Osooni augud

Teadaolevalt on põhiosa looduslikust osoonist koondunud stratosfääri 15–50 km kõrgusel Maa pinnast. Osoonikiht algab umbes 8 km kõrgusel pooluste kohal (või 17 km kõrgusel ekvaatorist) ja ulatub ülespoole umbes 50 km kõrgusele. Osooni tihedus on aga väga madal ja kui see suruda kokku sellise tihedusega, mis õhul on maapinnal, siis ei ületa osoonikihi paksus 3,5 mm. Osoon tekib siis, kui päikese ultraviolettkiirgus pommitab hapniku molekule.

Suurem osa osoonist asub 20–25 km kõrgusel asuvas viiekilomeetrises kihis, mida nimetatakse osoonikihiks.

kaitsev roll. Osoon neelab osa Päikese ultraviolettkiirgusest: pealegi hõlmab selle laia neeldumisriba (lainepikkus 200-300 nm) kiirgust, mis on kahjulik kogu elule Maal.

"Osooniaugu" moodustumise põhjused

Suvel ja kevadel osooni kontsentratsioon tõuseb; üle polaaralade on see alati kõrgem kui ekvatoriaalpiirkondade kohal. Lisaks muutub see 11-aastase tsükli jooksul, mis langeb kokku tsükliga päikese aktiivsus. Kõik see oli hästi teada juba 1980. aastatel. Vaatlused on näidanud, et Antarktika kohal toimub aastast aastasse aeglane, kuid pidev stratosfääriosooni kontsentratsiooni langus. Seda nähtust nimetatakse " osooni auk”(kuigi selle sõna õiges tähenduses polnud muidugi auku) ja seda hakati hoolikalt uurima. Hiljem, 1990. aastatel, hakkas samasugune langus toimuma ka Arktika kohal. Antarktika "osooniaugu" fenomen pole veel selge: kas "auk" tekkis atmosfääri inimtekkelise reostuse tagajärjel või on tegemist loodusliku geoastrofüüsikalise protsessiga.

Alguses eeldati, et osooni mõjutavad ajal eralduvad osakesed aatomiplahvatused; püüdis osoonikontsentratsiooni muutust seletada raketilendude ja kõrglennukitega. Lõpuks tehti selgelt kindlaks, et soovimatu nähtuse põhjuseks on teatud keemiatehaste toodetud ainete reaktsioon osooniga. Need on peamiselt klooritud süsivesinikud ja eriti freoonid – klorofluorosüsivesinikud ehk süsivesinikud, milles kõik või suurem osa vesinikuaatomitest on asendatud fluori ja kloori aatomitega.

Eeldatakse, et kloori ja sarnaselt toimiva broomi hävitava mõju tõttu 1990. aastate lõpuks. osooni kontsentratsioon stratosfääris vähenes 10%.

1985. aastal avaldasid Briti teadlased andmed, mis näitavad, et viimase kaheksa aasta jooksul on leitud, et osooniaugud suurenesid igal kevadel põhja- ja lõunapoolusel.

Teadlased on selle nähtuse põhjuste selgitamiseks välja pakkunud kolm teooriat:

lämmastikoksiidid - ühendid, mis tekivad looduslikult päikesevalguse käes;

osooni hävitamine klooriühendite poolt.

Esiteks peaks olema selge: osooniauk, vastupidiselt oma nimele, ei ole auk atmosfääris. Osoonimolekul erineb tavalisest hapnikumolekulist selle poolest, et see ei koosne mitte kahest, vaid kolmest omavahel ühendatud hapnikuaatomist. Atmosfääris on osoon koondunud nn osoonikihti, stratosfääris umbes 30 km kõrgusel. Selles kihis toimub Päikese kiiratavate ultraviolettkiirte neeldumine – vastasel juhul võib päikesekiirgus elule Maa pinnal suurt kahju tekitada. Seetõttu väärib igasugune oht osoonikihile kõige tõsisemat suhtumist. 1985. aastal avastasid lõunapoolusel töötavad Briti teadlased, et Antarktika kevade ajal oli osooni tase atmosfääris normist oluliselt madalam. Igal aastal samal ajal osooni hulk vähenes – vahel rohkem, kord vähem. Sarnased, kuid vähem väljendunud osooniaugud on samuti tekkinud põhjapoolus arktilise kevade ajal.

Järgnevatel aastatel leidsid teadlased, miks osooniauk ilmub. Kui päike peitub ja algab pikk polaaröö, langeb temperatuur järsult ning tekivad kõrged stratosfääripilved, mis sisaldavad jääkristalle. Nende kristallide ilmumine põhjustab mitmeid keerulisi keemilisi reaktsioone, mis viivad molekulaarse kloori akumuleerumiseni (kloori molekul koosneb kahest ühendatud klooriaatomist). Kui päike ilmub ja algab Antarktika kevad, katkevad ultraviolettkiirte mõjul molekulisisesed sidemed ja atmosfääri tormab klooriaatomite voog. Need aatomid toimivad katalüsaatoritena osooni muundamiseks lihtsaks hapnikuks, toimides vastavalt järgmisele topeltskeemile:

Cl + O3 -> ClO + O2 ja ClO + O -> Cl + O2

Nende reaktsioonide tulemusena muutuvad osoonimolekulid (O3) hapnikumolekulideks (O2), samas kui algsed klooriaatomid jäävad vabasse olekusse ja osalevad taas selles protsessis (iga kloorimolekul hävitab enne nende eemaldamist miljon osooni molekuli atmosfäärist muude keemiliste reaktsioonide kaudu). Selle transformatsiooniahela tulemusena hakkab osoon Antarktika kohal atmosfäärist kaduma, moodustades osooniaugu. Peagi aga koos soojenemisega Antarktika keerised varisevad kokku, piirkonda tormab värsket (uut osooni sisaldavat) õhku ja auk kaob.

1987. aastal võeti vastu Montreali protokoll, mille kohaselt määrati kindlaks kõige ohtlikumate klorofluorosüsivesinike nimekiri ning klorofluorosüsivesinikke tootvad riigid lubasid nende eraldumist vähendada. 1990. aasta juunis muudeti Londonis Montreali protokolli: 1995. aastaks vähendada freoonide tootmist poole võrra ja 2000. aastaks lõpetada see üldse.

On kindlaks tehtud, et osoonisisaldust mõjutavad lämmastikku sisaldavad õhusaasteained, mis tekivad nii looduslike protsesside kui ka inimtekkelise saaste tulemusena.

Seega tekib NO sisepõlemismootorites. Sellest lähtuvalt viib rakettide ja ülehelikiirusega lennukite käivitamine osoonikihi hävimiseni.

NO allikaks stratosfääris on ka gaas N2O, mis on troposfääris stabiilne ja laguneb stratosfääris kõva UV-kiirguse toimel.

"Võite ehk öelda, et inimese eesmärk on hävitada omasugused, kuna ta on varem maakera elamiskõlbmatuks muutnud."

J. B. Lamarck.

Pärast kõrgelt industrialiseeritud ühiskonna kujunemist on inimeste ohtlik sekkumine loodusesse hüppeliselt suurenenud, muutunud mitmekesisemaks ja ähvardab muutuda globaalseks ohuks inimkonnale. Ülemaailmse ökoloogilise kriisi oht, mida mõistab kogu planeedi elanikkond, ripub üle maailma. Tõeline lootus selle ennetamiseks peitub pidevas keskkonnaharidus ja inimeste harimine.

On võimalik kindlaks teha peamised põhjused, mis põhjustavad ökoloogiline katastroof:

reostus

keskkonnamürgitus;

atmosfääri ammendumine hapnikuga;

Osooni "aukude" tekkimine.

See aruanne võtab kokku mõned kirjanduslikud andmed osoonikihi hävimise põhjuste ja tagajärgede kohta, samuti osooniaukude tekke probleemi lahendamise viiside kohta.

Osooni keemilised ja bioloogilised omadused

Osoon on hapniku allotroopne modifikatsioon. Iseloom keemilised sidemed osoonis põhjustab selle ebastabiilsuse (teatud aja möödudes muutub osoon spontaanselt hapnikuks: 2O 3 → 3O 2) ja kõrge oksüdatsioonivõime. Osooni oksüdatiivne toime orgaanilistele ainetele on seotud radikaalide moodustumisega: RH + O 3 → RO 2. +OH.

Need radikaalid käivitavad radikaalseid ahelreaktsioone bioorgaaniliste molekulidega (lipiidid, valgud, nukleiinhapped), mis viib rakusurma. Osooni kasutamine steriliseerimiseks joogivesi põhineb selle võimel tappa mikroobe. Osoon pole ükskõikne ka kõrgemate organismide suhtes. Pikaajaline kokkupuude osooni sisaldava keskkonnaga (nagu füsioteraapia ja kvartsi kiiritamise ruumid) võib põhjustada tõsiseid kahjustusi. närvisüsteem. Seetõttu on osoon suurtes annustes mürgine gaas. Selle maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus on 0,1 mg / m 3.

Osooni, mis äikese ajal nii imeliselt lõhnab, on atmosfääris väga vähe - 3-4 ppm (ppm) - (3-4) * 10 -4%. Planeedi taimestiku ja loomastiku jaoks on selle olemasolu aga äärmiselt oluline. Ookeanisügavustest tekkinud elu suutis ju maismaale “välja roomata” alles pärast osoonikilbi moodustumist 600–800 miljonit aastat tagasi. Neelates bioloogiliselt aktiivset päikese ultraviolettkiirgust, tagas see selle ohutu taseme planeedi pinnal. Elu Maal on mõeldamatu ilma osoonikihita, mis kaitseb kõiki elusolendeid päikese kahjuliku ultraviolettkiirguse eest. Osonosfääri kadumine tooks kaasa ettearvamatud tagajärjed – nahavähi puhang, planktoni hävimine ookeanis, taimestiku ja loomastiku mutatsioonid. Seetõttu on nii oluline mõista Antarktika kohal tekkiva osooni "augu" ja põhjapoolkera osoonisisalduse vähenemise põhjuseid.

Osoon tekib stratosfääri ülaosas (40-50 km) fotokeemiliste reaktsioonide käigus, milles osalevad hapnik, lämmastik, vesinik ja kloor. Atmosfääriosoon on koondunud kahte piirkonda – stratosfääri (kuni 90%) ja troposfääri. Mis puudutab 0–10 km kõrgusel jaotunud troposfääriosoonikihti, siis just kontrollimatute tööstusheidete tõttu on seda aina rohkem. Alumises stratosfääris (10-25 km), kus osooni on kõige rohkem, juhtivat rolli Selle kontsentratsiooni hooajalisi ja pikemaajalisi muutusi mängivad õhumassi ülekande protsessid.

Osoonikihi paksus Euroopa kohal kahaneb kiires tempos, mis ei saa muud kui teadlaste meelt erutada. Taga eelmisel aastal osooni "katte" paksus on vähenenud 30% ja loodusliku kaitsekesta riknemise kiirus on saavutanud viimase 50 aasta kõrgeima taseme. Määras selle keemilised reaktsioonid osoonikihi kahanemine toimub pinnal jääkristallid ja mis tahes muud osakesed, mis on lõksus kõrgetes stratosfäärikihtides polaaralade kohal. Millist ohtu see inimesele kujutab?

Õhuke osoonikiht(2-3 mm ümber jaotatud maakera) ei suuda takistada lühilaineliste ultraviolettkiirte läbitungimist, mis põhjustavad nahavähki ja on taimedele ohtlikud. Seetõttu on tänapäeval päikese suure aktiivsuse tõttu päevitamine muutunud vähem kasulikuks. Õigupoolest peaksid ökoloogiakeskused andma elanikele soovitusi, kuidas päikese aktiivsusest lähtuvalt käituda, kuid meie riigis sellist keskust pole.

Seotud osoonikihi kahanemisega kliimamuutus. On selge, et muutused ei toimu mitte ainult territooriumil, mille kohale osooniauk on “venitatud”. Ahelreaktsioon toob kaasa muutusi paljudes meie planeedi sügavates protsessides. See ei tähenda, et kiire Globaalne soojenemine kuidas nad meid õudusfilmides hirmutavad. Siiski on see liiga keeruline ja pikk protsess. Kuid võib tekkida muid kataklüsme, näiteks suureneb taifuunide, tornaadode, orkaanide arv.

On kindlaks tehtud, et osoonikihis tekivad "augud" Arktika ja Antarktika kohal. Selle põhjuseks on asjaolu, et poolustele tekivad happepilved, mis hävitavad osoonikihti. Selgub, et osooniaugud ei teki mitte päikese aktiivsusest, nagu tavaliselt arvatakse, vaid kõigi planeedi elanike, kaasa arvatud meie, igapäevastest tegemistest. Siis nihutatakse "happevahed" ja kõige sagedamini Siberisse.

Uut matemaatilist mudelit kasutades oli võimalik siduda maapealsete, satelliidi ja õhuvaatluste andmed osoonikihti kahandavate ühendite tõenäolise tulevase atmosfääriheite tasemega, nende Antarktikasse transportimise aja ja ilmaga aastal. lõunapoolsed laiuskraadid. Mudelit kasutades saadi prognoos, mille kohaselt taastub osoonikiht Antarktika kohal 2068. aastal, mitte 2050. aastal, nagu arvati.

On teada, et praegu on osooni tase stratosfääris poolustest kaugemate territooriumide kohal normist umbes 6%. Samas võib kevadperioodil osoonisisaldus Antarktika kohal langeda 70% võrreldes aasta keskmise väärtusega. Uus mudel võimaldab täpsemalt ennustada osoonikihti kahandavate gaaside taset Antarktika kohal ja nende ajalist dünaamikat, mis määrab osooni "augu" suuruse.

Osoonikihti kahandavate ainete kasutamist piirab Montreali protokoll. Usuti, et see toob kaasa osooniaugu kiire "tihenemise". Uued uuringud on aga näidanud, et tegelikkuses hakkab selle vähenemise tempo märgata alles 2018. aastast.

Osooni ajalugu

Esimesed osoonivaatlused pärinevad 1840. aastast, kuid osooniprobleem arenes kiiresti välja 1920. aastatel, kui Inglismaal ja Šveitsis tekkisid spetsiaalsed maapealsed jaamad.

Atmosfääriosooni sondeerimine ja osoonisondide eraldumine õhus avasid täiendava võimaluse osooni transpordi ja atmosfääri kihistumise vahelise seose uurimiseks. Uus ajastu Seda iseloomustab Maa tehissatelliitide ilmumine, mis jälgivad atmosfääriosooni ja annavad tohutul hulgal teavet.

1986. aastal allkirjastati Montreali protokoll osoonikihti kahandavate osoonikihti kahandavate ainete tootmise ja tarbimise piiramiseks. Praeguseks on Montreali protokolliga ühinenud 189 riiki. Kehtestatud on ka muude osoonikihti kahandavate ainete tootmise lõpetamise tähtajad. Mudeliprognooside kohaselt langeb protokolli järgimise korral kloori tase atmosfääris aastaks 2050 1980. aasta tasemele, mis võib kaasa tuua Antarktika “osooniaugu” kadumise.

"Osooniaugu" tekkimise põhjused

Suvel ja kevadel osooni kontsentratsioon suureneb. Polaaralade kohal on see alati kõrgem kui ekvatoriaalpiirkondade kohal. Lisaks muutub see vastavalt 11-aastasele tsüklile, mis langeb kokku päikese aktiivsuse tsükliga. Kõik see oli hästi teada juba 1980. aastatel. Vaatlused on näidanud, et Antarktika kohal toimub aastast aastasse aeglane, kuid pidev stratosfääriosooni kontsentratsiooni langus. Seda nähtust nimetati "osooniauguks" (kuigi selle sõna õiges tähenduses auku muidugi polnud).

Hiljem, eelmise sajandi 90ndatel, hakkas samasugune langus toimuma ka Arktika kohal. Antarktika "osooniaugu" fenomen pole veel selge: kas "auk" tekkis atmosfääri inimtekkelise reostuse tagajärjel või on tegemist loodusliku geoastrofüüsikalise protsessiga.

Osooniaukude moodustumise versioonide hulgas on järgmised:

· aatomiplahvatuste käigus eralduvate osakeste mõju;

rakettide ja kõrglennukite lennud;

· mõnede keemiatehaste toodetud ainete reaktsioonid osooniga. Need on peamiselt klooritud süsivesinikud ja eriti freoonid – klorofluorosüsivesinikud ehk süsivesinikud, milles kõik või suurem osa vesinikuaatomitest on asendatud fluori ja kloori aatomitega.

Klorofluorosüsivesinikke kasutatakse laialdaselt tänapäevastes majapidamis- ja tööstuskülmikutes (seetõttu nimetatakse neid "freoonideks"), aerosoolpurkides, keemilise puhastusvahendina, tulekahjude kustutamiseks transpordis, vahuainetena, polümeeride sünteesiks. Nende ainete toodang maailmas on jõudnud peaaegu 1,5 miljoni tonnini aastas.

Kuna klorofluorosüsivesinikud on väga lenduvad ja keemilisele rünnakule üsna vastupidavad, satuvad nad pärast kasutamist atmosfääri ja võivad seal püsida kuni 75 aastat, ulatudes osoonikihi kõrgusele. Siin nad päikesevalguse toimel lagunevad, vabastades aatomi kloori, mis toimib osoonikihi peamise "segajana".

Fossiilsete ressursside laialdase kasutamisega kaasneb mitmesuguste suurte masside sattumine atmosfääri keemilised ühendid. Enamik inimtekkelisi allikaid on koondunud linnadesse, mis hõivavad vaid väikese osa meie planeedi territooriumist. Õhumasside liikumise tulemusena suurlinnade tuulealusest küljest tekib mitme kilomeetri pikkune saastevool.

Õhusaaste allikad on:

1) Maanteetransport. Võib eeldada, et transpordi panus õhusaastesse autode arvu suurenedes suureneb.

2) Tööstuslik tootmine. Peamise orgaanilise sünteesi põhiproduktid on etüleen (peaaegu pool kõigist orgaaniline aine), propüleen, butadieen, benseen, tolueen, ksüleen ja metanool. Keemia- ja naftakeemiatööstuse heitkogused sisaldavad suurt hulka saasteaineid: lähteaine komponendid, vahesaadused, kõrvalsaadused ja sihtsünteesi tooted.

3) Aerosoolid. Fluoroklorosüsivesinikke (freoone) kasutatakse laialdaselt lenduvate komponentidena (propellentidena) aerosoolpakendites. Nendel eesmärkidel kasutati umbes 85% freoonidest ja ainult 15% - külmutus- ja kunstliku kliimaseadmetes. Freoonide kasutamise eripära on selline, et 95% nende kogusest satub atmosfääri 1-2 aastat pärast tootmist. Arvatakse, et peaaegu kogu toodetud freoonide kogus peab varem või hiljem jõudma stratosfääri ja sisalduma osooni hävitamise katalüütilis tsüklis.

Maakoor sisaldab vabas olekus mitmesuguseid gaase, mis on sorbeeritud erinevate kivimite poolt ja lahustunud vees. Osa neist gaasidest jõuab sügavate pragude ja pragude kaudu Maa pinnale ning hajub atmosfääri. Maakoore süsivesinikhingamise olemasolust annab tunnistust maapealse õhu metaanisisalduse tõus nafta- ja gaasibasseinide kohal võrreldes globaalse taustaga.

Uuringud on näidanud, et Nicaragua vulkaanide gaasid sisaldavad märkimisväärses koguses HF-i. Masaya vulkaani kraatrist võetud õhuproovide analüüs näitas ka freoonide esinemist neis koos teiste orgaanilised ühendid. Halogeenitud süsivesinikke leidub ka hüdrotermiliste allikate gaasides. Need andmed nõudsid tõendeid selle kohta, et avastatud fluorosüsivesinikud ei ole inimtekkelist päritolu. Ja sellised tõendid saadi. CFC-sid on leitud 2000 aasta vanuse Antarktika jää õhumullidest. NASA eksperdid viisid läbi unikaalse õhuuuringu Marylandist leitud hermeetiliselt suletud pliikirstust, mis on usaldusväärselt dateeritud 17. sajandisse. Sellest leiti ka freoonid. Veel üks kinnitus freoonide loodusliku allika olemasolu kohta "tõstati" c merepõhja. CFCl 3 leiti 1982. aastal rohkem kui 4000 meetri sügavuselt ekvatoriaalses osas kaevandatud veest. Atlandi ookean, Aleuudi lohu põhjas ja 4500 meetri sügavusel Antarktika rannikust.

Valed arusaamad osooni "aukude" kohta

Osooniaukude tekke kohta on laialt levinud mitu müüti. Vaatamata oma ebateaduslikkusele ilmuvad nad sageli meedias – vahel teadmatusest, vahel vandenõuteoreetikute toel. Mõned neist on loetletud allpool.

1) Freoonid on peamised osooni hävitajad. See väide kehtib keskmiste ja kõrgete laiuskraadide kohta. Ülejäänud osas põhjustab klooritsükkel vaid 15–25% osoonikadu stratosfääris. Tuleb märkida, et 80% kloorist on antropogeenset päritolu. See tähendab, et inimese sekkumine suurendab oluliselt klooritsükli panust. Enne inimese sekkumist olid osooni moodustumise ja selle hävimise protsessid tasakaalus. Kuid inimtegevusest eralduvad freoonid on selle tasakaalu nihutanud osoonikontsentratsiooni vähenemise suunas. Osooni hävitamise mehhanism polaaraladel erineb põhimõtteliselt kõrgematest laiuskraadidest, võtmeetapp on halogeeni sisaldavate ainete mitteaktiivsete vormide muundamine oksiidideks, mis toimub polaarsete stratosfääripilvede osakeste pinnal. Selle tulemusena hävib peaaegu kogu osoon reaktsioonides halogeenidega (kloor moodustab 40–50% ja broom umbes 20–40%).

2) Freoonid on stratosfääri jõudmiseks liiga rasked .

Mõnikord väidetakse, et kuna freooni molekulid on palju raskemad kui lämmastik ja hapnik, ei saa nad märkimisväärses koguses stratosfääri jõuda. Kuid atmosfäärigaasid segatakse täielikult, mitte ei kihistatakse või sorteeritakse massi järgi. Gaaside difusiooniliseks eraldumiseks atmosfääris kuluva aja prognoosimiseks on vaja aega tuhandete aastate suurusjärgus. Dünaamilises õhkkonnas pole see muidugi võimalik. Seetõttu on isegi sellised rasked gaasid nagu inertsed või freoonid atmosfääris ühtlaselt jaotunud, jõudes muuhulgas ka stratosfääri. Nende kontsentratsioonide eksperimentaalsed mõõtmised atmosfääris kinnitavad seda. Kui gaasid atmosfääris ei segunenud, siis selle koostisest sellised rasked gaasid nagu argoon ja süsinikdioksiid moodustaks Maa pinnale mitmekümne meetri paksuse kihi, mis muudaks Maa pinna asustamata. Õnneks see nii ei ole.

3) Halogeenide peamised allikad on looduslikud, mitte inimtekkelised

Kloori allikad stratosfääris

Arvatakse, et looduslikud halogeenide allikad, nagu vulkaanid või ookeanid, on osoonikihi kahanemise protsessi jaoks olulisemad kui inimtekkelised. Panust kahtluse alla seadmata looduslikud allikad halogeenide üldises tasakaalus tuleb märkida, et need ei jõua enamasti stratosfääri, kuna on vees lahustuvad (peamiselt kloriidioonid ja vesinikkloriid) ning uhutakse atmosfäärist välja, langedes vihmana jahvatatud.

4) Osooniauk peab asuma freooniallikate kohal

Osooniaugu suuruse ja osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamika Antarktikas aastate jooksul.

Paljud ei saa aru, miks osooniauk tekib Antarktikas, kui põhilised freoonide heitkogused tekivad põhjapoolkeral. Fakt on see, et freoonid on troposfääris ja stratosfääris hästi segunenud. Arvestades nende madalat reaktsioonivõimet, atmosfääri madalamates kihtides neid praktiliselt ei tarbita ja nende eluiga on mitu aastat või isegi aastakümneid. Seetõttu jõuavad nad kergesti ülemistesse atmosfäärikihtidesse. Antarktika "osooniauk" ei eksisteeri püsivalt. See ilmub talve lõpus - varakevadel.

Põhjused, miks Antarktikas osooniauk tekib, on seotud siinse kliima iseärasustega. Antarktika talve madalad temperatuurid viivad polaarpöörise tekkeni. Õhk selles keerises liigub peamiselt suletud radadel ümber lõunapooluse. Sel ajal Päike polaarala ei valgusta ja osooni seal ei esine. Suve tulekuga suureneb osooni hulk ja saavutab taas oma varasema normi. See tähendab, et osooni kontsentratsiooni kõikumised Antarktika kohal on hooajalised. Kui aga jälgida osoonikontsentratsiooni ja osooniaugu suuruse muutuste dünaamikat aasta keskmisena, viimastel aastakümnetel, siis on osooni kontsentratsioonil rangelt määratletud tendents langeda.

5) Osoon laguneb ainult Antarktika kohal

Osoonikihi areng Arosa kohal Šveitsis

See pole tõsi, osoonitase langeb ka kogu atmosfääris. Seda näitavad osoonikontsentratsiooni pikaajaliste mõõtmiste tulemused planeedi eri osades. Saate vaadata osoonikontsentratsiooni graafikut Arosa (Šveits) kohal.

Probleemide lahendamise viisid

Globaalse taastumise alustamiseks on vaja vähendada kõigi osooni väga kiiresti hävitavate ja seal pikka aega säilitatavate ainete juurdepääsu atmosfääri. Inimesed peaksid seda mõistma ja aitama loodusel osoonikihi taastamise protsessi sisse lülitada, eelkõige on vaja uusi metsaistandusi.

Osoonikihi taastamiseks tuleb seda toita. Algul pidi selleks otstarbeks looma mitu maapealset osoonitehast ja kaubalennukitel osooni ülemistesse atmosfäärikihtidesse "viskama". Kuid see projekt (ilmselt oli see esimene projekt planeedi "ravimiseks") jäi ellu viimata. Vene konsortsium "Interosoon" pakub välja veel ühe võimaluse: toota osooni otse atmosfääri. Lähiajal plaanitakse koos Saksa firmaga Daza tõsta 15 km kõrgusele infrapunalaseritega õhupalle, mille abil saab kaheaatomilisest hapnikust osooni. Kui see katse osutub edukaks, peaks edaspidi kasutama venelaste kogemusi orbitaaljaam"Mir" ja looge 400 km kõrgusel mitu energiaallikate ja laseritega kosmoseplatvormi. Laserkiired suunatakse osoonikihi keskossa ja toidavad seda pidevalt. Energiaallikaks võivad olla päikesepaneelid. Nendel platvormidel olevaid astronaude nõutakse ainult perioodiliste ülevaatuste ja remonditööde jaoks.

Kas suurejooneline rahuprojekt teoks saab, näitab aeg.

Arvestades olukorra kiireloomulisust, tundub vajalik:

Laiendage teoreetiliste ja eksperimentaalsed uuringud osoonikihi säilimise probleemi kohta;

Asutada aktiivsete vahenditega rahvusvaheline osoonikihi säilitamise fond;

Organiseerida rahvusvaheline komitee, et töötada välja strateegia inimkonna ellujäämiseks äärmuslikes tingimustes.

Bibliograafia

1. (ru -).

2. ((tsiteeri veebi - | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 - | title = "Duell" Kas see on seda väärt? - | accessdate = 3.07.2007 - | lang = ru - ) )

3. I.K.Larin. Osoonikiht ja Maa kliima. Mõistuse vead ja nende parandamine ..

4. National Academy of Sciences Halokarbonid: mõju stratosfääri osoonile. - 1976.

5. Babakin B. S. Külmutusagensid: välimus, klassifikatsioon, kasutuslugu.

6. Ajakiri "Ökoloogia ja elu". Artikkel E.A. Zhadina, füüsika- ja matemaatikateaduste kandidaat.

Osooniaukude tekkimine polaaraladel on tingitud mitmete tegurite mõjust. Osooni kontsentratsioon väheneb kokkupuutel loodusliku ja inimtekkelise päritoluga ainetega, samuti osoonisisalduse puudumise tõttu. päikesekiirgus polaartalvel. Peamine inimtekkeline tegur, mis põhjustab osooniaukude teket polaaraladel, on tingitud mitmete tegurite mõjust. Osooni kontsentratsioon väheneb loodusliku ja inimtekkelise päritoluga ainetega kokkupuutel, samuti päikesekiirguse puudumise tõttu polaartalvel. Peamine osoonikontsentratsiooni langust põhjustav inimtekkeline tegur on kloori ja broomi sisaldavate freoonide eraldumine. Lisaks põhjustavad ülimadalad temperatuurid polaaraladel nn polaarsete stratosfääri pilvede teket, mis koos polaarpööristega toimivad osooni lagunemisreaktsioonis katalüsaatoritena ehk tapavad lihtsalt osooni.

Hävitamise allikad

Osoonikihti kahandavate ainete hulka kuuluvad:

1) Freoonid.

Osoon hävib freoonidena tuntud klooriühendite mõjul, mis samuti päikesekiirguse mõjul hävitades eraldavad kloori, mis “rebib” osoonimolekulidelt “kolmanda” aatomi. Kloor ei moodusta ühendeid, vaid toimib "rebenemise" katalüsaatorina. Seega on üks klooriaatom võimeline "hävitama" palju osooni. Arvatakse, et klooriühendid on võimelised püsima Maa atmosfääris 50–1500 aastat (olenevalt aine koostisest). Antarktika ekspeditsioonid on planeedi osoonikihti vaatlenud alates 1950. aastate keskpaigast.

Antarktika kohal asuv osooniauk, mis kevadel suureneb ja sügisel väheneb, avastati 1985. aastal. Meteoroloogide avastus põhjustas majanduslikku laadi tagajärgede ahela. Fakt on see, et “augu” olemasolus süüdistati keemiatööstust, mis toodab osooni hävitamisele kaasaaitavaid freoone sisaldavaid aineid (deodorantidest kuni külmutusseadmeteni). Puudub üksmeel küsimuses, kui palju on inimene süüdi "osooniaukude" tekkes. Ühest küljest – jah, muidugi, süüdi. Osoonikihti kahandavate ühendite tootmist tuleks minimeerida või, mis veelgi parem, see üldse lõpetada. See tähendab, et loobuda kogu tööstussektorist, mille käive on palju miljardeid dollareid. Ja kui te ei keeldu, viige see "turvalisele" rajale, mis maksab samuti raha.

Skeptikute seisukoht: inimese mõju atmosfääri protsessidele, vaatamata kogu selle hävitavusele kohalikul tasandil, planeedi mastaabis on tühine. “Roheliste” freoonivastasel kampaanial on täiesti läbipaistev majanduslik ja poliitiline taust: selle abiga lämmatavad Ameerika suurkorporatsioonid (näiteks DuPont) oma väliskonkurente, surudes peale “kaitsekokkuleppeid”. keskkond"riigi tasandil ja sunniviisiliselt uue tehnoloogilise revolutsiooni sisseviimine, millele majanduslikult nõrgemad riigid ei suuda vastu seista.

2)kõrglennukid

Osoonikihi hävimist soodustavad mitte ainult atmosfääri paiskuvad ja stratosfääri sattuvad freoonid. Osoonikihi hävitamisel osalevad ka lämmastikoksiidid, mis tekivad tuumaplahvatuste käigus. Kuid lämmastikoksiidid tekivad ka kõrgmäestikulennukite turboreaktiivmootorite põlemiskambrites. Lämmastikoksiidid tekivad seal leiduvast lämmastikust ja hapnikust. Lämmastikoksiidide moodustumise kiirus on seda suurem, mida kõrgem on temperatuur, st seda suurem on mootori võimsus. Oluline pole mitte ainult lennuki mootori võimsus, vaid ka kõrgus merepinnast, millel see lendab ja eraldab osooni hävitavaid lämmastikoksiide. Mida kõrgem on oksiid või dilämmastikoksiid, seda hävitavam on see osoonile. Aastas atmosfääri paisatava lämmastikoksiidi koguhulk on hinnanguliselt 1 miljard tonni, millest umbes kolmandiku eralduvad õhusõidukid üle keskmise tropopausi taseme (11 km). Mis puutub lennukitesse, siis kõige kahjulikumad heitmed on sõjalennukid, mille arv ulatub kümnetesse tuhandetesse. Nad lendavad peamiselt osoonikihi kõrgustel.

3) Mineraalväetised

Osoon stratosfääris võib väheneda ka tänu sellele, et stratosfääri satub dilämmastikoksiid N 2 O, mis tekib mullabakterite poolt seotud lämmastiku denitrifikatsioonil. Samasugust seotud lämmastiku denitrifikatsiooni viivad läbi ka ookeanide ja merede ülemise kihi mikroorganismid. Denitrifikatsiooniprotsess on otseselt seotud seotud lämmastiku kogusega pinnases. Seega võib kindel olla, et pinnasesse antavate mineraalväetiste hulga suurenemisega suureneb samal määral ka tekkiva dilämmastikoksiidi N 2 O. Edasi tekivad dilämmastikoksiidist lämmastikoksiidid, mis pliivad. stratosfääri osooni hävitamiseks.

4) tuumaplahvatused

Tuumaplahvatused vabastavad soojuse kujul palju energiat. Mõne sekundi jooksul pärast tuumaplahvatust seatakse temperatuur 6000 0 C. See on tulekera energia. Väga kuumas atmosfääris toimuvad sellised transformatsioonid keemilised ained, mida tavatingimustes kas ei esine või kulgevad väga aeglaselt. Mis puudutab osooni, siis selle kadumist on selle jaoks kõige ohtlikumad nende transformatsioonide käigus tekkivad lämmastikoksiidid. Nii tekkis perioodil 1952–1971 tuumaplahvatuste tagajärjel atmosfääris umbes 3 miljonit tonni lämmastikoksiide. Edasine saatus Need on järgmised: atmosfääri segunemise tulemusena langevad nad erinevatele kõrgustele, sealhulgas atmosfääri. Seal astuvad nad osooni osalusel keemilistesse reaktsioonidesse, mis viib selle hävimiseni.

5) Kütuse põletamine.

Dilämmastikoksiidi leidub ka elektrijaamade suitsugaasides. Tegelikult on see, et põlemissaadused sisaldavad lämmastikoksiidi ja -dioksiidi, teada juba pikka aega. Kuid need kõrgemad oksiidid ei mõjuta osooni. Need muidugi saastavad atmosfääri, aitavad kaasa sudu tekkele selles, kuid eemaldatakse kiiresti troposfäärist. Dilämmastikoksiid, nagu juba mainitud, on osoonile ohtlik. Madalatel temperatuuridel moodustub see järgmistes reaktsioonides:

N 2 + O + M \u003d N 2 O + M,

2NH3 + 2O 2 \u003d N 2 O \u003d 3H 2.

Selle nähtuse ulatus on väga märkimisväärne. Nii tekib igal aastal atmosfääris ligikaudu 3 miljonit tonni dilämmastikoksiidi! See arv näitab, et see on osooni hävitamise allikas.

Järeldus: Hävitusallikad on: freoonid, kõrglennukid, mineraalväetised, tuumaplahvatused, kütuse põletamine.

Osooniaugud - stratosfääri keeriste "lapsed".

Kuigi tänapäevases atmosfääris ei ole palju osooni – mitte rohkem kui üks kolm miljonit ülejäänud gaasidest –, on selle roll äärmiselt suur: see aeglustab kõva ultraviolettkiirgust (päikese spektri lühilaineline osa), mis hävitab valke. ja nukleiinhapped. Lisaks on stratosfääriosoon oluline klimaatiline tegur, mis määrab lühiajalised ja kohalikud ilmamuutused.

Osooni lagunemisreaktsioonide kiirus sõltub katalüsaatoritest, milleks võivad olla nii looduslikud atmosfäärioksiidid kui ka looduskatastroofide (näiteks võimsad vulkaanipursked) tagajärjel atmosfääri sattunud ained. Eelmise sajandi teisel poolel aga avastati, et tööstusliku päritoluga ained võivad olla ka osooni hävimisreaktsioonide katalüsaatorid ja inimkond oli tõsiselt mures ...

Osoon (O 3) on suhteliselt haruldane hapniku molekulaarne vorm, mis koosneb kolmest aatomist. Kuigi tänapäevases atmosfääris on osooni vähe – mitte rohkem kui üks kolm miljonit ülejäänud gaasidest –, on selle roll äärmiselt suur: see aeglustab kõva ultraviolettkiirgust (päikese spektri lühilaineline osa), mis hävitab valke ja nukleiinhapped. Seetõttu sai elu enne fotosünteesi – ja vastavalt ka vaba hapniku ja atmosfääri osoonikihi – tulekut eksisteerida ainult vees.

Lisaks on stratosfääriosoon oluline klimaatiline tegur, mis määrab lühiajalised ja kohalikud ilmamuutused. Neelates päikesekiirgust ja edastades energiat teistele gaasidele, soojendab osoon stratosfääri ja reguleerib seeläbi planeedi soojus- ja ringprotsesside olemust kogu atmosfääris.

Ebastabiilsed osoonimolekulid tekivad ja lagunevad looduslikult nende toimel erinevaid tegureid elus ja elutu loodus ning pika evolutsiooni käigus on see protsess jõudnud teatud dünaamilise tasakaaluni. Osooni lagunemisreaktsioonide kiirus sõltub katalüsaatoritest, milleks võivad olla nii looduslikud atmosfäärioksiidid kui ka looduskatastroofide (näiteks võimsad vulkaanipursked) tagajärjel atmosfääri sattunud ained.

Möödunud sajandi teisel poolel aga avastati, et ka tööstusliku päritoluga ained võivad olla osooni hävimisreaktsioonide katalüsaatorid ja inimkond oli tõsiselt mures. Eriti avalik arvamus erutas nn osooni "augu" avastamine Antarktika kohal.

"Auk" Antarktika kohal

Osoonikihi märgatav vähenemine Antarktika kohal – osooniauk – avastati esmakordselt 1957. aastal, rahvusvahelisel geofüüsikaaastal. Tema tõeline lugu sai alguse 28 aastat hiljem ajakirja maikuu numbris ilmunud artiklist Loodus, kus väideti, et Antarktika kohal oleva TO kevadise anomaalse miinimumi põhjuseks on tööstuslik (sh freoonide) õhusaaste (Farman et al., 1985).

Leiti, et osooniauk Antarktika kohal tekib tavaliselt kord kahe aasta jooksul, kestab umbes kolm kuud ja siis kaob. See ei ole läbiv auk, nagu võib tunduda, vaid süvend, seega on õigem rääkida "osoonikihi longusest". Kahjuks olid kõik edasised osooniaugu uuringud suunatud peamiselt selle inimtekkelise päritolu tõestamisele (Roan, 1989).

ÜKS MILLIMETER OSOONI Atmosfääriosoon on umbes 90 km paksune sfääriline kiht Maa pinnast kõrgemal ja osoon on selles ebaühtlaselt jaotunud. Suurem osa sellest gaasist on koondunud troopikas 26–27 km kõrgusele, keskmistel laiuskraadidel 20–21 km kõrgusel ja polaaraladel 15–17 km kõrgusel.
Osooni kogusisaldust (TOS), st osooni kogust atmosfäärisambas konkreetses punktis, mõõdetakse päikesekiirguse neeldumise ja emissiooniga. Mõõtühikuna kasutatakse nn Dobsoni ühikut (D.U.), mis vastab puhta osoonikihi paksusele normaalrõhul (760 mm Hg) ja temperatuuril 0 ° C. Sada Dobsoni ühikut vastab osoonikihi paksus 1 mm.
Osoonisisaldus atmosfääris kogeb igapäevaseid, hooajalisi, aastaseid ja pikaajalisi kõikumisi. Kui keskmine globaalne TO on 290 D.U., varieerub osoonikihi võimsus laias vahemikus - 90 kuni 760 D.U.
Osoonisisaldust atmosfääris jälgib ülemaailmne umbes saja viiekümnest maapealsest osonomeetrilisest jaamast koosnev võrk, mis on maapinnal väga ebaühtlaselt jaotunud. Selline võrk praktiliselt ei suuda registreerida anomaaliaid globaalses osooni jaotuses, isegi kui selliste anomaaliate lineaarne suurus ulatub tuhandete kilomeetriteni. Üksikasjalikumad andmed osooni kohta saadakse seadmesse installitud optiliste seadmete abil tehissatelliite Maa.
Tuleb märkida, et koguosooni (TO) mõningane vähenemine ei ole iseenesest katastroofiline, eriti keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel, sest pilved ja aerosoolid võivad absorbeerida ka ultraviolettkiirgust. Sealsamas Kesk-Siberis, kus pilviste päevade arv on suur, on isegi ultraviolettkiirguse defitsiit (umbes 45% meditsiinilisest normist).

Tänapäeval on osooniaukude tekke keemiliste ja dünaamiliste mehhanismide kohta erinevaid hüpoteese. Keemiline antropogeenne teooria aga eriti ei sobi teadaolevad faktid. Näiteks stratosfääri osooni kasv teatud geograafilistes piirkondades.

Siin on kõige "naiivsem" küsimus: miks tekib lõunapoolkeral auk, kuigi põhjas tekivad freoonid, hoolimata sellest, et pole teada, kas poolkerade vahel on sel ajal õhuside?

Osoonikihi märgatav vähenemine Antarktika kohal avastati esmakordselt 1957. aastal ja kolm aastakümmet hiljem süüdistati selles tööstust.

Ükski olemasolevatest teooriatest ei põhine laiaulatuslikel üksikasjalikel TO mõõtmistel ja stratosfääris toimuvate protsesside uuringutel. Antarktika kohal asuva polaarstratosfääri isolatsiooniastme ja mitmete muude osooniaukude moodustumise probleemiga seotud küsimuste vastamine oli võimalik ainult liikumise jälgimise uue meetodi abil. V. B. Kaškini välja pakutud õhuvooludest (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et al., 2002).

Õhuvoogusid troposfääris (kuni 10 km kõrgusel) on pikka aega jälgitud pilvede translatsiooni- ja pöörlemisliikumise jälgimisega. Osoon on tegelikult ka tohutu "pilv" kogu Maa pinnal ja selle tiheduse muutuste põhjal saab hinnata õhumasside liikumist üle 10 km, nagu me teame tuule suunda vaadates. pilves taevas pilves päeval. Sel eesmärgil tuleks osoonitihedust mõõta ruumilise võre punktides teatud ajaintervalliga, näiteks iga 24 tunni järel. Jälgides, kuidas osooniväli on muutunud, on võimalik hinnata selle pöörlemisnurka ööpäevas, liikumise suunda ja kiirust.

FREON BAN – KES VÕIDAB? 1973. aastal avastasid ameeriklased S. Rowland ja M. Molina, et mõnest lenduvast tehiskemikaalist päikesekiirguse toimel eralduvad klooriaatomid võivad stratosfääri osooni hävitada. Nad omistasid selles protsessis juhtiva rolli nn freoonidele (klorofluorosüsivesinikud), mida sel ajal kasutati laialdaselt kodumajapidamiste külmikutes, kliimaseadmetes, aerosoolide raketikütusena jne. 1995. aastal leidsid need teadlased koos P. Krutzen said nende avastuse eest auhinna Nobeli preemia keemias.
Hakati kehtestama piiranguid klorofluorosüsivesinike ja muude osoonikihti kahandavate ainete tootmisele ja kasutamisele. Osoonikihti kahandavate ainete Montreali protokollile, mis kontrollib 95 ühendit, on nüüdseks alla kirjutanud enam kui 180 riiki. Seaduses Venemaa Föderatsioon keskkonnakaitse kohta looduskeskkond Selle kohta on ka spetsiaalne artikkel
Maa osoonikihi kaitse. Osoonikihti kahandavate ainete tootmise ja tarbimise keelustamisel olid tõsised majanduslikud ja poliitilised tagajärjed. Freoonidel on ju palju eeliseid: nad on teiste külmutusagensitega võrreldes vähetoksilised, keemiliselt stabiilsed, mittesüttivad ja ühilduvad paljude materjalidega. Seetõttu olid keemiatööstuse juhid, eriti USA-s, alguses keelu vastu. Hiljem liitus keeluga aga DuPonti kontsern, kes tegi ettepaneku kasutada freoonide alternatiivina osaliselt halogeenitud klorofluorosüsivesinikke ja fluorosüsivesinikke.
IN lääneriigid"buum" algas vanade külmikute ja konditsioneeride väljavahetamisest uutega, mis ei sisalda osoonikihti kahandavaid aineid, kuigi sellised tehnilised seadmed on vähem tõhusad, vähem töökindlad, tarbivad rohkem energiat ja on kallimad. Ettevõtted, kes alustasid uute külmutusagensite kasutamist, said sellest kasu ja teenisid tohutut kasumit. Ainuüksi USA-s maksavad CFC keelud kümneid, kui mitte rohkem, miljardeid dollareid. Oli arvamus, et nn osooni säästmise poliitikat võiksid inspireerida suurte keemiakorporatsioonide omanikud, et tugevdada oma monopoolset positsiooni maailmaturul.

Uut meetodit kasutades uuriti osoonikihi dünaamikat 2000. aastal, mil Antarktika kohal täheldati rekordilist osooniauku (Kashkin et al., 2002). Selleks kasutati satelliidi andmeid osooni tiheduse kohta kogu lõunapoolkeral ekvaatorist pooluseni. Selle tulemusena leiti, et pooluse kohale tekkinud nn tsirkumpolaarse keerise lehtri keskosas on osoonisisaldus minimaalne, millest me allpool üksikasjalikult räägime. Nende andmete põhjal püstitati hüpotees osooni "aukude" tekke loomulikust mehhanismist.

Stratosfääri globaalne dünaamika: hüpotees

Tsirkumpolaarsed keerised tekivad stratosfääri õhumasside liikumisel meridionaal- ja laiussuunas. Kuidas see juhtub? Stratosfäär asub soojal ekvaatoril kõrgemal ja külmal poolusel madalamal. Õhuvood (koos osooniga) veerevad künka kujul stratosfäärist alla ja liiguvad üha kiiremini ekvaatorilt poolusele. Liikumine läänest itta toimub Coriolise jõu mõjul, mis on seotud Maa pöörlemisega. Selle tulemusena tunduvad õhuvoolud olevat lõuna- ja põhjapoolkeral keritud nagu niidid spindlile.

Õhumasside "spindel" pöörleb aastaringselt mõlemal poolkeral, kuid on tugevam hilistalvel ja varakevadel, kuna stratosfääri kõrgus ekvaatoril peaaegu ei muutu aastaringselt ja poolustel on see kõrgem. suvel ja madalamal talvel, kui on eriti külm.

Osoonikiht keskmistel laiuskraadidel tekib ekvaatorilt võimsa sissevoolu tõttu, samuti kohas toimuvate fotokeemiliste reaktsioonide tulemusena. Kuid pooluse piirkonnas olev osoon on tekkinud peamiselt ekvaatorilt ja keskmistelt laiuskraadidelt tuleva voolu tõttu ning selle sisaldus on seal üsna madal. Fotokeemilised reaktsioonid poolusel, kus päikesekiired langevad madala nurga all, on aeglased ja märkimisväärne osa ekvaatorilt tulevast osoonist jõuab teel hävida.

Osoonitiheduse satelliidiandmete põhjal püstitati hüpotees osooniaukude tekke loomuliku mehhanismi kohta.

Kuid õhumassid ei liigu alati nii. Kõige külmematel talvedel, kui pooluse kohal olev stratosfäär langeb Maa pinnast väga madalale ja "mägi" muutub eriti järsuks, olukord muutub. Stratosfääri hoovused veerevad alla nii kiiresti, et mõju on tuttav kõigile, kes on vaadanud, kuidas vesi läbi vanni augu alla voolab. Pärast teatud kiiruse saavutamist hakkab vesi kiiresti pöörlema ​​ja augu ümber moodustub iseloomulik lehter, mille tekitab tsentrifugaaljõud.

Midagi sarnast juhtub stratosfääri voogude globaalses dünaamikas. Kui stratosfääri õhuvoolud saavutavad piisavalt suure kiiruse, hakkab tsentrifugaaljõud neid poolusest eemale lükkama keskmiste laiuskraadide suunas. Selle tulemusena liiguvad õhumassid ekvaatorilt ja pooluselt üksteise poole, mis viib keskmistel laiuskraadidel kiiresti pöörleva keerise "võlli" tekkeni.

Õhuvahetus ekvaatori- ja polaaralade vahel lakkab ning ekvaatorilt ja keskmistelt laiuskraadidelt tulev osoon poolusele ei jõua. Lisaks pressitakse poolusele jääv osoon, nagu tsentrifuugis, tsentrifugaaljõu toimel välja keskmistele laiuskraadidele, kuna see on õhust raskem. Selle tulemusena langeb osooni kontsentratsioon lehtri sees järsult - pooluse kohale moodustub osooni "auk" ja keskmistel laiuskraadidel - kõrge osoonisisaldusega ala, mis vastab tsirkumpolaarse keerise "võllile".

Kevadel Antarktika stratosfäär soojeneb ja tõuseb kõrgemale – lehter kaob. Taastub õhuside keskmiste ja kõrgete laiuskraadide vahel, samuti kiirenevad osooni moodustumise fotokeemilised reaktsioonid. Osooniauk kaob enne järjekordset eriti külma talve lõunapoolusel.

Aga Arktikas?

Kuigi stratosfääri voolude ja vastavalt ka osoonikihi dünaamika põhja- ja lõunapoolkeral on üldiselt sarnane, tekib osooniauk vaid aeg-ajalt lõunapooluse kohal. Põhjapooluse kohal ei ole osooniauke, sest talved on pehmemad ja stratosfäär ei vaju kunagi piisavalt madalale, et õhuvoolud saaksid üles võtta lehtri moodustamiseks vajaliku kiiruse.

Kuigi tsirkumpolaarne keeris tekib ka põhjapoolkeral, pole seal lõunapoolkeraga võrreldes pehmemate talvede tõttu osooniauke täheldatud.

On veel üks oluline erinevus. Lõunapoolkeral pöörleb tsirkumpolaarne keeris peaaegu kaks korda kiiremini kui põhjapoolkeral. Ja see pole üllatav: Antarktikat ümbritsevad mered ja selle ümber on ringpolaarne merevool – sisuliselt pöörlevad koos hiiglaslikud vee- ja õhumassid. Põhjapoolkeral on pilt erinev: keskmistel laiuskraadidel on mandrid koos mäeahelikud, ja õhumassi hõõrdumine umbes maa pind ei lase tsirkumpolaarsel keerisel saavutada piisavalt suurt kiirust.

Põhjapoolkera keskmistel laiuskraadidel tekivad aga mõnikord väikesed erineva päritoluga osooni "augud". Kust nad tulevad? Õhu liikumine mägise põhjapoolkera keskmise laiuskraadi stratosfääris meenutab vee liikumist madalas kivise põhjaga ojas, mil veepinnale tekib arvukalt keerise. Põhjapoolkera keskmistel laiuskraadidel mängivad põhjapinna reljeefi rolli temperatuuride erinevused mandrite ja ookeanide, mäeahelike ja tasandike piiril.

Temperatuuri järsk muutus Maa pinnal põhjustab troposfääris vertikaalsete voolude teket. Nende hoovustega põrkuvad stratosfäärituuled tekitavad pööriseid, mis võivad võrdse tõenäosusega pöörata mõlemas suunas. Nende sees tekivad madala osoonisisaldusega alad, st osooniaugud, mis on palju väiksemad kui lõunapoolusel. Ja tuleb märkida, et sellised erineva pöörlemissuunaga keerised avastati esimesel katsel.

Seega võimaldab stratosfääri õhuvoolude dünaamika, mida jälgisime osoonipilve jälgides, anda usutava seletuse Antarktika kohal asuva osooniaugu tekkemehhanismile. Ilmselt toimusid sellised muutused osoonikihis stratosfääri aerodünaamiliste nähtuste tõttu ammu enne inimese ilmumist.

Kõik eelnev ei tähenda sugugi seda, et freoonid ja muud tööstusliku päritoluga gaasid ei mõjuks osoonikihile hävitavalt. Teadlased peavad aga veel välja selgitama, milline on osooniaukude teket mõjutavate looduslike ja inimtekkeliste tegurite suhe – nii olulistes küsimustes on lubamatu teha rutakaid järeldusi.

Maa on kahtlemata meie kõige ainulaadsem planeet Päikesesüsteem. See on ainus eluks kohandatud planeet. Kuid me ei hinda seda alati ja usume, et me pole võimelised muutma ja lõhkuma seda, mis on miljardite aastate jooksul loodud. Kogu eksistentsi ajaloo jooksul pole meie planeet kunagi saanud sellist koormust, nagu inimene talle andis.

Meie planeedil on osoonikiht, mis on meie eluks nii vajalik. See kaitseb meid päikese ultraviolettkiirte mõju eest. Ilma temata poleks elu sellel planeedil võimalik.

Osoon on iseloomuliku lõhnaga sinine gaas. Igaüks meist teab seda teravat lõhna, mis on eriti kuuldav pärast vihma. Pole ime, et osoon tähendab kreeka keeles "haisvat". See moodustub kuni 50 km kõrgusel maapinnast. Kuid suurem osa sellest asub 22-24 km kaugusel.

Osooniaukude põhjused

1970. aastate alguses hakkasid teadlased märkama osoonikihi vähenemist. Selle põhjuseks on tööstuses kasutatavate osoonikihti kahandavate ainete sattumine stratosfääri ülemistesse kihtidesse, rakettide väljalaskmine ja paljud muud tegurid. Need on peamiselt kloori ja broomi molekulid. Klorofluorosüsivesinikud ja muud inimese eralduvad ained jõuavad stratosfääri, kus mõju all päikesekiired lagunevad klooriks ja põletavad osooni molekule. On tõestatud, et üks kloorimolekul võib põletada 100 000 osooni molekuli. Ja see säilib atmosfääris 75 kuni 111 aastat!

Osooni langemise tagajärjel tekivad atmosfääri osooniaugud. Esimene avastati 80ndate alguses Arktikas. Selle läbimõõt ei olnud väga suur ja osoonisisaldus langes 9 protsenti.

Osooniauk Arktikas

Osooniauk on osoonisisalduse protsendi suur langus teatud kohtades atmosfääris. Juba sõna "auk" paneb meid seda ilma täiendavate selgitusteta mõistma.

1985. aasta kevadel langes Antarktikas jaama Halle Bay kohal osoonisisaldus 40%. Auk osutus tohutuks ja on juba Antarktika piiridest väljapoole liikunud. Kõrguselt ulatub selle kiht kuni 24 km-ni. 2008. aastal hinnati selle suuruseks juba üle 26 miljoni km2. See jahmatas kogu maailma. Kas on selge? et meie atmosfäär on suuremas ohus, kui arvasime. Alates 1971. aastast on osoonikiht kogu maailmas langenud 7%. Selle tulemusena hakkas meie planeedile langema bioloogiliselt ohtlikku päikese ultraviolettkiirgust.

Osooniaukude tagajärjed

Arstid usuvad, et osoonisisalduse vähenemise tulemusena on suurenenud nahavähi ja katarakti tõttu pimedaks jäämise protsent. Samuti väheneb inimese immuunsus, mis viib erinevat tüüpi muud haigused. Kõige rohkem kannatavad ookeanide ülemiste kihtide elanikud. Need on krevetid, krabid, vetikad, plankton jne.

Nüüd on ÜRO poolt allkirjastatud rahvusvaheline leping osoonikihti kahandavate ainete kasutamise vähendamiseks. Kuid isegi kui te lõpetate nende kasutamise. aukude sulgemiseks kulub üle 100 aasta.

Kas osooniauke saab parandada?

Praeguseks on teadlased pakkunud välja ühe võimaluse osooni taastamiseks lennukite abil. Selleks on vaja Maast 12-30 kilomeetri kõrgusel hapnikku ehk kunstlikult loodud osooni vabastada ja spetsiaalse pihustiga hajutada. Nii et vähehaaval saab osooniaugud täita. Selle meetodi puuduseks on see, et see nõuab märkimisväärseid majanduslikke raiskamist. Lisaks on võimatu korraga suurel hulgal osooni atmosfääri paisata. Samuti on osooni transportimise protsess keeruline ja ohtlik.

Müüdid osooniaukudest

Kuna osooniaukude probleem jääb lahtiseks, on selle ümber tekkinud mitmeid väärarusaamu. Nii püüti osoonikihi kahanemist väidetavalt rikastamise tõttu muuta tööstusele kasulikuks väljamõeldiseks. Vastupidi, kõik klorofluorosüsivesinikud on asendatud odavamate ja ohutumate loodusliku päritoluga komponentidega.

Veel üks vale väide, et väidetavalt osoonikihti kahandavad freoonid on osoonikihini jõudmiseks liiga rasked. Kuid atmosfääris on kõik elemendid segunenud ja saastavad komponendid võivad jõuda stratosfääri tasemele, milles osoonikiht asub.

Te ei tohiks usaldada väidet, et osooni hävitavad loodusliku päritoluga halogeenid, mitte inimtekkelised. See pole nii, see on inimtegevus, mis aitab kaasa erinevate kahjulike ainete vabanemisele, mis hävitavad osoonikihti. Vulkaanide plahvatuse ja muude loodusõnnetuste tagajärjed osooni seisundit praktiliselt ei mõjuta.

Ja viimane müüt on see, et osoon hävib ainult Antarktika kohal. Tegelikult tekivad osooniaugud kõikjal atmosfääris, mistõttu osooni kogus üldiselt väheneb.

Prognoosid tulevikuks

Kuna osooniaugud on muutunud, on neid hoolikalt jälgitud. Viimasel ajal on olukord muutunud üsna kahemõtteliseks. Ühelt poolt tekivad ja kaovad paljudes riikides väikesed osooniaugud, eriti tööstuspiirkondades, ning teisest küljest on positiivne trend mõnede suurte osooniaukude vähenemises.

Vaatluste käigus fikseerisid teadlased, et Antarktika kohal rippus suurim osooniauk, mis saavutas oma maksimaalse suuruse 2000. aastal. Sellest ajast saadik on satelliitide tehtud piltide põhjal otsustades auk tasapisi sisse tõmbunud. Need väited on esitatud teadusajakirjas Science. Keskkonnakaitsjad on välja arvutanud, et selle pindala on vähenenud 4 miljoni ruutmeetri võrra. kilomeetrit.

Uuringud näitavad, et järk-järgult aasta-aastalt suureneb osooni hulk stratosfääris. Sellele aitas kaasa Montreali protokolli allkirjastamine 1987. aastal. Selle dokumendi kohaselt püüavad kõik riigid vähendada heitkoguseid atmosfääri, vähendades transpordi hulka. Hiina on selles osas olnud eriti edukas. See reguleerib uute autode tekkimist ja seal on kvoodi kontseptsioon ehk aastas saab registreerida teatud arvu autode numbrimärke. Lisaks on tehtud mõningaid edusamme atmosfääri parandamisel, sest järk-järgult minnakse üle alternatiivsed allikad energiat, otsitakse tõhusaid ressursse, mis aitaksid säästa.

Alates 1987. aastast on osooniaukude probleemi tõstatatud rohkem kui korra. See probleem on pühendatud paljudele teadlaste konverentsidele ja kohtumistele. Küsimusi arutatakse ka riigi esindajate kohtumistel. Nii toimus 2015. aastal Pariisis konverents, mille eesmärk oli välja töötada kliimamuutuste vastased meetmed. See aitab ka vähendada atmosfääri eralduvaid heitmeid, mis tähendab, et osooniaugud tihenevad järk-järgult. Näiteks ennustavad teadlased, et 21. sajandi lõpuks kaob Antarktika kohal olev osooniauk täielikult.

Kus on osooniaugud (VIDEO)