Озоновый слой

Озоновый слой. Аномальный рост запрещенных озоноразрушающих веществ в атмосфере.

Выбросы веществ, разрушающих озоновый слой, под запретом уже более 20 лет. Но недавно зафиксированный всплеск в восточной Азии поставил восстановление озонового щита Земли снова под сомнение.

 

Концентрация озона в атмосфере чрезвычайно мала - 3 молекулы озона на 10 млн. молекул воздуха. Но несмотря на такой незначительный объем, озоновый слой играет жизненно важную роль. Дело в способности молекул озона поглощать ультрафиолетовое излучение. Опасные для живых организмов лучи UVC, повреждающие ДНК-клеток, и часть спектра лучей UVB полностью поглощаются озоновым слоем и не достигают поверхности Земли.

 

Озоновый слой

Около 90% озона сосредоточено в слое на высоте от 20 до 30 км над поверхностью Земли. Толщина озонового слоя и высота над поверхностью Земли меняется сезонно и зависит от широты. В полярных широтах озоновый слой "толще" и находится на высоте, начиная от 15 км над поверхностью.

Озон (О3) представляет трёхатомную молекулу кислорода. Под воздействием ультрафиолетового излучения молекулярный кислород (О2) распадается на атомы (О). Атомарный кислород в свою очередь, соединяясь с молекулярным кислородом, образует озон. Затем вновь поглощая ультрафиолетовое излучение озон распадается на молекулярный и атомарный кислород с выделением тепла. Образуется озоно-кислородный цикл, при котором происходит конверсия наиболее опасной части спектра ультрафиолетового излучения в тепло. Роль озона незаменима: молекулы озона отличаются наибольшей интенсивностью поглощения в отличие от составляющих его атомов (когда они существуют по отдельности), так и двухатомных молекул О2.

 

 

Озоноразрушающие вещества

К распаду озона могут также вести реакции и с другими элементами атмосферы: с оксидом азота, хлором и бромом. Большинство этих веществ естественно присутствуют в атмосфере и озоно-кислородный цикл сбалансирован. Но активность человека может приводить к нарушению баланса. Выбросы хлорфторуглеродов значительно увеличили концентрацию хлора в атмосфере. Озоноразрушающие вещества входят в состав холодильных агентов, пенообразователей, средств пожаротушения, растворителей, средств обработки сельхозпродукции, участвуют в процессах производства труб и плит теплоизоляции. Каждый атом хлора может разрушать до нескольких десятков тысяч молекул озона.

 

 

Почему озоновые дыры образуются в полярных широтах?

Озон образуется, в основном, в зонах с высокой инсоляцией - в экваториальной зоне в верхней стратосфере. Затем благодаря циркуляции воздуха в верхних слоях атмосферы переносится к полюсам, где он может накапливаться. Кроме того, вместе с глобальной циркуляцией воздуха переносятся и вредные примеси - хлорсодержащие вещества.

Из-за аномально низких температур в течение зимы в полярных стратосферных облаках происходят химические реакции, в результате которых накапливаются нестабильные соединения, содержащие хлор и бром, катализирующие разрушение озона. При первых солнечных лучах происходит запуск реакций разрушения озона. Процесс происходит до тех пор, пока температура не вырастет настолько, что облака разрушатся, и условия для активного разрушения озона исчезнут.

По этой причине «озоновая дыра» - область в озоновом слое с наименьшей концентрацией, фиксируется каждый год в течение «антарктической» весны с сентября до начала декабря над Антарктикой. На мысе Горн солнцезащитный крем тоже нужен.

 


 

Монреальский протокол

Ведущие государства мира в 1988 г. подписали Монреальский протокол, ограничивающий выбросы хлорсодержащих соединений. Использование наиболее опасных фреонов было сокращено. Протокол имел успех, и в 2013 году наметилась тенденция к небольшому уменьшению озоновых дыр с полным восстановлением уровня озона к 2070 году.

Но недавние замеры зафиксировали всплеск озоноразрушающих веществ в атмосфере, несмотря на международные запреты. Циркуляцию воздуха из тропосферы в стратосферу сложно отследить, но исследователи полагают, что источник выбросов находится в восточной Азии.

 

3 июня 2018