Какво е озоновата дупка и какво може да означава? Озонови дупки: причини и последствия Появата на озонови дупки

Озоновата дупка е локален спад в концентрацията на озон в озоновия слой на Земята. Според теорията, общоприета в научната общност, през втората половина на 20 век нарастващото въздействие на антропогенния фактор под формата на освобождаване на фреони, съдържащи хлор и бром, доведе до значително изтъняване на озоновия слой. .

Озонът е алотропна модификациякислород. Характер химически връзкив озона причинява неговата нестабилност (след определено време озонът спонтанно се превръща в кислород: 2O 3 → 3O 2) и висока окислителна способност. Окислително действие на озона върху органична материясвързани с образуването на радикали: RH + O 3 → RО 2. +OH.

Тези радикали инициират радикални верижни реакции с биоорганични молекули (липиди, протеини, нуклеинова киселина), което води до клетъчна смърт. Приложение на озон за стерилизация пия водавъз основа на способността му да убива микроби. Озонът е важен и за висшите организми. Продължителното излагане на среда, съдържаща озон (като стаи за физиотерапия и кварцово облъчване) може да причини сериозни увреждания. нервна система. Следователно озонът в големи дози е токсичен газ. Максимално допустимата концентрация във въздуха на работната зона е 0,1 mg/m3.

Има много малко озон, който мирише толкова прекрасно по време на гръмотевична буря, в атмосферата - 3-4 ppm (промили) - (3-4) * 10 -4%. Присъствието му обаче е изключително важно за флората и фауната на планетата. В края на краищата животът, възникнал в океанските дълбини, успя да „изпълзи“ на сушата едва след като озоновият щит се формира преди 600–800 милиона години. Поглъщайки биологично активната слънчева ултравиолетова радиация, тя осигурява безопасното й ниво на повърхността на планетата. Животът на Земята е немислим без озоновия слой, който предпазва всички живи същества от вредното ултравиолетово лъчение на Слънцето. Изчезването на озоносферата би довело до непредсказуеми последствия – избухване на рак на кожата, унищожаване на планктона в океана, мутации на флората и фауната. Ето защо е толкова важно да разберем причините за озоновата „дупка“ над Антарктика и намаляването на нивата на озон в Северното полукълбо.

Озонът се образува в горната стратосфера (40-50 km) по време на фотохимични реакции, включващи кислород, азот, водород и хлор. Атмосферният озон е концентриран в две области - стратосферата (до 90%) и тропосферата. Що се отнася до тропосферния озонов слой, разположен на надморска височина от 0 до 10 km, именно поради неконтролираните индустриални емисии той става все по-изобилен. В долната стратосфера (10-25 km), където озонът е най-разпространен, основната роля в сезонните и дългосрочни промени в концентрацията му играят процесите на пренос на въздушни маси.

Дебелината на озоновия слой над Европа намалява с бързи темпове, което не може да не тревожи умовете на учените. През последната година дебелината на озоновата „обвивка“ е намаляла с 30%, а степента на влошаване на естествената защитна обвивка е достигнала най-високата точка за последните 50 години. Установено е, че химичните реакции, които разрушават озона, протичат на повърхността на ледените кристали и всякакви други частици, уловени във високата стратосфера над полярните региони. Каква опасност представлява това за хората?

Тънкият озонов слой (2-3 mm, когато е разпределен по земното кълбо) не е в състояние да предотврати проникването на късовълнови ултравиолетови лъчи, които причиняват рак на кожата и са опасни за растенията. Ето защо днес, поради високата активност на слънцето, слънчевите бани са станали по-малко полезни. По принцип екологичните центрове трябва да дават препоръки на населението как да действа в зависимост от активността на слънцето, но у нас такъв център няма.

Изменението на климата е свързано с намаляване на озоновия слой. Ясно е, че промени ще настъпят не само в областта, над която се „простира“ озоновата дупка. Верижната реакция ще доведе до промени в много дълбоки процеси на нашата планета. Това не означава, че бързото глобално затопляне ще започне навсякъде, както ни плашат във филмите на ужасите. Все пак това е твърде сложен и отнемащ време процес. Но могат да възникнат и други бедствия, например броят на тайфуните, торнадата и ураганите ще се увеличи.

Установено е, че над Арктика и Антарктика се появяват „дупки“ в озоновия слой. Това се обяснява с факта, че на полюсите се образуват киселинни облаци, които разрушават озоновия слой. Оказва се, че озоновите дупки възникват не от активността на слънцето, както обикновено се смята, а от ежедневните дейности на всички жители на планетата, включително вас и мен. Тогава „киселинните празнини“ се изместват, най-често към Сибир.

С помощта на нов математически модел беше възможно да се свържат заедно данни от наземни, сателитни и самолетни наблюдения с нивата на вероятните бъдещи емисии на озоноразрушаващи съединения в атмосферата, времето на тяхното транспортиране до Антарктика и времето в южните ширини . С помощта на модела е получена прогноза, според която озоновият слой над Антарктида ще се възстанови през 2068 г., а не през 2050 г., както се смяташе.

Известно е, че в момента нивото на озон в стратосферата над райони, далеч от полюсите, е приблизително 6% под нормалното. В същото време през пролетта съдържанието на озон над Антарктика може да намалее със 70% спрямо средногодишното. Новият модел дава възможност за по-точно прогнозиране на нивата на озоноразрушаващи газове над Антарктика и тяхната времева динамика, която определя размера на озоновата „дупка“.

Използването на озоноразрушаващи вещества е ограничено от Монреалския протокол. Смяташе се, че това ще доведе до бързо „затягане“ на озоновата дупка. Ново изследване обаче показа, че в действителност темпът на спад ще стане забележим едва през 2018 г.

За да започне глобалното възстановяване, е необходимо да се намали достъпът до атмосферата на всички вещества, които много бързо разрушават озона и се съхраняват там за дълго време. Хората трябва да разберат това и да помогнат на природата да започне процеса на възстановяване на озоновия слой; по-специално са необходими нови горски насаждения.

За да се възстанови озоновият слой, той трябва да бъде презареден. Първоначално за тази цел беше планирано да се създадат няколко наземни фабрики за озон и да се „изхвърли“ озон в горните слоеве на атмосферата на товарни самолети. Този проект обаче (вероятно това е първият проект за „третиране“ на планетата) не беше реализиран. Друг начин предлага руският консорциум Интерозон: производство на озон директно в атмосферата. В близко бъдеще съвместно с немската компания Daza се планира да издигнат балони с инфрачервени лазери на височина 15 км, с помощта на които да произвеждат озон от двуатомен кислород. Ако този експеримент се окаже успешен, в бъдеще се планира да се използва опитът на руснака орбитална станция„Мир“ и създава няколко космически платформи с енергийни източници и лазери на височина 400 км. Лазерните лъчи ще бъдат насочени към централната част на озоновия слой и постоянно ще го допълват. Източникът на енергия може да бъде слънчеви панели. Астронавтите на тези платформи ще бъдат необходими само за периодични проверки и ремонти.

Времето ще покаже дали грандиозният мирен проект ще бъде реализиран.

Като се има предвид спешността на ситуацията, изглежда необходимо:

ü разширяване на комплекса от теоретични и експериментални изследванияпо проблема за запазване на озоновия слой;

ü създаване на Международен фонд за опазване на озоновия слой с активни средства;

ü организиране на Международен комитет за разработване на стратегия за оцеляване на човечеството в екстремни условия.

От кислород под въздействието на ултравиолетовите лъчи. Земната атмосфера има озонов слой на надморска височина от около 25 километра: слой от този газ плътно обгражда нашата планета, предпазвайки я от високи концентрации на ултравиолетова радиация. Ако не беше този газ, интензивната радиация можеше да убие целия живот на Земята.

Озоновият слой е доста тънък, той не може напълно да защити планетата от проникването на радиация, което има пагубен ефект върху състоянието и причинява заболявания. Но за дълго време това беше достатъчно, за да защити Земята от опасност.

През 80-те години на 20 век е установено, че в озоновия слой има зони, където съдържанието на този газ е силно намалено – така наречените озонови дупки. Първата дупка беше открита над Антарктида от британски учени, те бяха изумени от мащаба на явлението - зона с диаметър повече от хиляда километра почти нямаше защитен слой и беше изложена на по-силна ултравиолетова радиация.

По-късно са открити и други озонови дупки, по-малки по размер, но не по-малко опасни.

Причини за образуване на озонови дупки

Механизмът на образуване на озоновия слой в земната атмосфера е доста сложен и различни причини могат да доведат до неговото нарушаване. Отначало учените предложиха много версии: влиянието на частиците, образувани по време на атомни експлозии, и въздействието на изригването на вулкана Ел Чикон; дори бяха изразени мнения за дейността на извънземни.

Причините за изтъняването на озоновия слой могат да бъдат липсата на слънчева радиация, образуването на стратосферни облаци, полярни вихри, но най-често концентрацията на този газ спада поради реакциите му с различни вещества, които могат да имат естествен и антропогенен характер. Молекулите се разрушават под въздействието на водород, кислород, хлор, хлороводород, органични съединения. Докато учените не могат да кажат окончателно дали образуването на озонови дупки е причинено до голяма степен от човешка дейност, или е от естествен произход.

Доказано е, че фреоните, отделяни при работата на много устройства, причиняват загуба на озон в средни и високи географски ширини, но не влияят на образуването на полярни озонови дупки.

Вероятно комбинация от много човешки и природни фактори е довела до образуването на озонови дупки. От една страна, вулканичната активност се е увеличила, от друга, хората са започнали сериозно да влияят на природата - озоновият слой може да пострада не само от освобождаването на фреон, но и от сблъсъци с повредени спътници. Благодарение на намаляването на броя на изригналите вулкани от края на 20-ти век и ограничаването на използването на фреони, ситуацията започна леко да се подобрява: наскоро учените регистрираха леко възстановяване на дупката над Антарктика. По-подробно изследване на изтъняването на озоновия слой ще позволи да се предотврати появата на тези зони.

Има много хипотези, които се опитват да обяснят намаляването на концентрациите на озон. Причините за неговите колебания в земната атмосфера са свързани с:

• · с динамични процеси, протичащи в земната атмосфера (вътрешни гравитационни вълни, Азорски антициклон и др.);
• · с влиянието на Слънцето (колебания в неговата активност);
• · с вулканизъм като следствие от геоложки процеси (изтичане на фреони от вулкани, участващи в разрушаването на озоновия слой, вариации магнитно полеЗемя и др.);
• с естествени процеси, протичащи в горни черупкиЗемята, включително дейността на микроорганизмите, произвеждащи азот, морските течения(феномен Ел Ниньо), горски пожари и др.;
• · с антропогенния фактор, свързан с икономическата дейност на човека, когато в атмосферата се произвеждат значителни количества озоноразрушаващи съединения.

През последните десетилетия рязко се увеличи влиянието на антропогенните фактори, което доведе до появата екологични проблеми, които неочаквано бяха превърнати в глобални от самите хора: парников ефект, киселинни дъждове, унищожаване на гори, опустиняване на територии, замърсяване на околната среда с вредни вещества, намаляване на биологичното разнообразие на планетата.

Някои учени смятат, че човешката стопанска дейност до голяма степен е увеличила дела на халогенния път на разпадане на стратосферния озон, което провокира появата на озонови дупки.

Протоколът от Монреал от 1987 г. забранява производството на хладилни агенти, които се използват за запазване на храни през последния половин век, като не само правят човешкия живот по-комфортен, но и спасяват живота на много милиони хора, страдащи от недостиг на храна. Тъй като евтините хладилни агенти бяха забранени, слаборазвитите страни не можеха да купуват скъпи хладилни агенти. Поради това те не могат да съхраняват произведената от тях земеделска продукция. Скъпото вносно оборудване, разработено в страните на инициаторите на „борбата с озоновите дупки“, им носи значителни приходи. Забраната на хладилните агенти допринесе за увеличаване на смъртността в най-бедните страни.

Днес можем да кажем с увереност, че няма строго научно доказани доказателства за разрушителното действие на изкуствено създадените молекули хлорфлуовъглерод върху озоновия слой на планетата. Но в научната общност преобладава гледната точка, че през втората половина на 20 век причината за намаляването на дебелината на озоновия слой е антропогенният фактор, който под формата на отделянето на хлор- и фреони, съдържащи бром, доведоха до значително изтъняване на озоновия слой.

Фреоните са флуорсъдържащи производни на наситени въглеводороди (предимно метан и етан), използвани като хладилни агенти в хладилни машини. В допълнение към флуорните атоми, молекулите на фреона обикновено съдържат хлорни атоми, по-рядко бром. Известни са повече от 40 различни фреона. Повечето от тях се произвеждат от индустрията.

Фреон 22 (фреон 22) - принадлежи към вещества от 4-ти клас на опасност. При излагане на температури над 400°C може да се разложи до образуване на силно токсични продукти: тетрафлуоретилен (4-ти клас на опасност), хлороводород (2-ри клас на опасност), флуороводород (1-ви клас на опасност).

По този начин получените данни затвърдиха заключението на много (но не всички!) изследователи, че наблюдаваната загуба на озон в средните и високите ширини се дължи главно на антропогенни хлор- и бром-съдържащи съединения.

Но според други идеи образуването на „озонови дупки“ е до голяма степен естествен, периодичен процес, който не е свързан изключително с вредното въздействие на човешката цивилизация. Тази гледна точка днес не се споделя от мнозина, не само защото им липсват аргументи, но и защото се оказа по-изгодно да се следват след „глобалните утопии“. Много учени, при липса на средства за научни изследвания, станаха и стават жертви на грантове за обосноваване на идеите за „глобален екологичен шовинизъм“ и вината за прогрес в това.

Както отбелязва Г. Крученицки, А. Хргиан, водещият руски специалист по озон, практически пръв обърна внимание на факта, че образуването и изчезването на озонови дупки в северното полукълбо корелира с атмосферно-динамични, а не с химични процеси. Съдържанието на озон може да се промени с няколко десетки процента в рамките на два до три дни. Тоест не става дума за озоноразрушаващи вещества, а за динамиката на самата атмосфера.

Е. Борисенков, виден специалист в областта на атмосферните изследвания, въз основа на обработка на данни от девет западноевропейски станции за двадесет и три години установи връзка между 11-годишните цикли слънчева активности промени в озона в земната атмосфера.

Причините за озоновите дупки са свързани най-вече с антропогенни източници на съединения, проникващи в стратосферния слой на земната атмосфера. Има обаче една уловка. Това се дължи на факта, че основните източници на озоноразрушаващи съединения не се намират в полярните (южни и северни) ширини, а са концентрирани по-близо до екватора и са почти изцяло разположени в северното полукълбо. Докато най-честите явления на изтъняване на дебелината на озоновия слой (истинското появяване на озонови дупки) се наблюдават в Антарктида (южното полукълбо) и по-рядко в Арктическата зона.

Тоест източниците на озоноразрушаващи съединения трябва да бъдат бързо и добре смесени в земната атмосфера. В същото време те бързо напускат долните слоеве на атмосферата, където също трябва да се наблюдават техните реакции с участието на озон. За да бъдем честни, трябва да се отбележи, че в тропосферата има значително по-малко озон, отколкото в стратосферата. В допълнение, "животът" на тези съединения може да достигне няколко години. Следователно те могат да достигнат стратосферата при условия на доминиращи вертикални движения на въздушни маси и топлина. Но тук идва трудността. Тъй като основните движения, свързани с преноса на топлина и маса (топлина + пренесена въздушна маса), се извършват именно в тропосферата. И тъй като температурата на въздуха вече е постоянна на височина 11-10 km и е около -50 ° C, тогава този пренос на топлина и маса от тропосферния слой към стратосферния слой трябва да се забави. И участието на антропогенни източници, които разрушават озоновия слой, може да не е толкова значително, колкото все още се смята.

Следващият факт, който може да намали ролята на антропогенния фактор в разрушаването на озоновия слой на Земята, е появата на озонови дупки, предимно през пролетта или зимата. Но това, първо, противоречи на предположението за възможността за бързо смесване на озоноразрушаващи съединения в земната атмосфера и тяхното проникване в стратосферния слой с висока концентрация на озон. Второ, антропогенният източник на озоноразрушаващи съединения е постоянно активен. Следователно е трудно да се обясни причината за появата на озонови дупки през пролетта и зимата и дори в полярните ширини с антропогенна причина. Но наличието на полярни зими и естественото намаляване на слънчевата радиация през зимата обяснява задоволително естествената причина за появата на озонови дупки над Антарктида и Арктика. Например концентрациите на озон в земната атмосфера през лятото варират от 0 до 0,07%, а през зимата от 0 до 0,02%.

В Антарктида и Арктика механизмът на разрушаване на озона е коренно различен от по-високите географски ширини. Тук се извършва главно превръщането на неактивни форми на халоген-съдържащи вещества в оксиди. Реакцията протича на повърхността на частиците от полярните стратосферни облаци. В резултат на това почти целият озон се разрушава при реакции с халогени. В същото време хлорът е отговорен за 40-50%, а бромът е отговорен за около 20-40%.

С настъпването на полярното лято количеството озон се увеличава и се връща на предишното си ниво. Тоест, колебанията в концентрацията на озон над Антарктида са сезонни. Всички признават това. Но ако все пак по-ранните привърженици на антропогенните източници на озоноразрушаващи съединения бяха склонни да твърдят, че през годината се наблюдава постоянна динамика на намаляване на концентрацията на озон, то по-късно тази динамика се оказа обратната. Озонови дупкизапочна да намалява. Въпреки че според тях възстановяването на озоновия слой трябва да отнеме няколко десетилетия. Тъй като се смяташе, че в атмосферата се е натрупал огромен обем фреони от антропогенни източници, които имат живот от десетки, дори стотици години. Следователно не трябва да се очаква озоновата дупка да се затвори преди 2048 г. Както виждаме, тази прогноза не се сбъдна. Но бяха положени драстични усилия за намаляване на обемите на производство на фреон.

организъм ултравиолетов озон морски

Въведение

Озонова дупка с диаметър над 1000 км е открита за първи път през 1985 г. в южното полукълбо на Антарктика от група британски учени. Всеки август се появяваше, преставайки да съществува до декември или януари. Друга по-малка дупка се образуваше над Северното полукълбо в Арктика.

Озоновата дупка- локален спад в концентрацията на озон-озонов слой на Земята. Според общоприетата теория в научните среди през втората половина на 20 век все по-нарастващото влияние антропогенен факторпод формата на освобождаване на фреони, съдържащи хлор и бром, е довело до значително изтъняване на озоновия слой, вижте например доклада на Световната метеорологична организация:

Тези и други скорошни научни данни затвърждават заключението от предишни оценки, че превесът на научните доказателства показва, че наблюдаваната загуба на озон в средни и високи географски ширини се дължи главно на антропогенни съединения, съдържащи хлор и бром

Според друга хипотеза, процесът на образуване на „озонови дупки“ може да бъде до голяма степен естествен и да не е свързан само с вредното въздействие на човешката цивилизация.

Образователен механизъм

Комбинация от фактори води до намаляване на концентрацията на озон в атмосферата, основната от които е смъртта на озонови молекули в реакции с различни вещества от антропогенен и естествен произход, липсата на слънчева радиация по време на полярната зима, особено стабилна полярна вихър, който предотвратява проникването на озон от субполярните ширини и образуването на полярни стратосферни облаци (PSC), чиято повърхност частици катализират реакциите на разпадане на озона. Тези фактори са особено характерни за Антарктика; в Арктика полярният вихър е много по-слаб поради липсата на континентална повърхност, температурата е с няколко градуса по-висока, отколкото в Антарктика, а PSO са по-рядко срещани и също са склонни да се разпадат в ранна есен. Тъй като са химически активни, озоновите молекули могат да реагират с много неорганични и органични съединения. Основните вещества, които допринасят за разрушаването на озоновите молекули, са прости вещества (водород, кислородни атоми, хлорбром), неорганични (хлороводород, азотен оксид) и органични съединения (метан, флуорохлор и флуоробромофреони, които освобождават хлорни и бромни атоми). За разлика например от хидрофлуорофреоните, които се разлагат на флуорни атоми, които от своя страна бързо реагират, за да образуват стабилен флуороводород. По този начин флуорът не участва в реакциите на разлагане на озона.Йодът също не разрушава стратосферния озон, тъй като йодсъдържащите органични вещества се консумират почти напълно в тропосферата. Основните реакции, които допринасят за разрушаването на озона, са дадени в статията за озоновия слой.

Последствия

Отслабването на озоновия слой увеличава потока от слънчева радиация върху земята и причинява увеличаване на броя на раковите заболявания на кожата при хората. Растенията и животните също страдат от повишени нива на радиация.

Възстановяване на озоновия слой

Въпреки че човечеството е предприело мерки за ограничаване на емисиите на фреони, съдържащи хлор и бром, чрез преминаване към други вещества, като например фреони, съдържащи флуор , процесът на възстановяване на озоновия слой ще отнеме няколко десетилетия. На първо място, това се дължи на вече натрупания в атмосферата огромен обем фреони, които имат живот от десетки и дори стотици години. Следователно не трябва да се очаква озоновата дупка да се затвори до 2048 г.

Погрешни схващания за озоновата дупка

Има няколко широко разпространени мита относно образуването на озонови дупки. Въпреки ненаучността си, те често се появяват в медиите - понякога поради незнание, понякога подкрепени от поддръжници теории на конспирацията. Някои от тях са изброени по-долу.

Фреоните са основните разрушители на озона

Това твърдение е вярно за средни и високи географски ширини. В останалата част цикълът на хлор е отговорен само за 15-25% от загубата на озон в стратосферата. Трябва да се отбележи, че 80% от хлора е с антропогенен произход. (за повече подробности относно приноса на различни цикли вижте чл. озонов слой). Тоест човешката намеса значително увеличава приноса на цикъла на хлора. И при съществуващата тенденция за увеличаване на производството на фреони преди влизането в сила Монреалски протокол(10% на година) 30 до 50% от общата загуба на озон през 2050 г. ще се дължи на излагане на CFC. Преди човешката намеса процесите на образуване и разрушаване на озона са били в равновесие. Но фреоните, отделяни от човешката дейност, са изместили този баланс към намаляване на концентрацията на озон. Що се отнася до полярните озонови дупки, тук ситуацията е съвсем различна. Механизмът на разрушаване на озона е коренно различен от по-високите географски ширини, като ключовият етап е превръщането на неактивни форми на халоген-съдържащи вещества в оксиди, което се случва на повърхността на частиците от полярните стратосферни облаци. И в резултат на това почти целият озон се разрушава при реакции с халогени, хлорът е отговорен за 40-50%, а бромът е отговорен за около 20-40%.

DuPont инициира забрана на стари и преминаване към нови видове фреони, тъй като патентът им изтичаше

DuPont, след като публикува данни за участието на фреоните в унищожаването на стратосферния озон, прие тази теория с враждебност и похарчи милиони долари за кампания в пресата за защита на фреоните. Председателят на DuPont пише в статия в Chemical Week на 16 юли 1975 г., че теорията за разрушаването на озоновия слой е научна фантастика, глупост и няма смисъл. В допълнение към DuPont, редица компании по света са произвеждали и произвеждат различни видове фреони без заплащане на роялти.

Фреоните са твърде тежки, за да достигнат до стратосферата

Понякога се твърди, че тъй като молекулите на фреона са много по-тежки от азота и кислорода, те не могат да достигнат стратосферата в значителни количества. Атмосферните газове обаче са напълно смесени и не са разделени или сортирани по тегло. Оценките на необходимото време за дифузионна стратификация на газовете в атмосферата изискват времена от порядъка на хиляди години. Разбира се, в динамична атмосфера това е невъзможно. Процесите на вертикален масов пренос, конвекция и турбулентност напълно смесват атмосферата под турбопаузата много по-бързо. Следователно дори такива тежки газове като инертни фреони се разпределят равномерно в атмосферата, включително достигайки стратосферата. Експерименталните измервания на техните концентрации в атмосферата потвърждават това, вижте например вдясно графиката на разпределението на фреона CFC-11 по височина. Измерванията показват също, че са необходими около пет години на газовете, изпуснати на повърхността на Земята, за да достигнат до стратосферата, вижте втората графика вдясно. Ако газовете в атмосферата не се смесват, тогава такива тежки газове от нейния състав като въглеродния диоксид биха образували слой с дебелина няколко десетки метра на повърхността на Земята, което би направило повърхността на Земята необитаема. За щастие това не е така. Икриптон с атомна маса 84 и хелий с атомна маса 4 имат еднаква относителна концентрация, както близо до повърхността, така и до 100 km надморска височина. Разбира се, всичко по-горе е вярно само за газове, които са относително стабилни, като фреони или инертни газове. Веществата, които реагират и също са обект на различни физически влияния, да речем, се разтварят във вода, имат зависимост на концентрацията от надморската височина.

Основните източници на халогени са естествени, а не антропогенни

Смята се, че естествените източници на халогени, като вулкани и океани, са по-значими за процеса на разрушаване на озона от тези, произведени от хората. Без да се поставя под въпрос приносът на природните източници за общия баланс на халогените, трябва да се отбележи, че те обикновено не достигат до стратосферата поради факта, че са водоразтворими (главно хлоридни йони и хлороводород) и се измиват от атмосфера, падаща като дъжд върху земята. Освен това естествените съединения са по-малко стабилни от фреоните; например метил хлоридът има атмосферен живот само около година, в сравнение с десетки и стотици години за фреоните. Следователно техният принос за разрушаването на стратосферния озон е доста малък. Дори рядкото изригване на планината Пинатубо през юни 1991 г. причини спад в нивата на озон не поради освободените халогени, а поради образуването на голяма маса аерозоли от сярна киселина, чиято повърхност катализира реакциите на разрушаване на озона. За щастие, само след три години почти цялата маса вулканични аерозоли беше премахната от атмосферата. По този начин вулканичните изригвания са относително краткотрайни фактори, засягащи озоновия слой, за разлика от фреоните, които имат живот от десетки и стотици години.

Озоновата дупка трябва да се намира над източниците на фреони

Много хора не разбират защо озоновата дупка се образува в Антарктида, когато основните емисии на CFC се случват в Северното полукълбо. Факт е, че фреоните са добре смесени в тропосферата и стратосферата. Поради ниската си реактивност те практически не се консумират в долните слоеве на атмосферата и имат продължителност на живот от няколко години или дори десетилетия. Поради това те лесно достигат до горните слоеве на атмосферата. Антарктическата „озонова дупка“ не съществува вечно. Появява се в края на зимата - началото на пролетта. Причините за образуването на озоновата дупка в Антарктида са свързани с местния климат. Ниските температури на антарктическата зима водят до образуването на полярен вихър. Въздухът вътре в този вихър се движи главно по затворени траектории около Южния полюс. По това време полярната област не е осветена от Слънцето и там не възниква озон. С настъпването на лятото количеството озон се увеличава и се връща на предишното си ниво. Тоест, колебанията в концентрацията на озон над Антарктида са сезонни. Въпреки това, ако се проследи средногодишната динамика на промените в концентрацията на озон и размера на озоновата дупка през последните десетилетия, тогава има строго определена тенденция за намаляване на концентрацията на озон. Контролна работа >> Екология на озона дупкив атмосферата поради... Систематични наблюдения на: i) състояние озонслой (пространствена и времева променливост...

Първото нещо, което трябва да стане ясно е, че озоновата дупка, противно на името си, не е дупка в атмосферата. Молекулата на озона се различава от обикновената молекула на кислорода по това, че се състои не от два, а от три кислородни атома, свързани един с друг. В атмосферата озонът е концентриран в т.нар озонов слой, на надморска височина от приблизително 30 km в стратосферата. Този слой абсорбира ултравиолетовите лъчи, излъчвани от Слънцето, в противен случай слънчевата радиация може да причини голяма вреда на живота на повърхността на Земята. Следователно всяка заплаха за озоновия слой заслужава да бъде взета много сериозно. През 1985 г. британски учени работят върху Южен полюс, установи, че по време на антарктическата пролет нивата на атмосферния озон там са значително под нормалното. Всяка година по едно и също време количеството озон намалява - понякога в по-голяма, понякога в по-малка степен. Подобни, но по-слабо изразени озонови дупки се появиха и над Северния полюс по време на Арктическата пролет.

През следващите години учените разбраха защо се появява озоновата дупка. Когато слънцето залезе и започне дългата полярна нощ, температурите рязко падат и се образуват високи стратосферни облаци, съдържащи ледени кристали. Появата на тези кристали предизвиква серия от сложни химична реакция, което води до натрупване на молекулярен хлор (молекулата на хлора се състои от два свързани хлорни атома). Когато слънцето се появи и започне антарктическата пролет, под въздействието на ултравиолетовите лъчи вътрешномолекулните връзки се разкъсват и поток от хлорни атоми се втурва в атмосферата. Тези атоми действат като катализатори за реакции, които превръщат озона в прост кислород, протичащи съгласно следната двойна схема:

Cl + O 3 -> ClO + O 2 и ClO + O -> Cl + O 2

В резултат на тези реакции озоновите молекули (O 3) се превръщат в кислородни молекули (O 2), като първоначалните хлорни атоми остават в свободно състояние и отново участват в този процес (всяка хлорна молекула унищожава милион озонови молекули, преди да се отстраняват от атмосферата чрез други химични реакции). В резултат на тази верига от трансформации озонът започва да изчезва от атмосферата над Антарктика, образувайки озонова дупка. Въпреки това, скоро, със затопляне, антарктическите вихри се срутват, свеж въздух (съдържащ нов озон) се втурва в района и дупката изчезва.

През 1987 г., международна конференция, фокусиран върху заплахата за озоновия слой, а индустриализираните страни се съгласиха да намалят и евентуално да спрат производството хлорирани и флуорирани въглеводороди (хлорофлуоровъглеводороди, CFC) -химикали, които разрушават озоновия слой. До 1992 г. замяната на тези вещества с безопасни беше толкова успешна, че беше взето решение те да бъдат напълно унищожени до 1996 г. Днес учените смятат, че след около петдесет години озоновият слой ще бъде напълно възстановен.