Ozonosfera je sloj atmosfere našeg planeta koji odgađa najtvrđi dio ultraljubičastog spektra. Neke vrste sunčeve svjetlosti štetno djeluju na žive organizme. Periodično, ozonosfera postaje tanja, u njoj se pojavljuju praznine različitih veličina. Opasne zrake mogu slobodno prodrijeti kroz otvore na površini Zemlje. Gdje se nalazi ozonski omotač? Što se može učiniti da se to spasi? Predloženi članak posvećen je raspravi o tim problemima geografije i ekologije Zemlje.
Što je ozon?
Kisik na Zemlji postoji u obliku dva jednostavna plinovita spoja, dio je vode i vrlo velikog broja drugih uobičajenih anorganskih i organskih tvari (silikati, karbonati, sulfati, proteini, ugljikohidrati, masti). Jedna od poznatijih alotropnih modifikacija elementa je jednostavna tvar kisik, njegova formula je O2. Druga modifikacija atoma je O (ozon). Formula ove tvari je O 3. Triatomske molekule nastaju, primjerice, s viškom energije, što je posljedica pražnjenja munje u prirodi. Dalje ćemo saznati što je ozonski omotač Zemlje, zašto se njegova debljina neprestano mijenja.
U normalnim uvjetima, ozon je plavi plin s oštrom, specifičnom aromom. Molekulska masa tvari je 48 (za usporedbu, Mr (zrak) = 29). Miris ozona podsjeća na grmljavinsku oluju, jer nakon ovog prirodnog fenomena molekule O 3 u zraku postaju veće. Koncentracija se povećava ne samo tamo gdje je ozonski omotač, već je i blizu Zemljine površine. Ova kemijski aktivna tvar otrovna je za žive organizme, ali brzo se disocira (raspada). U laboratoriju i industriji stvoreni su posebni uređaji - ozonizatori - za prolazak električnih pražnjenja kroz zrak ili kisik.
Što je ozonski omotač?
O3 molekule imaju visoku kemijsku i biološku aktivnost. Vezanje trećeg atoma na diatomski kisik prati povećanje energetske rezerve i nestabilnosti spoja. Ozon se lako razgrađuje u molekularni kisik i aktivnu česticu koja energijski oksidira ostale tvari i ubija mikroorganizme. No, češće, pitanja koja se odnose na mirisni spoj odnose se na njegovo nakupljanje u atmosferi iznad Zemlje. Što je ozonski omotač i zašto je njegovo uništavanje štetno?
Izravno na površini našeg planeta uvijek postoji određeni broj molekula O3, ali koncentracija spoja raste s visinom. Do stvaranja ove tvari dolazi u stratosferi zbog ultraljubičastog zračenja sunca, koje nosi veliku opskrbu energijom.
ozonosphere
Postoji područje prostora iznad Zemlje u kojem je ozon mnogo veći nego blizu površine. Ali općenito, školjka koja se sastoji od molekula O3 je tanka i neprekidna. Gdje je ozonski omotač Zemlje ili ozonosfera našeg planeta? Nedosljednost u debljini ovog zaslona više je puta zbunjivala istraživače.
Izvjesna količina ozona uvijek je prisutna u Zemljinoj atmosferi; značajna kolebanja njegove koncentracije opažaju se s visinom i tijekom godina. Ovim ćemo se problemima pozabaviti nakon što otkrijemo točno mjesto zaštitnog štita izrađenog od O3 molekula.
Gdje je ozonski omotač Zemlje?
Primjetan porast sadržaja molekula ozona počinje na udaljenosti od 10 km i ostaje do 50 km iznad Zemlje. No, količina materije koja se nalazi u troposferi još nije zaslona. Kako se odmičete od zemljine površine, gustoća ozona raste. Maksimalne vrijednosti padaju na stratosferi, njezino područje na nadmorskoj visini od 20 do 25 km. Ovdje se molekule O 3 nalaze 10 puta više nego na površini Zemlje.
Ali zašto debljina, cjelovitost ozonskog omotača izaziva zabrinutost za znanstvenike i obične ljude? Bum nad stanjem zaštitnog štita izbio je u prošlom stoljeću. Istraživači su otkrili da je ozonski omotač atmosfere iznad Antarktika postao tanji. Ustanovljen je glavni uzrok pojave - disocijacija molekula O3. Uništavanje nastaje kao rezultat kombiniranog utjecaja niza faktora, vodeći među njima smatra se antropogenim, povezanim s aktivnostima čovječanstva.
Ozonske rupe
U posljednjih 30-40 godina znanstvenici su primijetili pojavu praznina u zaštitnom štitu iznad površine Zemlje. Znanstvenu zajednicu zabrinuli su izvještaji da ozonski omotač - Zemljin štit - aktivno propada. Sredinom osamdesetih svi su mediji objavili izvještaje o „rupi“ nad Antarktikom. Istraživači su primijetili da se ovaj jaz u ozonskom sloju povećava u proljeće. Glavni razlog porasta štete nazvale su se umjetne i sintetičke tvari - klorofluorougljikovodi. Najčešće skupine ovih spojeva su freoni ili kladogeni. Poznato je više od 40 tvari iz ove skupine. Dolaze iz mnogih izvora, jer aplikacije uključuju prehrambenu, kemijsku, parfumerijsku i drugu industriju.
Sastav freona, osim ugljika i vodika, uključuje halogene: fluor, klor, ponekad brom. Veliki broj takvih tvari koristi se kao rashladno sredstvo u hladnjacima, klima uređajima. Sami freoni su stabilni, ali pri visokim temperaturama i u prisutnosti aktivnih kemijskih sredstava ulaze u oksidacijske reakcije. Među produktima reakcije mogu biti spojevi toksični za žive organizme.
Freoni i ozonski ekran
Klorofluoroogljikovodici stupaju u interakciju s molekulama O3 i uništavaju zaštitni sloj iznad Zemljine površine. U početku se stanjivanje ozonosfere uzimalo kao prirodno kolebanje njegove debljine, što se događa stalno. Ali s vremenom su se rupe poput „rupe“ iznad Antarktika vidjele po cijeloj sjevernoj hemisferi. Broj takvih praznina se povećao od prvog promatranja, ali su manje veličine nego na ledenom kontinentu.
U početku su znanstvenici sumnjali da su freoni uzrokovali uništavanje ozona. To su tvari velike molekularne težine. Kako mogu stići do stratosfere gdje je ozonski omotač ako je puno teži od kisika, dušika i ugljičnog dioksida? Promatranja uzlaznih tokova u atmosferi tijekom grmljavinske oluje, kao i provedeni eksperimenti, dokazali su mogućnost prodiranja različitih čestica sa zrakom na visinu od 10–20 km iznad Zemlje, gdje se nalazi granica troposfere i stratosfere.
Razne razarači ozona
Dušikovi oksidi nastali izgaranjem goriva u motorima nadzvučnih zrakoplova i raznih vrsta svemirskih letjelica također ulaze u zonu ozonskog zaslona. Oni nadopunjuju popis tvari iz kojih se uništavaju atmosfera, ozonski omotač i emisije kopnenih vulkana. Ponekad protok plina i prašine dosegne visinu od 10-15 kilometara i širi se stotinama tisuća kilometara.
Smog nad velikim industrijskim centrima i velikim gradovima također pridonosi disocijaciji molekula O3 u atmosferi. Razlog povećanja veličine ozonskih rupa također se smatra povećanjem koncentracije takozvanih stakleničkih plinova u atmosferi u kojoj se nalazi ozonski omotač. Dakle, globalno ekološko pitanje klimatskih promjena izravno je povezano s pitanjima o iscrpljivanju ozona. Činjenica je da staklenički plinovi sadrže tvari koje reagiraju s molekulama O 3. Ozon se disocira, atom kisika uzrokuje oksidaciju drugih elemenata.
Opasnost od gubitka ozonskog štita
Jesu li postojale praznine u ozonosferi prije leta u svemir, pojave freona i drugih zagađivača atmosfere? Navedena pitanja su diskutabilna, ali jedan je zaključak očit: ozonski omotač atmosfere mora se proučavati i sačuvati od uništenja. Naš planet bez ekrana molekula O 3 gubi zaštitu od tvrdih kozmičkih zraka određene dužine koje apsorbira sloj aktivne tvari. Ako je ozonski ekran tanak ili nema, tada su u životnoj opasnosti osnovni životni procesi na Zemlji. Prekomjerno ultraljubičasto zračenje povećava rizik od mutacija u stanicama živih organizama.
Zaštita ozonskog omotača
Nedostatak podataka o debljini zaštitnog štita u prošlim stoljećima i tisućljećima otežava prognoze. Što se događa ako se ozonosfera uruši u potpunosti? Već nekoliko desetljeća liječnici bilježe porast broja oboljelih od raka kože. Ovo je jedna od bolesti koja uzrokuje prekomjerno ultraljubičasto zračenje.
1987. nekoliko zemalja pristupilo je Montrealskom protokolu, koji je predviđao smanjenje i potpunu zabranu proizvodnje klorofluoro ugljikovodika. Ovo je bila samo jedna od mjera koja će pomoći očuvanju ozonskog omotača - Zemljin ultraljubičast štit. Ali freone i dalje proizvodi industrija i ulaze u atmosferu. Međutim, poštivanje Montrealskog protokola dovelo je do smanjenja ozonskih rupa.
