Озоновый слой Земли - ABCD42.RU

Озоновый слой Земли

Озоновый слой

Озо́новый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км , в умеренных 20—25 , в полярных 15—20 ), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О2, образуя озон (О3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³ ) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов [1] и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20—25 км , наибольшая часть в общем объёме — на высоте 40 км . Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм . Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км .

Содержание

История открытия озонового слоя

Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Механизм Чепмена

Механизм образования, а также расходования озона был предложен Сидни Чепменом в 1930 году и носит его имя.

Реакции образования озона :

Фотолиз молекулярного кислорода происходит в стратосфере под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 175—200 нм и до 242 нм .

Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом:

Пути гибели озона

Кроме реакций, входящих в механизм Чепмена, имеется целый ряд других реакций, приводящих к гибели озона. Их все объединяют в несколько семейств, главными из которых является азотное, кислородное (из механизма Чепмена), водородное и галогеновое. Эти реакции представляют собой каталитические циклы, поэтому их также называют соответствующими циклами.

Водородный цикл (HOx):

Доля в расходовании озона различных химических семейств: [2]

Давление, гПа азотное кислородное водородное галогеновое
1,31 0,10 0,26 0,41 0,21
3,78 0,50 0,14 0,11 0,25
8,93 0,68 0,11 0,08 0,13
21,9 0,46 0,12 0,19 0,20
55,8 0,12 0,03 0,48 0,14

Доля галогенового пути распада стратосферного озона увеличилась в результате деятельности человека, что привело к возникновению озоновых дыр. Генеральная ассамблея ООН в 1994 году провозгласила 16 сентября ежегодным Международным днём охраны озонового слоя.

Примечания

  1. И.К. ЛаринХимия озонового слоя и жизнь на Земле // Химия и жизнь — XXI век. — 2000. — № 7. — С. 10–15..
  2. Andrew Dessler. The Chemistry and Physics of Stratospheric Ozone. Academic Press. 2000

См. также

  • Озоновая дыра
  • Монреальский протокол
  • Международный день охраны озонового слоя

Ссылки

Озоновый слой на Викискладе ?
  • Озоновый слой Земли.
  • Химия озонового слоя.

Статьи и обзоры

  • Озон в атмосфере. Озоновый слой — ультрафиолетовый щит Земли
  • Химия и алхимия озонового слоя
  • Охрана озонового слоя в мире

Международные соглашения

  • Венская конвенция об охране озонового слоя
  • Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Кривенковское
  • Журавский, Мацей

Смотреть что такое «Озоновый слой» в других словарях:

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — озоновый экран, озоносфера, слой атмосферы (стратосферы) на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации озона на высоте 20 25 км. Здесь плотность озона в 10 раз больше, чем у поверхности Земли. Озоновый слой задерживает проникновение к земной … Экологический словарь

Озоновый слой — озоновый экран, озоносфера, слой атмосферы на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации озона в 10 раз больше, чем у поверхности Земли. О.с. задерживает проникновение к земной поверхности наиболее жесткого ультрафиолетового излучения,… … Словарь черезвычайных ситуаций

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ, слой земной атмосферы, в котором сосредоточен озон (О3). Он достигает наибольшей плотности на высоте 21 26 км. Создаваемый поступающим солнечным светом, озоновый слой впитывает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения,… … Научно-технический энциклопедический словарь

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — (ozone layer) Слой стратосферы, предохраняющий землю от воздействия вредной радиации. Считается, что разрушение этого слоя происходит в результате человеческой деятельности, в частности из за применения хлорфторуглеродов (ХФУ) и других химических … Экономический словарь

Озоновый слой — означает слой атмосферного озона над пограничным слоем планеты. Источник: ВЕНСКАЯ КОНВЕНЦИЯ ОБ ОХРАНЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ … Официальная терминология

озоновый слой — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN ozone layer The general stratum of the upper atmosphere in which there is an appreciable ozone concentration and in which ozone plays an important part in the radiative balance … Справочник технического переводчика

озоновый слой — ozono sluoksnis statusas T sritis chemija apibrėžtis 15–50 km virš Žemės paviršiaus esantis atmosferos sluoksnis, kuriame susikaupusi didžioji atmosferos ozono dalis. atitikmenys: angl. ozone layer; ozonosphere rus. озоновый слой … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Озоновый слой — (ozone layer)Ozone layer, слой в верхней атмосфере Земли, на высоте 15–20 км над земной поверхностью, состоит из бесцветного нестабильного газа, образующегося при воздействии ультрафиолетового излучения на кислород. Задерживает все формы… … Страны мира. Словарь

Озоновый слой (группа) — Озоновый слой Лотогип рок группы «Озоновый слой» Основная информация Жанр Рок … Википедия

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ ЗЕМЛИ — Охраняемый законом объект окружающей природной среды, представляющий собой верхний слой атмосферы на высоте 7 8 километров (на полюсах), 17 18 километров (на экваторе) с повышенной концентрацией молекул озона, поглощающий губительное для живых… … Словарь бизнес-терминов

Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы

Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы

Ученые предполагают, что возникновение озонового экрана Земли произошло четыреста миллионов лет назад. Именно этот процесс, по их мнению, позволил микроорганизмам подняться со дна океана и выйти на сушу. Так на Земле появилась жизнь.

  • Что такое озоновый слой
  • Озоновый слой и УФ-излучение
  • Разрушение озонового слоя
  • Озоновые дыры
  • Мир без озонового слоя
  • Заключение

Что такое озоновый слой

Озоновый слой — это самый легкий и тонкий слой в атмосфере, который содержит относительную концентрацию озона (до 0,001%). Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового излучения, которое способно причинить значительный ущерб жизни на Земле.

Однако озоновый слой не только покрывает нашу планету. Его также можно найти и на поверхности земли — он используется для таких целей, как отбеливание бумажной целлюлозы, обеззараживание питьевой воды и удаление неприятных запахов из продуктов.

Как образуется озоновый слой

Озон — это аллотропная модификация кислорода. Ультрафиолетовые лучи расщепляют молекулы кислорода, превращая О2 в О+О. После расщепления О присоединяется к другим молекулам кислорода, образуя озон (О3=О+О2).

О3 и молекулы кислорода «поглощают» около 97–99% вредного ультрафиолетового излучения, преобразовывая его в тепло.

Где находится озоновый слой

Озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли, в верхних слоях атмосферы. Озоносфера (или озоновый экран) в разных широтах планеты находится на разных уровнях. В тропических широтах озоновый слой находится на расстоянии от 25 до 30 км, в умеренных — от 20 до 25 км, в полярном круге расстояние еще меньше — от 15 до 25 км.

Толщина озонового слоя

Озоновый слой считается самым тонким в атмосфере. Концентрация озона в верхних слоях измеряется в единицах Добсона. Одна единица Добсона составляет 10 микрометров чистого озона при температуре 0 °C и стабильном атмосферном давлении. Нормальной концентрацией озона считается 300 единиц. Отсюда следует, что толщина озонового слоя составляет всего 3 000 микрометров (3 миллиметра).

Озоновый слой и УФ-излучение

Главная задача озонового слоя — оберегать планету от опасной солнечной радиации.

УФ-излучение в малых дозах полезно для человеческого организма, потому что напрямую связано с выработкой витамина D.

В современной медицине это излучение используется для лечения псориаза, остеопороза, желтухи, экземы и рахита. При лечении также учитывается риск негативного воздействия, поэтому любое использование данного излучения происходит под четким медицинским наблюдением.

Долгосрочное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения на человека может спровоцировать развитие острых и хронических заболеваний кожи, глаз и иммунной системы.

Солнечные ожоги случаются в результате долгого влияния УФ-излучения на кожу. Оно способно вызвать дегенеративные изменения клеток кожи, фиброзной ткани и кровеносных сосудов. Рак кожи и катаракта — самые серьезные и нередкие последствия облучения ультрафиолетом.

Мощность ультрафиолетового излучения Солнца чаще всего делят на три категории:

  1. УФ-А (от 320 до 400 нанометров): не поглощаемая озоном длина, так как находится на безопасном расстоянии.
  2. УФ-В (от 280 до 320 нанометров): большая часть поглощается озоном, но данная длина излучения может быть вредна для чувствительной кожи.
  3. УФ-С (менее 280 нанометров): полностью поглощается озоном. Наиболее опасная длина, потому что она самая короткая и может уничтожить добрую часть нашей экосистемы.

Разрушение озонового слоя

Годы изучения защитного экрана показали, что над поверхностью Земли в некоторых районах озоновый слой начал истончаться. Первую «брешь» обнаружили над Антарктидой.

Причиной повреждения и истончения озоносферы Земли были признаны синтетические и искусственные вещества, образованные в результате промышленной деятельности.

Причина разрушения озона — хлорфторуглерод, группа органических соединений, включающих атомы фтора, хлора и углерода. Эти соединения не токсичны, стабильны и, взаимодействуя с воздухом, не образуют взрывоопасных веществ.

Фреон (хладагент) — яркий представитель этих соединений и включает в себя более 40 различных веществ. Область применения фреона захватывает практически все сферы жизнедеятельности человека. Впервые хлорфторуглероды стали использовать в работе холодильных устройств (холодильники, кондиционеры), заменив ими токсичные и взрывоопасные аммиак и сернистый газ. Позже хлорфторуглероды стали широко эксплуатировать в аэрозольных баллонах, вспенивателях, растворителях, а также в пищевой и парфюмерной отраслях.

Однако сейчас известно, что под воздействием солнечной радиации хлорфторуглероды разлагаются в атмосфере и образуют вещества, которые эффективно разрушают молекулы озона. И если на Земле фреон не представляет опасности для жизни, в стратосфере он активно разрушает защитную систему нашей планеты.

Монреальский протокол

В 1987 году Всемирная Метеорологическая Организация и Программа ООН по окружающей среде собрали вместе ученых, дипломатов, защитников окружающей среды, членов правительства, представителей промышленности и коммерческие организации для заключения соглашения о поэтапном отказе от химических веществ. В январе 1989 года вступил в силу Монреальский протокол, первое в мире международное соглашение о регулировании химических загрязнителей.

Читайте также  Расширение производства хлеба

В рамках протокола было решено постепенно сокращать производство и использование озоноразрушающих химических веществ, в первую очередь был введен запрет на использование ХФУ (хлорфторуглерод) в распылительных аэрозольных баллончиках.

Озоновые дыры

В 1985 году над Антарктидой обнаружили озоновую «дыру» диаметром более 1 000 км. По сей день она является самой большой и занимает площадь чуть меньше 20 млн кв. км.

К счастью, как таковой дыры нет. На самом деле, когда ученые и популярные средства массовой информации ссылаются на дыру в озоновом слое, речь идет об области с низкой концентрацией озона. Толщина озоновой оболочки в этой местности меняется в зависимости от времени года.

Почему дыра образовалась именно над Антарктидой, если главная причина в опасных выбросах?

Ученые объясняют этот феномен тем, что хлорфторуглероды переносятся в Антарктику воздушными потоками. Особенные климатические условия, а конкретно — крайне низкие температуры (до −80 °C) способствуют формированию стратосферных облаков.

В этих облаках происходит серия химических реакций. Хлор, содержащийся в ХФУ, отделяется от других веществ, кристаллизуется и в течение всего холодного периода сохраняется в таком состоянии. С приходом весны интенсивность ультрафиолетовых лучей усиливается, атомы хлора высвобождаются, разрушая молекулы озона. В итоге образуется озоновая дыра.

Мир без озонового слоя

Озоновая дыра над Антарктидой не единственная. Количество дыр растет с каждым годом по всему миру. Поток солнечной радиации увеличивается и вызывает вспышки раковых заболеваний кожи и катаракту, причем дети этому явлению подвержены сильнее.

Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда (НАСА), чтобы доказать значение озонового слоя, смоделировали ситуацию стремительного разрушения защитного экрана Земли.

Группа ученых начала работу с создания модели атмосферной циркуляции земной системы, которая учитывает химические реакции в атмосфере, колебания температуры и ветра, изменения солнечной энергии, а также другие элементы глобального изменения климата. Потери озона изменяют температуру в разных частях атмосферы, и эти изменения способствуют или подавляют химические реакции.

Затем исследователи увеличили выброс ХФУ и подобных соединений на 3% в год, что примерно вдвое меньше, чем в начале 1970-х годов, когда хлорфторуглероды активно использовались в производстве и быту. Ученые позволили моделируемому миру развиваться с 1970 по 2065 год.

Год 2065. Почти две трети озоносферы Земли исчезло. У самой большой озоновой дыры над Антарктидой появился двойник над Северным полюсом. Ультрафиолетовое излучение, падающее на города средних широт (например, Вашингтон), настолько сильное, что способно вызвать солнечный ожог всего за пять минут. Из-за высокого уровня радиации вероятность мутации ДНК увеличивается на 650%.

Решение есть

Увидев мир без озонового слоя, ученые пришли к выводу, что разрушение стратосферного озона можно остановить. Альтернативные вещества, которые не навредят защитному экрану Земли, существуют. К ним относятся углекислый газ, нетоксичный пропан, аммиак и изобутан (природный хладагент).

Как отмечают экологи, озоновый щит планеты уже сейчас восстанавливается на 1–3% в десятилетие. При благоприятных прогнозах озоновые дыры могут исчезнуть по всей планете к 2060 году. Команда ученых НАСА предполагает, что восстановление озонового слоя связано с Монреальским протоколом.

Специалисты из Национального управления океанических и атмосферных исследований США в 2018 году обнаружили крупные выбросы в атмосферу озоноразрушающего газа — трихлорфторметана.

Было установлено, что эпицентр выбросов находится в Восточной Азии, а позже более 18 производственных фабрик в Китае сами признались в незарегистрированном использовании фреона.

Экологи считают, что повлиять на целостность озонового слоя могут сами люди на бытовом уровне. Озоновый экран планеты также подвергается атакам парниковых газов и токсичных выбросов воздушного и наземного транспорта. Использование экологически чистого топлива, сохранение ресурсов земли и правильная утилизация вредных отходов сыграет значительную роль в спасении Земли.

Стоит начать очищение окружающей среды с маленького островка — своей квартиры. Через открытые окна в наше жилище поступает большое количество пыли, вредных испарений, ядовитых выбросов и неприятных запахов. В этой ситуации поможет бризер: благодаря трехступенчатой системе фильтрации устройство препятствует проникновению в комнату вредных веществ, бактерий, аллергенов и вирусов с улицы. Бризер борется с духотой в квартире и создает все условия для комфортной жизни и спокойного сна.

Заключение

Проблема разрушения озонового слоя планеты тесно связана с угрозой глобального потепления. Есть предположение, что восстановление озоновой оболочки замедлит таяние льдов

Правительство и многие крупные промышленные корпорации играют большую роль в том, как мы используем ресурсы Земли. Если сохранение окружающей среды станет первоочередной задачей каждого из государств, возможно, разрушительное влияние на нашу среду обитания достигнет минимума.

Что такое озоновый слой и почему его разрушение вредно? Описание, фото и видео

В 20 – 50 километрах над поверхностью Земли в атмосфере находится слой озона. Озон — это особая форма кислорода. Большинство молекул кислорода воздуха состоит из двух атомов. Молекула же озона состоит из трех атомов кислорода.

Озон образуется под действием солнечного света. При столкновении фотонов ультрафиолетового света с молекулами кислорода от них отщепляется атом кислорода, который, присоединившись к другой молекуле O2, образует О3 (озон).

Толщина озонового слоя

Озоновый слой атмосферы очень тонок. Если всем имеющимся в наличии озоном атмосферы равномерно покрыть участок площадью в 45 квадратных километров, то получится слой толщиной в 0,3 сантиметра. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон.

Опасность и полезность озонового слоя

Жарким туманным днем в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как этот газ (трехатомный кислород) разрушает легкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, начинают задыхаться и ощущать боль в груди.

Деревья и кусты, обрамляющие загазованные магистрали, при высоких концентрациях озона в воздухе перестают нормально расти. Но если озон находится там, где ему положено быть — на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, от которых кожа становится загорелой. Но если на кожу падает избыток ультрафиолетового излучения, то можно получить солнечный ожог или заболеть раком кожи.

Что разрушает озоновый слой?

Об озоновом слое атмосферы ученые узнали в 70 годы. Было сделано открытие, что производные хлор фтор углерода (фреоны) — соединения, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллонах — уничтожают озон. Фреоны выделяются в атмосферу при каждом использовании баллончика с дезодорантом или лаком для волос.

Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой разрушается – исчезает.

В 1978 году, основываясь на данных о действии фреонов на озоновый слой атмосферы, правительство Соединенных Штатов Америки (США) запретило производство и продажу аэрозолей, содержащих фреоны. Правда, производители аэрозолей, а вместе с ними и многие ученые, считают неубедительной теорию разрушения озонового слоя. В 1985 году английские ученые сделали поразительное открытие.

Они обнаружили над Антарктидой огромную «дыру» в озоновом слое. Это отверстие площадью с США появляется ежегодно весной. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количество озона в соседних участках снижается. Например, зимой 1992 года слой озона над Европой и Канадой стал на 20 процентов тоньше.

Как выяснили ученые, в небе над Антарктидой очень высока концентрация ангидрида хлорной кислоты — соединения, образующегося в момент разрушения молекулы озона хлором. Открытие англичан подтверждает, что распространенное использование фреонов действительно создает проблему озоновых дыр. Ученые подсчитали, что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1 процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3- 6 процентов, так как на 2 процента увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая нас более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, например малярии. Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений — от деревьев до злаков.

Влияние на климат

Еще более тревожит то, что истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод. Некоторые ученые подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объеме уйдет 100 лет.

Интересное видео об озоновом слое

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Дыра, которую мы залатаем

Почему Монреальский протокол — это история успеха

В прошлом месяце над Арктикой была замечена озоновая дыра площадью шесть миллионов квадратных километров. Над северным полюсом такое случилось впервые, и неожиданная близость атмосферной бреши к нашему дому заставила многих задаться резонным вопросом: кажется, для защиты озонового слоя планеты человечество приложило немало сил — неужели мы в итоге не справились? На самом деле нет, все хорошо: дыра над Арктикой это не симптом неудачи Монреальского протокола, а сам протокол вообще следует считать образцовым примером тому, что мы умеем решать проблемы глобального масштаба. О том, как его принимали и что получили 31 год спустя, рассказывает для N + 1 ведущий научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) Алексей Екайкин.

У климатических отрицателей есть один железный (как им кажется) аргумент: мол, вспомните историю с озоновым слоем — раздули шумиху с фреоном, перешли на производство других хладагентов, кто-то на этом заработал, а потом про озон благополучно забыли. Вот и с глобальным потеплением точно так же, это игра нечестных дельцов, пытающихся погреть на потеплении руки.

Парадокс этого аргумента в том, что в реальности все было ровно наоборот. История с Монреальским протоколом это пример того, что человечество способно успешно решать отдельно взятые глобальные проблемы.

Хлор, пожиратель озона

В начале 1970-х годов химики Франк Шервуд Роуленд и Марио Молина заинтересовались судьбой хлорфторуглеродов (ХФУ) в атмосфере. Первоначально они собирались использовать эти инертные и потому долгоживущие газы для изучения атмосферной циркуляции. Ученые предположили, что рано или поздно эти вещества попадают в стратосферу, где время их жизни может составлять 40-150 лет, и где они постепенно разлагаются ультрафиолетом с образованием хлора. Им также были известны работы Пауля Крутцена и Харольда Джонстона, которые примерно в то же время изучали разложение озона в атмосфере за счет реакции с оксидами азота.

Читайте также  Экспертиза ценности документов 5

Роуленд и Молина осознали, что хлор с озоном может вести себя схожим образом — и 28 июня 1974 года опубликовали коротенькую, всего 2 странички, статью в журнале Nature о том, что производимые человеком ХФУ могут разрушать озоновый слой. Один из самых неприятных выводов статьи заключался в том, что в этих реакциях хлор действует в качестве катализатора: то есть один атом хлора может «убить» много молекул озона.

Зачем озон планете

Озон — это неустойчивая форма кислорода с химической формулой О3.

Обнаружили его в XVIII веке по характерному запаху, но описали уже лишь в XIX-м. Озон образуется из кислорода, но для реакции нужно много энергии — поэтому в природе озон возникает при грозовых разрядах, либо под действием коротковолнового солнечного излучения, ультрафиолета.

Озон — мощнейший окислитель, эффективно разлагает органику, и это его свойство успешно используется для дезинфекции. Но это же делает его для нас, людей, ядовитым газом. Смертельная концентрация озона — всего-навсего 4,8 ppm (миллионных долей, то есть 4,8 молекулы озона на 1 миллион молекул воздуха). К счастью, мы распознаем озон в воздухе по запаху гораздо раньше, чем он станет для нас опасен. (Не забывайте, что при использовании домашнего озонатора дышать этим «запахом грозы» нельзя, нужно покинуть помещение!)

В тропосфере озон, таким образом, считается загрязняющим веществом.

Но бóльшая часть атмосферного озона находится в стратосфере: наибольшая концентрация на высоте 20-25 км может достигать 2-8 ppm, образуясь там из кислорода под действием солнечного света — это и есть тот самый «озоновый слой». Здесь озон выполняет важнейшую функцию — он поглощает солнечное излучение в жестком ультрафиолетовом диапазоне (UV-b, 280-315 нм), которое, достигая поверхности Земли, крайне опасно для человека (вызывает рак кожи и катаракту), растений и морского фитопланктона.

Озоновый экран образовался на нашей планете около миллиарда лет назад, когда фотосинтезирующие бактерии устроили на Земле «кислородную революцию», после которой жизнь смогла выбраться из моря на сушу.

Экран этот весьма тонкий: если собрать весь озон атмосферы возле поверхности Земли и сжать до нормального давления, то получится слой толщиной всего лишь около 3 миллиметров — что соответствует 300 единицам Добсона (ДЕ), в которых принято измерять содержание этого газа.

Как менялся озоновый слой над Антарктидой с 1979 по 2019 год

NASA Earth Observatory

Озон производится в стратосфере постоянно, но озоновый слой не становится больше, потому что этот газ разрушается реакциями с оксидами азота, галогенами (особенно хлором и бромом), ионами OH-, а также самопроизвольно. До того, как на происходящее с озоном стали влиять мы, образование и разрушение озона находились в равновесии, которое изредка нарушалось впрыском в стратосферу разрушающих озон веществ вулканами.

Время чинить небо

В 1974-м году события развивались стремительно. Широкая общественность сильно обеспокоилась, и уже в декабре 1974 года Роуленд и Молина были приглашены на слушания в палату представителей США, где было принято решение более детально изучить этот вопрос. В 1976 году академия наук США, проведя собственные исследования, подтвердила выводы ученых.

В 1985 году Британская антарктическая служба опубликовала данные об аномально низкой концентрации озона на антарктической станции Халли Бэй. В то же время измерения химического состава стратосферы показало аномально высокое содержание хлора. Так человечество осознало, что «озоновая дыра» — реальность, в которой мы уже существуем какое-то время.

Почему дыра в Антарктиде

Почему дыра в Антарктиде, хотя фреоны выпускаются в атмосферу в основном в Северном полушарии?

Дело в том, что пока фреоны добираются до стратосферы, они успевают хорошенько перемешаться в атмосфере планеты — поэтому снижение концентрации озона в стратосфере происходит повсеместно: за период с 1980 по 2000 год содержание озона в средних и низких широтах упало на 5-7 процентов. Но в Антарктиде особые условия, и потому содержание озона падало особенно сильно. Зимой над Антарктикой формируется полярный вихрь, который препятствует притоку озона из более низких широт. В условиях полярной ночи температура в нижней стратосфере падает до -80 ºС, и там формируются полярные стратосферные — они же перламутровые — облака (ПСО), в присутствии которых химические реакции разрушения озона резко ускоряются. Но для этих реакций также нужно УФ излучение, поэтому основное снижение уровня озона приходится на весну, с появлением первых солнечных лучей.

Над Антарктикой формируется огромная дыра в озоновом слое, покрывающая весь континент — количественно это значит, что концентрация озона здесь оказывается на уровне 220 единиц Добсона и ниже. Ближе к лету температура повышается, полярные стратосферные облака разрушаются, вихрь размывается, в Антарктику начинает идти насыщенный озоном воздух из нижних широт, и к декабрю дыра затягивается.

Перламутровые облака над антарктической станцией Мак-Мердо

Alan R Light / Wikimedia commons / CC BY-SA 2.0

Сразу же после появления первых данных о влиянии фреонов на озон в игру вступили промышленники, производящие аэрозоли, спреи и хладагенты, во главе с американской фирмой DuPont. В Америке упали продажи аэрозолей, и это им не нравилось. Председатель правления «Дюпон» назвал теорию антропогенного влияния на озон «научной фантастикой, кучей мусора, полной чепухой». Корпорации не сдавались вплоть до самого конца, хотя и обещали прекратить производство ХФУ, если будут даны убедительные доказательства их влияния на озон. С принятием Монреальского протокола им пришлось уступить.

В 1985 году была согласована Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1987 году подготовлен к подписанию Монреальский протокол — дополнение к конвенции, в котором изложены цели и методы сокращения разрушающих озон веществ. 1 января 1989 года он вступил в силу. К 2013 году его ратифицировали все страны ООН, острова Кука, Святой престол, а также Европейский союз. Последним подписавшим Протокол государством стал Южный Судан, получивший независимость в 2011 году.

Таким образом, от первой научной публикации до решения на международном уровне прошло 13 лет. Это следует признать огромным успехом. Крутцен, Молина и Роуленд в 1995 году получили за своё открытие Нобелевскую премию по химии.

Протокол подразумевает постепенное сокращение до нуля производства и потребления разрушающих озон веществ (ODSs — Ozone Depleting Substances) — мы для простоты будем называть их «фреонами».

Среди фреонов выделяются несколько групп, в зависимости от их разрушительного потенциала.

  • Наиболее опасные для озона вещества — хлорфторуглероды (ХФУ), имеющие химическую формулу типа CFCl3. Протокол предусматривал постепенное снижение их производства и потребления до нуля к 1996 году с заменой на менее опасные субстанции (ГХФУ и ГФУ, о них ниже). При этом для некоторых веществ были сделаны исключения — например, дозволялось использовать ХФУ в некоторых замкнутых циклах, например тушения пожаров на подводных лодках. Другая опасность ХФУ в том, что они — исключительно мощные парниковые газы, чей отеплительный потенциал в тысячи раз больше, чем у СО2.
  • Следующая группа — гидрохлорфторуглероды (ГХФУ). Их разрушительный потенциал существенно ниже, чем у ХФУ, потому что они в основном разрушаются уже в тропосфере. Развитые страны начали снижать потребление ГФХУ в 2004 году, а производство в 2010 году, выход на ноль должен состояться в этом. Для развивающихся стран предусмотрена отсрочка порядка 10 лет. Также, как и ХФУ, ГХФУ являются мощными парниковыми газами.
  • Наконец, третья группа — это гидрофторуглероды (ГФУ). Они не разрушают озоновый слой, поскольку не содержат хлора, и именно на них в основном заменяли ХФУ и ГХФУ. Тем не менее, они также являются парниковыми газами, поэтому в 2016 году было принято решение сократить и их производство тоже (поправка Кигали к Монреальскому протоколу).

Расчеты показывают, что сокращение производства и выпуска в атмосферу фреонов должно дать положительный эффект на озоновый слой через несколько десятилетий — из-за большого времени жизни этих веществ в стратосфере. Сейчас, по прошествии 30 лет, можно подводить первые итоги.

Монреальские завоевания

Концентрация ГХФУ, напротив, продолжает расти — поскольку именно этими веществами были поначалу заменены ХФУ. Тем не менее, общая концентрация фреонов, приведенная к эквиваленту «эффективного хлора» (верхняя панель на рисунке ниже), уже преодолела максимум в конце XX века.

Изменение концентрации ODS в атмосфере с 1950 года, и прогноз до конца XXI века. Кружки — данные наблюдений, сплошные линии — оценка прошлых изменений до начала измерений, пунктир — прогноз на будущее

Озоновый слой Земли

16 сентября ежегодно отмечается Международный день охраны озонового слоя ( ОСО). Озоновый слой в атмосфере поглощает ультрафиолетовые излучения Солнца, губительные для всего живого на Земле.

Истощение озонового слоя побудило международное сообщество создать механизм сотрудничества по принятию мер для защиты озонового слоя, который закреплен в Венской конвенции об охране озонового слоя от 22 марта 1985 года.
В сентябре 1987 года это привело к разработке проекта Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Согласно протоколу, защита осуществляется путем принятия мер по ограничению общего мирового производства и потреблению веществ, негативно влияющих на состояние ОСО, с конечной целью их полной ликвидации. Для каждой группы химических веществ установлен график поэтапного отказа от производства и потребления, чтобы в конечном итоге отказаться от них полностью. Россия, являясь стороной Венской конвенции и Монреальского протокола, постепенно сокращает использование и производство озоноразрушающих веществ.

Сегодня протокол является одним из самых успешных экологических соглашений. Глобальные усилия поэтапного отказу от озоноразрушающих веществ повлияли на сокращение размеров дыры в озоновом слое, что, в свою очередь, играет положительную роль в защите здоровье людей, развитии экономики и сохранении экосистем. Реализация положений Монреальского протокола способствует улучшению климатической обстановки в мире.

#Росгидромет #озоновый_слой #ОСО #Международный_день_охраны_озонового_слоя #Международный_день

Прогноз погоды в вашем городе и регионе вы сможете узнать на официальном сайте Гидрометцентра России:
https://meteoinfo.ru/forecasts

В этот день 17 сентября в Москве:
Максимальная температура 27,6°C в 1955 году,
Минимальная -2,0°C в 1995 года.

#Росгидромет #сентябрь2021 #погода #прогноз #ПрогнозПогоды

Знаете все приборы от А до Я и можете рассказать об особенностях каждого? А про какой прибор измеряющий атмосферное давление мы вам еще не рассказали?

Гипсотермометр ( от греч. hýpsos — высота, Θέρμη «тепло» + μετρέω «измеряю»), прибор для измерения атмосферного давления по температуре кипящей жидкости.
Кипение жидкости наступает, когда упругость образующегося в ней пара достигает величины внешнего давления. Измерив температуру пара кипящей жидкости, по специальным таблицам находят величину атмосферного давления.

Читайте также  Органы внутренней секреции

Гипсотермометр состоит из специального термометра, позволяющего отсчитывать температуру с точностью 0,01°, и кипятильника, который состоит из металлического сосуда с дистиллированной водой и раздвижной трубки с двойными стенками. Термометр помещается внутри этой трубки и омывается парами кипящей воды. Работа гипсотермометра основана на том, что с изменением давления меняется и температура кипения воды.

Для измерения давления в свободной атмосфере пользуются гипсотермометром, у которых кипение жидкости происходит без искусственного подогрева, без кипятильника. В таких гипсотермометрах применяются жидкости с температурой кипения ниже температуры окружающего воздуха. Такой прибор обычно состоит из сосуда Дьюара с жидкостью и миниатюрного термометра сопротивления.

Гипсотермометр имеет преимущества по сравнению с анероидом ( также прибор для измерения атмосферного давления), так как вероятность погрешностей у него меньше благодаря упругими свойствами мембранной коробки и влиянию температуры; в нём нет механических передач. Вследствие его сложности, гипсотермометр обычно используют в экспедиционных условиях в горах и полевых условиях, когда анероиды не могут обеспечить необходимой точности измерений.

Было интересно? Узнали ли вы что-то новое про гипсотермометр? Считаете данный прибор важным?

Интересуйтесь и познавайте с #Росгидромет и #вкопилкуэрудита

#год_науки_и_техники #прибор #гипсотермометр

Озоновый слой – какова его основная функция

Озон представляет собой аллотропный газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода. Концентрация вещества в верхнем атмосферном слое формирует озоновый слой, защищающий все живые организмы от опасного ультрафиолетового излучения. Прямые солнечные лучи оказали бы негативное воздействие на растительный мир, животных, людей. История открытия озонового слоя началась в 1912 г., когда французские физики при помощи спектроскопа смогли доказать существование вещества в отдаленной от Земли стратосфере.

Как образуется озон?

Образование озона происходит в большей степени в верхних атмосферных слоях под воздействием ультрафиолета. Молекулы кислорода, подвергаясь излучению, расщепляются на атомы, соединяются с другими молекулами. Также он образуется в ходе реакции разложения перекисей, окислении фосфора, электрических разрядов в атмосфере.

В лаборатории вещество получают из воздуха, кислорода с помощью специального устройства – озонатора.

В чистом виде озон – газ голубого цвета с характерным запахом, в твердом состоянии – кристаллы черного цвета. Сжиженное вещество имеет темно-фиолетовый цвет.

Где расположен?

Преимущественно ОС расположен в стратосфере – верхнем слое, который находится на высоте 25 км от земли. Там концентрируется примерно 90% озона на планете. Из стратосферы посредством обмена воздушными массами вещество поступает в нижний слой – тропосферу. Количество озона в тропосферном слое составляет примерно 10%.

Процесс формирования озонового слоя (ОС)

Как говорилось ранее, природный озон образуется при воздействии ультрафиолетовых лучей на кислород. При концентрации вещества в стратосфере происходит формирование тонкого озонового слоя, поглощающего избыточное излучение.

Существуют данные, что озон образуется еще в мезосфере, на высоте 50-80 км от поверхности земли. Мезосферный слой подвергается сильному коротковолновому излучению. По этой причине молекулы большей части газов распадаются, в том числе и озона. Однако разлагается он не полностью. Часть вещества опускается в стратосферу, где плотность позволяет находиться в равновесии, и формируется слой повышенной концентрации.

Толщина слоя

Толщина слоя составляет от 2 до 4 мм. Это зависит от области Земли. Минимум регистрируется на экваторе, максимум – у полюсов. Среднее значение толщины озонового слоя составляет 3 мм. Несмотря на тонкость, он выполняет хорошую защитную функцию.

Опасность и полезность слоя

Невидимые ультрафиолетовые лучи обладают большой энергией. Такое излучение разрушающе действует на белки, ДНК живых организмов. Количество ультрафиолета, достигающего поверхности планеты, составляет менее 1%. Поглощая большую часть лучей, ОС в атмосфере способствует защите от их агрессивного воздействия.

Важно отметить, что озон обладает выраженными окислительными свойствами. По этой причине в больших количествах он также представляет опасность для живых организмов. Вещество оказывает общетоксическое, раздражающее действие, может вызывать головные боли, тошноту, рвоту, кашель, бронхит, отек легких, снижение иммунитета.

Роль ОС Земли

Роль озонового слоя заключается не только в поглощении 99% процентов жестких ультрафиолетовых лучей, защищающих людей, животный и растительные миры, но и в регулировании галактического космического излучения. Ученые утверждают, что продолжительное воздействие космической радиации негативно отражается на здоровье. Нарушение слоя озона даже частично приводит к увеличению жесткости излучения.

Влияние на климат

Озон также выполняет функции экрана для инфракрасного излучения Земли, поглощая некоторую его часть. Это предохраняет планету от избыточной потери тепла, повышается отепляющее свойство атмосферы. В результате внешних воздействий происходит разрушение озонового слоя. По этой причине снижается температура воздуха, меняются направления ветров. Эти факторы способствуют изменению климата Земли в худшую сторону.

Встреча с озоном в повседневной жизни. Пахнет озоном

В повседневной жизни запах озона можно чувствовать после грозы, так как вещество образуется из кислорода под воздействием электрических разрядов. Происходит это явление в большинстве случаев после сильной грозы с мощными и частыми ударами молнии. Озон обладает способностью дезинфицировать окружающее пространство, разлагая токсические примеси в атмосфере. По этой причине после грозы воздух становится более свежим. В малых дозах вещество не представляет угрозы для здоровья.

Неприятное открытие ученых: озоновая дыра над Антарктидой

В 1980-х гг. над Антарктидой ученые обнаружили разрушение озонового щита. Возникновение дыры объясняется тем, что вместе с воздушными массами в регион попадают хлорфторуглероды, выпускаемые охладительными установками, аэрозольными баллончиками. По причине продолжительных периодов низкой температуры образуются высокие стратосферные облака, происходят различные химические реакции. Атомы хлора, содержащиеся в хлорфторуглеродах, отсоединяются.

В весенний период, когда усиливается солнечная активность, хлор под воздействием ультрафиолета становится катализатором реакций превращения озона в кислород. По этой причине озоновый экран начинает истончаться, и образуется дыра. Однако с наступлением лета происходит восполнение вещества в атмосфере, так как атомы хлора вновь присоединяются к другим веществам.

Во многом уменьшение толщины слоя связано с деятельностью человека. Запуск ракет, самолеты, промышленные выбросы токсичных веществ приводят к истончению озонового щита.

Возникновение дыр периодически регистрируется над всей поверхностью планеты. Последствия разрушения ОС могут быть губительны для планеты. Уменьшение количества озона в стратосфере даже на 1% провоцирует множество дополнительных случаев развития катаракты, рака кожи, ослабление иммунитета. Большие дозы ультрафиолета вредны для креветок, мальков, крабов, обитающих на поверхности океана.

Недруги озона

Использование человечеством многочисленных веществ с целью создания комфорта в жизни губительно отражается на экологии, провоцирует истощение слоя озона. Основными недругами озонового экрана считаются:

  1. Хлорфторуглероды. У поверхности вещества являются инертными, но, попадая в верхний атмосферный слой, становятся активными. Применяются в холодильниках, кондиционерах, тепловых насосах. Когда приборы выходят из строя, и их выбрасывают, то в большинстве случаев вредные вещества попадают в атмосферу. Хлорфторуглероды используются при производстве пористых пластмасс. Вещества имеют свойство вспенивать пластмассу. При этом они рассеиваются в атмосфере. Еще одной сферой применения хлорфторуглеродов является очистка компьютерных микросхем.
  2. Оксид азота. Попадает в атмосферу при горении углеводородного топлива. Основными источниками вредного вещества являются двигатели самолетов, ракет, автомобилей. В сельском хозяйстве применяются азотные удобрения. При разложении они выделяют окислы азота, которые попадают в стратосферу и вызывают процесс разделения озона.
  3. Метан. Поступает в атмосферу в ходе вентиляции шахт, добычи нефти, газа, заболачивания низменных ландшафтов.

Существенный выброс веществ, разрушающих ОС, происходит при запуске ракет и многоразовых космических кораблей.

Меры для защиты и восстановления ОС

Попадание даже небольшого количества вредных веществ в верхние атмосферные слои оказывает негативное влияние на защитный озоновый экран. Проблема сохранения слоя стала одной из глобальных. После обнаружения дыры над Антарктидой стали приниматься меры. В 1985 г. была принята Венская конвенция, включающая такие пункты:

  1. Проведение систематических исследований озонового слоя, наблюдение за его состоянием.
  2. Сокращение и ликвидация эмиссии вредных веществ.
  3. Проведение разработок специальных технологий, способствующих минимизации ущерба.
  4. Осуществление мониторинга деятельности, приводящей к возникновению дыр.
  5. Создание Озонового секретариата с целью координирования принимаемых мер по защите озонового щита.

В 1987 г. был разработан Монреальский протокол, который стал дополнением к конвенции. Он предусматривает постепенное сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ. Промышленности предоставили время на поиск, создание приемлемых альтернатив. В результате поправок к документу список регулируемых веществ расширился, были введены меры по ограничению их экспорта и импорта. Протокол подписали 197 государств.

Озоновый секретариат функционирует на основе программы ООН по защите окружающей среды. Его основные обязанности включают:

  • организация собраний государств-участников Венской конвенции, Монреальского протокола, рабочих групп, комитетов;
  • организация реализации решений, принятых на собрании;
  • обработка данных, полученных от участников Монреальского протокола об использовании озоноразрушающих веществ;
  • мониторинг выполнения положений конвенции и протокола, подготовка отчетов к собраниям;
  • предоставление информации международным организациям по вопросам охраны озонового экрана.

Деятельность секретариата регулируется соответствующими статьями конвенции и протокола.

Найти альтернативу хлорфторуглеродам для производства холодильной техники оказалось проблематичным. Это требовало больших финансовых затрат. Однако постепенно решение было найдено. Современные холодильники оснащаются 2 типами хладагентов:

  1. R134a – гидрофторуглеродное соединение с термодинамическими свойствами, имеющее нулевой озоноразрущающий потенциал.
  2. R600a – изобутан, представляющий собой химическое соединение с нулевым разрушающим потенциалом. Применяется в основном для производства бытовых холодильников, обеспечивает пониженное энергопотребление.

Важно отметить, что в 2010 г. был полностью прекращен выпуск вредного хладагента R12. Однако вещество способно попадать в стратосферу, наносить вред еще в течение продолжительного времени.

Для наполнения аэрозольных баллонов стали использовать пропан-бутановую смесь, которая не уступает по свойствам хлорфторуглеродам.

Существует множество проектов по защите и восстановлению ОС. Одним из них является, например, искусственное получение озона в стратосфере.

Подобные проекты требуют существенных финансовых вложений, что откладывает их реализацию.

В российском законодательстве существует закон, регулирующий производство и использование веществ, разрушающих озоновый щит Земли. Для предотвращения опасных изменений принимаются такие меры:

  • контроль изменений состояния ОС, климата под влиянием различных процессов;
  • соблюдение нормативов допустимых выбросов, негативно влияющих на климат и озоновый экран;
  • регулирование производства, применения веществ, разрушающих слой;
  • применение штрафных санкций за нарушение закона.

Учет обращения озоноразрущающих веществ в России ведется на основе данных таможенной статистики внешней торговли, отчетов, предоставленных юридическими лицами, индивидуальными предпринимателями.

После принятия большинством государств мер, направленных на охрану озонового щита, ситуацию удалось улучшить.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: