Озоносферата е слой от атмосферата на нашата планета, който забавя най-твърдата част от ултравиолетовия спектър. Някои видове слънчева светлина са вредни за живите организми. Периодично озоносферата става по-тънка, в нея се появяват пропуски с различни размери. Опасните лъчи могат свободно да проникват през отворите на повърхността на Земята. Къде се намира озоновият слой? Какво може да се направи, за да се спаси? Предлаганата статия е посветена на обсъждането на тези проблеми на географията и екологията на Земята.
Какво е озон?
Кислородът на Земята съществува под формата на две прости газообразни съединения, представлява част от водата и много голям брой други общи неорганични и органични вещества (силикати, карбонати, сулфати, протеини, въглехидрати, мазнини). Една от по-известните алотропни модификации на елемента е простото вещество кислород, неговата формула е O 2. Втората модификация на атомите е О (озон). Формулата на това вещество е O 3. Триатомните молекули се образуват с излишък от енергия, например в резултат на изхвърляне на мълнии в природата. След това ще разберем какъв е озоновият слой на Земята, защо дебелината й постоянно се променя.
При нормални условия озонът е син газ с остър, специфичен аромат. Молекулното тегло на веществото е 48 (за сравнение, Mr (въздух) = 29). Миризмата на озон напомня за гръмотевична буря, защото след този природен феномен на молекулите O 3 във въздуха става по-голям. Концентрацията се увеличава не само там, където е озоновият слой, но и близо до земната повърхност. Това химически активно вещество е токсично за живите организми, но бързо се дисоциира (разлага). В лабораторията и промишлеността са създадени специални устройства - озонатори - за преминаване на електрически заряди през въздуха или кислорода.
Какво представлява озоновият слой?
O3 молекулите имат висока химическа и биологична активност. Привързването на третия атом към диатомичен кислород е придружено от увеличаване на енергийния резерв и нестабилността на съединението. Озонът лесно се разлага на молекулен кислород и активна частица, която енергично окислява други вещества и убива микроорганизмите. Но по-често проблемите, свързани с миришещото съединение, са свързани с натрупването му в атмосферата над Земята. Какво представлява озоновият слой и защо унищожаването му е вредно?
Непосредствено на повърхността на нашата планета винаги има определен брой O3 молекули, но концентрацията на съединението се увеличава с височина. Образуването на това вещество се случва в стратосферата поради ултравиолетовото лъчение на слънцето, което носи голям запас от енергия.
ozonosphere
Има пространство на Космоса над Земята, където озонът е много по-голям, отколкото близо до повърхността. Но като цяло обвивката, състояща се от O3 молекули, е тънка и прекъсната. Къде е озоновият слой на Земята или озоносферата на нашата планета? Несъответствието в дебелината на този екран многократно обърква изследователите.
Определено количество озон винаги присъства в земната атмосфера; значителни колебания в концентрацията му се наблюдават с височина и през годините. Ще се справим с тези проблеми, след като разберем точното местоположение на защитния щит, изработен от молекули O3.
Къде е озоновият слой на Земята?
Забележимо увеличение на съдържанието на озонови молекули започва на разстояние 10 км и остава до 50 км над Земята. Но количеството материя, което е в тропосферата, все още не е екран. С отдалечаване от земната повърхност плътността на озона се увеличава. Максималните стойности падат върху стратосферата, нейната площ на височина от 20 до 25 км. Тук молекулите O 3 се съдържат 10 пъти повече, отколкото на повърхността на Земята.
Но защо дебелината, целостта на озоновия слой предизвиква безпокойство у учените и обикновените хора? Бумът над състоянието на защитния щит изригна през миналия век. Изследователите са установили, че озоновият слой на атмосферата над Антарктида е станал по-тънък. Установена е основната причина за явлението - дисоциацията на O3 молекулите. Унищожаването възниква в резултат на комбинираното влияние на редица фактори, водещ сред тях се счита за антропогенен, свързан с дейността на човечеството.
Озонови дупки
През последните 30-40 години учените отбелязват появата на пропуски в защитния щит над повърхността на Земята. Научната общност беше разтревожена от съобщения, че озоновият слой - земният щит - активно се разгражда. Всички медии в средата на 80-те години публикуват репортажи за „дупка“ над Антарктида. Изследователите забелязват, че тази пропаст в озоновия слой се увеличава през пролетта. Основната причина за растежа на щетите се наричаха изкуствени и синтетични вещества - хлорофлуоровъглеводороди. Най-често срещаните групи от тези съединения са фреони или хладогени. Известни са повече от 40 вещества, принадлежащи към тази група. Те идват от много източници, тъй като приложенията включват хранителна, химическа, парфюмерийна и други индустрии.
Съставът на фреони, освен въглерод и водород, включва халогени: флуор, хлор, понякога бром. Голям брой такива вещества се използват като хладилни агенти в хладилници, климатици. Самите фреони са стабилни, но при високи температури и при наличие на активни химични агенти влизат в реакции на окисляване. Сред продуктите на реакцията могат да бъдат съединения, токсични за живите организми.
Фреони и озоновия екран
Хлорофлуоровъглеводите взаимодействат с молекулите на О3 и унищожават защитния слой над земната повърхност. Отначало изтъняването на озоносферата се приема като естествено колебание на нейната дебелина, което се случва постоянно. Но с течение на времето дупки като „дупка“ над Антарктида бяха забелязани в цялото Северно полукълбо. Броят на тези пропуски се е увеличил от първото наблюдение, но те са с по-малки размери, отколкото на ледения континент.
Първоначално учените се съмняваха, че именно фреони причиняват разрушаването на озона. Това са вещества с голямо молекулно тегло. Как могат да стигнат до стратосферата, където е озоновият слой, ако той е много по-тежък от кислорода, азота и въглеродния диоксид? Наблюденията на възходящите потоци в атмосферата по време на гръмотевична буря, както и проведените експерименти доказаха възможността за проникване на различни частици с въздух на височина 10-20 км над Земята, където се намира границата на тропосферата и стратосферата.
Разнообразие от озонови разрушители
Азотните оксиди в резултат на изгарянето на гориво в двигателите на свръхзвукови самолети и различни видове космически кораби също влизат в зоната на озоновия екран. Те допълват списъка с вещества, от които се унищожават атмосферата, озоновият слой и емисиите на земните вулкани. Понякога потоците от газ и прах достигат височина от 10-15 километра и се разпространяват стотици хиляди километри.
Смогът върху големи индустриални центрове и мегаполиси също допринася за дисоциацията на O3 молекулите в атмосферата. Причината за увеличаването на размера на озоновите дупки също се счита за увеличаване на концентрацията на така наречените парникови газове в атмосферата, където се намира озоновият слой. По този начин глобалният екологичен проблем на изменението на климата е пряко свързан с въпросите за изчерпването на озона. Факт е, че парниковите газове съдържат вещества, които реагират с молекулите на О3. Озонът се разделя, кислородният атом причинява окисляването на други елементи.
Опасността от загуба на озоновия щит
Имаше ли пропуски в озоносферата преди да лети в космоса, появата на фреони и други атмосферни замърсители? Изброените проблеми са дискусионни, но едно заключение е очевидно: озоновият слой на атмосферата трябва да бъде проучен и запазен от унищожаване. Нашата планета без екран на O3 молекули губи защитата си от твърди космически лъчи с определена дължина, погълнати от слой от активно вещество. Ако озоновият екран е тънък или липсва, тогава основните жизнени процеси на Земята са в опасност. Прекомерната ултравиолетова радиация увеличава риска от мутации в клетките на живите организми.
Защита на озонов слой
Липсата на данни за дебелината на защитния щит през последните векове и хилядолетия затруднява прогнозите. Какво се случва, ако озоносферата се срине напълно? В продължение на няколко десетилетия лекарите отбелязват увеличение на броя на хората, засегнати от рак на кожата. Това е едно от заболяванията, което причинява прекомерна ултравиолетова радиация.
През 1987 г. няколко държави се присъединиха към Монреалския протокол, който предвижда намаляване и пълна забрана на производството на хлорофлуоровъглеводороди. Това беше само една от мерките, които ще помогнат за опазването на озоновия слой - земния ултравиолетов щит. Но фреоните все още се произвеждат от индустрията и влизат в атмосферата. Спазването на Монреалския протокол обаче доведе до намаляване на озоновите дупки.
