Co je ozónová díra. Hlavní příčiny ozónových děr. Úbytek ozónové vrstvy: vznik ozónových děr
Asi před čtyřiceti lety bylo poprvé zjištěno, že ozonová vrstva v zemskou atmosféru začal být vyčerpaný. První, kdo si toho všiml, byli angličtí vědci pracující na výzkumné základně v Antarktidě. Zjistili, že nad stanicí Hally Bay byla tloušťka ozonu téměř poloviční! Zatímco možné důvody Tento jev ještě nebyl studován, takže vědci mohli pouze pozorovat vývoj situace. A výsledky je vůbec nepotěšily – ozónové díry se nejen neuzavřely, ale dokonce se rozšířily daleko za jižní pól. Tak se objevily informace o nové globální katastrofě.
Co jsou to vlastně ozónové díry?
Ozón je plyn, který vzniká z kyslíku ultrafialovým zářením přicházejícím ze Slunce. Ta zase brání průchodu tohoto záření, jehož účinek je destruktivní pro všechny živé organismy. Vrstva tohoto plynu se nachází ve výšce asi dvacet kilometrů nad povrchem a chrání planetu před negativní vliv solární energie. Ozonové díry jsou místa, kde se z nějakého důvodu zmenšuje tloušťka plynu. V této fázi ještě stačí blokovat ultrafialové záření, ale pokud lidstvo neudělá nic, aby se situace změnila, po nějaké době povede vyčerpání ozonové vrstvy k tomu, že škodlivé záření může snadno proniknout do atmosféry a následně existence života na Zemi bude prostě nemožná.
Proč vznikají ozónové díry?
Průzkum vesmíru
A přesto, navzdory široké škále možných verzí, ta nejpravděpodobnější zůstává antropogenní. V polovině minulého století skutečně došlo k četným startům vesmírných raket, z nichž každá při startu zanechala v atmosféře „díru“ a prorazila ozónovou vrstvu. Za pouhých třicet let vesmírného průzkumu bylo zničeno 30 % ochranné bariéry Země, která se tvořila více než čtyři miliardy let!
Freon
Freon, který je široce používán jak v každodenním životě, tak v průmyslu, je destruktivní látkou pro ozón. Byl obsažen téměř ve všech plynových plechovkách minulého století: ve sprejích na vlasy, parfémech, deodorantech, hasicích přístrojích. Bylo to i v ledničkách a klimatizacích! Není divu, že se každým dnem objevovaly další a další ozónové díry ochranná vrstva stal se tenčí a tenčí.
Řešení
Dnes je tento problém akutní a aktuální. Byla přijata řada dohod, podle kterých je zakázáno používat látky škodlivé pro ozonovou vrstvu ve výrobě a průmyslu. Ale to nestačí, protože otázkou je nejen zastavit ničení ozónu, ale také jej obnovit. Tento problém ale dosud nebyl vyřešen.
"Možná bychom mohli říci, že účelem člověka je, jak to bylo, zničit svou rasu tím, že nejprve učinil zeměkouli neobyvatelnou."
J. B. Lamarck.
Od zformování vysoce industrializované společnosti se nebezpečné lidské zásahy do přírody prudce zvýšily, stala se rozmanitější a hrozí, že se stane globálním nebezpečím pro lidstvo. Světem se rýsuje skutečná hrozba globální ekologické krize, kterou chápe celá populace planety. Skutečná naděje na její prevenci spočívá v neustálé environmentální výchově a osvětě lidí.
Hlavní důvody vedoucí k ekologické katastrofě lze identifikovat:
· znečištění;
· otravy životního prostředí;
· ochuzování atmosféry o kyslík;
· vytváření ozónových „děr“.
Tato zpráva shrnuje některé literární údaje o příčinách a důsledcích ničení ozonové vrstvy a také o způsobech řešení problému tvorby „ozónových děr“.
Chemické a biologické vlastnosti ozonu
Ozon je alotropní modifikace kyslíku. Charakter chemické vazby v ozonu způsobuje jeho nestabilitu (ozón se po určité době samovolně mění na kyslík: 2O 3 → 3O 2) a vysokou oxidační schopnost. Oxidační účinek ozonu na organické látky je spojen s tvorbou radikálů: RH + O 3 → RО 2. +OH.
Tyto radikály iniciují radikálové řetězové reakce s bioorganickými molekulami (lipidy, proteiny, nukleové kyseliny), které vedou k buněčné smrti. Aplikace ozónu pro sterilizaci pití vody na základě jeho schopnosti zabíjet choroboplodné zárodky. Ozon je důležitý i pro vyšší organismy. Dlouhodobé vystavení prostředí obsahujícím ozón (jako je fyzikální terapie a křemenné ozařovny) může způsobit vážné poškození. nervový systém. Proto je ozón ve velkých dávkách toxický plyn. Velmi přípustná koncentrace je to ve vzduchu pracovní oblast– 0,1 mg/m3.
V atmosféře je velmi málo ozónu, který tak nádherně voní během bouřky - 3-4 ppm (promile) - (3-4) * 10 -4%. Jeho přítomnost je však nesmírně důležitá pro flóru a faunu planety. Koneckonců, život, který vznikl v hlubinách oceánu, se mohl „plazit“ na pevninu až poté, co se před 600–800 miliony let vytvořil ozonový štít. Pohlcováním biologicky aktivního slunečního ultrafialového záření zajistila jeho bezpečnou hladinu na povrchu planety. Život na Zemi je nemyslitelný bez ozónové vrstvy, která chrání vše živé před škodlivými ultrafialová radiace Slunce. Zmizení ozonosféry by vedlo k nepředvídatelným následkům – propuknutí rakoviny kůže, zničení planktonu v oceánu, mutacím flóry a fauny. Proto je tak důležité porozumět příčinám ozónové „díry“ nad Antarktidou a poklesu hladiny ozonu na severní polokouli.
Ozon se tvoří v horní stratosféře (40-50 km) během fotochemických reakcí zahrnujících kyslík, dusík, vodík a chlór. Atmosférický ozon je soustředěn ve dvou oblastech – stratosféře (až 90 %) a troposféře. Pokud jde o troposférickou ozonovou vrstvu rozmístěnou ve výšce 0 až 10 km, je právě díky nekontrolovaným průmyslovým emisím stále hojnější. Ve spodní stratosféře (10-25 km), kde je ozon nejhojněji zastoupen, hrají hlavní roli v sezónních a dlouhodobějších změnách jeho koncentrace procesy přenosu vzdušné hmoty.
Tloušťka ozonové vrstvy nad Evropou se zmenšuje rychlým tempem, což může mysl vědců neznepokojovat. Za minulý rok Tloušťka ozonového „povlaku“ se snížila o 30 % a rychlost zhoršování přirozeného ochranného obalu dosáhla nejvyšší úrovně za posledních 50 let. Bylo zjištěno, že chemické reakce, které ničí ozón, probíhají na povrchu ledových krystalů a jakýchkoli jiných částic zachycených ve vysoké stratosféře nad polárními oblastmi. Jaké nebezpečí to představuje pro lidi?
Tenká ozónová vrstva (2-3 mm při rozložení kolem Zeměkoule) nedokáže zabránit pronikání krátkovlnných ultrafialových paprsků, které způsobují rakovinu kůže a jsou nebezpečné pro rostliny. Proto se dnes kvůli vysoké aktivitě slunce opalování stalo méně užitečným. Obecně by environmentální centra měla dávat obyvatelům doporučení, jak se chovat v závislosti na aktivitě slunce, ale u nás takové centrum neexistuje.
Změna klimatu je spojena s úbytkem ozonové vrstvy. Je jasné, že ke změnám dojde nejen na území, nad kterým se „roztahuje“ ozónová díra. Řetězová reakce bude mít za následek změny v mnoha hlubokých procesech naší planety. To neznamená, že všude začne rychlé globální oteplování, jak nás děsí v hororových filmech. Přesto je to příliš složitý a časově náročný proces. Mohou však nastat další katastrofy, například se zvýší počet tajfunů, tornád a hurikánů.
Bylo zjištěno, že „díry“ v ozonové vrstvě se objevují nad Arktidou a Antarktidou. To se vysvětluje tím, že na pólech se tvoří kyselé mraky, které ničí ozonovou vrstvu. Ukazuje se, že ozónové díry nevznikají z činnosti slunce, jak se běžně věří, ale z každodenní činnosti všech obyvatel planety, včetně vás a mě. Poté se „kyselé mezery“ přesunou, nejčastěji na Sibiř.
Pomocí nového matematického modelu bylo možné propojit data z pozemních, satelitních a leteckých pozorování s úrovněmi pravděpodobných budoucích emisí sloučenin poškozujících ozónovou vrstvu do atmosféry, načasováním jejich transportu do Antarktidy a počasím v jižních zeměpisných šířkách. . Pomocí modelu byla získána předpověď, podle níž se ozonová vrstva nad Antarktidou obnoví v roce 2068, a ne v roce 2050, jak se věřilo.
Je známo, že v současnosti je hladina ozonu ve stratosféře nad oblastmi daleko od pólů přibližně 6 % pod normálem. Zároveň v jarní obdobíÚroveň ozonu nad Antarktidou se může snížit o 70 % v porovnání s ročním průměrem. Nový model umožňuje přesněji předpovídat úrovně plynů poškozujících ozónovou vrstvu nad Antarktidou a jejich časovou dynamiku, která určuje velikost ozónové „díry“.
Použití látek poškozujících ozonovou vrstvu je omezeno Montrealským protokolem. Věřilo se, že to povede k rychlému „utažení“ ozónové díry. Nový výzkum však ukázal, že ve skutečnosti bude tempo poklesu patrné až v roce 2018.
Historie výzkumu ozonu
První pozorování ozonu pocházejí z roku 1840, ale problém ozonu zaznamenal rychlý rozvoj ve 20. letech minulého století, kdy se v Anglii a Švýcarsku objevily speciální pozemní stanice.
Další způsob, jak studovat souvislosti mezi přenosem ozonu a atmosférickou stratifikací, otevřely letecké sondáže atmosférického ozonu a vypouštění ozonových sond. Nová éra poznamenané vznikem umělých družic Země, které pozorují atmosférický ozón a poskytují množství informací.
V roce 1986 byl podepsán Montrealský protokol o omezení výroby a spotřeby látek poškozujících ozonovou vrstvu, které poškozují ozonovou vrstvu. K dnešnímu dni se k Montrealskému protokolu připojilo 189 zemí. Pro ukončení výroby dalších látek poškozujících ozonovou vrstvu byly stanoveny lhůty. Podle modelových předpovědí se při dodržení Protokolu sníží hladina chloru v atmosféře do roku 2050 na úroveň roku 1980, což by mohlo vést ke zmizení antarktické „ozónové díry“.
Důvody vzniku „ozónové díry“
V létě a na jaře se koncentrace ozonu zvyšuje. Nad polárními oblastmi je vždy vyšší než nad rovníkovými. Navíc se mění v 11letém cyklu, který se shoduje s cyklem sluneční aktivita. To vše bylo dobře známo již v 80. letech 20. století. Pozorování ukázala, že nad Antarktidou je rok od roku pomalý, ale trvalý pokles koncentrací stratosférického ozonu. Tento jev se nazýval „ozónová díra“ (ačkoli samozřejmě žádná díra ve správném smyslu slova neexistovala).
Později, v 90. letech minulého století, začalo ke stejnému poklesu docházet i nad Arktidou. Fenomén antarktické „ozónové díry“ zatím není jasný: zda „díra“ vznikla v důsledku antropogenního znečištění atmosféry, nebo jde o přirozený geoastrofyzikální proces.
Mezi verzemi tvorby ozónových děr jsou:
· vliv částic emitovaných při atomových explozích;
· lety raket a výškových letadel;
· reakce některých látek produkovaných chemickými závody s ozonem. Jedná se především o chlorované uhlovodíky a zejména freony - chlorfluoruhlovodíky, neboli uhlovodíky, ve kterých jsou všechny popř. většina z atomy vodíku jsou nahrazeny atomy fluoru a chloru.
Chlorfluoruhlovodíky jsou široce používány v moderní domácnosti a průmyslové chladničky(proto se jim říká „freony“), v aerosolových nádobách, jako chemické čisticí prostředky, pro hašení požárů v dopravě, jako pěnidla, pro syntézu polymerů. Světová produkce těchto látek dosáhla téměř 1,5 mil. tun/rok.
Chlorfluoruhlovodíky, které jsou vysoce těkavé a poměrně odolné vůči chemickým vlivům, se po použití dostávají do atmosféry a mohou v ní zůstat až 75 let, dokud nedosáhnou výšky ozonové vrstvy. Tady pod vlivem sluneční světlo rozkládají se a uvolňují atomový chlór, který slouží jako hlavní „narušovač pořádku“ v ozonové vrstvě.
Široké využívání fosilních zdrojů je doprovázeno uvolňováním velkých mas různých druhů do atmosféry chemické sloučeniny. Většina antropogenních zdrojů je soustředěna ve městech, zabírajících jen malou část území naší planety. V důsledku pohybu vzdušných mas na závětrné straně velkých měst vzniká mnohakilometrový oblak znečištění.
Zdroj znečištění vzduchová nádrž jsou:
1) Silniční doprava. Dá se předpokládat, že s přibývajícími auty se bude podíl dopravy na znečištění ovzduší zvyšovat.
2) Průmyslová produkce. Základními produkty základní organické syntézy jsou etylen (na jeho bázi se vyrábí téměř polovina všech organických látek), propylen, butadien, benzen, toluen, xyleny a metanol. Emise z chemického a petrochemického průmyslu obsahují širokou škálu znečišťujících látek: složky vstupní suroviny, meziprodukty, vedlejší produkty a cílové produkty syntézy.
3) Aerosoly. Chlorfluoruhlovodíky (freony) jsou široce používány jako těkavé složky (propelanty) v aerosolových obalech. Asi 85 % freonů bylo použito pro tyto účely a pouze 15 % v chladicí jednotky a zařízení pro umělé klima. Specifičnost použití freonů je taková, že 95 % jejich množství se dostane do atmosféry 1-2 roky po výrobě. Předpokládá se, že téměř celé množství vyprodukovaného freonu musí dříve či později vstoupit do stratosféry a být zahrnuto do katalytického cyklu ničení ozónu.
Zemská kůra obsahuje různé plyny ve volném stavu, sorbované různá plemena a rozpustí se ve vodě. Některé z těchto plynů se dostávají na zemský povrch hlubokými zlomy a trhlinami a difundují do atmosféry. O existenci uhlovodíkového dýchání zemská kůra ukazuje zvýšený obsah metanu v povrchové vrstvě vzduchu nad ropnými a plynovými pánvemi ve srovnání s globální úrovní pozadí.
Studie ukázaly, že plyny nikaragujských sopek obsahují znatelné množství HF. Analýza vzorků vzduchu odebraných z kráteru sopky Masaya také ukázala přítomnost freonů spolu s dalšími organickými sloučeninami. Halokarbony jsou také přítomny v plynech z hydrotermálních průduchů. Tyto údaje vyžadovaly důkaz, že zjištěné fluorované uhlovodíky nejsou antropogenního původu. A takové důkazy byly získány. Freony byly objeveny ve vzduchových bublinách ve 2000 let starém antarktickém ledu. Specialisté NASA provedli unikátní studii vzduchu z hermeticky uzavřené olověné rakve, objevené v Marylandu a spolehlivě datované do 17. století. Byly v něm nalezeny i freony. Další potvrzení existence přirozeného zdroje freonů bylo „vyzdviženo“ z mořského dna. CFCl 3 byl nalezen ve vodě získané v roce 1982 z hloubky více než 4000 metrů v rovníkové oblasti Atlantický oceán, na dně Aleutského příkopu a v hloubce 4500 metrů u pobřeží Antarktidy.
Mylné představy o ozónových dírách
Existuje několik rozšířených mýtů o vzniku ozónových děr. Navzdory své nevědecké povaze se často objevují v médiích – někdy z neznalosti, jindy podporováni konspiračními teoretiky. Některé z nich jsou uvedeny níže.
1) Hlavními ničiteli ozonu jsou freony. Toto tvrzení platí pro střední a vysoké zeměpisné šířky. Ve zbytku je cyklus chlóru zodpovědný za pouze 15-25 % ztráty ozonu ve stratosféře. Je třeba poznamenat, že 80 % chloru je antropogenního původu. To znamená, že lidský zásah značně zvyšuje příspěvek cyklu chlóru. Před zásahem člověka byly procesy tvorby a ničení ozonu v rovnováze. Ale freony emitované lidskou činností posunuly tuto rovnováhu směrem ke snížení koncentrace ozonu. Mechanismus destrukce ozonu v polárních oblastech je zásadně odlišný od toho ve vyšších zeměpisných šířkách, klíčovou fází je přeměna neaktivních forem látek obsahujících halogen na oxidy, ke které dochází na povrchu částic polárních stratosférických oblaků. A v důsledku toho se téměř veškerý ozón zničí při reakcích s halogeny (chlor je zodpovědný za 40-50% a brom je zodpovědný za asi 20-40%).
2) Freony jsou příliš těžké na to, aby se dostaly do stratosféry .
Někdy se tvrdí, že protože molekuly freonu jsou mnohem těžší než dusík a kyslík, nemohou dosáhnout stratosféry ve významných množstvích. Atmosférické plyny jsou však zcela smíchány, spíše než odděleny nebo tříděny podle hmotnosti. Odhady potřebné doby pro difúzní stratifikaci plynů v atmosféře vyžadují doby v řádu tisíců let. V dynamické atmosféře je to samozřejmě nemožné. Proto jsou i tak těžké plyny, jako jsou inertní plyny nebo freony, rovnoměrně distribuovány v atmosféře, včetně dosahování stratosféry. Experimentální měření jejich koncentrací v atmosféře to potvrzují. Pokud by se plyny v atmosféře nemísily, pak takové těžké plyny z jejího složení jako argon a oxid uhličitý by na povrchu Země vytvořila vrstvu o tloušťce několika desítek metrů, která by učinila povrch Země neobyvatelným. Naštěstí tomu tak není.
3) Hlavní zdroje halogenů jsou přírodní, nikoli antropogenní
Zdroje chlóru ve stratosféře
Předpokládá se, že přírodní zdroje halogenů, jako jsou sopky nebo oceány, jsou pro proces ničení ozónu významnější než ty, které produkují lidé. Aniž bychom zpochybňovali příspěvek přírodních zdrojů k celkové bilanci halogenů, je třeba poznamenat, že se obecně nedostávají do stratosféry, protože jsou rozpustné ve vodě (hlavně chloridové ionty a chlorovodík) a jsou vyplavovány atmosféru, padající jako déšť na zem.
4) Ozónová díra musí být umístěna nad zdroji freonů
Dynamika změn velikosti ozonové díry a koncentrace ozonu v Antarktidě v jednotlivých letech.
Mnoho lidí nechápe, proč se v Antarktidě tvoří ozónová díra, když k hlavním emisím freonů dochází na severní polokouli. Faktem je, že freony jsou dobře promíchány v troposféře a stratosféře. Díky své nízké reaktivitě se ve spodních vrstvách atmosféry prakticky nespotřebovávají a mají životnost několik let až desetiletí. Proto mohou snadno dosáhnout horní vrstvy atmosféra. Antarktická „ozónová díra“ neexistuje věčně. Objevuje se koncem zimy - začátkem jara.
Důvody, proč ozonová díra v Antarktidě vzniká, souvisí s místním klimatem. Nízké teploty Antarktické zimy vedou k vytvoření polárního víru. Vzduch uvnitř tohoto víru se pohybuje hlavně po uzavřených trajektoriích kolem jižního pólu. V této době není polární oblast osvětlena Sluncem a ozón tam nevzniká. S příchodem léta se množství ozónu zvyšuje a vrací se na předchozí úroveň. To znamená, že kolísání koncentrace ozonu nad Antarktidou je sezónní. Pokud však sledujeme roční průměrnou dynamiku změn koncentrace ozonu a velikosti ozonové díry za poslední desetiletí, pak existuje striktně definovaná tendence koncentrace ozonu klesat.
5) Ozón se ničí pouze nad Antarktidou
Dynamika změn ozonové vrstvy nad Arosou ve Švýcarsku
To není pravda; hladiny ozonu také klesají v celé atmosféře. Ukazují to výsledky dlouhodobého měření koncentrací ozonu v různých částech planety. Můžete se podívat na graf změn koncentrace ozonu nad Arosou (Švýcarsko).
Způsoby řešení problémů
Pro zahájení globální obnovy je nutné omezit přístup do atmosféry všem látkám, které velmi rychle ničí ozón a jsou zde dlouhodobě skladovány. Lidé to musí pochopit a pomoci přírodě nastartovat proces obnovy ozonové vrstvy, zejména jsou zapotřebí nové lesní výsadby.
Pro obnovu ozónové vrstvy je potřeba ji dobít. Nejprve bylo za tímto účelem plánováno vytvoření několika pozemních továren na ozon a „vyhazování“ ozónu do horních vrstev atmosféry na nákladních letadlech. Tento projekt (pravděpodobně to byl první projekt na „léčení“ planety) však nebyl realizován. Jiný způsob navrhuje ruské konsorcium Interozon: vyrábět ozon přímo v atmosféře. V blízké budoucnosti se spolu s německou společností Daza plánuje vynést do výšky 15 km balóny s infračervenými lasery, pomocí kterých mohou vyrábět ozon z dvouatomového kyslíku. Pokud se tento experiment osvědčí, plánuje se v budoucnu využít zkušeností ruské orbitální stanice Mir a vytvořit několik vesmírných platforem se zdroji energie a lasery ve výšce 400 km. Laserové paprsky budou směrovány do centrální části ozonové vrstvy a budou ji neustále doplňovat. Zdrojem energie může být solární panely. Astronauti na těchto platformách budou vyžadováni pouze pro pravidelné kontroly a opravy.
Čas ukáže, zda se grandiózní mírový projekt podaří realizovat.
S ohledem na mimořádnou situaci se zdá nezbytné:
Rozšířit komplex teoretického a experimentálního výzkumu o problém zachování ozonové vrstvy;
Vytvořit Mezinárodní fond na ochranu ozonové vrstvy aktivními prostředky;
Zorganizujte mezinárodní výbor pro rozvoj strategie pro přežití lidstva v extrémních podmínkách.
Bibliografie
1. (ru -).
2. ((citujte web - | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 - | title = „Duel“ Stojí to za to? - | datum přístupu = 3. 7. 2007 - | lang = ru -))
3. I.K.Larin. Ozonová vrstva a klima Země. Chyby mysli a jejich náprava.
4. Národní akademie vědHalocarbons: Effects on Stratospheric Ozone. - 1976.
5. Chladiva Babakin B. S.: historie vzhledu, klasifikace, použití.
6. Časopis "Ekologie a život". Článek E.A. Zhadina, kandidátka fyzikálních a matematických věd.
Tato obrovská díra v ozonové vrstvě Země byla objevena v roce 1985 a objevila se nad Antarktidou. Má více než tisíc kilometrů v průměru a přibližně devět milionů kilometrů čtverečních na ploše.
Každý rok v měsíci srpnu díra zmizí a stane se, jako by tato obrovská ozonová mezera nikdy neexistovala.
Ozonová díra - definice
Ozonová díra je pokles nebo úplná absence koncentrace ozonu v ozonové vrstvě Země. Podle zprávy Světové meteorologické organizace a ve vědě obecně uznávané teorie je výrazný úbytek ozonové vrstvy způsoben stále se zvyšujícím antropogenním faktorem - uvolňováním freonů obsahujících brom a chlór.
Existuje další hypotéza, podle které je samotný proces tvorby děr v ozonové vrstvě přirozený a nijak nesouvisí s výsledky činnosti lidské civilizace.
Kombinace faktorů způsobuje pokles koncentrace ozonu v atmosféře. Jedním z hlavních je ničení molekul ozonu při reakcích s různými látkami přírodního i antropogenního původu a také absence slunečního záření a záření během polární zimy. Patří sem polární vír, který je zvláště stabilní a brání pronikání ozonu z cirkumpolárních šířek, a vzniklá stratosférická polární oblaka, jejichž povrch částice působí jako katalyzátor reakce rozpadu ozonu.
Tyto faktory jsou typické pro Antarktidu a v Arktidě je polární vír mnohem slabší díky tomu, že tam není žádný kontinentální povrch. Teplota je zde o něco vyšší, na rozdíl od Antarktidy. Polární stratosférické mraky jsou v Arktidě méně časté a mají tendenci se rozpadat na začátku podzimu.
Co je ozón?
Ozón je toxická látka, která je škodlivá pro člověka. V č.p velké množství má velmi příjemnou vůni. Abyste se o tom ujistili, můžete se během bouřky projít lesem - v tu chvíli si užijete čerstvý vzduch, ale později se budete cítit velmi špatně.
Za normálních podmínek není na dně zemské atmosféry prakticky žádný ozón – tato látka se ve velkém množství vyskytuje ve stratosféře, začíná někde kolem 11 kilometrů nad zemí a zasahuje do 50–51 kilometrů. Ozonová vrstva leží úplně nahoře, tedy přibližně 51 kilometrů nad zemí. Tato vrstva pohlcuje smrtící sluneční paprsky a tím chrání naše životy a nejen naše.
Před objevením ozónových děr byl ozón považován za látku, která otravuje atmosféru. Věřilo se, že atmosféra je plná ozónu a že to byl hlavní viník „skleníkového efektu“, se kterým je třeba něco udělat.
V současnosti se naopak lidstvo snaží podniknout kroky k obnově ozonové vrstvy, protože ozonová vrstva se ztenčuje po celé Zemi, a to nejen nad Antarktidou.
Existuje mnoho hypotéz, které se snaží vysvětlit pokles koncentrací ozonu. Důvody jeho kolísání v zemské atmosféře souvisí s:
- · s dynamickými procesy probíhajícími v zemské atmosféře (vnitřní gravitační vlny, azorská anticyklóna atd.);
- · s vlivem Slunce (kolísání jeho aktivity);
- · s vulkanismem jako důsledkem geologických procesů (výlev freonů ze sopek podílejících se na ničení ozonové vrstvy, kolísání magnetického pole Země atd.);
- · s přírodními procesy probíhajícími ve svrchních obalech Země, včetně činnosti mikroorganismů produkujících dusík, mořských proudů (fenomén El Niño), lesních požárů atd.;
- · s antropogenním faktorem spojeným s lidskou ekonomickou činností, kdy se do atmosféry uvolňují významné objemy sloučenin poškozujících ozonovou vrstvu.
V posledních desetiletích prudce vzrostl vliv antropogenních faktorů, což vedlo ke vzniku problémy životního prostředí, které nečekaně sami lidé proměnili v globální: skleníkový efekt, kyselé deště, ničení lesů, desertifikace, znečištění životního prostředí škodlivé látky, snížení biologické rozmanitosti planety.
Někteří vědci se domnívají, že ano ekonomická aktivita lidé do značné míry zvýšili podíl halogenové rozpadové cesty stratosférického ozonu, což vyvolalo výskyt ozónových děr.
Montrealský protokol z roku 1987 zakázal výrobu chladiv, která v posledním půlstoletí umožňovala potravinářské výrobky a tím nejen zpříjemnil lidský život, ale také zachránil životy mnoha milionů lidí trpících nedostatkem potravin. Jelikož byla levná chladiva zakázána, zaostalé země nebyly schopny nakupovat drahá chladiva. Nemohou proto skladovat zemědělské produkty, které produkují. Drahé dovážené vybavení vyvinuté v zemích iniciátorů „boje proti ozónovým dírám“ jim přináší značné příjmy. Zákaz chladiv přispěl ke zvýšení úmrtnosti v nejchudších zemích.
Dnes můžeme s jistotou říci, že neexistuje žádný přísně vědecky prokázaný důkaz o ničivém účinku uměle vytvořených molekul chlorfluoruhlovodíku na ozonovou vrstvu planety. Ve vědecké komunitě ale převládá názor, že ve druhé polovině 20. století byl důvodem úbytku tloušťky ozonové vrstvy antropogenní faktor, který v podobě uvolňování chloru, resp. freony obsahující brom vedly k výraznému ztenčení ozonové vrstvy.
Freony jsou deriváty nasycených uhlovodíků (hlavně metanu a ethanu) obsahující fluor, používané jako chladiva v chladicích strojích. Kromě atomů fluoru obsahují molekuly freonu obvykle atomy chloru, méně často bromu. Je známo více než 40 různých freonů. Většinu z nich vyrábí průmysl.
Freon 22 (Freon 22) - patří k látkám 4. třídy nebezpečnosti. Při vystavení teplotám nad 400°C se může rozkládat za vzniku vysoce toxických produktů: tetrafluorethylen (4. třída nebezpečnosti), chlorovodík (2. třída nebezpečnosti), fluorovodík (1. třída nebezpečnosti).
Získaná data tedy posílila závěr mnoha (ale ne všech!) výzkumníků, že pozorovaná ztráta ozonu ve středních a vysokých zeměpisných šířkách je způsobena především antropogenními sloučeninami obsahujícími chlor a brom.
Ale podle jiných představ je tvorba „ozónových děr“ převážně přirozeným, periodickým procesem, který není spojen výhradně se škodlivými účinky lidské civilizace. Tento názor dnes mnoho lidí nesdílí, nejen proto, že jim chybí argumenty, ale protože se ukázalo, že je výhodnější je následovat po „globálních utopiích“. Mnoho vědců, na které chybí finance Vědecký výzkum, se stali a stávají obětí grantů na ospravedlnění myšlenek „globálního environmentálního šovinismu“ a viny za pokrok v tomto.
Jak zdůrazňuje G. Kruchenitsky, A. Khrgian, přední ruský specialista na ozon, byl prakticky první, kdo upozornil na skutečnost, že vznik a mizení ozonových děr na severní polokouli koreluje s atmosféricko-dynamickými, a nikoli chemickými procesy. Obsah ozonu se může během dvou až tří dnů změnit o několik desítek procent. To znamená, že problém není v látkách poškozujících ozónovou vrstvu, ale v dynamice samotné atmosféry.
E. Borisenkov, významný specialista v oboru atmosférických studií, na základě zpracování dat z devíti západoevropských stanic v průběhu třiadvaceti let stanovil korelaci mezi 11letými cykly sluneční aktivity a změnami ozonu v zemské atmosféře.
Příčiny ozonových děr jsou většinou spojeny s antropogenními zdroji sloučenin pronikajícími do stratosférické vrstvy zemské atmosféry. Má to však jeden háček. Spočívá ve skutečnosti, že hlavní zdroje sloučenin poškozujících ozonovou vrstvu se nenacházejí v polárních (jižních a severních) zeměpisných šířkách, ale jsou soustředěny blíže k rovníku a téměř celé se nacházejí na severní polokouli. Zatímco nejčastější jevy ztenčování tloušťky ozonové vrstvy (skutečný vzhled ozonových děr) jsou pozorovány v Antarktidě (jižní polokoule) a méně často v arktické zóně.
To znamená, že zdroje sloučenin poškozujících ozonovou vrstvu musí být rychle a dobře promíchány v zemské atmosféře. Rychle přitom opouštějí spodní vrstvy atmosféry, kde by měly být pozorovány i jejich reakce za účasti ozónu. Abychom byli spravedliví, je třeba poznamenat, že v troposféře je podstatně méně ozónu než ve stratosféře. Navíc „životnost“ těchto sloučenin může dosáhnout několika let. Proto se mohou dostat do stratosféry za podmínek dominantních vertikálních pohybů vzdušných hmot a tepla. Ale tady nastává ta potíž. Vzhledem k tomu, že hlavní pohyby spojené s přenosem tepla a hmoty (teplo + přenesené vzduchová hmota), se provádějí přesně v troposféře. A protože teplota vzduchu je již ve výšce 11-10 km konstantní a je asi -50 C, tak by se tento přenos tepla a hmoty z troposférické vrstvy do stratosférické vrstvy měl zpomalit. A účast antropogenních zdrojů, které ničí ozonovou vrstvu, nemusí být tak významná, jak se stále věří.
Další skutečností, která může snížit roli antropogenního faktoru při ničení ozonové vrstvy Země, je výskyt ozónových děr, většinou na jaře resp. zimní čas. To je však za prvé v rozporu s předpokladem o možnosti rychlého promíchání sloučenin poškozujících ozonovou vrstvu v zemské atmosféře a jejich pronikání do stratosférické vrstvy s vysokou koncentrací ozonu. Za druhé, antropogenní zdroj sloučenin poškozujících ozonovou vrstvu je neustále aktivní. V důsledku toho je obtížné vysvětlit příčinu vzniku ozonových děr na jaře a v zimě, a to i v polárních zeměpisných šířkách, antropogenní příčinou. Ale přítomnost polárních zim a přirozený pokles slunečního záření v zimě uspokojivě vysvětluje přírodní příčina výskyt ozónových děr nad Antarktidou a Arktidou. Například koncentrace ozonu v zemské atmosféře se v létě mění od 0 do 0,07 % a v zimě od 0 do 0,02 %.
V Antarktidě a Arktidě se mechanismus ničení ozonu zásadně liší od vyšších zeměpisných šířek. Zde dochází především k přeměně neaktivních forem látek obsahujících halogen na oxidy. Reakce probíhá na povrchu částic polárních stratosférických mraků. Výsledkem je, že při reakcích s halogeny je zničen téměř veškerý ozón. Přitom chlór je zodpovědný za 40-50 % a brom asi 20-40 %.
S příchodem polárního léta se množství ozónu zvyšuje a vrací se na předchozí úroveň. To znamená, že kolísání koncentrace ozonu nad Antarktidou je sezónní. Všichni to přiznávají. Jestliže se však dřívější zastánci antropogenních zdrojů látek poškozujících ozonovou vrstvu přikláněli k tvrzení, že v průběhu roku byla pozorována stabilní dynamika poklesu koncentrace ozonu, později se tato dynamika ukázala jako opačná. Ozonové díry se začaly zmenšovat. I když podle jejich názoru by obnova ozonové vrstvy měla trvat několik desetiletí. Protože se věřilo, že se v atmosféře nahromadilo obrovské množství freonů z antropogenních zdrojů, které mají životnost desítky, ba stovky let. Uzavření ozonové díry by se proto nemělo očekávat dříve než v roce 2048. Jak vidíme, tato předpověď se nevyplnila. Bylo však vynaloženo drastické úsilí na snížení objemu výroby freonů.
organismus ultrafialový ozón mořský
První věc, kterou je třeba ujasnit, je, že ozónová díra, na rozdíl od jejího názvu, není dírou v atmosféře. Molekula ozonu se od běžné molekuly kyslíku liší tím, že se skládá ne ze dvou, ale ze tří navzájem spojených atomů kyslíku. V atmosféře se ozón koncentruje v tzv ozónová vrstva ve výšce přibližně 30 km ve stratosféře. V této vrstvě jsou ultrafialové paprsky emitované Sluncem absorbovány, jinak solární radiace může způsobit velké škody na životě na povrchu Země. Jakékoli ohrožení ozonové vrstvy si proto zaslouží být bráno velmi vážně. V roce 1985 britští vědci pracující na jižním pólu zjistili, že během antarktického jara byla hladina ozonu v atmosféře výrazně pod normálem. Každým rokem ve stejnou dobu množství ozonu klesalo — někdy ve větší, někdy v menší míře. Objevily se také podobné, ale méně výrazné ozónové díry Severní pól— během arktického jara.
V následujících letech vědci přišli na to, proč se ozonová díra objevuje. Když slunce zapadne a začne dlouhá polární noc, teploty klesnou a vytvoří se vysoké stratosférické mraky obsahující ledové krystaly. Vzhled těchto krystalů způsobuje řadu složitých chemických reakcí vedoucích k akumulaci molekulárního chloru (molekula chloru se skládá ze dvou spojených atomů chloru). Když se objeví slunce a začne antarktické jaro, pod vlivem ultrafialových paprsků se přeruší intramolekulární vazby a do atmosféry se řítí proud atomů chloru. Tyto atomy působí jako katalyzátory reakcí, které přeměňují ozón na jednoduchý kyslík, přičemž postupují podle následujícího duálního schématu:
Cl + O 3 -> ClO + O 2 a ClO + O -> Cl + O 2
V důsledku těchto reakcí se molekuly ozonu (O 3) přeměňují na molekuly kyslíku (O 2), přičemž původní atomy chloru zůstávají ve volném stavu a opět se účastní tohoto procesu (každá molekula chloru zničí milion molekul ozonu dříve, než se jsou odstraňovány z atmosféry pod jinými chemickými reakcemi). V důsledku tohoto řetězce přeměn začíná ozón mizet z atmosféry nad Antarktidou a vytváří ozónovou díru. Nicméně brzy, s oteplováním, jsou antarktické víry zničeny, Čerstvý vzduch(obsahující nový ozón) se vrhne do oblasti a díra zmizí.
V roce 1987 se v Montrealu konala Mezinárodní konference o hrozbě pro ozonovou vrstvu a průmyslové země se dohodly na snížení a případném odstranění výroby. chlorované a fluorované uhlovodíky (chlorfluoruhlovodíky, CFC) - chemikálie, které ničí ozónovou vrstvu. Do roku 1992 byla náhrada těchto látek bezpečnými natolik úspěšná, že bylo rozhodnuto o jejich úplném zničení do roku 1996. Dnes vědci věří, že zhruba za padesát let bude ozónová vrstva zcela obnovena.
