranas
Chlorfluorangliavandeniliai sąveikauja su O3 molekulėmis ir sunaikina apsauginį sluoksnį virš Žemės paviršiaus. Iš pradžių ozonosferos retinimas buvo laikomas natūraliu jo storio svyravimu, kuris vyksta nuolat. Tačiau laikui bėgant visame Šiaurės pusrutulyje buvo matomos tokios skylės kaip „skylė“ virš Antarktidos. Tokių tarpų skaičius padidėjo nuo pirmojo stebėjimo, tačiau jie yra mažesni nei virš ledo žemyno.
Iš pradžių mokslininkai abejojo, ar būtent freonai sukėlė ozono sunaikinimą. Tai yra didelės molekulinės masės medžiagos. Kaip jie gali pasiekti stratosferą, kur yra ozono sluoksnis, jei jis yra daug sunkesnis už deguonį, azotą ir anglies dioksidą? Stebint kylančius srautus atmosferoje per perkūniją, taip pat atlikti eksperimentai įrodė, kad įvairios dalelės su oru gali prasiskverbti į 10–20 km aukštį virš Žemės, kur yra troposferos ir stratosferos riba.
Įvairūs ozono naikintojai
Azoto oksidai, susidarantys degant kurui viršgarsinių orlaivių varikliuose ir įvairių tipų erdvėlaiviuose, taip pat patenka į ozono ekrano zoną. Jie papildo medžiagų, iš kurių sunaikinama atmosfera, ozono sluoksnis ir sausumos ugnikalnių išmetami teršalai, sąrašą. Kartais dujų ir dulkių srautai pasiekia 10–15 kilometrų aukštį ir plinta šimtus tūkstančių kilometrų.
Dideli pramoniniai centrai ir megacitai taip pat prisideda prie O 3 molekulių disociacijos atmosferoje. Ozono skylių dydžio padidėjimo priežastimi taip pat laikoma vadinamųjų šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos padidėjimas atmosferoje, kurioje yra ozono sluoksnis. Taigi pasaulinė klimato kaitos aplinkos problema yra tiesiogiai susijusi su ozono ardymo klausimais. Faktas yra tas, kad šiltnamio efektą sukeliančiose dujose yra medžiagų, kurios reaguoja su O 3 molekulėmis. Ozonas išsiskiria, deguonies atomas sukelia kitų elementų oksidaciją.
Pavojus prarasti ozono skydą
Ar prieš skraidant į kosmosą buvo spragų ozonosferoje, kaip atsirado freonai ir kiti atmosferos teršalai? Išvardytos problemos yra diskutuotinos, tačiau viena išvada akivaizdi: reikia ištirti atmosferos ozono sluoksnį ir saugoti jį nuo sunaikinimo. Mūsų planeta be O 3 molekulių ekrano praranda apsaugą nuo tam tikro ilgio kietųjų kosminių spindulių, kuriuos sugeria veikliosios medžiagos sluoksnis. Jei ozono ekranas yra plonas arba jo nėra, pagrindiniams gyvybės procesams Žemėje kyla pavojus. Dėl per didelės ultravioletinės spinduliuotės padidėja mutacijų rizika gyvų organizmų ląstelėse.
Apsauga nuo ozono sluoksnio
Duomenų apie apsauginio skydo storį trūkumas praėjusiais amžiais ir tūkstantmečiais apsunkina prognozes. Kas nutiks, jei ozonosfera visiškai sugrius? Gydytojai kelis dešimtmečius pastebėjo, kad padaugėja žmonių, kenčiančių nuo odos vėžio. Tai yra viena iš ligų, sukeliančių per didelę ultravioletinę spinduliuotę.
1987 m. Kelios šalys prisijungė prie Monrealio protokolo, kuriame buvo numatyta sumažinti ir visiškai uždrausti gaminti chlorfluorangliavandenilius. Tai buvo tik viena iš priemonių, padėsiančių išsaugoti ozono sluoksnį - Žemės ultravioletinį skydą. Bet freonus vis tiek gamina pramonė ir jie patenka į atmosferą. Tačiau dėl Monrealio protokolo sumažėjo ozono skylės.
