Ozona caurumu rašanās. Kā veidojas ozona caurumi? Vai cilvēce tiks galā ar gaidāmajiem izaicinājumiem?
Vispirms ir skaidrs, ka ozona caurums, pretēji tā nosaukumam, nav caurums atmosfērā. Ozona molekula atšķiras no parastās skābekļa molekulas ar to, ka tā sastāv nevis no diviem, bet trīs savā starpā savienotiem skābekļa atomiem. Atmosfērā ozons koncentrējas t.s ozona slānis, aptuveni 30 km augstumā stratosfērā. Šis slānis absorbē Saules izstarotos ultravioletos starus, pretējā gadījumā saules starojums var nodarīt lielu kaitējumu dzīvībai uz Zemes virsmas. Tāpēc jebkurš apdraudējums ozona slānim ir jāuztver ļoti nopietni. 1985. gadā britu zinātnieki, kas strādāja Dienvidpolā, atklāja, ka Antarktikas pavasara laikā ozona līmenis atmosfērā tur bija ievērojami zem normas. Katru gadu tajā pašā laikā ozona daudzums samazinājās - dažreiz lielākā, dažreiz mazākā mērā. Līdzīgi, bet mazāk izteikti ozona caurumi parādījās arī virs Ziemeļpola Arktiskā pavasara laikā.
Turpmākajos gados zinātnieki noskaidroja, kāpēc parādās ozona caurums. Kad saule noriet un sākas garā polārā nakts, temperatūra strauji pazeminās un veidojas augsti stratosfēras mākoņi, kas satur ledus kristālus. Šo kristālu parādīšanās izraisa virkni sarežģītu ķīmisku reakciju, kas noved pie molekulārā hlora uzkrāšanās (hlora molekula sastāv no diviem savienotiem hlora atomiem). Kad parādās saule un sākas Antarktikas pavasaris, ultravioleto staru ietekmē tiek pārtrauktas intramolekulāras saites, un atmosfērā ieplūst hlora atomu plūsma. Šie atomi darbojas kā katalizatori reakcijām, kas pārvērš ozonu par vienkāršu skābekli, rīkojoties saskaņā ar šādu duālo shēmu:
Cl + O 3 -> ClO + O 2 un ClO + O -> Cl + O 2
Šo reakciju rezultātā ozona molekulas (O 3) pārvēršas skābekļa molekulās (O 2), sākotnējiem hlora atomiem paliekot brīvā stāvoklī un atkal iesaistoties šajā procesā (katra hlora molekula iznīcina miljonu ozona molekulu, pirms tās nonāk tiek izņemti no atmosfēras citu ķīmisko reakciju rezultātā). Šīs pārvērtību ķēdes rezultātā ozons sāk izzust no atmosfēras virs Antarktīdas, veidojot ozona caurumu. Tomēr drīz, sasilstot, Antarktikas virpuļi sabrūk, apgabalā ieplūst svaigs gaiss (satur jaunu ozonu), un bedre pazūd.
1987. gadā Monreālā notika Starptautiskā konference par ozona slāņa apdraudējumu, un rūpnieciski attīstītās valstis vienojās samazināt un galu galā likvidēt ražošanu. hlorēti un fluorēti ogļūdeņraži (hlorfluorogļūdeņraži, CFC) -ķimikālijas, kas iznīcina ozona slāni. Līdz 1992. gadam šo vielu aizstāšana ar drošām noritēja tik veiksmīgi, ka tika pieņemts lēmums līdz 1996. gadam tās pilnībā iznīcināt. Mūsdienās zinātnieki uzskata, ka pēc aptuveni piecdesmit gadiem ozona slānis tiks pilnībā atjaunots.
Pēdējā laikā arvien biežāki nokrišņi, kas savukārt izraisa dabas stihijas (plūdus, zemes nogruvumus). Pagaidām nav noskaidrots, kurš ir atbildīgs par ozona caurumiem. Tos var izraisīt lidojumi kosmosā, cilvēka darbības rezultāts vai siltumnīcas efekts, taču skaidrs ir viens - ozona slānis kļūst plānāks, un tā jau ir visaptveroša problēma.
Tomēr antropogēnais faktors ir tikai viena problēmas sastāvdaļa. Pastāv teorija, ka pati planēta pati sevi iznīcina, izspiežot cilvēci ar radiācijas palīdzību (lasi vēzis). Fakts ir tāds, ka ozona caurumu karte sakrīt ar metāna nogulšņu karti, tāpēc mēs varam teikt, ka caurumi tur ir bijuši vienmēr. Ja vēlaties palīdzēt, atsakieties no aerosola iepakojuma, vai tie būtu dezodoranti, atsvaidzinātāji utt. Neizlaidiet freonu - uzraugiet sistēmas integritāti ledusskapī, automašīnā utt.
Protestējiet kopā ar “zaļajiem”, parakstiet aicinājumus pasaules valdībām – jo vairāk aktīvistu, jo lielāka iespēja, ka tiksiet sadzirdēts.
Ģenerālā asambleja 1994. gadā pasludināja 16. septembri par Starptautisko ozona slāņa saglabāšanas dienu. 1987. gadā Krievija un 36 citas valstis parakstīja dokumentu, uzliekot dalībvalstīm pienākumu ierobežot vai pārtraukt ozona slāni noārdošo vielu ražošanu.
Lielie uzņēmumi tiek uzraudzīti visur, lai redzētu, kā tie ievēro gaisa aizsardzības tiesību aktus. Valstis ir pārtraukušas hlorfluorogļūdeņražu ražošanu. Zinātnieki uzskata, ka šie veiktie pasākumi (ja vainīgie ir cilvēki) palīdzēs atjaunot ozona slāni līdz 2060. gadam, taču līdz tam ozona slāņa noārdīšanās lielā mērā ietekmēs klimatu.
Ozons ir zilgana gāze, kas sastāv no trim skābekļa atomiem (O3). Kad ozona slānis kļūst plānāks, uz Zemi sāk iekļūt vairāk ultravioletā starojuma, kas nepieciešams normālai cilvēku funkcionēšanai. Ozons absorbē lieko ultravioleto starojumu, tostarp to, kas ir bīstams visai dzīvībai uz Zemes. Ozona caurumi nav caurums atmosfērā pilnā nozīmē. Tas ir lēns vienmērīgs stratosfēras slāņa koncentrācijas samazinājums.
Instrukcijas
Ozona saturs ir ārkārtīgi mazs, kas nozīmē, ka pat mazākās ozona daudzuma novirzes no normas var izraisīt nopietnas ultravioletā starojuma iedarbības intensitātes izmaiņas uz virsmas.
Lai brīdinātu par ozona caurumu, atcerieties iemeslus, kāpēc tie var veidoties:
- hlora savienojumi, kas pazīstami kā freoni. Pat viens hlora atoms var iznīcināt diezgan daudz ozona slāņa;
Degvielas sadegšana. Ozona oksīds;
Daudzstāvu. Kodolsprādzieni, kas notiek lidojuma laikā, arī rada problēmas ar ozona slāņa noārdīšanos;
Minerālmēsli. Pievienojot augsnei minerālmēslu, palielinās slāpekļa oksīda parādīšanās, kas veicina stratosfēras slāņa iznīcināšanu.
Kā redzat, virs Zemes virsmas ir milzīgs skaits ozona slāņa iznīcināšanas avotu. Tas nozīmē, ka ir arī problēmas, kas saistītas ar ozona caurumiem. Neaizmirstiet, ka ozona slānis stratosfērā ir ārkārtīgi svarīgs visai dzīvībai uz Zemes.
Tāpat atcerieties, kā tieši rodas ozona caurumi: iestājoties polārajai naktij, temperatūra strauji pazeminās un veidojas stratosfēras mākoņi. Tie satur ledus kristālus. Kad uzkrājas pārāk daudz šo kristālu, ķīmisko reakciju laikā izdalās hlors. Pakļaujot ultravioletajiem stariem, hlora atomi nonāk atmosfērā. Visu šo reakciju laikā ozona molekula (O3) sadalās un veidojas skābekļa molekula (O2). Šī transformāciju ķēde dabiski atšķaida ozona slāni, kas noved pie ozona cauruma veidošanās.
Lai uzzinātu par ozona cauruma iespējamību, sazinieties ar ozonometrijas stacijām, kas uzrauga ozona slāni. Laboratorijas lidmašīnas ļauj kontrolēt cauruma izcelsmi, kā arī tā izmēru un augšanas modeli. Ozona slāņa līmeņa pazemināšanās problēma pirmo reizi tika sastapta virs Antarktīdas 1985. gadā. Tajā pašā gadā tika iegūtas ozona cauruma fotogrāfijas.
Pēdējos gados zinātniekus arvien vairāk satrauc atmosfēras ozona slāņa noārdīšanās, kas darbojas kā aizsargvairogs pret ultravioleto starojumu. Bīstamība ir tāda, ka ultravioletais starojums ir kaitīgs dzīviem organismiem.
Ultravioletā starojuma ietekmē skābekļa molekulas sadalās brīvos atomos, kas savukārt var savienoties ar citām skābekļa molekulām, veidojot ozonu. Brīvie skābekļa atomi var arī reaģēt ar ozona molekulām, veidojot divas skābekļa molekulas. Tādējādi tiek izveidots un uzturēts līdzsvars starp skābekli un ozonu.
Tomēr piesārņojums, piemēram, freoni, katalizē (paātrina) ozona sadalīšanās procesu, izjaucot līdzsvaru starp to un skābekli uz ozona koncentrācijas samazināšanos.
Ņemot vērā briesmas, kas draud pār planētu, starptautiskā sabiedrība ir spērusi pirmo soli šīs problēmas risināšanā. Tika parakstīts starptautisks līgums, saskaņā ar kuru freonu ražošana pasaulē līdz 1999. gadam palielināsies. Būtu jāsamazina par aptuveni 50%.
Ozons
Ozons (O3) ir agresīva gāze ar spēcīgu oksidējošu iedarbību. Tulkojumā no grieķu valodas ozons nozīmē "smaržot", jo tam ir asa, asa smarža. Šo smaržu var sajust pēc pērkona negaisa.
Ozons veidojas atmosfērā, kad skābeklis tiek pakļauts augstas enerģijas īsviļņu ultravioletajiem stariem un elektriskās izlādes iedarbībai. Augstā enerģija sadala skābekli atsevišķos atomos, kas savienojas ar molekulāro skābekli, veidojot ozonu.
Ozona molekulas ir ļoti nestabilas un viegli sadalās, tāpēc šī reakcija ir atgriezeniska.
Ozona ekoloģiskā nozīme ir divējāda.
Ozons, kas veidojas uz Zemes virsmas kā fotoķīmiskā smoga sastāvdaļa, ir ārkārtīgi kaitīgs, jo tam piemīt spēcīgas oksidējošas īpašības un tas kairina acu un elpceļu gļotādu. Uz Zemes virsmas ozons veidojas zibens izlādes laikā un fotoķīmisko reakciju rezultātā starp slāpekļa oksīdiem un gaistošajiem ogļūdeņražiem, kas izdalās transportlīdzekļu izplūdes gāzēs. Papildus ozonam šo reakciju rezultātā veidojas vairākas agresīvas vielas. Tie ir arī spēcīgi oksidētāji, kairinoši, un daži no tiem ir kancerogēni. Šo vielu kombināciju sauc par fotoķīmisko smogu.
Ozons, kas veidojas stratosfēras augšējos slāņos, veido ozona slāni, kas aizsargā Zemes organismus no īsviļņu ultravioleto staru iedarbības. Ozona sintēzes reakcijas patērē līdz pat 98% no Saules īso viļņu ultravioleto staru enerģijas, kā dēļ tie nesasniedz Zemes virsmu un neatstāj kaitīgu ietekmi uz organismu. Šī iemesla dēļ ozona slāni sauc par Zemes "aizsardzības ekrānu". Bez tā dzīvība nevarētu pastāvēt uz Zemes virsmas.
Ozona slāņa veidošanās kļuva iespējama, kad skābekļa koncentrācija atmosfērā sasniedza 1% no pašreizējā līmeņa. Ozona slāņa parādīšanās ļāva dzīvībai sasniegt zemi, turpretim agrāk dzīvība varēja pastāvēt tikai okeānā.
Ozona slānis (ozonosfēra) aptver visu zemeslodi un atrodas augstumā no 10 līdz 50 km ar maksimālo ozona koncentrāciju 20-25 km augstumā. Atmosfēras piesātinājums ar ozonu pastāvīgi mainās jebkurā planētas daļā, maksimumu sasniedzot pavasarī polārajā reģionā.
Ozona slānis atmosfērā veic divas svarīgas funkcijas:
- Aizsargā organismus no ultravioleto staru kaitīgās ietekmes, kas izraisa saules apdegumus, ādas vēzi, kataraktu (acs lēcas apduļķošanos), novājinātu imunitāti;
- Veido stratosfēru - atmosfēras slāni, kurā temperatūra paaugstinās līdz ar augstumu, kas ierobežo laikapstākļu veidošanās procesus līdz troposfērai: atmosfēras augšējie uzkarsētie slāņi novērš vēsāka virsmas gaisa pacelšanos. Ja nebūtu ozona slāņa, atmosfēras temperatūra pakāpeniski pazeminātos līdz ar augstumu un Zemes temperatūras režīms būtu pavisam cits.
Ozona slāņa noārdīšanās
60. gadu vidū. Zinātnieki secinājuši, ka atmosfērā ir faktori, kas iznīcina ozonu. Šādi faktori ir brīvie radikāļi no ūdens tvaiku un slāpekļa oksīdiem, kas nonāk stratosfērā ar virsskaņas lidmašīnu izplūdi un nāk no troposfēras apakšējiem slāņiem.
1973. gadā amerikāņu ķīmiķi F. Roulends un M. Molina konstatēja, ka ozonu iznīcina hlorfluorogļūdeņraži, kas pazīstami kā “freoni”. Par šo atklājumu F. Roulends un M. Molina 1996. g. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.
1984. gadā amerikāņu zinātnieku grupa D. Farmana vadībā publicēja datus no Antarktīdā veiktajiem pētījumiem. Tie parādīja, ka 1983. gada pavasarī ozona saturs virs Antarktīdas samazinājās līdz 40%. Pēc D. Farmana teiktā, “debesis virs Antarktīdas bija burtiski tukšas, un tas bija briesmīgi” (Rown Sh., 1993).
Ozona koncentrācijas samazināšanos Antarktīdā sauc par "ozona caurumu". Pašlaik “cauruma” izmērs ir gandrīz vienāds ar šī kontinenta laukumu.
Straujo ozona koncentrācijas samazināšanos Antarktīdā var izskaidrot ar vairākiem iemesliem:
- Ozona veidošanās iespējama tikai ultravioleto staru klātbūtnē tas nenotiek polārās nakts laikā;
- Zema temperatūra veicina stratosfēras ledus mākoņu veidošanos virs Antarktīdas, kuru daļiņas paātrina ozona iznīcināšanas reakcijas;
- Gaisa masu cirkulācijai virs Antarktīdas ir dažas īpatnības: pavasaros virs tās veidojas augšupejošas virpuļstraumes, kas šajā zonā iesūc gaisu no troposfēras ar zemu ozona saturu un novērš ar ozonu bagāta gaisa pieplūdumu no vidējiem platuma grādiem.
Galvenais ozona koncentrācijas samazināšanās iemesls virs Antarktīdas ir ledus stratosfēras mākoņu veidošanās virs tās, uz kuru daļiņām tiek aktivizēti ozona iznīcināšanas procesi ar hloru.
Pēc “ozona cauruma” atklāšanas virs Antarktīdas tika veikti zinātniski pētījumi, lai izpētītu ozona koncentrācijas atmosfērā ietekmi uz bioloģiskajiem objektiem. Konstatēts, ka, ozona koncentrācijai samazinoties par 1%, ultravioleto staru iespiešanās pakāpe atmosfērā palielinās par 1,5 - 2%. Tas veicina ādas vēža, kataraktas saslimstības palielināšanos, organismu imunitātes samazināšanos utt.
Zinātnieki secinājuši, ka palielinātas ultravioletā starojuma devas samazina sēklu kvalitāti, augu izturību pret sausumu un slimībām, samazina Antarktikas fitoplanktona veidošanos un zivju mazuļu izdzīvošanu, kas var katastrofāli ietekmēt pasaules zivsaimniecību. Samazinoties atmosfēras ozonam par 25%, fitoplanktona ražošana varētu samazināties par 35%.
Kopš tā laika mērījumi ir apstiprinājuši plaši izplatītu ozona slāņa noārdīšanos praktiski uz visas planētas. Piemēram, Krievijā pēdējo desmit gadu laikā ozona slāņa koncentrācija ir samazinājusies par 4-6% ziemā un par 3% vasarā.
Pašlaik ozona slāņa noārdīšanos visi atzīst par nopietnu apdraudējumu globālajai vides drošībai. Ozona koncentrācijas samazināšanās vājina atmosfēras spēju aizsargāt visu dzīvību uz Zemes no skarbā ultravioletā starojuma (UV starojuma). Dzīvie organismi ir ļoti neaizsargāti pret ultravioleto starojumu, jo pat viena fotona enerģija no šiem stariem ir pietiekama, lai iznīcinātu ķīmiskās saites lielākajā daļā organisko molekulu. Tā nav nejaušība, ka apgabalos ar zemu ozona līmeni ir neskaitāmi saules apdegumi, pieaug saslimstība ar ādas vēzi utt. Piemēram, pēc vides zinātnieku domām, līdz 2030. gadam Krievijā, ja tiks ievērots pašreizējais ozona slāņa noārdīšanās ātrums. turpinās, vēl 6 miljoni cilvēku saslims ar ādas vēzi. Papildus ādas slimībām var attīstīties acu slimības (katarakta u.c.), imūnsistēmas nomākums u.c.
Konstatēts arī, ka augi spēcīga ultravioletā starojuma ietekmē pamazām zaudē fotosintēzes spēju, un planktona dzīvībai svarīgās darbības traucējumi noved pie ūdens ekosistēmu biotas trofisko ķēžu pārrāvuma u.c.
Zinātne vēl nav pilnībā noskaidrojusi, kādi ir galvenie procesi, kas bojā ozona slāni. Tiek pieņemts, ka “ozona caurumiem” ir gan dabiska, gan antropogēna izcelsme. Pēdējais, pēc lielākās daļas zinātnieku domām, ir ticamāks un ir saistīts ar palielinātu hlorfluorogļūdeņražu (freonu) saturu. Freonus plaši izmanto rūpnieciskajā ražošanā un ikdienas dzīvē (saldēšanas iekārtas, šķīdinātāji, smidzinātāji, aerosola iepakojumi utt.). Paceļoties atmosfērā, freoni sadalās, izdalot hlora oksīdu, kas kaitīgi ietekmē ozona molekulas.
Saskaņā ar starptautiskās vides organizācijas Greenpeace datiem galvenie hlorfluorogļūdeņražu (freonu) piegādātāji ir ASV - 30,85%, Japāna - 12,42%, Lielbritānija - 8,62% un Krievija - 8,0%. ASV ozona slānī izdūra “caurumu” 7 miljonu kvadrātkilometru platībā, Japāna - 3 miljonus kvadrātkilometru, kas ir 7 reizes lielāka nekā pašas Japānas platība. Nesen Amerikas Savienotajās Valstīs un vairākās Rietumu valstīs ir uzceltas rūpnīcas, lai ražotu jaunus aukstumnesēju veidus (hidrohlorfluorogļūdeņražus) ar zemu ozona slāņa noārdīšanas potenciālu.
Novērtējot hlorfluorogļūdeņražu ražošanas apjomu un to izplūdi atmosfērā, zinātnieki nonāca pie secinājuma, ka tas noved pie neizbēgamas ozona slāņa iznīcināšanas.
Tika rīkotas starptautiskas sanāksmes un parakstītas vairākas vienošanās par hlorfluorogļūdeņraža emisiju samazināšanu atmosfērā. 1989. gadā Starptautiskajā konferencē Helsinkos 81 valsts vienojās līdz 2000. gadam pārtraukt visu veidu hlorfluorogļūdeņražu ražošanu.
Saskaņā ar Monreālas konferences protokolu (1990), kas pēc tam tika pārskatīts Londonā (1991) un Kopenhāgenā (1992), bija paredzēts līdz 1998. gadam hlorfluorogļūdeņraža emisijas samazināt par 50%. Saskaņā ar Art. Krievijas Federācijas likuma par vides aizsardzību 56. pantu saskaņā ar starptautiskajiem līgumiem visām organizācijām un uzņēmumiem ir pienākums samazināt un pēc tam pilnībā pārtraukt ozona slāni noārdošo vielu ražošanu un izmantošanu. Likums paredz šādu pasākumu kopumu ozona slāņa aizsardzībai:
- Ozona slāņa izmaiņu novērojumu organizēšana saimnieciskās darbības un citu procesu ietekmē;
- Atbilstība standartiem par maksimāli pieļaujamo vielu emisiju, kas kaitīgi ietekmē ozona slāņa stāvokli;
- Ozona slāni noārdošo ķīmisko vielu ražošanas un lietošanas regulēšana.
1993.gadā mūsu valstī tika izveidota Starpresoru komisija, kuras uzdevums ir koordinēt dažādu organizāciju darbību, lai līdz 2000.gadam izpildītu starptautiskās saistības ozona slāņa aizsardzībai un ozona slāni noārdošo vielu izplūdes pārtraukšanai. Notiek arī intensīva sēra savienojumu, slāpekļa oksīdu un citu bīstamu gaisu piesārņojošo vielu emisiju samazināšanas pasākumu intensīva izstrāde un īstenošana.
Pat ja protokolu īstenos visas valstis, jāturpina risināt problēmas, kas saistītas ar cilvēku aizsardzību pret UV starojumu, jo daudzi hlorfluorogļūdeņraži var saglabāties atmosfērā simtiem gadu.
Šobrīd ozona slānis noārdās ar ātrumu 0,5 - 0,7% gadā.
Pasākumi, lai samazinātu ozona slāņa noārdīšanos, ir:
- Vispasaules aizliegums izmantot hlorfluorogļūdeņražus vietās, kur tos var aizstāt ar citām vielām;
- Hlorfluorogļūdeņražu pārstrāde no lietotiem ledusskapjiem un gaisa kondicionieriem;
- Pilnīgs hlorfluorogļūdeņražu, halonu, hloroforma un oglekļa tetrahlorīda ražošanas aizliegums.
Tomēr ozona slāņa samazināšanas problēma neaprobežojas tikai ar hlorfluorogļūdeņražu un oglekļa dioksīda postošo ietekmi. Tāpat kā visi citi biosfēras procesi, arī ozona koncentrācija atmosfērā ir atkarīga no daudziem faktoriem, saistību starp visiem tā veidošanās un iznīcināšanas mehānismiem. Jo īpaši ozona koncentrāciju ietekmē:
- Ultravioletā starojuma intensitāte ir atkarīga no Saules aktivitātes, kurai ir 11 gadu un garāki cikli;
- Skābekļa saturs atmosfērā ir atkarīgs no augu radītā O2. To samazina cilvēku mežu izciršana, augsnes aršana, kas paātrina organisko vielu sadalīšanos, un fosilā kurināmā dedzināšana;
- Vulkāna izvirdumi ienes atmosfērā milzīgu daudzumu putekļu, aizturot saules gaismu, slāpekļa un sēra oksīdus;
- Atmosfēras piesārņojums no rūpnieciskajām emisijām (slāpekļa oksīdi, putekļi, sērskābes aerosoli) - skābju pilieni ir ūdens tvaiku kondensācijas centri, līdz ar to arī mākoņu veidošanās cēlonis.
Vairāki zinātnieki turpina uzstāt uz “ozona cauruma” dabisko izcelsmi. Viņi saskata tās rašanās iemeslus ozonosfēras dabiskajā mainīgumā un Saules cikliskajā aktivitātē, citi šos procesus saista ar Zemes plaisāšanu un degazēšanu.
Pēdējā laikā avīzes un žurnāli ir pilni ar rakstiem par ozona slāņa lomu, kuros cilvēkus biedē iespējamās problēmas nākotnē. Jūs varat dzirdēt no zinātniekiem par gaidāmajām klimata pārmaiņām, kas negatīvi ietekmēs visu dzīvību uz Zemes. Vai tiešām potenciālās briesmas, kas ir tālu no cilvēkiem, pārvērtīsies tik šausminošos notikumos visiem zemes iedzīvotājiem? Kādas sekas cilvēce sagaida no ozona slāņa iznīcināšanas?
Ozona slāņa veidošanās process un nozīme
Ozons ir skābekļa atvasinājums. Atrodoties stratosfērā, skābekļa molekulas tiek ķīmiski pakļautas ultravioletā starojuma iedarbībai, pēc tam tās sadalās brīvos atomos, kuriem, savukārt, ir iespēja apvienoties ar citām molekulām. Ar šo skābekļa molekulu un atomu mijiedarbību ar trešajām ķermeņiem rodas jauna viela - tā veidojas ozons.
Atrodoties stratosfērā, tas ietekmē Zemes termisko režīmu un tās iedzīvotāju veselību. Kā planētu "sargs" ozons absorbē lieko ultravioleto starojumu. Tomēr, kad tas lielos daudzumos nonāk zemākajos atmosfēras slāņos, tas kļūst diezgan bīstams cilvēku sugai.
Neveiksmīgs zinātnieku atklājums - ozona caurums virs Antarktīdas
Kopš 60. gadu beigām ozona slāņa iznīcināšanas process ir bijis daudzu debašu objekts zinātnieku vidū visā pasaulē. Tajos gados vides speciālisti sāka izvirzīt jautājumu par sadegšanas produktu emisiju atmosfērā ūdens tvaiku un slāpekļa oksīdu veidā, ko ražoja raķešu un lidmašīnu reaktīvie dzinēji. Bažas rada tas, ka slāpekļa oksīds, ko izdala lidmašīnas 25 kilometru augstumā, kur veidojas Zemes vairogs, var iznīcināt ozonu. 1985. gadā Lielbritānijas Antarktikas apsekojums reģistrēja ozona koncentrācijas samazināšanos atmosfērā virs Hally Bay bāzes par 40%.
Pēc britu zinātnieku šo problēmu izgaismoja daudzi citi pētnieki. Viņiem izdevās iezīmēt apgabalu ar zemu ozona līmeni jau ārpus dienvidu kontinenta. Sakarā ar to sāka rasties ozona caurumu veidošanās problēma. Drīz pēc tam tika atklāts vēl viens ozona caurums, šoreiz Arktikā. Tomēr tas bija mazāks, ar ozona noplūdi līdz 9%.
Pamatojoties uz pētījumu rezultātiem, zinātnieki aprēķināja, ka 1979.-1990.gadā šīs gāzes koncentrācija zemes atmosfērā samazinājās par aptuveni 5%.
Ozona slāņa noārdīšanās: ozona caurumu parādīšanās
Ozona slāņa biezums var būt 3-4 mm, tā maksimālās vērtības atrodas pie poliem, bet minimālās - gar ekvatoru. Vislielākā gāzes koncentrācija ir atrodama 25 kilometrus stratosfērā virs Arktikas. Blīvi slāņi dažkārt sastopami augstumā līdz 70 km, parasti tropos. Troposfērā nav daudz ozona, jo tā ir ļoti jutīga pret sezonālām izmaiņām un dažāda veida piesārņojumu.
Tiklīdz gāzes koncentrācija samazinās par vienu procentu, ultravioletā starojuma intensitāte virs zemes virsmas nekavējoties palielinās par 2%. Ultravioleto staru ietekmi uz planētu organiskajām vielām salīdzina ar jonizējošo starojumu.
Ozona slāņa noārdīšanās var izraisīt katastrofas, kas saistītas ar pārmērīgu uzkaršanu, palielinātu vēja ātrumu un gaisa cirkulāciju, kas var izraisīt jaunus tuksneša apgabalus un samazināt lauksaimniecības ražu.
Satikšanās ar ozonu ikdienā
Dažreiz pēc lietus, īpaši vasarā, gaiss kļūst neparasti svaigs un patīkams, un cilvēki saka, ka tas "smaržo pēc ozona". Tas nepavisam nav tēlains formulējums. Faktiski kāda ozona daļa ar gaisa straumēm sasniedz atmosfēras zemākos slāņus. Šis gāzes veids tiek uzskatīts par tā saukto labvēlīgo ozonu, kas atmosfērā rada neparastu svaiguma sajūtu. Pārsvarā šādas parādības novērojamas pēc pērkona negaisiem.
Tomēr ir arī ļoti kaitīgs ozona veids, kas ir ārkārtīgi bīstams cilvēkiem. To ražo izplūdes gāzes un rūpnieciskās emisijas, un, pakļaujoties saules stariem, tas nonāk fotoķīmiskā reakcijā. Rezultātā veidojas tā sauktais piezemes ozons, kas ir ārkārtīgi kaitīgs cilvēka veselībai.
Vielas, kas iznīcina ozona slāni: freonu iedarbība
Zinātnieki ir pierādījuši, ka freoni, ko masveidā izmanto ledusskapju un gaisa kondicionieru uzlādēšanai, kā arī daudzas aerosola baloniņas, izraisa ozona slāņa iznīcināšanu. Tādējādi izrādās, ka gandrīz katrs cilvēks ir piedalījies ozona slāņa iznīcināšanā.
Ozona caurumu cēloņi ir tādi, ka freona molekulas reaģē ar ozona molekulām. Saules starojums liek freoniem izdalīt hloru. Tā rezultātā ozons sadalās, kā rezultātā veidojas atomu un parastais skābeklis. Vietās, kur notiek šāda mijiedarbība, rodas ozona noārdīšanās problēma un rodas ozona caurumi.
Protams, vislielāko kaitējumu ozona slānim nodara rūpnieciskās emisijas, taču freonu saturošu preparātu lietošana mājsaimniecībā tā vai citādi ietekmē ozona iznīcināšanu.
Ozona slāņa aizsardzība
Pēc tam, kad zinātnieki dokumentēja, ka ozona slānis joprojām tiek iznīcināts un parādās ozona caurumi, politiķi sāka domāt par tā saglabāšanu. Par šiem jautājumiem ir notikušas konsultācijas un sanāksmes visā pasaulē. Tajās piedalījās visu valstu ar labi attīstītu rūpniecību pārstāvji.
Tādējādi 1985. gadā tika pieņemta Konvencija par ozona slāņa aizsardzību. Šo dokumentu parakstīja pārstāvji no četrdesmit četrām konferences valstīm. Gadu vēlāk tika parakstīts vēl viens svarīgs dokuments, ko sauca par Monreālas protokolu. Saskaņā ar tās noteikumiem bija būtiski jāierobežo to vielu ražošana un patēriņš pasaulē, kas izraisa ozona slāņa noārdīšanos.
Tomēr dažas valstis nevēlējās pakļauties šādiem ierobežojumiem. Pēc tam katrai valstij tika noteiktas konkrētas kvotas bīstamajām emisijām atmosfērā.
Ozona slāņa aizsardzība Krievijā
Saskaņā ar spēkā esošajiem Krievijas tiesību aktiem ozona slāņa tiesiskā aizsardzība ir viena no svarīgākajām un prioritārajām jomām. Ar vides aizsardzību saistītie tiesību akti regulē aizsardzības pasākumu sarakstu, kuru mērķis ir aizsargāt šo dabas objektu no dažāda veida bojājumiem, piesārņojuma, iznīcināšanas un noplicināšanas. Tādējādi Likuma 56. pantā ir aprakstītas dažas darbības, kas saistītas ar planētas ozona slāņa aizsardzību:
- Organizācijas ozona cauruma ietekmes uzraudzībai;
- Pastāvīga kontrole pār klimata pārmaiņām;
- Stingra atbilstība normatīvajam regulējumam par kaitīgo emisiju atmosfērā;
- Regulēt ķīmisko savienojumu ražošanu, kas iznīcina ozona slāni;
- Sodu un sodu piemērošana par likuma pārkāpumiem.
Iespējamie risinājumi un pirmie rezultāti
Jums jāzina, ka ozona caurumi nav pastāvīga parādība. Samazinoties kaitīgo izmešu daudzumam atmosfērā, sākas pakāpeniska ozona caurumu nostiprināšanās - tiek aktivizētas ozona molekulas no kaimiņu apgabaliem. Taču tajā pašā laikā rodas vēl viens riska faktors - kaimiņu teritorijās tiek atņemts ievērojams ozona daudzums, slāņi kļūst plānāki.
Zinātnieki visā pasaulē turpina iesaistīties pētījumos, un viņus iebiedē drūmi secinājumi. Viņi aprēķināja, ka, ja ozona klātbūtne atmosfēras augšējos slāņos samazinātos tikai par 1%, ādas vēzis pieaugtu līdz pat 3-6%. Turklāt liels ultravioleto staru daudzums negatīvi ietekmēs cilvēku imūnsistēmu. Viņi kļūs neaizsargātāki pret dažādām infekcijām.
Iespējams, ka tas patiesībā var izskaidrot faktu, ka 21. gadsimtā pieaug ļaundabīgo audzēju skaits. Pieaugošais ultravioletā starojuma līmenis negatīvi ietekmē arī dabu. Augos notiek šūnu iznīcināšana, sākas mutācijas process, kā rezultātā tiek ražots mazāk skābekļa.
Vai cilvēce tiks galā ar gaidāmajiem izaicinājumiem?
Saskaņā ar jaunākajiem statistikas datiem, cilvēci gaida globāla katastrofa. Tomēr zinātnei ir arī optimistiskas ziņas. Pēc Konvencijas par ozona slāņa aizsardzību pieņemšanas visa cilvēce iesaistījās ozona slāņa saglabāšanas problēmā. Pēc vairāku aizliedzošu un aizsardzības pasākumu izstrādes situācija nedaudz stabilizējās. Tādējādi daži pētnieki apgalvo, ka, ja visa cilvēce saprātīgās robežās iesaistās rūpnieciskajā ražošanā, ozona caurumu problēmu var veiksmīgi atrisināt.
Ja jums ir kādi jautājumi, atstājiet tos komentāros zem raksta. Mēs vai mūsu apmeklētāji ar prieku atbildēsim uz tiem
Ozona caurums ir lokāls ozona koncentrācijas kritums Zemes ozona slānī. Sākotnēji eksperti ierosināja, ka ozona koncentrācijai ir tendence mainīties daļiņu dēļ, kas izdalās jebkura atomu sprādziena laikā.
Ilgu laiku lidmašīnu un kosmosa kuģu lidojumi tika uzskatīti par vaininiekiem ozona caurumu parādīšanās Zemes atmosfērā.
Tomēr daudzi pētījumi un eksperimenti ir parādījuši, ka ozona līmenis var kvalitatīvi atšķirties dažu dabā sastopamu slāpekli saturošu gaisa piesārņotāju dēļ.
Galvenie ozona caurumu cēloņi
Jau sen ir noskaidrots, ka lielākā daļa dabiskā ozona atrodas 15 līdz 50 kilometru augstumā virs Zemes virsmas - stratosfērā. Ozons sniedz vislielāko labumu, absorbējot ievērojamu daudzumu ultravioletā saules starojuma, kas pretējā gadījumā būtu postošs mūsu planētas dzīvajiem organismiem. Ozona koncentrācijas samazināšanos noteiktā vietā var izraisīt divu veidu gaisa piesārņojums. Tie ietver:
- Dabiski procesi, kas izraisa gaisa piesārņojumu.
- Zemes atmosfēras antropogēnais piesārņojums.
Zemes apvalkā pastāvīgi notiek degazācijas procesi, kā rezultātā izdalās dažādi organiskie savienojumi. Dubļu vulkāni un hidrotermālās atveres var radīt šāda veida gāzes.
Turklāt zemes garozā ir noteiktas gāzes, kas atrodas brīvā stāvoklī. Daži no tiem spēj sasniegt zemes virsmu un izkliedēties atmosfērā caur plaisām zemes garozā. Tāpēc virszemes gaisā virs naftas un gāzes baseiniem bieži ir paaugstināts metāna līmenis. Šos piesārņojuma veidus var klasificēt kā dabisku – rodas saistībā ar dabas parādībām.
Antropogēno gaisa piesārņojumu var izraisīt kosmosa raķešu palaišana un virsskaņas reaktīvie lidojumi. Arī daudzu minerālu ieguves un apstrādes laikā no zemes zarnām atmosfērā izdalās liels skaits dažādu ķīmisko savienojumu.
Liela nozīme gaisa piesārņojumā ir arī lielajām industriālajām pilsētām, kas ir unikāli antropogēni avoti. Gaisa masas šādās teritorijās tiek piesārņotas ar plašo autotransporta plūsmu, kā arī dažādu rūpniecības uzņēmumu emisijām.
Ozona caurumu atklāšanas vēsture atmosfērā
Pirmo reizi ozona caurumu 1985. gadā atklāja britu zinātnieku grupa Džo Fārmena vadībā. Cauruma diametrs bija vairāk nekā 1000 kilometru, un tas atradās virs Antarktīdas - dienvidu puslodē. Šis ozona caurums, kas katru gadu parādās augustā, pazuda no decembra līdz janvārim.
1992. gads zinātniekiem iezīmējās ar to, ka virs ziemeļu puslodes Antarktīdā bija izveidojies vēl viens ozona caurums ar daudz mazāku diametru. Un 2008. gadā Antarktīdā atklātās pirmās ozona parādības diametrs sasniedza maksimālo rekordlielumu - 27 miljonus kvadrātkilometru.
Iespējamās ozona caurumu paplašināšanās sekas
Tā kā ozona slānis ir paredzēts, lai aizsargātu mūsu planētas virsmu no pārmērīga ultravioletā saules starojuma, ozona caurumus var uzskatīt par patiešām bīstamu parādību dzīviem organismiem. Ozona slāņa samazināšanās ievērojami palielina saules starojuma plūsmu, kas var veicināt strauju ādas vēža gadījumu skaita pieaugumu. Ozona caurumu parādīšanās ir ne mazāk postoša augiem un dzīvniekiem uz Zemes.
Pateicoties sabiedrības uzmanībai, 1985. gadā tika pieņemta Vīnes konvencija par ozona slāņa aizsardzību. Tad nāca tā sauktais Monreālas protokols, kas tika pieņemts 1987. gadā un definēja bīstamāko hlorfluorogļūdeņražu sarakstu. Tajā pašā laikā šo gaisa piesārņotāju ražotājvalstis apņēmās ierobežot to izplūdi un līdz 2000. gadam tos pilnībā apturēt.
Hipotēzes par ozona cauruma dabisko izcelsmi
Bet Krievijas zinātnieki ir publicējuši apstiprinājumu hipotēzei par Antarktikas ozona cauruma dabisko izcelsmi. 1999. gadā Maskavas Valsts universitātē NPO Typhoon publicēja zinātnisku darbu, kurā saskaņā ar ģeofiziķu aprēķiniem A.P. Kapitsa un A.A. Gavrilova, Antarktikas ozona caurums pastāvēja pirms tā atklāšanas ar tiešām eksperimentālām metodēm 1982. gadā, kas, pēc krievu zinātnieku domām, apstiprina hipotēzi par ozona cauruma dabisko izcelsmi virs Antarktīdas.
Šī zinātniskā darba autori bija A. P. Kapitsa (Krievijas Zinātņu akadēmijas korespondējošais loceklis) un A. A. Gavrilovs (Maskavas Valsts universitāte). Šie divi zinātnieki varēja konstatēt, ka faktu skaits, kas ir pretrunā ar antropogēno hipotēzi par Antarktikas ozona cauruma izcelsmi, nepārtraukti pieaug, un pēc tam, kad tika pierādīts, ka dati par anomāli zemām kopējā ozona satura vērtībām Antarktīdā 1957.-1959. ir pareizi, kļuva skaidrs, ka ozona caurumu cēlonis atšķiras no antropogēniem.
Kapicas un Gavrilova pētījuma rezultāti publicēti Zinātņu akadēmijas ziņojumos, 1999, 366. sējums, 4. lpp. 543-546
