Къде е озоновият слой? Какво представлява озоновият слой и защо разрушаването му е вредно?

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-12 04:06

Озоносферата е слоят от атмосферата на нашата планета, който блокира най-твърдата част от ултравиолетовия спектър. Някои видове слънчева светлина имат пагубен ефект върху живите организми. Периодично озоносферата става по-тънка, в нея се появяват пролуки с различни размери. Опасните лъчи могат свободно да проникнат през дупките, които са се появили на повърхността на Земята. Къде се намира озоновият слой? Какво може да се направи, за да се спаси? Предложената статия е посветена на обсъждането на тези проблеми на географията и екологията на Земята.

Какво е озон?

Кислородът на Земята съществува под формата на две прости газообразни съединения, част е от водата и много голям брой други често срещани неорганични и органични вещества (силикати, карбонати, сулфати, протеини, въглехидрати, мазнини). Една от по-известните алотропни модификации на елемента е простото вещество кислород, формулата му е O₂. Втората модификация на атомите е О (озон). Формулата за това вещество е O_{3. Триатомните молекули се образуват, когато има излишък от енергия, например в резултат на светкавични разряди в природата. След това ще разберем какъв е озоновият слой на Земята, защо дебелината му непрекъснато се променя.}

Озонът при нормални условия е син газ с остър, специфичен аромат. Молекулното тегло на веществото е 48 (за сравнение - Mr_{(въздух)}=29). Миризмата на озон напомня на гръмотевична буря, защото след този природен феномен във въздуха има още O_{3 молекули. Концентрацията се увеличава не само там, където се намира озоновият слой, но и близо до земната повърхност. Това химически активно вещество е токсично за живите организми, но бързо се дисоциира (разгражда се). В лабораторията и индустрията са създадени специални устройства - озонатори - за преминаване на електрически разряди през въздух или кислород.}

Какво е озоновият слой?

O_{3 молекулите имат висока химическа и биологична активност. Прикрепването на третия атом към двуатомния кислород е придружено от увеличаване на енергийния резерв и нестабилност на съединението. Озонът лесно се разлага на молекулен кислород и активна частица, която енергично окислява други вещества и убива микроорганизмите. Но по-често въпросите, свързани с миризливото съединение, засягат натрупването му в атмосферата над Земята. Какво представлява озоновият слой и защо разрушаването му е вредно?}

Винаги има определено количество O_{3 молекули близо до повърхността на нашата планета, но концентрацията на съединението се увеличава с височината. Образуването на това вещество се случва в стратосферата поради ултравиолетовото лъчение на Слънцето, което носи голям запас от енергия.}

Озонова сфера

Имаобласт от пространството над Земята, където има много повече озон, отколкото на повърхността. Но като цяло обвивката, състояща се от O_{3 молекули, е тънка и прекъсната. Къде се намира озоновият слой на Земята или озоносферата на нашата планета? Променливостта в дебелината на този екран многократно обърква изследователите.}

Определено количество озон винаги присъства в земната атмосфера, има значителни колебания в концентрацията му с височината и през годините. Ще разгледаме тези проблеми, след като разберем точното местоположение на защитния екран от молекули O_3.

Къде е озоновият слой на Земята?

Забележимо увеличение на съдържанието на озонови молекули започва на разстояние от 10 km и продължава до 50 km над Земята. Но количеството материя, което присъства в тропосферата, все още не е екран. Когато се отдалечавате от земната повърхност, плътността на озона се увеличава. Максималните стойности падат върху стратосферата, нейния регион на височина от 20 до 25 км. Тук има 10 пъти повече молекули O_{3, отколкото на повърхността на Земята.}

Но защо дебелината, целостта на озоновия слой тревожат учените и обикновените хора? Бум върху състоянието на защитния екран избухна през миналия век. Изследователите са открили, че озоновият слой на атмосферата над Антарктида е станал по-тънък. Установена е основната причина за явлението - дисоциацията на O_{3 молекули. Разрушаването настъпва в резултат на комбинираното въздействие на редица фактори, водещият сред които е антропогенният, свързан с дейността на човечеството.}

Озонови дупки

През последните 30-40 години учените отбелязват появата на празнини в защитния екран над земната повърхност. Научната общност е разтревожена от съобщенията, че озоновият слой, щитът на Земята, бързо се разгражда. Всички медии в средата на 80-те печатаха репортажи за "дупка" над Антарктида. Изследователите забелязали, че тази празнина в озоновия слой се увеличава през пролетта. Основната причина за нарастването на щетите са изкуствени и синтетични вещества - хлорфлуоровъглеводороди. Най-често срещаните групи от тези съединения са фреони или хладилни агенти. Известни са повече от 40 вещества, принадлежащи към тази група. Те идват от много източници, защото приложенията включват хранителна, химическа, парфюмерийна и други индустрии.

Съставът на фреоните, освен въглерод и водород, включва халогени: флуор, хлор, понякога бром. Голям брой такива вещества се използват като хладилни агенти в хладилници и климатици. Самите фреони са стабилни, но при високи температури и в присъствието на активни химични агенти те влизат в реакции на окисление. Продуктите на реакцията могат да включват съединения, които са токсични за живите организми.

Екран с фреони и озон

Хлорфлуоровъглеводородите взаимодействат с молекулите O3 и разрушават защитния слой над земната повърхност. Първоначално изтъняването на озоносферата се приемаше като естествено колебание в нейната дебелина, което се случва през цялото време. Но с течение на времето бяха забелязани дупки като "дупката" над Антарктидав цялото Северно полукълбо. Броят на тези пролуки се е увеличил от първото наблюдение, но те са по-малки по размер, отколкото над ледения континент.

Първоначално учените се съмняваха, че CFC причиняват процеса на унищожаване на озона. Това са вещества с голямо молекулно тегло. Как могат да стигнат до стратосферата, където се намира озоновият слой, ако той е много по-тежък от кислорода, азота и въглеродния диоксид? Наблюденията на възходящите потоци в атмосферата по време на гръмотевична буря, както и експериментите, доказаха възможността за проникване на различни частици с въздух на височина 10-20 km над Земята, където се намира границата на тропосферата и стратосферата.

Разнообразие от разрушители на озона

Озоновият щит също получава азотни оксиди в резултат на изгарянето на гориво в двигателите на свръхзвукови самолети и различни видове космически кораби. Допълнете списъка с вещества, от които се унищожават атмосферата, озоновият слой и емисиите от земни вулкани. Понякога потоците от газове и прах достигат височина от 10-15 километра и се разпространяват на стотици хиляди километри.

Смог над големи индустриални центрове и мегаполиси също допринася за дисоциацията на O₃ молекули в атмосферата. Причината за увеличаването на размера на озоновите дупки също се счита за повишаване на концентрациите на така наречените парникови газове в атмосферата, където се намира озоновият слой. По този начин глобалният екологичен проблем на изменението на климата е пряко свързан с проблемите на разрушаването на озона. Факт е, че парниковите газове съдържатвещества, които реагират с O_{3 молекули. Озонът се дисоциира, кислородният атом кара други елементи да се окисляват.}

Опасност от загуба на озоновия щит

Имаше ли пропуски в озоносферата преди космическите полети, появата на фреони и други атмосферни замърсители? Горните въпроси са спорни, но се налага едно заключение: озоновият слой на атмосферата трябва да бъде проучен и запазен от унищожаване. Нашата планета без екран от молекули O_{3 губи своята защита от твърди космически лъчи с определена дължина, абсорбирани от слоя на активното вещество. Ако озоновият щит е тънък или липсва, тогава основните жизнени процеси на Земята са застрашени. Прекомерното ултравиолетово лъчение увеличава риска от мутации в клетките на живите организми.}

Защита на озоновия слой

Липсата на данни за дебелината на защитния екран през изминалите векове и хилядолетия прави прогнозите трудни. Какво се случва, ако озоносферата се срине напълно? В продължение на няколко десетилетия лекарите отбелязват увеличаване на броя на хората, засегнати от рак на кожата. Това е едно от заболяванията, причинени от прекомерно ултравиолетово лъчение.

През 1987 г. няколко държави се присъединиха към Монреалския протокол, който предвиждаше намаляване и пълна забрана на производството на хлорфлуорвъглеводороди. Това беше само една от мерките, които ще помогнат за запазването на озоновия слой – ултравиолетовия щит на Земята. Но фреоните все още се произвеждат от индустрията и влизат в атмосферата. Въпреки това, съответствие с МонреалПротоколът доведе до намаляване на озоновите дупки.

Какво може да направи всеки, за да спаси озоносферата?

Изследователите предполагат, че пълното възстановяване на защитния екран ще отнеме още няколко десетилетия. Това е в случай, че интензивното му унищожаване спре, което поражда много съмнения. Парниковите газове продължават да навлизат в атмосферата, изстрелват се ракети и други космически кораби, а флотът от самолети в различни страни нараства. Това означава, че учените тепърва ще разработят ефективни начини за защита на озоновия щит от унищожаване.

На ежедневно ниво всеки може също да допринесе. Озонът ще се разложи по-малко, ако въздухът стане по-чист, съдържа по-малко прах, сажди и токсични емисии от превозни средства. За да се защити тънката озоносфера, е необходимо да се спре изгарянето на отпадъците, да се установи безопасното им изхвърляне навсякъде. Транспортът трябва да се премине към по-екологични горива, а различни видове енергийни ресурси трябва да се пестят навсякъде.