Разрушение озонового слоя Земли: Около 90 % общего количества атмосферного озона (О3) содержится на

Разрушение озонового слоя Земли

Разрушение озонового слоя Земли:  Около 90 % общего количества атмосферного озона (О3) содержится на

Внимание к проблеме озонового слоя планеты ученые стали проявлять с середины 70-х гг. XX века.

Озон образуется из кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца с длиной волн до 185 нм: в результате фотохимической реакции молекулярный кислород 02 соединяется с атомарным кислородом О. Более длинные волны (200—300 нм), напротив, способствуют распаду молекул озона. Образование и распад озона в атмосфере находятся в динамическом равновесии.

Процесс образования озона под действием ультрафиолетового излучения называется фотолизом.

Под воздействием солнечных лучей ежесекундно в атмосфере образуется 5—6 т озона, но процесс его разрушения идет быстрее. Общая масса озона составляет всего 3 млрд. т, т.е. его содержание в атмосфере невелико.

Около 90 % общего количества озона содержится на высотах от 10—17 до 50 км (в зависимости от широты и времени года). Этот слой атмосферы называют озоносферой. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высоте 20—25 км.

Таким образом, основная доля озона в атмосфере приходится на стратосферу, и лишь небольшое количество — на тропосферу.

Функции озонового слоя:

1. Защитная – защита Земли от коротковолновой ультрафиолетовой солнечной радиации.

2. Санитарный барьер — защиты земных организмов от космического влияния. Озон отличается высокой окислительной способностью и в сильном стерилизующем действии: в озоне гибнут не только бактерии, но и грибы, и вирусы.

3.Влияние на тепловой режим стратосферы. Озоновый слой поглощает часть инфракрасного излучения Земли, в результате чего стратосферный воздух нагревается, и в стратосфере поддерживается определенная равновесная температура.

Уменьшение озонового слоя в настоящее время ведет к изменению теплового равновесия в атмосфере в целом.

К тому же концентрация озона в слое стала крайне неравномерной, вследствие чего он прогревается неравномерно, а перепады температуры, даже очень небольшие, способствуют перемещению огромных масс воздуха с образованием атмосферных фронтов, циклонов и т.д.

Озоновый слой в атмосфере утончается, а его концентрация у Земли увеличивается. В стратосфере концентрация озона достигает 400—700 мкг/м3. Средний показатель содержания озона вблизи поверхности Земли составляет в настоящее время примерно 40—80 мкг/м3 воздуха.

Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе равна 30 мкг/м3, а разовая предельно допустимая норма — 160 мкг/м3. По данным Всемирной организации здравоохранения, предельно допустимая концентрация озона не должна превышать 120—180 мкг/м3.

Основной причиной создающегося дисбаланса между содержанием озона в атмосфере и у поверхности Земли являются антропогенные выбросы определенных загрязняющих веществ в атмосферу — так называемых озоноразрушающих веществ (ОРВ):хлорфторуглероды и фреоны.

Фреоны — полностью замещенные хлорфторпроизводные углеводородов.

Одна молекула ХФУ способна разрушить десять тысяч молекул озона.

ОРВ используются в качестве хладагентов в холодильных установках, кондиционерах и распылителей в аэрозольных упаковках; для химической чистки, в огнетушителях, в качестве ядохимикатов.

Они образуются при применении минеральных удобрений, работе двигателей транспортных средств, особенно при полетах сверхзвуковых самолетов, ядерных взрывах, в результате вулканических извержений.

Особую тревогу вызывают так называемые озоновые дыры, возникающие в отдельных регионах планеты, чаще над полюсами. Впервые в середине 1980-х гг. было обнаружено, что над Южным полюсом в определенные периоды года содержание озона в высоких слоях атмосферы резко снижается. Это явление, получившее название «озоновой дыры», вскоре было обнаружено и над Северным полюсом.

Дальнейшие наблюдения показали, что в некоторые периоды озоновая дыра распространяется не только на заполярные территории, но и в гораздо более низкие широты, вплоть до достаточно плотно населенных регионов.

Самая большая озоновая дыра находится над Антарктидой. В Северном полушарии ситуация изменчивая: возникают озоновые мини-дыры, распространяющиеся от Гренландии, где озоновый слой наиболее разрежен, по странам Европы. Основное прогнозируемое время появления озоновых дыр в атмосфере Земли — февраль — март.

К практическим мерам, принимаемым в настоящее время, следует, прежде всего, отнести отказ от применения химических веществ, разрушающих озон, и в частности, фреона, используемого в холодильных установках и пенообразующих эмульсиях.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/10_187854_razrushenie-ozonovogo-sloya-zemli.html

Разрушение озонового слоя

Разрушение озонового слоя Земли:  Около 90 % общего количества атмосферного озона (О3) содержится на

Озон – это разновидность кислорода, которая находится в стратосфере, примерно на уровне 12-50 километров от земли. Наибольшая концентрация этого вещества есть на расстоянии приблизительно 23 километров от поверхности. Озон был обнаружен в 1873 году немецким ученым Шенбейном.

В последующем данную модификацию кислорода находили в приземных и в верхних слоях атмосферы. В целом озон состоит из трехатомных молекул оксигена. В нормальных условиях это газ голубого цвета, имеющий характерный аромат. При разных факторах озон превращается в жидкость цвета индиго.

Когда он становится твердым, приобретает темно-синий оттенок.

Ценность озонового слоя заключается в том, что он выступает своеобразным фильтром, поглощает некоторое количество ультрафиолетовых лучей. Он защищает биосферу и людей от прямого солнечного излучения.

Много веков люди не подозревали о существовании озона, но их деятельность пагубно повлияла на состояние атмосферы. В данный момент ученые говорят о такой проблеме, как озоновые дыры. Истощение модификации кислорода происходит по множеству причин:

  • запуск ракет и спутников в космос;
  • функционирование авиатранспорта на высоте 12-16 километров;
  • выбросы фреонов в воздух.

Самыми большими врагами слоя модификации кислорода являются соединения водорода и хлор. Это происходит из-за разложения фреонов, которые используются в качестве распылителей.

При определенной температуре они способны закипать и увеличиваться в объеме, что актуально для изготовления различных аэрозолей. Весьма часто фреоны применяются для морозильного оборудования, холодильников и охладительных агрегатов.

Когда фреоны поднимаются в воздух, в атмосферных условиях происходит отщепление хлора, который в свою очередь превращают озон в кислород.

Проблема разрушения озонового слоя была обнаружена давно, но к 1980-м годам ученые забили тревогу. Если озон значительно сократится в атмосфере, земля утратит нормальный температурный режим и перестанет охлаждаться.

В результате было подписано огромное количество документов и соглашений в различных странах, чтобы сократить изготовление фреонов. Кроме того, была изобретена замена фреонам – пропан-бутан.

По своим техническим параметрам это вещество имеет высокие показатели, может использоваться там, где и применяются фреоны.

Сегодня проблема разрушения озонового слоя является весьма актуальной. Несмотря на это, продолжается использование технологий с применением фреонов. В данный момент люди думают, как сократить количество выбросов фреонов, ведут поиски заменителей, чтобы сохранить и восстановить озоновый слой.

Начиная с 1985 года, принимались меры по защите озонового слоя. Первым шагом стало введение ограничений на выброс фреонов. Далее правительство утвердило Венскую конвенцию, положения которой были направлены на охрану озонового слоя и состояли из следующих пунктов:

  • представители разных стран приняли соглашение о сотрудничестве касательно исследования процессов и веществ, влияющих на озоновый слой и провоцирующих его изменения;
  • систематические наблюдения за состоянием озонового слоя;
  • создание технологий и уникальных веществ, помогающих минимизировать наносимый ущерб;
  • сотрудничество в разных областях разработки мер и их применения, а также контроль деятельности, провоцирующей появление озоновых дыр;
  • передача технологий и полученных знаний.

На протяжении последних десятилетий были подписаны протокола, согласно которым производство фторхлоруглеродов должно быть уменьшено, а в некоторых случаях и вовсе прекращено.

Наиболее проблематично было применять озонобезопасные средства в производстве холодильной техники. В этот период наступил настоящий «фреоновый кризис». Кроме того, разработки требовали значительных денежных вложений, что не могло не огорчать предпринимателей.

К счастью, решение было найдено и производители вместо фреонов стали использовать другие вещества в аэрозолях (углеводородный пропелеллент типа бутана или пропана).

Сегодня же распространено применение установок, способных использовать эндотермические химические реакции, поглощающие тепло.

Также очистить атмосферу от содержания фреонов (как утверждают физики) можно с помощью энергоблока АЭС, мощность которого должна быть не меньше 10 гВт.

Данная конструкция послужит отличным источником энергии. Ведь известно, что Солнце способно произвести около 5-6 т озона всего за одну секунду.

Увеличивая данный показатель с помощью энергоблоков, можно достичь баланса между разрушением и производством озона.

Многие ученые считают целесообразным создание «озоновой фабрики», которая позволит улучшить состояние озонового слоя.

Помимо этого проекта, существует множество других, среди которых получение озона искусственно стратосфере или производство озона в атмосфере. Главным недостатком всех идей и предложений является их высокая стоимость. Большие финансовые потери отодвигают проекты на дальний план и некоторые из них так и остаются не реализованными.

Источник: https://ECOportal.info/razrushenie-ozonovogo-sloya/

озона в атмосфере и его роль

Озон образуется из кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца с длиной волн до 185 нм: в результате фотохимической реакции молекулярный кислород 02 соединяется с атомарным кислородом О. Более длинные волны (200—300 нм), напротив, способствуют распаду молекул озона. Образование и распад озона в атмосфере находятся в динамическом равновесии.

Процесс образования озона под действием ультрафиолетового излучения называется фотолизом. Под воздействием солнечных лучей ежесекундно в атмосфере образуется 5—6 т озона, но процесс его разрушения идет быстрее. Общая масса озона составляет всего 3 млрд т, т.е.

его содержание в атмосфере невелико. Если бы весь содержащийся в атмосфере озон привести к нормальному давлению при температуре 0°С, то средняя толщина его слоя составила бы 3 мм.

Около 90% общего количества озона содержится на высотах от 10—17 до 50 км (в зависимости от широты и времени года). Этот слой атмосферы называют озоновым слоем, или озоносферой. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высоте 20—25 км.

Таким образом, основная доля озона в атмосфере приходится на стратосферу, и лишь небольшое количество — на тропосферу.

Атмосферный озон в тех количествах, в которых он содержится в стратосфере Земли, выполняет защитную функцию и этим приносит огромную пользу. Озоновый слой защищает от коротковолновой ультрафиолетовой солнечной радиации.

Озон отличается высокой окислительной способностью, которая выражается, в частности, в сильном стерилизующем действии: в озоне гибнут не только бактерии, но и грибы, и вирусы. Таким образом, озоновый слой является мощным санитарным барьером для защиты земных организмов от космического влияния.

Озон выполняет еще одну важную функцию, влияя на тепловой режим стратосферы. Озоновый слой поглощает часть инфракрасного излучения Земли, в результате чего стратосферный воздух нагревается и в стратосфере поддерживается определенная равновесная температура. В свое время, когда озоновый слой был более мощным, он задерживал до 20% теплового излучения Земли.

Уменьшение озонового слоя в настоящее время ведет к изменению теплового равновесия в атмосфере в целом. К тому же концентрация озона в слое стала крайне неравномерной, вследствие чего он прогревается неравномерно, а перепады температуры, даже очень небольшие, способствуют перемещению огромных масс воздуха с образованием атмосферных фронтов, циклонов и т.д.

Однако тропосферный (приземный) озон опасен для живых организмов, обитающих на Земле. Он является основным компонентом токсичного смога. В растениях озон разрушает клеточные мембраны листьев и игл, что приводит к вымиранию лесов. Его негативное воздействие проявляется и в потере урожаев сельскохозяйственных культур.

Особенно неблагоприятно озон влияет на водоросли, находящиеся в основе пищевых цепей водных экосистем. У человека и животных озон отрицательно воздействует на дыхательные пути, вызывает головные боли, усталость, раздражение глаз и слизистых оболочек, снижает сопротивляемость инфекционным заболеваниям легких и верхних дыхательных путей.

Поэтому при повышении концентрации озона в зоне дыхания людей возникает опасность, в связи с которой людям, страдающим аллергическими заболеваниями, сердечно-сосудистой недостаточностью, пожилым людям и детям рекомендуется в дневные часы избегать физических нагрузок и не находиться на открытом воздухе.

В помещениях озон долго не сохраняется: разрушается в течение 15 мин.

Озоновый слой в атмосфере утончается, а его концентрация у Земли увеличивается. В стратосфере концентрация озона достигает 400—700 мкг/м3.

Средний показатель содержания озона вблизи поверхности Земли составляет в настоящее время примерно 40—80 мкг/м3 воздуха.

Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе равна 30 мкг/м3, а разовая предельно допустимая норма — 160 мкг/м3.

Основной причиной создающегося дисбаланса между содержанием озона в атмосфере и у поверхности Земли являются антропогенные выбросы в атмосферу так называемых озоноразрушающих веществ (ОРВ), в число которых входят молекулы, содержащие хлор, фтор, бром.

Озоноразрушающие вещества используются в качестве хладагентов в холодильных установках и кондиционерах и распылителей в аэрозольных упаковках; для химической чистки, в огнетушителях, в качестве ядохимикатов.

Они образуются при применении минеральных удобрений, работе двигателей транспортных средств, особенно при полетах сверхзвуковых самолетов, ядерпых взрывах, в результате вулканических извержений и в прочих случаях.

Поднимаясь на большую высоту, ОРВ разлагаются там под воздействием солнечного излучения. Атомы хлора, фтора и брома вступают в реакцию с озоном, уничтожая озоновый щит Земли.

Продолжительность пребывания этих веществ в атмосфере составляет 50—200 лет, и их действие будет очень длительным и инерционным. Способность ОРВ разрушать озоновый слой оценивается величиной, называемой озоноразрушающим потенциалом (ОРП).

Чем больше степень разрушения данным веществом озонового слоя, тем выше его ОРП.

Источник: https://studme.org/130404/ekologiya/razrushenie_ozonovogo_sloya_zemli

Озон в атмосфере. Озоновый слой Земли. — Концентрация озона в атмосфере. Границы озонового слоя

Разрушение озонового слоя Земли:  Около 90 % общего количества атмосферного озона (О3) содержится на

Принято различать два вида озона:

— тропосферный озон, образующийся в нижних слоях атмосферы Земли ниже 8-12 км. На тропосферный озон приходится около 10% всего атмосферного озона.

— стратосферный озон, образующийся в верхних слоях атмосферы Земли выше 12 км.

Концентрация озона в атмосфере очень незначительна: до одной тысячной доли процента от общего объема атмосферы Земли (до 0,001 %).

Озоновый слой (озоносфера) – это область атмосферы Земли, в которой происходит активное образование озона. Озоносфера начинается на уровне 10-12 км от поверхности Земли и простирается до высот 50-55 км, но больше всего озона содержится на высоте около 25 км.

Однако даже в зоне наибольшей концентрации озона в атмосфере находится не более 5-10 молекул озона на миллион молекул воздуха.

Если собрать весь озон, содержащийся в вертикальном столбе атмосферы при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0°С, то получится слой толщиной всего 3 мм.

При различных условиях количество озона в атмосфере может меняться примерно в 2 раза, так что высота однородной атмосферы озона может составлять то 0.2, то 0.4 см.

1. Концентрация озона в атмосфере в зависимости от географической широты Земли

Озоносфера охватывает всю планету, но распределение озонового слоя над поверхностью Земли неравномерно. Образование большей части озона происходит над экватором, а в сторону полюсов О3 переносится воздушными течениями. Но если взглянуть на карту распределения озонового слоя по широтам Земли, мы увидим, что как раз над экваториальными широтами содержание озона в атмосфере минимально.

На планете четко выделяется тропическая область недостаточного содержания озона в зоне от 35° с. ш. до 35° ю. ш., где средняя приведенная толщина слоя О3 около 0,26 см. К северу и югу от нее толщина слоя больше – 0,35 см. То есть толщина озонового слоя (концентрация озона в атмосфере) растет по направлению к полюсам.

Количество озона относительно велико в северных полярных широтах, далее убывает к югу, сравнительно мало в области между 35 с.ш. и 35 ю.ш., затем нарастает, и вторичный максимум приходится на 50 — 60 ю.ш. Над Антарктидой намечается новый «провал».

Наибольшая концентрация озона в атмосфере приходится на следующие широты:

— в Северном полушарии на широте 65-75°

— в Южном полушарии на широте 50-60°

Почему же так происходит?

Почему над экватором озоновый слой тоньше, концентрация озона в атмосфере меньше?

Ведь, казалось бы, вполне логично предположить, что озона должно быть больше там, где он и образуется. Для объяснения этого феномена есть несколько причин. Рассмотрим их подробнее.

Причиной малой концентрации озона над экваториальными широтами является быстрый распад молекулы озона. Время жизни молекулы озона здесь составляет всего несколько часов.

Это связано, прежде всего, с высокой интенсивностью солнечного излучения в высоких слоях атмосферы экваториальных широт. Ультрафиолетовое излучение разбивает молекулы озона, также озон разрушается вследствие реакции с атомарным кислородом.

Оставшийся озон из-за большей плотности опускается в более нижние слои атмосферы и воздушными течениями переносится по направлению к полюсам Земли. Здесь время жизни молекулы озона уже значительно выше – около 100 дней.

Таким образом, концентрация озона в атмосфере над экватором получается ниже, чем над полярными широтами.

Это правило (увеличение концентрации озона от тропических к полярным областям и от более высоких слоёв к более низким) носит название принципов Дютша–Добсона и Добсона-Норманда соответственно.

2. Концентрация озона в атмосфере в зависимости от времени года

В предыдущем пункте мы рассмотрели изменение концентрации озона в атмосфере в зависимости от географической широты. Но на концентрацию озона влияет также и время года. Особенно это заметно в полярных широтах, в средних широтах максимум (0.43 см) приходится на март, а минимум (0.27 см) — на октябрь.

Вообще, независимо от широты, максимум содержания озона в атмосфере приходится на конец зимы и весну, а минимум – на осень и начало зимы. Но с продвижением к северу и югу наступление максимума отодвигается на более поздние месяцы. Например, в Алма-Ате максимум толщины озонового слоя наблюдается в феврале, в Санкт-Петербурге – в марте, на о. Диксон – в мае.

Максимальное значение концентрации озона в атмосфере, зарегистрированное на земном шаре, составляет 0.76 см (это рекордное значение зарегистрировано на острове Кергелен 20 октября 1967 г.), а минимальное значение (в «озонных дырах») равно 0.09 см.

3. Концентрация озона в атмосфере в зависимости от времени суток

Концентрация озона в атмосфере может меняться более или менее случайным образом в течение суток и амплитуда этих изменений сравнима с амплитудой широтных и сезонных вариаций.

Междусуточные изменения содержания озона могут быть очень велики. Так, на озонометрической станции на острове Кергелен в 1968 году были получены следующие данные: 22 марта — 0.583 см; 23 марта — 0.749 см; 25 марта — 0.283 см.

Это была статья о концентрации озона в атмосфере Земли и границах озонового слоя. Читайте далее: Значение озонового слоя Земли – озоносферы. Воздействие ультрафиолетовых лучей Солнца на человека и другие живые организмы.

Статьи на тему «Озоновый слой Земли»:

Источник: https://wonderful-planet.ru/atmosfera/107-ozon-v-atmosfere-ozonovyj-sloj-zemli-2/

Scicenter1
Добавить комментарий