Коротко по озоновый слой

extra_toc

Озоновый слой защищает поверхность Земли от губительного ультрафиолетового излучения.

Что такое озон?

Озон представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода, что дает ему химическую формулу O 3 (три атома кислорода). Это контрастирует с кислородом в воздухе, которым мы дышим, который состоит из молекул с двумя атомами кислорода.Озон образуется естественным образом, когда молекулы кислорода поглощают определенные виды ультрафиолетового света и образуют озон. Это также может быть сделано с помощью электрических разрядов. Много озона производится в коммерческих целях, и он имеет широкий спектр промышленного применения.

Озон гораздо более реактивен, чем обычные молекулы кислорода, и может оказывать вредное воздействие на здоровье. По этой причине он классифицируется как загрязнитель воздуха, когда он находится на малой высоте. Это происходит за счет химических реакций с различными прекурсорами озона, содержащимися в промышленных выбросах, выхлопах автомобилей и других антропогенных источниках. Загрязнение воздуха озоном, как правило, является большей проблемой в городах, чем в сельской местности.

Озоновый слой, схема

Что такое озоновый слой?

Озоновый слой — это зона в стратосфере, в которой находится около 90% атмосферного озона. Он существует на высоте от 15 до 35 км. Озон образуется на этой высоте, когда молекулы кислорода поглощают ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца и расщепляются на два отдельных атома. Затем один из них может вступить в реакцию с молекулой O 2 с образованием O 3, озона. Эта молекула озона может затем поглощать дополнительное УФ-излучение и разделяться обратно на O 2 плюс один атом, позволяя циклу повторяться.

Этот повторяющийся процесс поглощает большую часть УФ-излучения, исходящего от Солнца, а это означает, что только относительно менее опасные УФ-А и некоторые УФ-В достигают поверхности. Если бы не озоновый слой, поверхность Земли не была бы пригодна для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Стратосферный озоновый слой отфильтровывает самое разрушительное ультрафиолетовое излучение Солнца.

Хотя в озоновом слое можно найти большую часть озона, его все же не так много по сравнению с другими атмосферными газами. Концентрация озона в озоновом слое составляет всего около 2-8 частей на миллион, что намного ниже, чем, например, концентрация углекислого газа. Однако это все же намного выше, чем нормальная концентрация озона на поверхности, которая составляет около 0,035 частей на миллион.

Истощение озонового слоая

Так называемая дыра в озоновом слое, вызванная выбросами человека, была важным аспектом политики промышленных выбросов с момента ее открытия в 1980-х годах. Озон может быть разрушен различными химическими веществами в атмосфере, известными как свободные радикалы. Эти свободные радикалы могут образовываться в стратосфере, когда определенные химические вещества поглощают УФ-излучение. Такие химические вещества известны как озоноразрушающие вещества (ОРВ).

ОРВ включают в себя и некоторые природные вещества, такие как оксид азота, но подавляющее большинство из них производится людьми. Большая часть разрушения озона вызвана хлорфторуглеродами (ХФУ) и подобными соединениями. Изначально они предназначались для использования в кондиционерах, холодильниках, аэрозольных баллончиках и чистящих средствах.

ХФУ обычно не очень реакционноспособны, поэтому они так широко использовались, поскольку считались безопасными. Проблема в том, что это позволяет им дрейфовать в стратосфере без изменений, в то время как естественные источники свободных радикалов хлора и брома обычно никогда не выходят из тропосферы, нижнего слоя атмосферы, не вступив с чем-то в реакцию. Оказавшись в стратосфере, фреоны могут поглощать УФ-излучение и создавать свободные радикалы хлора и брома. Эти свободные радикалы реагируют с молекулами озона, превращая их в молекулы кислорода. Свободные радикалы в этих реакциях не расходуются, поэтому могут длительное время находиться в стратосфере, разрушая многие молекулы озона.

Озоновый слой в атмосфере

Эти реакции были открыты 1970-х годах, до того, как истощение озонового слоя над Антарктидой было измерено и доказано в эпохальном исследовании, опубликованном в 1985 году. Причина истощения озонового слоя над Антарктидой особенно высока из-за полярных стратосферных облаков. Они образуются в нижних слоях стратосферы, когда температура становится очень низкой, и часто встречаются зимой в Антарктиде. Эти облака способствуют образованию свободных радикалов хлора, вызывая наибольшее истощение озона в зимние месяцы.

Влияние облаков на стратосферный хлор было доказано экспедицией по сбору данных в Антарктиде в 1986-87 гг. Большой объем разрушения озонового слоя стал неожиданностью для научного сообщества и побудил политиков заняться решением этой проблемы. Истощение озонового слоя может привести к целому ряду негативных последствий для животных и растений. Снижение поглощения УФ-излучения в атмосфере может привести к увеличению заболеваемости раком кожи и катарактой, а также к негативному воздействию на природные сообщества.

В результате научных открытий и возможных серьезных последствий разрушения озонового слоя правительства по всему миру начали принимать законы, ограничивающие или запрещающие производство ХФУ и других ОРВ. Кульминацией этого стал Монреальский протокол, согласованный в 1987 году, который в настоящее время подписан всеми государствами-членами Организации Объединенных Наций. Стороны, подписавшие Монреальский протокол, договорились о поэтапном отказе от ОРВ и замене их менее опасными веществами.

После принятия Монреальского протокола выбросы ОРВ сократились до уровня начала 1980-х годов, и озоновый слой начал восстанавливаться. Дыра в озоновом слое над Антарктидой все еще существует, но за последние два десятилетия она медленно сокращается благодаря согласованным международным действиям.