Озоновая дыра в атмосфере

Определенное влияние на климат нашей планеты делает существование в стратосфере на высоте 25-30 км озонового слоя. Озон образуется в верхних слоях атмосферы при реакции молекулярного кислорода с атомарным, что является продуктом диссоциации молекулярного кислорода под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Озоновый слой удивительно тонкий. Если бы весь озон, содержащийся в атмосфере, сосредоточить у поверхности Земли, то он образовал бы пленку толщиной от 2 мм у экватора, до 4 мм у полюсов. Однако и существующее количество озона надежно защищает живые организмы от жестокого ультрафиолетового излучения Солнца. В далекие геологические эпохи, когда в атмосфере Земли практически не было кислорода и озона, жизнь могла развиваться только в океане под защитой слоя воды. В настоящее время считается доказанным, что слой озона над нашей планетой истощается, что может вызвать изменение теплового и водного баланса планеты, растительного покрова, увеличение числа таких заболеваний, как рак кожи и в конечном итоге - поставить под угрозу существование человека как биологического вида.

Всю жизнь на Земле зависит от энергии Солнца, поступающей в виде лучей видимого света, длинноволновые (инфракрасные) и коротковолновые (ультрафиолетовые). Последние имеют наибольшую энергию и действуют на живую природу. их действие зависит от длины волн (чем она меньше, тем выше энергия) и проявляется в разрыве молекул белков, неблагоприятных мутаций.

К Земле доходит три вида ультрафиолетовых излучений: УФ-А (длина волн 400- 315 нм), УФ-В (315-280 нм) и УФ-С (280 и ниже). Наиболее опасные УФ-В и УФ-С.

Озоновый слой защищает нас и всю биосферу от губительного воздействия коротковолнового ультрафиолетового облучения Солнца.

Газ-озон известен ученым том, например, что он образуется во время грозы. Будучи сильнейшим окислителем, этот газ широко применяется в технике (например, для обеззараживания воды). Образуется озон в атмосфере за счет молекул обычного двухатомного кислорода 0 2. Энергия коротковолнового ультрафиолетового облучения поглощается 0 2 и используется им на фотохимическую реакцию образования озона из кислорода. Поэтому к поверхности Земли доходят только длинноволновые облучения УФ-А, от действия которых наш организм уже приспособился защищаться, синтезируя в коже слой темного вещества - меланина (загар).

Основной причиной разрушения озонового слоя является попадание в стратосферу фреонов и оксида азота в результате промышленной деятельности человека. Фреоны - вполне замещены фтор - Хлорпроизводные углеводородов, широко используются в качестве хладагентов, распылителей в аэрозольных упаковках, а также появляются как побочные продукты, например, при электролизе металлов на графитовых анодах из расплавов фторидов и хлоридов. Наиболее распространены фреон-11 (CFC1 3) и фреон-12 (CF 2 C1 2). По имеющимся оценкам в атмосферу с 1958 по 2000 г.. Выброшено около 2,9 • 10 шесть т. фреона-11 и 4,4 • 10 шесть фреона-12.

Оксиды азота попадают в стратосферу, например, при запусках ракет. На высоте озонового слоя молекулы фреонов под действием ультрафиолетового излучения подвергаются разложению с образованием атомарного хлора по реакции:


Атомарный хлор, в свою очередь, взаимодействует с озоном:


Оксид хлора, образовавшийся может реагировать с атомарным кислородом или оксидом азота, вновь образовать атомарный хлор, приводя к цепных реакций разложения озона. Таким образом, также может проявляться синергетический эффект разложения озона при совместном присутствии оксида азота и фреонов в стратосфере:


Разложение озона оксидом азота идет по реакции:


Следует отметить, что озон поглощает и некоторую часть, до 20%, инфракрасного излучения Земли, благодаря чему он делает, как и углекислый газ, существенное влияние на тепловой баланс планеты.

Ученые обеспокоены тем, что в последние годы резко уменьшился озоновый слой над Антарктидой до такой степени, что образовалась дыра, содержания озона в которой на 40-50% меньше обычного. Появляется эта дыра антарктической зимой (с августа по октябрь), а затем уменьшается в размерах. Сегодня констатируется факт, что она не затягивается летом и ее площадь превышает площадь материка - Антарктида. В то же время отмечается повышение ультрафиолетового фона в странах, расположенных в Южном полушарии ближе к Антарктиде, где врачи констатируют рост заболеваний, вызванных УФ-облучением (рак кожи, катаракта глаз).

Недавно обнаружена озоновая дыра и в Северном полушарии (над Шпицбергеном), правда, меньше по размерам.

Появление и увеличение площади озоновых дыр и уменьшения содержания озона в атмосфере может привести к: уменьшение урожаев сельскохозяйственных культур, заболеванию людей и животных, увеличению опасных мутаций, а с ростом этих факторов и к ликвидации жизни на Земле.

Единого мнения о причинах появления озоновых дыр нету, однако, известно, что ряд химических элементов, вступая в реакцию с озоном, раскладывают его на кислород, аналогично тем реакциям, которые показаны выше. К таким химических элементов относятся хлорфторметаны, широко используются в промышленности (в качестве хладагентов в рефрижераторах и для очистки микросхем) и в быту (аэрозольные упаковки лаков, красок, парфюмерии). Ежегодно выпускается несколько миллионов тонн фреонов, безопасных для человека, но очень устойчивых (сохраняются в атмосфере до 80 лет). Попадая в стратосферу, под воздействием УФ-облучения Солнца, их молекулы распадаются, освобождая атомы хлора, является сильным катализатором и раскладывают затем атомы озона до кислорода (один атом хлора способен разложить 100000 атомов озона).

У1985 году в Монреале правительства большинства стран мира подписали протокол по охране атмосферного озона, где обязали все страны к началу XXI века уменьшить использование фреонов на 50% для того, чтобы в дальнейшем совсем отказаться от них.

Разрушающих озоновый слой и полеты высотных самолетов, выхлопные газы которых содержат окись азота, а также запуски космических кораблей, работающих на твердом топливе. Подсчитано, что 300 запусков "Спейс шаттл" подряд могли бы полностью разрушить весь озоновый слой Земли.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >