Cea mai importantă parte a atmosferei care afectează clima și protejează viața pe Pământ de radiațiile soarelui este ozonosferei. Masa principală a ozonului este la altitudini de 10 km do50, iar maximul - 18 -26 km. Tot în stratosferă conține 3,3 miliarde de tone de ozon. Stratul de ozon Stratul de ozon se afla intr-o stare foarte rarefiat.
Rolul ozonului în conservarea vieții biologice pe Pământ este extrem de mare. molecule de ozon absorb razele ultraviolete de la soare tocmai în regiunea spectrală este cea mai daunatoare pentru sistemele biologice. Moleculele organice sunt distruse prin (UV) radiații ultraviolete. De asemenea, se referă la molecule de ADN și corespunzătoare, așa cum este cunoscut, pentru transmiterea trăsăturilor ereditare. Stratul de ozon, ca un scut, nu numai că protejează materia vie de la distrugere directă, dar oferă, de asemenea cursul evoluției.
Fig. 1 ozon în atmosferă
În cazul în care grosimea ozonului a scăzut, aceasta ar cauza un prejudiciu ireparabil tuturor organismelor vii. ultraviolete greu slab absorbită de apă și, prin urmare, reprezintă un mare pericol pentru ecosistemele marine. Experimentele au arătat că plancton de viață în stratul de suprafață, creșterea intensității UV greu ar putea fi grav deteriorate sau chiar mor complet. Planctonul este la baza lanțului alimentar de aproape toate ecosistemele marine, prin urmare, nici o exagerare să spunem că aproape toată viața în straturile superficiale ale mărilor și oceanelor ar putea să dispară. Plantele sunt mai puțin sensibile la UV greu, dar odată cu creșterea dozei și acestea pot suferi. Dispariția completă a stratului de ozon, desigur, ar însemna dispariția formelor superioare de viață. În ceea ce privește oamenii, dar acum se estimează că, chiar și o ușoară reducere a grosimii stratului de ozon poate crește incidența cancerului de piele. Cu toate acestea, omenirea va găsi cu ușurință o modalitate de a proteja împotriva radiațiilor UV greu dar riscul de a muri de foame. Alte ajustare de distribuție afectează în mod semnificativ de ozon și a climei, deoarece stratul de ozon se va schimba caracterul absorbției radiațiilor UV, și, prin urmare, temperatura stratosferă.
Problema ozonului ca una dintre componentele de gaz mici ale atmosferei, anterior de interes doar pentru un mic cerc de oameni de știință, a căpătat acum o semnificație globală. Această schimbare bruscă se datorează descoperirea faptului că conținutul normal al ozonului în atmosferă este în pericol, ca urmare a activităților umane.
În cazul în care cantitatea totală de ozon pentru a colecta la presiune normală de 760 mm Hg. Art. și temperatura de 273,15 K, grosimea acestui strat este constituit doar 2,5 -3 mm. Ozonul este un înțepător. gaz ușor albăstruie. molecula este formată din trei atomi de oxigen (O 3), astfel încât ozonul este un „produs chimic relativă a“ substanță mai stabilă și bogată în atmosfera necesară pentru respirație umană, care este tsya de doi atomi de oxigen (O 2).
- Capacitatea de a absorbi radiațiile ultraviolete biologic periculoase de la soare.
- Ozone - comburant puternică (să-l puneți pur și simplu - otrava), astfel încât la nivelul solului de ozon este periculos.
- Absorbția radiației infraroșii a suprafeței pământului.
- Capacitatea de a influența în mod direct și indirect, compoziția chimică a atmosferei.
Deoarece mecanismul de creare molecula de ozon este în echilibru cu mecanismul de distrugere a acestora, cantitatea medie de ozon din stratosfera oamenii de stiinta cred ca o valoare relativ constantă, deoarece formarea atmosferei moderne Pământului.
Spre deosebire de alte elemente constitutive atmosferice au apărut în atmosferă de ozon numai prin metode chimice si intemperii, este cea mai tânără componentă. Din punct de vedere al mediului, proprietatea valoroasă a ozonului este capacitatea sa de a absorbi radiațiile ultraviolete biologic periculoase de la soare; în timp ce compus chimic, ozonul este un puternic agent oxidant (pur și simplu otravă) capabile de contact direct otravă aceeași floră și faună care protejează ca stratul de ozon stratosferic. Mai mult, ozonul este gazul eficient cu efect de seră. Și, în sfârșit, ozon afectează mici constituenții activi ai atmosferei, și prin ele - și componente stabile, care, la fel ca el însuși, și ozon absorb radiații ultraviolete și infraroșii. Astfel, ozonul nu numai o legătură directă. dar, de asemenea, un efect indirect asupra efectului de seră și nivelul de radiații ultraviolete pe suprafața pământului.
Practic, singura sursă de ozon din atmosferă este photodissociation oxigenului molecular în atomi cu atom ulterior eutanasie rapidă la O 2 molecula pentru a forma molecula de ozon:
O 2 + H N = O + O (1)
O + O 2 + M = O 3 + M (2)
(Aici M - fiecare molecula de aer).
Acest proces la altitudini mai mari de 30 km, deoarece sub această înălțime radiații solare cu unde scurte nu pătrunde. Ca rezultat destul de mare în atmosferă apar molecule de ozon și atomi de oxigen.
Distrugerea ozonului atmosferic este un rezultat al următoarelor procese:
O 3 + H N = O + O 2 (3)
3 O + O = O 2 + O 2 (4)
Astfel, atomii au format o dată cu moleculele de oxigen din nou sa alăturat în moleculă. Remarcăm doar că, în scopul de a „rupe“ molecula de ozon, nu este necesară radiațiile de unde scurte. atom O Communication cu o moleculă de O 2 in ozon este foarte slabă, de aceea, chiar și atunci când este iradiat cu molecula de ozon lumina vizibila va fotodisotsiyuvaty la componentele originale.
Observ, de asemenea, că reacția (3) este un furnizor principal de atomi de oxigen; viteza sa la toate troposfera altitudini și stratosferă în trei sau mai multe ordine de mărime mai mare viteză de reacție (1).
Mecanismul de mai sus a fost propus la începutul anilor 1930 geofizician engleză Chapman și a fost prima încercare de a explica formarea stratului de ozon din atmosferă.
Ozonul se naște continuu și moare în stratosferă, astfel, stratul constă dintr-o cantitate de echilibru. Deoarece acest echilibru mobil, grosimea stratului de ozon poate fi variată. Observat fluctuațiile zilnice, sezoniere în conținutul de ozon, și buclele asociate cu schimbarile pe termen lung in activitatea solara. Cea mai mare cantitate de ozon (46%) este format în zona tropicală stratosfera, există un număr maxim în densitatea sa de suprafață kmot aproximativ vysote26. La latitudinile de mijloc este de mai jos: iarna - km vysote22, iar vara - 24 km. regiunile polare de înălțime maximă este de numai 13 -18 km, iar ozon este cel mai intens transferate în atmosferă inferioară.
Există mai multe motive pentru slăbirea scutului de ozon, cauzate de activitățile umane. În general, acestea pot fi împărțite în două grupe.
1. Emisiile provenite de la aeronavele de mare altitudine și rachete
În primul rând - aceasta lansează rachete spațiale de. Combustibilul este ars, „arde“ în stratul de ozon al găurii mari. După ce, la un moment dat, sa presupus că aceste „găuri“ sunt strânse. Sa dovedit, nr. Ele există pentru o lungă perioadă de timp.
În al doilea rând, - avioane. Mai ales cele care zboară la altitudini de 12 -15 km. Abur emisă de acestea și alte substanțe distrug ozonul. Dar, în același timp, aeronava zboară scăzut: 12 km, dau naștere la ozon. În orașe, este - una dintre componentele smogului fotochimic.
În al treilea rând, - oxid de azot. Ele emit aceeași aeronavă, dar cele mai multe dintre ele iese din suprafața solului, în special în timpul descompunerii îngrășămintelor cu azot.
De astăzi zbura la avioane supersonice nu sunt efectuate foarte des, acestea nu provoacă daune semnificative pentru stratul de ozon. De asemenea, se întâmplă de rachete lansează prea des, dar ele pot provoca daune foarte grave pentru stratul de ozon. Astfel, atunci când greutatea totală a orbiter „Space Shuttle“ 140-3 jumătate tone în timpul ridicării la vysoty50 kmtverdotoplivnaya sistem de rachete 187 emite tonuri de Cl2 și compușii săi, 7 tone de oxizi de azot și distruge peste 10 milioane de tone de ozon muscă. Aceasta este o foarte mult, pentru că atmosfera Pământului conține doar 3000 000 000 de tone de ozon.
Oxizii de azot joacă un rol important în formarea și distrugerea ozonului în stratosferă și există distrugerea catalitică a ozonului în troposferă - formarea catalitică.
2. Hloroftorovugletsi (CFC) sau freon
Odată ce CFC-urile au fost considerate ca fiind ideal pentru produse chimice practice de utilizare, deoarece acestea sunt foarte stabile și inactive și, prin urmare, sunt non-toxice. Paradoxal, dar este inerția acestor compuși le face periculoase pentru ozon atmosferic. CFC-urile nu se dezintegrează rapid în troposferă (atmosfera inferioara, ce se extinde de la suprafață la vysoty10 km) Așa cum se întâmplă, de exemplu, majoritatea oxizilor de azot și eventual pătrunde în stratosferă, a cărui limită superioară este situată la o altitudine de 50 km. Atunci când molecula CFC sunt ridicate la o înălțime de km primerno25, în cazul în care concentrația de ozon este maximă, acestea sunt expuse la radiații ultraviolete intense (fig. 2), acesta nu pătrunde în înălțime mai mică din cauza efectului de ecranare a ozonului. Ultraviolet distruge stabil în condiții normale de molecule CFC descompun în componente având reactivitate ridicată, în particular, un atom de clor. Astfel, transferurile CFC-clor de la suprafață prin troposferă și atmosfera inferioară în cazul în care compușii de clor mai puțin inerte sunt distruse în stratosfera, stratul cu cea mai mare concentrație de ozon. Este important ca clorul în distrugerea ozonului acționează ca un catalizator: în valoarea sa nu scade în timpul procesului chimic. In consecinta, un atom de clor poate distruge pana la 100.000 de molecule de ozon înainte de a fi dezactivat sau revine la troposferă. Acum eliberarea de CFC-uri în atmosferă milioane de tone, dar trebuie remarcat faptul că, chiar și în cazul ipotetic să nu fie în măsură să realizeze o încetare completă a producției și utilizării de efect imediat CFC-uri: efect de CFC-uri, care sunt deja prezente în atmosferă va continua timp de mai multe decenii. Se crede că durata de viață în atmosferă pentru cele două CFC-urile cele mai frecvent utilizate: Freon-11 (CFCl 3) și Freon 12 (CF 2 Cl 2) este, respectiv, 75 și 100 de ani.
Oamenii de știință au luat câțiva ani pentru a găsi o explicație pentru apariția gaura de ozon. Pe scurt, este.
Deoarece Antarctica vânturile ocean înconjurat pot circula în mod continuu în jurul continentului, unde nu exista lanțuri muntoase. La iarnă de sud se formează în jurul vortex pol, vârtejul vânturi care colectează aerul de deasupra Antarcticii si il tine, nu permite să se amestece cu atmosferă diferită. Acest vortex este izolat „oală reacție“ compuși chimici atmosferic polari (este mult mai puternic decât cel format peste polul nord, gaura de ozon, astfel nordic apare considerabil mai slabă).
În plus, în 1985, a semnat Convenția de la Viena pentru protecția stratului de ozon, în care țările dezvoltate au recunoscut faptul problema epuizarea stratului de ozon.
Se speră că problema stratului de ozon se va preda cu mare grijă și prudență se aplică tuturor substanțelor care intră în atmosferă, ca urmare a activităților umane.