Озоновый слой располагается: Озоновый слой Земли, что это такое, зачем он нужен, причины и последствия разрушения

Озоновый слой Земли, что это такое, зачем он нужен, причины и последствия разрушения

Если Вы получали солнечный ожог, значит, Вы испытали на себе агрессивное воздействие ультрафиолетового излучения. Чтобы защититься от УФ-лучей, мы чаще всего используем солнцезащитный крем. Для нашей планеты роль крема от загара играет озоновый слой. Без этого «щита» мы бы не просто загорели — на Земле бы со временем не осталось ничего живого.

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.

Содержание:

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).

Аллотропными модификациями называют вещества, сходные по составу, но отличающиеся по химическому строению и, соответственно, физическим свойствам.

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).

Гордон Миллер Борн Добсон — британский физик и метеоролог XX века. Он посвятил свою жизнь изучению озона в атмосфере и сконструировал первый озоновый спектрометр.

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.

Озоновый слой служит естественным щитом Земли и спасает человечество от ультрафиолетовой радиации, которая также вызывает мутации ДНК.

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.

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%.

Усиление ультрафиолетового излучения спровоцирует гибель планктона в океанах и, следовательно, уменьшит рыбные запасы. Также ультрафиолет может оказать неблагоприятное воздействие на рост растений, что приведет к полному увяданию сельского хозяйства.

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.

Автор: Полина Тарасова

Нынешняя озоновая дыра над Антарктикой – самая крупная за последние несколько лет

В этом году озоновая дыра в Южном полушарии росла наиболее быстро с середины августа и уже к началу октября достигла своего пика в 24 миллиона квадратных километров, что больше среднего показателя за последние десять лет. Сейчас она простирается почти над всей территорией Антарктиды.  

 

Озоновая дыра – область озонового слоя, в которой содержание озона находится ниже отметки 220 единиц Добсона, – образуется над Антарктидой ежегодно. Но каждый год ее размеры и время появления меняются. 

 

В этом году самое низкое содержание озона – 95 единиц Добсона – было зафиксировано 1 октября. Ученые считают, что к этому моменту истощение озонового слоя по масштабам достигло своего пикового значения в 2020 году.  

 

«Озоновая дыра 2020 года похожа на ту, что мы наблюдали в 2018 году – она также была довольно крупной…», – сообщил директор Службы мониторинга атмосферы «Коперник» Винсент-Анри Пех. Он добавил, что в связи с наступлением светлого времени года на Южном полюсе в последние недели наблюдается дальнейшее истощение озонового слоя.  

 

«После необычайно небольшого и кратковременного сокращения озонового слоя в 2019 году, вызванного особыми метеорологическими условиями, в этом году мы снова зарегистрировали довольно крупную дыру, что подтверждает необходимость строгого соблюдения Монреальского протокола», — добавил Винсент-Анри Пех. 

 

Монреальский протокол запрещает производство и использование целого ряда озоноразрушающих химикатов. На сегодняшний день в «черный список» включено уже более 100 таких веществ, в том числе хлорфторуглероды. Но поскольку они остаются в атмосфере в течение нескольких десятилетий, их концентрация все еще достаточно высока, и это продолжает приводить к разрушению озона. 

 

В 2018 году ученые пришли к выводу, что озоновый слой планеты восстанавливается, и это может замедлить глобальное потепление. Они отметили, что скорость его восстановления составляет 1-3 процента за десять лет и что при таких темпах он должен полностью восстановиться над Северным полушарием к 2030-м годам, над Южным — к 2050-м, а над полюсами – к 2060 году.  

 

Эксперты считают, что крупная озоновая дыра в 2020 году над Антарктидой была вызвана сильным, стабильным и холодным полярным вихрем. 

 

Озоновый слой защищает Землю от солнечной радиации, а ультрафиолетовое излучение является основной причиной меланомы и других раковых заболеваний кожи.  

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ И МИФ ОБ ОПАСНОСТИ ИЗ КОСМОСА

В настоящее время общепринято мнение, что все живое на Земле от губительного воздействия жесткого, биологически опасного ультрафиолетового излучения защищает озоновый слой. Поэтому немалую тревогу во всем мире вызвало сообщение о том, что в этом слое обнаружены «дыры» — области, где толщина озонового слоя существенно уменьшена. После ряда исследований был сделан вывод, что разрушению озона способствуют фреоны — фторхлорпроизводные предельных углеводородов (C_nH_2n+2), имеющие химические формулы типа CFCl₃, CHFCl₂, C₃H₂F₄Cl₂ и другие. Фреоны к тому времени уже находили широчайшее применение: они служили рабочим веществом в домашних и промышленных холодильниках, ими в качестве пропеллента (выталкивающего газа) заряжались аэрозольные баллончики с парфюмерией и бытовой химией, их использовали для проявки некоторых технических фотоматериалов. И поскольку утечки фреонов при этом колоссальны, в 1985 году была принята Венская конвенция по защите озонового слоя, а 1 января 1989 года составлен Международный (Монреальский) протокол о запрещении производства фреонов. Тем не менее у старшего научного сотрудника одного из московских институтов Н. И. Чугунова, специалиста в области физической химии, участника советско-американских переговоров о запрещении химического оружия (Женева, 1976 год), возникли серьезные сомнения как в «заслугах» озона в защите от ультрафиолета, так и в «вине» фреонов в разрушении озонового слоя. Ось суточного вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости

‹

›

Суть предлагаемой гипотезы заключается в том, что все живое на Земле от биологически опасного ультрафиолета защищает не озон, а кислород атмосферы. Именно кислород, поглощая это коротковолновое излучение, преобразуется в озон. Рассмотрим гипотезу с точки зрения основного закона природы — закона сохранения энергии.

Если, как сейчас принято считать, озоновый слой задерживает ультрафиолетовое излучение, то он поглощает его энергию. Но энергия не может исчезнуть бесследно, и поэтому с озоновым слоем что-то должно произойти. Есть несколько вариантов.

Переход энергии излучения в тепловую. Следствием этого должно быть нагревание озонового слоя. Однако он расположен на высоте устойчиво холодной атмосферы. А первая область повышенной температуры (так называемый мезопик) находится в два с лишним раза выше озонового слоя.

Энергия ультрафиолета расходуется на разрушение озона. Если это так, рушится не только основной тезис о защитных свойствах озонового слоя, но и обвинения в адрес «коварных» промышленных выбросов, которые якобы разрушают его.

Накопление энергии излучения в озоновом слое. Оно не может происходить бесконечно. В какой-то момент будет достигнут предел насыщения озонового слоя энергией, и тогда, скорее всего, пойдет химическая реакция взрывного типа. Однако в природе никто и никогда не наблюдал взрывов озонового слоя.

Несоответствие закону сохранения энергии свидетельствует о том, что мнение о поглощении озоновым слоем жесткого ультрафиолета не обосновано.

Известно, что на высоте 20-25 километров над Землей озон образует слой повышенной концентрации. Возникает вопрос — откуда он там появился? Если рассматривать озон как дар природы, то на эту роль он не пригоден — слишком легко разлагается. Причем процесс разложения имеет ту особенность, что при малом содержании озона в атмосфере скорость разложения невелика, а с ростом концентрации она резко увеличива ется, и при 20-40% содержания озона в кислороде разложение идет уже со взрывом. А чтобы в воздухе появился озон, необходимо воздействие какого-то источника энергии на атмосферный кислород. Им может быть электрический разряд (особая «свежесть» воздуха после грозы — следствие появления озона), а также коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Именно облучение воздуха ультрафиолетом длиной волны около 200 нанометров (нм) — один из способов получения озона в лабораторных и промышленных условиях.

Ультрафиолетовое излучение Солнца лежит в диапазоне длин волн от 10 до 400 нм. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет излучение. Энергия излучения расходуется на возбуждение (переход на более высокий энергетический уровень), диссоциацию (разъединение) и ионизацию (превращение в ионы) молекул газов атмосферы. Расходуя энергию, излучение ослабевает, или, иначе, поглощается. Это явление количественно характеризуют коэффициентом поглощения. С уменьшением длины волны коэффициент поглощения увеличива ется — излучение воздействует на вещество сильнее.

Принято подразделять ультрафиолетовое излучение на два диапазона — ближний ультрафиолет (длина волны 200-400 нм) и дальний, или вакуумный (10-200 нм). Судьба вакуумного ультрафиолета нас не волнует — он поглощается в высоких слоях атмосферы. Именно ему принадлежит заслуга в создании ионосферы. Следует обратить внимание на отсутствие логики при рассмотрении процессов поглощения энергии в атмосфере — дальний ультрафиолет создает ионосферу, а ближний ничего не создает, энергия исчезает без последствий. Так получается по гипотезе о его поглощении озоновым слоем. Предлагаемая гипотеза устраняет эту нелогичность.

Нас интересует ближний ультрафиолет, который пронизывает нижележащие слои атмосферы, в том числе — стратосферу, тропосферу, и облучает Землю. На своем пути излучение продолжает изменять спектральный состав за счет поглощения коротких волн. На высоте 34 километра излучений с длиной волн короче 280 нм не обнаружено. Наиболее же биологически опасным считается излучение с длинами волн от 255 до 266 нм. Из этого следует, что губительный ультрафиолет поглощается, не достигнув озонового слоя, то есть высот 20-25 километров. А до поверхности Земли доходит излучение с минимальной длиной волны 293 нм, опасности не
представляющее. Таким образом озоновый слой не принимает участия в поглощении биологически опасного излучения.

Рассмотрим наиболее вероятный процесс образования озона в атмосфере. При поглощении энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения часть молекул ионизуется, теряя электрон и приобретая положительный заряд, а часть диссоциирует на два нейтральных атома. Свободный электрон, образовавшийся при ионизации, соединяется с одним из атомов, образуя отрицательный ион кислорода. Разноименно заряженные ионы соединяются, образуя нейтральную молекулу озона. Одновременно атомы и молекулы, поглощая энергию, переходят на верхний энергетический уровень, в возбужденное состояние. Для молекулы кислорода величина энергии возбуждения равна 5,1 эВ. В возбужденном состоянии молекулы находятся около 10^-8 секунды, после чего, испуская квант излучения, распадаются (диссоциируют) на атомы.

В процессе ионизации кислород имеет преимущество: он требует для этого наименьшей энергии среди всех составляющих атмосферу газов — 12,5 эВ (у водяного пара — 13,2; углекислого газа — 14,5; водорода — 15,4; азота - 15,8 эВ).

Таким образом, при поглощении ультрафиолета в атмосфере образуется своего рода смесь, в которой преобладают свободные электроны, нейтральные атомы кислорода, положительные ионы молекул кислорода, при их взимодействии образуется озон.

Взаимодействие ультрафиолетового излучения с кислородом происходит по всей высоте атмосферы — есть сведения, что в мезосфере, на высоте от 50 до 80 километров, уже наблюдается процесс образования озона, который продолжается в стратосфере (от 15 до 50 км) и в тропосфере (до 15 км). Вместе с тем верхние слои атмосферы, в частности мезосфера, подвержены такому сильному воздействию коротковолнового ультрафиолета, что ионизуются и распадаются молекулы всех составляющих атмосферу газов. Не может не разлагаться и только что образовавшийся там озон, тем более, что для этого требуется почти такая же энергия, как и для молекул кислорода. И тем не менее разрушается он не полностью — часть озона, который в 1,62 раза тяжелей воздуха, опускается в нижние слои атмосферы до высоты 20-25 километров, где плотность атмосферы (примерно 100 г/м³) позволяет ему находиться как бы в равновесном состоянии. Там молекулы озона создают слой повышенной концентрации. При нормальном атмосферном давлении толщина озонового слоя составляла бы 3-4 миллиметра. Практически невозможно представить, до каких сверхвысоких температур должен был разогреться столь маломощный слой, если бы он действительно поглощал почти всю энергию ультрафиолетового излучения.

На высотах ниже 20-25 километров продолжается синтез озона, о чем свидетельствует изменение длины волн ультрафиолетового излучения с 280 нм на высоте 34 километра до 293 нм у поверхности Земли. Образовавшийся озон, будучи не в состоянии подняться вверх, остается в тропосфере. Это определяет постоянное содержание озона в воздухе приземного слоя зимой на уровне до 2.10^-6 %. Летом концентрация озона в 3-4 раза выше, по-видимому, за счет дополнительного образования озона при грозовых разрядах.

Таким образом, от жесткого ультрафиолетового излучения все живое на Земле защищает кислород атмосферы, озон же оказывается всего лишь побочным продуктом этого процесса.

Когда было обнаружено появление «дыр» в озоновом слое над Антарктикой в сентябре-октябре и над Арктикой — ориентировочно в январе-марте, возникли сомнения в достоверности гипотезы о защитных свойствах озона и о разрушении его промышленными выбросами, так как ни в Антарктиде, ни на Северном полюсе никакого производства нет.

С позиции же предлагаемой гипотезы сезонность появления «дыр» в озоновом слое объясняется тем, что летом и осенью над Антарктидой и зимой и весной над Северным полюсом атмосфера Земли практически не подвергается воздействию ультрафиолета. Полюса Земли в эти периоды находятся в «тени», над ними нет источника энергии, необходимой для образования озона.

ЛИТЕРАТУРА

Митра С. К. Верхняя атмосфера. — М., 1955.
Прокофьева И. А. Атмосферный озон. — М.; Л., 1951.

Что такое озоновый слой? | Вечные вопросы | Вопрос-Ответ

Озоновый слой находится на высоте от 15 до 25 километров над поверхностью Земли. Первыми его обнаружили и описали 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.

Как образуется озоновый слой?

Озон (от др.-греч. ὄζω — «пахну») — модификация кислорода, состоящая из трёхатомных молекул O3. При нормальных условиях — голубой газ. 

Озон в атмосфере образуется под действием солнечного света. При столкновении фотонов ультрафиолетового света с молекулами кислорода (О2) от них отщепляется атом кислорода, который, присоединившись к другой молекуле О2, образует озон (О3).

Зачем нужен озоновый слой?

Озоновый слой поглощает опасные ультрафиолетовые лучи, защищая тем самым всё живое на Земле от их губительного излучения. Ослабление слоя усиливает поток солнечной радиации.

Повышение интенсивности УФ-излучения затрудняет процесс фотосинтеза у растений и ведёт к снижению урожайности сельскохозяйственных культур; от ультрафиолета гибнет фитопланктон — кормовая база обитателей Мирового океана; негативно влияет интенсивное УФ-излучение и на человека — растёт восприимчивость к болезням, изменяется структура и пигментация кожи, повышается вероятность возникновения болезней глаз, раковых заболеваний, повреждения молекул ДНК.

Какова толщина озонового слоя?

Озоновый слой атмосферы очень тонкий и составляет всего лишь 0,3 мм.

Почему образуются озоновые дыры?

Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них — загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.

Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии, и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы. Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества. Учёные отмечают, что некоторые вредные соединения, попав в атмосферу, могут продолжать там свою разрушительную деятельность в течение 75–100 лет.

Где находятся озоновые дыры?

Первая озоновая дыра диаметром более 1000 км была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Впоследствии ещё одна дыра была обнаружена над Арктикой, сейчас же учёным известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной и опасной по-прежнему остаётся та, что возникла над Антарктидой.

Несмотря на то, что сегодня многими странами мира активно принимаются меры по ограничению выбросов в атмосферу опасных веществ, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. По прогнозам учёных, затягивания озоновых дыр не стоит ожидать ранее 2048 года.

Смотрите также:

ООН: озоновый слой проявляет признаки восстановления

• Роджер Харрабин
• Би-би-си, обозреватель по экологии

11 сентября 2014

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Озоновый слой расположен на высоте от 20 до 50 км в стратосфере

Озоновый слой, который предохраняет жизнь на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения, впервые за много десятилетий проявляет признаки восстановления.

Об этом свидетельствуют данные ООН.

Самая крупная прореха в озоновом слое, которая возникает ежегодно над Антарктидой, также прекратила рост.

В докладе ООН говорится, что потребуется не менее десяти лет, прежде чем эта дыра станет сокращаться.

Ученые убеждены, что это восстановление стало возможным после политического решения запретить применение газообразных хлорсодержащих фреонов, принятому в 80-х годах прошлого века.

Исследование было опубликовано Всемирной метеорологической организацией и Экологической программой ООН.

«Международные усилия по спасению озонового слоя являются примером успеха экологического движения. Он должен побудить нас проявлять такую же энергию и настойчивость в решении проблемы изменения климата», — заявил генеральный секретарь ВМО Мишель Жарро.

Пока что ученые не могут быть полностью уверены в том, что озоновый слой начал восстанавливаться. Профессор Дэвид Воэн из Британского антарктического института говорит, что новые данные, полученные его коллегами, станут проверкой результатов ВМО.

«Мы должны проявлять осторожность, но, похоже, что хорошие новости подтверждаются нашими данными. Если это так, можно считать, что международное сотрудничество в этой сфере оказалось эффективным», — заявил он в интервью Би-би-си.

Проблема углекислого газа

Однако далеко не все обстоит столь же благополучно в области эмиссии парниковых газов, от которой зависит глобальное потепление. На прошлой неделе ВМО сообщила, что уровень выбросов парниковых газов в атмосферу достиг рекордной отметки.

Автор фото, .

Подпись к фото,

Сокращение озонового слоя было впервые зафиксировано в Антарктиде

Решение проблемы выбросов в атмосферу углекислого газа, метана и других парниковых газов, которые являются продуктами человеческой деятельности, представляется гораздо более сложным делом, чем ограничения в производстве нескольких химических соединений, который могут быть заменены другими, менее опасными для озонового слоя.

Монреальский протокол 1987 года, запрещающий производство и применение хлорсодержащих газов-фреонов, которые широко применяли в холодильных установках и аэрозолях, способствовал, по данным Экологической программы ООН, сокращению раковых заболеваний кожи на 2 миллиона случаев в год.

Этот запрет также снижает ущерб, причиняемый ультрафиолетовым излучением природе, сельскому хозяйству, здоровью человека, в том числе зрению и иммунитету.

ВМО считает, что озоновый слой доложен достигнуть своего уровня 1980 года в середине нынешнего столетия и несколько позже в случае Антарктики, где он сокращается до опасного предела ежегодно в период с августа по декабрь.

Ученые считают, что это процесс мог бы быть ускорен по крайней мере на 11 лет, если все существующие запасы фреонов, содержащиеся в старых холодильниках и огнетушителях, были бы уничтожены.

Автор фото, nasa

2020 Озоновая дыра в Антарктике большая и глубокая

Озоновая дыра, ежегодно возникающая над Антарктикой, является одной из самых крупных и глубоких за последние годы. Эксперты ВМО сообщили, что анализ показывает, что отверстие достигло максимального размера.

Озоновая дыра 2020 года быстро росла с середины августа и достигла пика в 24 миллиона квадратных километров в начале октября. Сейчас он покрывает 23 миллиона км2, что выше среднего показателя за последнее десятилетие и распространяется на большую часть Антарктического континента.

Программа ВМО Глобальная служба атмосферы тесно сотрудничает со Службой мониторинга атмосферы Коперник, НАСА, Канадой по вопросам окружающей среды и изменения климата и другими партнерами в целях мониторинга озонового слоя Земли, который защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей солнца.
Ozone Watch НАСА сообщает о самом низком значении в 95 единиц Добсона, зафиксированном 1 октября. Ученые видят признаки того, что озоновая дыра 2020 года, похоже, достигла своего максимального размера.
«Степень развития событий, связанных с озоновой дырой, каждый год сильно различается. Озоновая дыра 2020 года похожа на дыру 2018 года, которая также была довольно большой дырой и определенно находится в верхней части пакета за последние пятнадцать лет или около того », — Винсент-Анри Пойш,  директор службы мониторинга атмосферы Коперника в ЕЦСПП , говорится в пресс-релизе.

«С возвращением Солнца к Южному полюсу в последние недели мы наблюдали продолжающееся истощение озонового слоя в этом районе. После необычайно маленькой и кратковременной озоновой дыры в 2019 году,  вызванной особыми метеорологическими условиями, в этом году мы снова регистрируем довольно большую, что подтверждает необходимость продолжения соблюдения Монреальского протокола, запрещающего выбросы озоноразрушающих химикатов.”

Монреальский протокол запрещает выбросы химикатов, разрушающих озоновый слой. После запрета на галогенуглеводороды озоновый слой медленно восстанавливается; данные четко показывают тенденцию к уменьшению площади озоновой дыры.

В последней научной оценке  разрушения озонового слоя Программы ВМО / ООН по окружающей среде, выпущенной в 2018 году, сделан вывод о том, что озоновый слой находится на пути восстановления и к потенциальному возвращению значений озона над Антарктикой к уровням до 1980 года к 2060 году.

Большая озоновая дыра в 2020 году была вызвана сильным, стабильным и холодным полярным вихрем, который постоянно поддерживал температуру озонового слоя над Антарктидой.
Истощение озонового слоя напрямую связано с температурой в стратосфере, которая представляет собой слой атмосферы на высоте от 10 до 50 км. Это связано с тем, что полярные стратосферные облака, которые играют важную роль в химическом разрушении озона, образуются только при температурах ниже -78 ° C.
Эти полярные стратосферные облака содержат кристаллы льда, которые могут превращать нереактивные соединения в реактивные, которые затем могут быстро разрушать озон, как только солнечный свет становится доступным для запуска химических реакций. Эта зависимость от полярных стратосферных облаков и солнечной радиации является основной причиной того, что озоновая дыра видна только в конце зимы / начале весны.
Наблюдалось, что концентрация стратосферного озона снизилась до почти нулевых значений над Антарктидой на высоте около 20-25 км (50-100 гПа), при этом глубина озонового слоя опускается чуть ниже 100 единиц Добсона, что составляет примерно треть его типичного значения за пределами озоновая дыра.
В течение весеннего сезона в Южном полушарии (август — октябрь) озоновая дыра над Антарктикой увеличивается в размерах, достигая максимума между серединой сентября и серединой октября. Когда температура в атмосфере (стратосфере) начинает повышаться в конце весны в Южном полушарии, истощение озонового слоя замедляется, полярный вихрь ослабевает и, наконец, разрушается, и к концу декабря уровни озона возвращаются к норме.

Источник: сообщение ВМО

Озоновый слой: определение, характеристики, разрушение

Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев, один из которых – озоновый. При взаимодействии солнечного излучения с кислородом на высоте от 15 до 35 километров от земной поверхности образуется оболочка, влияющая на климат и развитие живых организмов. Защитная функция озонового слоя (экрана, озоносферы) заключается в препятствовании проникновения высоких доз ультрафиолетового излучения в нижние слои атмосферы, являющейся средой обитания большинства живых организмов. Особенность слоя в том, что его целостность может быть нарушена по ряду естественных или антропогенных причин.

История открытия

Только в XIII веке ученые смогли предположить, а затем в начале XX века доказать наличие озона в слоях земной атмосферы. Все началось в 1785 году, когда нидерландский физик Мартин Ван Марум обнаружил озон во время одного из своих опытов. Он построил машину, через которую пропускал электрические искры. Характерный запах вместе с доказанным наличием окислительных свойств, образующихся при пропуске электрического заряда, позволили в дальнейшем открыть трехатомную модификацию кислорода – озон.

Открытие вещества с описанием его свойств совершил Кристиан Фридрих Шенбейн в 1839 году. Немецкий химик получил его лабораторным путем, а также написал книгу, выпущенную в 1844 году, – «Получение озона химическими способами». Название озону дано по греческому слову, обозначающему «пахну» – это связано с резким запахом.

Существование озонового слоя в атмосфере Земли было открыто в 1912 году французскими физиками Шарлем Фабри и Анри Буиссоном. Ученые производили измерения солнечного излучения, заметив, что до земной поверхности не доходят ультрафиолетовые лучи конца светового спектра длиной менее 315 нанометров.

Существенный вклад в точные измерения озонового слоя, располагающегося на разной высоте относительно земной поверхности, внес британский метеоролог Гордон Миллер Борн Добсон. Ученый изобрел озоновый спектрометр (Добсонометр), необходимый для измерения количество озона прямо с поверхности земли. Для этого в течение 1928-1958 годов по всему миру была создана сеть станций, функционирующая по сей день. А содержание озона в атмосфере выражается с помощью Единицы Добсона, учитывающая содержание озоновых молекул на квадратный сантиметр.

Мнения ученых относительно срока формирования озонового слоя расходятся: от 400 миллионов до почти 2 миллиардов лет назад. Именно в этот период произошло насыщение поверхности Земли кислородом, позволившее развиваться растениям, а также подняться животным из воды на сушу.

Характеристики озонового слоя

Высота расположения c в разных частях Земли отличается и составляет по наиболее распространенной оценке 15-35 километров от поверхности.

Существуют более широкие оценки: от 10 до 50 километров. В зависимости от климата выделяются три основных значения высоты озонового слоя:

Климат	Высота, км
Тропический	25-30
Умеренный	20-25
Полярный	15-20

Слой целиком располагается в зоне стратосферы, им ограничен верхний жизненный предел в биосфере. Точное значение толщина рассчитать невозможно из-за изменяющихся условий: температуры и давления. При нормальных значениях (0 градусов, давление 100 кПа) толщина озоносферы составила бы от 1,7 до 4 миллиметров.

Озоновый экран полностью состоит из трехатомного кислорода O₃. Он формируется под действием солнечного излучения на двухатомный кислород O₂, содержащегося в стратосфере. Взаимодействие приводит сначала к распаду двух атомов, а затем – к соединению трех. За счет этого происходит формирование озонового слоя, который поглощает наиболее опасные ультрафиолетовые лучи.

Основные функции и польза

Защита нижних слоев атмосферы от опасного ультрафиолетового излучения – основная задача, выполняемая озоновым слоем.

Защитная оболочка позволяет проходить процессам фотосинтеза на земной поверхности, делающими среду доступной для развития живых организмов.

Выделяется несколько групп ультрафиолетового излучения по длине волны, которые имеют разную поглощаемость слоем озона:

Длина лучей, нм	Поглощаемость	Опасность
315-400	Не поглощается	Не опасны
280-315	Частично поглощается	Опасны для человека при длительном воздействии
менее 280	Полностью поглощаются	Опасны для всей экосистемы

Кроме того, для определения поглощаемости используются “полосы поглощения”, названные в честь ученых:

Длина лучей, нм	Название полосы
400-750	Шапюи
300-400	Хаггинса и Шалона-Лефевра
240-300	Хартли

Возможная опасность озона

Опасность проникновения коротковолновых лучей к нижним слоям атмосферы грозит нарушением процессов фотосинтеза, за счет которых обеспечивается жизнь на земной поверхности. Также воздействие излишнего излучения на человека приводит к развитию кожных, глазных, кровеносных заболеваний. Повышенная концентрация озона обладает токсичностью, приводящую к негативным для организма последствиям:

• раздражению дыхательных путей;
• развитию атеросклероза;
• влиянию на репродуктивные функции мужчин;
• развитию сердечно-сосудистых заболеваний.

Чрезмерное попадание озона в организм может привести к нарушению структуры ДНК и последующей мутации.

Контакт озона с огнем приводит к взрыву независимо от его состояния: жидкого или газообразного.

Процесс образования озонового слоя

Озон формируется на границе тропосферы и стратосферы, причем его попадание в нижний слой атмосферы представляет опасность. На границе двух атмосферных зон коротковолновые ультрафиолетовые лучи вступают во взаимодействие с кислородом. Если длина волны менее 242 нм, то под действием излучения двухатомная молекула кислорода O₂ расщепляется на два отдельных атома (O, O). Каждый из них затем вступает в новую реакцию – с нерасщепленным двухатомным кислородом O₂. В результате второй реакции образуется трехатомная молекула кислорода O₃ – озон. Подобная реакция была обнаружена и описана британским геофизиком С. Чепменом, в честь которого и получила свое название – механизм Чепмена.

Озоновые дыры

В течение XX века на планете формировалась сеть метеорологических станций, одна из задач которой заключается в проведении спектрологических измерений.

В результате наблюдений к середине 80-х годов было обнаружено существенное снижение содержания озона над территорией Антарктиды, составлявшее 40%. Диаметр обнаруженной дыры составил 1000 километров. По последним измерениям площадь крупнейшей дыры составляет 20 миллионов квадратных километров.

Подобное снижение содержания озона было обнаружено и на другом конце планеты – в Арктике. Там снижение составило 5-9%, площадь дыры регулярно меняется, причем в настоящее время она снижается. Регулярные наблюдения осуществляются только над состоянием Антарктической дыры. Третья обнаруженная крупнейшая дыра – Тибетская. По некоторым оценкам ее площадь может составлять до 2,5 миллионов квадратных километров.

Основные причины их появления

Возникновение озоновых дыр в атмосфере связано с действиями факторов двух групп:

• антропогенными;
• естественными.

Обнаружение озоносферы произошло в тот же период, что и развитие массового промышленного производства. Из-за этого невозможно точно оценить воздействие антропогенных факторов относительно прежних временных промежутков. Ученые связывают возникновение разрывов в озоновой оболочке с выбросами фреонов, содержащих бром и хлор. Подобные вещества содержатся в следующих предметах:

• холодильные установки;
• кондиционеры;
• аэрозоли.

По оценкам ученых на подобные источники приходится до 80% разрушенного озонового экрана. Разрушение происходит за счет поднятия фреона в верхние слои, во время чего выделяется хлор. В верхних слоях хлор взаимодействует с озоном, расщепляя его. Разрушение озоносферы происходит за счет воздушного транспорта: самолетов и космических ракет. При выбросах газа в атмосферу попадают элементы, способствующие уничтожению озона в стратосфере. К таким соединениям относятся: хлор, оксиды азота, двуокиси углерода. Кроме того, оксиды азота выделяются при применении сельскохозяйственных удобрений.

Крупнейшие озоновые дыры Земли расположены вокруг полюсов: Северного и Южного. Такая особенность связана с наличием полярных ночей, когда прекращается поступление ультрафиолетовых лучей, а значит – формирование озона. В это же время происходит истощение уже сформированного слоя за счет вихрей и движения облаков.

Возможные последствия

Постепенное разрушение озоновой защиты приводит к глобальным изменениям климата на Земле. За счет защитной оболочки на планете поддерживаются следующие условия:

• удерживается тепло;
• развиваются биологические процессы внутри защитной оболочки.

Истощение озонового слоя повлечет смену направлений ветра, понижение температуры, засуху, остановит развитие живых организмов на поверхности, ограничив ареол обитания только водными просторами.

Снижение толщины озоновой оболочки приведет к проникновению опасных коротковолновых ультрафиолетовых лучей и их влиянию на человека. Хватит нескольких минут, чтобы эти лучи привели к ожогам, нарушению работы дыхательных и кровеносных сосудов.

Пути решения проблемы в мире и России

После обнаружения гигантской озоновой дыры над Антарктидой ООН собрала мировую общественность для решения проблемы. По итогам встречи был принят Монреальский протокол, регулирующий промышленные выбросы фреона и других химических элементов, способных разрушать озон. Согласно протоколу, запрещено применение хлорфторуглерода в аэрозолях. Меры по защите включают замену фреона на другие вещества:

• углекислый газ;
• нетоксичный пропан;
• аммиак;
• изобутан.

Россия, как приграничная с Арктикой страна, оказывает существенное влияние на защиту озонового слоя. Для этого в федеральном законе № ФЗ-7 «Об охране окружающей среды» предусмотрена отдельная статья 54.

Мифы об озоновых дырах

Одно из главных заблуждений было связано с антропогенными причинами разрушения озонового слоя. Самые крупные дыры расположены в ненаселенных частях планеты, на которых полностью отсутствует какое-либо производство. Конкретно в этих зонах возникновение дыр связано с нарушением процесса образования озона из-за полярных ночей.

В остальных случаях преобладают антропогенные факторы, а не естественные. На разрушение влияют не только соединения фреона, но и другие вещества, попадающие в атмосферу и способные расщеплять озон.

5 2 голоса

Рейтинг статьи

Где находится озоновый слой

[/ caption]

Озоновый слой — это часть атмосферы, которая содержит большое количество молекул кислорода озона. Эта молекула играет важную роль, действуя как естественный УФ-экран для Земли. Вы можете задаться вопросом, где находится озоновый слой, который так эффективно играет такую ​​жизненно важную роль. Озоновый слой фактически находится в стратосфере в районе, который находится на высоте от 10 до 50 км над Землей.

Так почему же озоновый слой так важен? Как уже упоминалось ранее, секрет кроется в молекулах кислорода.Нормальный кислород в его естественном молекулярном состоянии состоит всего из двух атомов. Однако это меняется, когда кислород в термосфере подвергается воздействию ультрафиолетовых лучей Солнца. Лучи разделяют молекулы кислорода, свободный кислород соединяется с оставшимися двумя атомами кислорода, образуя озон. Этот процесс может показаться простым, но он помогает отфильтровать 99,5% ультрафиолетового излучения, которое Солнце направляет на Землю. В те времена, когда озоновый слой не экранировал этот тип излучения на таких уровнях, согласно геологическим данным, жизнь была почти полностью уничтожена.

Вы можете подумать, что это преувеличение, пока не заметите биологический ущерб, который могут нанести ультрафиолетовые лучи. Мы уже видели вред, причиняемый, когда люди не принимают надлежащих мер предосторожности, идя на пляж. Наименьший вред приносит солнечный ожог. У людей, подвергшихся чрезмерному воздействию ультрафиолетовых лучей, попадающих на землю, кожа повреждается ультрафиолетовой энергией, проникающей через их кожу. Однако чем дольше человек подвергается воздействию ультрафиолетовых лучей, тем серьезнее становится ситуация. Причина в том, что повреждение попадает на клеточный уровень, вызывая рак и генетические повреждения.По сути, это похоже на воздействие расплавленного ядерного реактора. Радиация высокой энергии со временем накапливает вред в живой ткани, пока не убьет подвергшийся воздействию организм.

Несмотря на свою важность, промышленность производила и выбрасывала в воздух химические вещества, которые нарушали цикл озона. Основная проблема — химические вещества — ХФУ не позволяют молекулам кислорода завершить процесс связывания, который важен для завершения цикла озона, что привело к значительному истощению озона в ключевых областях атмосферы Земли.Это огромно, когда естественная концентрация озона была уже довольно низкой. Это просто свидетельствует о нарушении хрупкого баланса. К счастью, страны, услышав о причиненном вреде, начали запрещать ХФУ, в то время как промышленность пыталась найти альтернативы для использования в продукции. Результат начал проявляться в том, что истощение озонового слоя фактически замедлялось и обращалось вспять, и ученые предсказывали восстановление в течение следующего столетия.

Мы написали много статей об озоновом слое для Universe Today. Вот статья об истощении озонового слоя, а вот статья об озоновом слое.

Если вам нужна дополнительная информация о Земле, ознакомьтесь с руководством НАСА по исследованию Солнечной системы на Земле. А вот ссылка на обсерваторию Земли НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast, посвященную планете Земля. Послушайте, Эпизод 51: Земля.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Озоновый слой | Министерство сельского хозяйства, водных ресурсов и окружающей среды

Что такое озон?

Озон — это встречающаяся в природе молекула. Молекула озона состоит из трех атомов кислорода.Имеет химическую формулу O _3.

.

Что такое озоновый слой?

Озоновый слой — это общий термин для обозначения высокой концентрации озона в стратосфере на высоте около 15–30 км над земной поверхностью. Он покрывает всю планету и защищает жизнь на Земле, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение B (УФ-B) от солнца.

Почему УФ-В излучение вредно?

Продолжительное воздействие УФ-В излучения связано с раком кожи, генетическим повреждением и подавлением иммунной системы у людей и животных, а также с низкоурожайными сельскохозяйственными культурами.

Что такое озоновая дыра?

Химические вещества, содержащие атомы хлора и брома, выбрасываются в атмосферу в результате деятельности человека. Эти химические вещества в сочетании с определенными погодными условиями вызывают реакции в озоновом слое, что приводит к разрушению молекул озона. Разрушение озонового слоя происходит во всем мире, однако серьезное истощение озонового слоя над Антарктикой часто называют «озоновой дырой». В последнее время увеличилось истощение запасов и в Арктике.

Когда была обнаружена проблема?

В 1974 году химики Марио Молина и Фрэнк Шервуд Роуленд обнаружили связь между хлорфторуглеродами (ХФУ) и разложением озона в стратосфере. В 1985 году геофизик Джо Фарман вместе с метеорологами Брайаном Гардинером и Джоном Шанклином опубликовали данные об аномально низких концентрациях озона над Антарктикой.

Будет ли улучшаться?

Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, вступил в силу в 1987 году.Он устанавливает обязательные для стран обязательства по поэтапному отказу от производства всех основных озоноразрушающих веществ. Данные показывают, что концентрация озоноразрушающих веществ в стратосфере снижается. Ожидается, что в результате международных действий озоновый слой восстановится до уровней до 1980 года в средних широтах к 2050 году и над полярными регионами к 2065 году.

Хронология

• 1974: Химики в США обнаруживают связь между ХФУ и разложением озона в стратосфере
• 1985: Британские ученые публикуют результаты аномально низких концентраций озона над Антарктикой.
• 1985: Согласована Венская конвенция об охране озонового слоя
• 1987: Соглашение о Монреальском протоколе по веществам, разрушающим озоновый слой
• 1989: В Австралии вступил в силу Закон о защите озона и управлении синтетическими парниковыми газами
• 1991: Начало поэтапного отказа от CFC (хлорфторуглеродов)
• 1996: Начало поэтапного отказа от ГХФУ (гидрохлорфторуглеродов)

Дополнительная информация

UCAR Центр научного образования

Четыре представления, которые химики используют для обозначения молекул озона.Каждая молекула озона имеет три атома кислорода, в отличие от обычного молекулярного кислорода, который имеет только два атома на молекулу.
Кредит: UCAR (Рэнди Рассел)

Озон — это особый вид молекулы кислорода. Нормальные молекулы кислорода (O ₂ ), необходимые нам для дыхания, имеют два атома кислорода. Молекулы озона (O ₃ ) имеют три атома кислорода.

Озон находится в двух разных слоях атмосферы Земли. «Плохой» озон находится в тропосфере, ближайшем к земле слое.Тропосферный озон — это вредный загрязнитель, который образуется, когда солнечный свет изменяет различные химические вещества, выделяемые человеком. «Хороший» озон образуется в стратосфере, следующем более высоком слое, где летают реактивные самолеты. Стратосферный озон образуется естественным образом и помогает защитить нас от ультрафиолетового (УФ) излучения солнечного света, которое может вызвать солнечный ожог и рак кожи.

Озон в стратосфере образуется, когда фотон ультрафиолетового «света» Солнца ударяет по нормальной молекуле кислорода, разрывая ее на части. Один из атомов, освобожденных в результате этого процесса фотодиссоциации, присоединяется к другой молекуле кислорода, превращая ее в озон.Часть стратосферы иногда называют «озоновым слоем».

В тропосфере ряд химических реакций может образовывать озон. Тропосферный озон образуется при попадании солнечного света на различные антропогенные загрязнители, включая оксиды азота, монооксид углерода и углеводороды. Озон может раздражать горло и легкие и вызывать ощущение жжения в глазах. Озон также вредит растениям и повреждает некоторые типы материалов, особенно предметы из резины.

Озон в стратосфере защищает нас от ультрафиолетового излучения солнечного света.Озоновый слой — это своего рода солнцезащитный крем для планеты Земля. Он поглощает большую часть поступающего ультрафиолетового «света», прежде чем достигнет земли. Молекулы озона, поглощающие УФ-излучение, позже переизлучают энергию в виде тепла, нагревая стратосферу.

Различные химические вещества, которые люди выбрасывают в атмосферу, могут разрушать озон в стратосфере. Это вызвало в последние годы истончение озонового слоя и даже дыры в озоновом слое над полюсами Земли.

Молекулы озона намного менее стабильны, чем обычные (O ₂ ) молекулы кислорода.Они очень склонны химически реагировать с другими веществами. Озон также является парниковым газом. Ученые считают, что он ответственен за около 3-7% парникового эффекта на Земле.

2020 Антарктическая озоновая дыра большая и глубокая

Озоновая дыра, ежегодно возникающая над Антарктикой, является одной из самых крупных и глубоких за последние годы. Анализ показывает, что отверстие достигло максимального размера.

Озоновая дыра 2020 года быстро росла с середины августа и достигла пика в 24 миллиона квадратных километров в начале октября.Сейчас он покрывает 23 миллиона км2, что выше среднего показателя за последнее десятилетие и охватывает большую часть Антарктического континента.

Программа Глобальной службы атмосферы ВМО работает в тесном сотрудничестве со Службой атмосферного мониторинга Коперника, НАСА, Канадой по вопросам окружающей среды и изменения климата и другими партнерами в целях мониторинга озонового слоя Земли, который защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей солнца.

Наблюдение за озоном НАСА сообщает о самом низком значении в 95 единиц Добсона, зафиксированном 1 октября. Ученые видят признаки того, что озоновая дыра 2020 года, похоже, достигла своего максимального размера.

«Степень развития событий, связанных с озоновой дырой, каждый год сильно различается. Озоновая дыра 2020 года похожа на дыру 2018 года, которая также была довольно большой, и определенно находится в верхней части пакета последних пятнадцати лет или около того », — Винсент-Анри Пойш, директор службы мониторинга атмосферы Copernicus в ЕЦСПП , говорится в пресс-релизе.

«С возвращением солнечного света к Южному полюсу в последние недели мы наблюдали продолжающееся истощение озонового слоя в этом районе. После необычайно маленькой и недолговечной озоновой дыры в 2019 году, вызванной особыми метеорологическими условиями, в этом году мы снова регистрируем довольно большую, что подтверждает необходимость продолжения соблюдения Монреальского протокола, запрещающего выбросы озоноразрушающих химикатов.”

Монреальский протокол запрещает выбросы озоноразрушающих химикатов. После запрета на галогенуглероды озоновый слой медленно восстанавливался; данные четко показывают тенденцию к уменьшению площади озоновой дыры.

В последней научной оценке разрушения озонового слоя Программы ВМО / ООН по окружающей среде, выпущенной в 2018 г., сделан вывод о том, что озоновый слой находится на пути восстановления и к потенциальному возвращению значений озона над Антарктикой к уровням до 1980 г. к 2060 г.

Большая озоновая дыра в 2020 году была вызвана сильным, стабильным и холодным полярным вихрем, который поддерживал температуру озонового слоя над Антарктидой на стабильно низком уровне.

Разрушение озона напрямую связано с температурой в стратосфере, которая представляет собой слой атмосферы на высоте от 10 до 50 км. Это связано с тем, что полярные стратосферные облака, которые играют важную роль в химическом разрушении озона, образуются только при температурах ниже -78 ° C.

Эти полярные стратосферные облака содержат кристаллы льда, которые могут превращать нереактивные соединения в реактивные, которые затем могут быстро разрушать озон, как только солнечный свет становится доступным для запуска химических реакций.Эта зависимость от полярных стратосферных облаков и солнечной радиации является основной причиной того, что озоновая дыра видна только в конце зимы / начале весны.

Наблюдалось, что концентрация стратосферного озона снизилась до почти нулевых значений над Антарктидой на высоте около 20-25 км (50-100 гПа), при этом глубина озонового слоя опускается чуть ниже 100 единиц Добсона, что составляет около трети от его типичного значения за пределами событий озоновой дыры.

В течение весеннего сезона в Южном полушарии (август — октябрь) озоновая дыра над Антарктикой увеличивается в размерах, достигая максимума между серединой сентября и серединой октября.Когда температура в атмосфере (стратосфере) начинает повышаться в конце весны в Южном полушарии, истощение озонового слоя замедляется, полярный вихрь ослабевает и, наконец, разрушается, и к концу декабря уровни озона вернулись к норме.

Озоновый слой | EDP ​​España

СТРАТОСФЕРНЫЙ ОЗОН

Он находится в стратосфере в 50 км от поверхности Земли.

Это важный газ, защищающий Землю от вредных ультрафиолетовых лучей солнца.

Использование ОРВ (веществ, разрушающих озоновый слой) вызывает разрушение атмосферного озона.

Дыра в озоновом слое пропускает большинство УФ-лучей и приводит к охлаждению верхнего слоя атмосферы.

МЕНЬШЕ СТРАТОСФЕРНОГО ОЗОНА.

Меньшее удержание инфракрасного излучения

ОХЛАЖДАЮЩИЙ КЛИМАТ

ТРОПОСФЕРНЫЙ ОЗОН

В тропосфере в 10 км от поверхности Земли.

Этот газ вреден для здоровья и способствует парниковому эффекту.

Загрязнение человека способствует увеличению концентрации тропосферного озона.

Тропосферный озон сохраняет инфракрасное излучение и увеличивает нагрев планеты.

БОЛЬШЕ СТРАТОСФЕРНОГО ОЗОНА

Большее удержание излучения

ТЕПЛЫЙ КЛИМАТ

Что такое ультрафиолетовые лучи?

Это солнечная энергия, которая достигает Земли, подразделяется на три типа в зависимости от длины волны.

UVA

Длина волны от 320 до 400 нм.

Проникает в атмосферу. Не вредно при контролируемом пребывании на солнце.

UVB

Длина волны от 280 до 400 нм.

Озоновый слой поглощает большую часть этих лучей. Вреден для здоровья.

UVC

Длина волны от 200 до 280 нм.

Озоновый слой их поглощает. Очень вредно для здоровья.

Вредное воздействие ультрафиолетового излучения на здоровье.

На протяжении десятилетий концентрация этого газа в атмосфере снижалась, что значительно влияло на озоновый слой и создавало «дыры».

Ожоги кожи

Рак

Разрушение молекул ДНК

и снижение роста растений и сельскохозяйственных культур.

Эмиссия хлорфторуглеродов (CFCs) в атмосферу приводит к тому, что высвобождаемые атомы хлора (Cl) разрушают озон .

ЧТО ТАКОЕ CFCS?

Искусственные химические газы, трудноразлагаемые, длительно присутствующие в атмосфере (50-100 лет)

ГДЕ НАЙДЕНЫ ХФУ?

Международные соглашения по защите озонового слоя

---

---

1976

Национальная академия наук США

Предоставляет научные данные об истощении озонового слоя.

1985

Венская конвенция об охране озонового слоя.

Подписано 20 странами для исследования и контроля озоноразрушающих веществ.

1987

Монреальский протокол

Соглашения, подписанные 43 странами о поддержании уровня производства ХФУ с 1986 года и сокращении его на 50% в 1999 году, что впоследствии будет перенесено на 1996 год.

2015

30-летие Вены Конвенция

Об охране озонового слоя.

16 сентября отмечается Международный день охраны озонового слоя в ознаменование подписания Монреальского протокола.

Что случилось с дырой в озоновом слое?

Почти 40 лет назад ученые обнаружили, что деятельность человека разрушает озоновый слой и что над Антарктидой образовалась дыра. Эти отрезвляющие открытия объединили мир для решения сложной экологической проблемы на всю жизнь.

Десятилетия спустя озоновая дыра прошла долгий путь с момента своего ужасного прогноза в 1980-х годах.Но это еще не повод для праздника. Между политиками и учеными все еще продолжаются усилия по обеспечению защиты озона в атмосфере. В свете продолжающегося восстановления дыры, вот руководство о том, как образовалась дыра, о скоординированных усилиях по ее устранению и о том, может ли она когда-либо измениться к худшему.

Что такое озон?

Озон или триоксислород — это газ с высокой реакционной способностью, состоящий из трех атомов кислорода. Некоторое количество озона можно найти у поверхности Земли, но большая его часть сосредоточена в стратосфере Земли.На уровне земли озон является ядовитой молекулой для человека и может повредить легкие при вдыхании. Тем не менее, на высоте 31 мили над землей он важен и защищает.

На уровне стратосферы он соединяется с другими молекулами озона в покрове, известном как озоновый слой. Эти молекулы озона поглощают УФ-излучение, действуя как солнцезащитный крем для жизни на Земле. В 1960-х и 1970-х годах исследователи начали открывать, что определенные вещества, особенно промышленные химические вещества, созданные руками человека, разрушают молекулы озона.Эти вещества разрушают молекулы озона, отрывая один из атомов кислорода. Со временем эти реакции могут сделать озоновый слой менее стабильным.

В 1985 году об этой угрозе стало известно общественности. Ученый Джозеф К. Фарман и его коллеги обнаружили, что содержание озона в атмосфере над Антарктидой уменьшилось на 40 процентов. Некоторые антропогенные вещества достигли стратосферы и разрушили озоновый слой до точки его истощения, образовав чрезвычайно тонкий слой, обычно известный как озоновая дыра.Дыра образовалась на Южном полюсе из-за уникальных метеорологических и химических условий региона.

Чем вызвана озоновая дыра?

Ученые определили, что выбросы определенных газов, содержащих озоноразрушающие вещества, являются основным источником проблемы. ХФУ, сокращение от хлорфторуглеродов, являются одним из наиболее вредных газов для озонового слоя. ХФУ содержат хлор — соединение, которое отлично подходит для уничтожения бактерий в плавательных бассейнах, а в газообразной форме вредно для озонового слоя.

ХФУ широко использовались в предыдущие десятилетия, пик пришелся на конец 1980-х годов. Многие холодильники, кондиционеры и пенообразующее оборудование выбрасывают в атмосферу опасные уровни газообразного хлора. Когда хлор достигает озонового слоя, ультрафиолетовое излучение солнца превращает его в реактивное вещество, которое затем разрушает молекулы озона. Другие соединения, такие как бром, также сыграли роль в разрушении озонового слоя.

Несмотря на то, что уровни этих веществ в атмосфере с годами резко снизились, озоновая дыра полностью восстановится только в ближайшие десятилетия.

Почему озоновая дыра была проблемой?

Истончение озонового слоя опасно для здоровья человека. Это потому, что больше ультрафиолетовых лучей от Солнца может проходить через слой и достигать поверхности Земли. Избыточное УФ-В излучение вызывает особую тревогу, так как оно может вызвать рак кожи и катаракту. UVB-излучение также может нанести вред морской жизни и растениям и снизить урожайность риса, пшеницы и сои.

Воздействие ХФУ может выходить за пределы озонового слоя. ХФУ являются сильнодействующими парниковыми газами и могут иметь более широкое влияние на последствия изменения климата.ХФУ находятся в атмосфере в относительных концентрациях по сравнению с углекислым газом, поэтому они считаются второстепенным игроком в глобальном потеплении.

Хотя кажется, что ХФУ не вызывают глобального потепления, с региональным потеплением вырисовывается иная картина. Недавние исследования показали, что эти же газы ускорили потепление Арктики, способствуя повышению уровня моря и потеплению поверхности на Северном полюсе.

Что помогло исправить истончение озонового слоя?

Устранение озоновой дыры заключается в обеспечении того, чтобы газы, разрушающие озоновый слой, не попадали в стратосферу.В 1987 году Организация Объединенных Наций учредила Монреальский протокол для регулирования количества этих газов в атмосфере. Монреальский протокол подписали 197 стран, и это единственный в истории договор ООН, ратифицированный всеми странами.

Со временем протокол был обновлен и теперь включает больше веществ, которые могут нанести вред озоновому слою и климату. Например, в 2016 году гидрофторуглероды были добавлены в список контролируемых веществ, поскольку эти газы были определены как сильнодействующие парниковые газы.Этот договор считается одним из наиболее успешных протоколов для решения экологической проблемы, вызванной людьми.

Исправлена ​​озоновая дыра?

Да и нет. В результате Монреальского протокола концентрации озоноразрушающих газов в атмосфере значительно снизились. Но, по словам Лауры Ревелл, профессора физики окружающей среды Кентерберийского университета, проблема еще не решена. «Пока озоновая дыра продолжает формироваться каждую зиму и весну, я не думаю, что мы можем сказать, что проблема решена.Мы должны постоянно следить за озоновым слоем, чтобы убедиться, что он восстанавливается после воздействия ХФУ », — говорит она.

Хотя газы запрещены, они не исчезли навсегда. Стивен Монцка, химик-исследователь из Национального управления океанических и атмосферных исследований, говорит, что они обнаружили в атмосфере возможные незаконные ХФУ. В 2018 году Montzka выступила соавтором отчета в Nature, который показал неожиданные уровни CFC-11, типа хлорфторуглеродов. Такая концентрация CFC-11, возможно, была результатом несанкционированного промышленного производства, противоречащего Монреальскому протоколу.

Дальнейшие исследования Montzka показали, что восстановление озоновой дыры может быть отложено из-за этих выбросов. Несмотря на это, Montzka не считает, что озоновый слой подвергается значительному риску из-за ХФУ. «Повышенные уровни CFC-11, которые мы отметили в атмосфере, представляют собой количество, которое само по себе не нанесет существенного дополнительного вреда озоновому слою, если эти уровни уменьшатся и быстро вернутся к [ожидаемым количествам]», — говорит он.

Поскольку страны продолжают соблюдать Монреальский протокол, климатические модели показывают, что к концу 21 века уровни озона должны вернуться к стандартным показателям.«Мы должны проявлять бдительность в отношении соблюдения Монреальского протокола, даже одна страна, нарушающая правила, может существенно замедлить восстановление озона», — говорит Ревелл.

Молекулы озона, в основном присутствующие в двух слоях нашей атмосферы

Озон (O3), a молекула, состоящая из трех атомов кислорода (O), в основном находится в двух слоях нашей атмосферы:

• Стратосфера, слой атмосферы на высоте примерно от 10 до 50 километров над поверхностью Земли, содержит около 90% общего количества озона в атмосфере.Этот стратосферный озон обычно известен как « озоновый слой ».
• Озон в тропосфере, самом нижнем слое атмосферы, который простирается от поверхности Земли до высоты от 8 до 15 километров, составляет оставшиеся 10% озона.

Молекулы озона химически одинаковы в обоих слоях, состоят из трех атомов кислорода и имеют одну и ту же химическую формулу O3. Тем не менее, они по-разному влияют на людей и других живых существ.

Озон в стратосфере поглощает опасное УФ-излучение

Стратосферный озон играет критически важную роль для биосферы, поскольку он в значительной степени поглощает разрушительное ультрафиолетовое излучение, позволяя лишь небольшой части излучения достигать Земли.

Поглощая ультрафиолетовое излучение, озон является источником здоровья и, таким образом, фактически ответственен за формирование самой стратосферы (которая представляет собой слой, температура которого повышается с увеличением высоты).Озон необходим для объяснения температурной структуры земной атмосферы. Если ему не мешает фильтрующий эффект озона, полное УФ-В излучение достигнет поверхности Земли. Как предполагают многие эксперименты на растениях и животных и клинические исследования на людях, повышенное воздействие УФ-В-излучения имеет свои разрушительные последствия.

Озон в тропосфере — ядовитое вещество

Тропосферный озон, напротив, является так называемым вторичным загрязнителем, фотоокислителем, который образуется при взаимодействии солнечного излучения с первичными предшественниками загрязнения.

Тропосферный озон — ядовитое вещество, наносящее вред людям, животным и растениям. Он возникает в результате сложных химических реакций, в которых важную роль играют следующие игроки:

• азот
• летучие органические соединения
• окись углерода
• температура
• солнечный свет

.