Pojave ozonske rupe u polarnim područjima nastaje zbog utjecaja niza čimbenika. Koncentracija ozona se smanjuje kao posljedica izloženosti tvarima prirodnog i antropogenog podrijetla, kao i zbog nedostatka sunčevog zračenja tijekom polarne zime. Glavni antropogeni čimbenik koji uzrokuje pojavu ozonskih rupa u polarnim područjima nastaje zbog utjecaja niza čimbenika. Koncentracija ozona se smanjuje kao posljedica izloženosti tvarima prirodnog i antropogenog podrijetla, kao i zbog nedostatka sunčevog zračenja tijekom polarne zime. Glavni antropogeni čimbenik koji uzrokuje smanjenje koncentracije ozona je ispuštanje freona koji sadrže klor i brom. Osim toga, ekstremno niske temperature u polarnim područjima uzrokuju stvaranje tzv. polarnih stratosferskih oblaka, koji u kombinaciji s polarnim vrtlozima djeluju kao katalizatori u reakciji raspadanja ozona, odnosno jednostavno ubijaju ozon.

Izvori razaranja

Među razaračima ozonskog omotača su:

1) Freoni.

Ozon uništavaju spojevi klora poznati kao freoni, koji, također uništeni sunčevim zračenjem, oslobađaju klor koji “otkida” “treći” atom od molekula ozona. Klor ne stvara spojeve, već služi kao katalizator "razbijanja". Dakle, jedan atom klora može "uništiti" puno ozona. Vjeruje se da spojevi klora mogu ostati u atmosferi od 50 do 1500 godina (ovisno o sastavu tvari) Zemlje. Promatranja ozonskog omotača planeta provode antarktičke ekspedicije od sredine 50-ih.

Ozonska rupa iznad Antarktika, koja se u proljeće povećava, a smanjuje u jesen, otkrivena je 1985. godine. Otkriće meteorologa izazvalo je niz ekonomskih posljedica. Činjenica je da je za postojanje “rupe” okrivljena kemijska industrija koja proizvodi tvari koje sadrže freone koji pridonose uništavanju ozona (od dezodoransa do rashladnih uređaja). Ne postoji konsenzus oko pitanja koliko su ljudi krivi za nastanak “ozonskih rupa”. S jedne strane, da, sigurno je kriv. Proizvodnju spojeva koji dovode do oštećenja ozona treba svesti na najmanju moguću mjeru, ili još bolje potpuno zaustaviti. Odnosno, napustiti cijeli industrijski sektor s prometom od mnogo milijardi dolara. A ako ne odbijete, prebacite ga na "sigurne" tračnice, što također košta.

Gledište skeptika: utjecaj čovjeka na atmosferske procese, uz svu njegovu destruktivnost na lokalnoj razini, zanemariv je na planetarnoj razini. Antifreonska kampanja “zelenih” ima potpuno transparentnu gospodarsku i političku pozadinu: uz nju velike američke korporacije (Dupont, na primjer) guše svoje strane konkurente, nameću ugovore o “zaštiti okoliša” na državnoj razini i nasilno uvođenje novog tehnološkog stupnja koji je slabiji u ekonomski države nisu u stanju izdržati.

2)Zrakoplov na velikim visinama

Uništavanje ozonskog omotača nije omogućeno samo freonima koji se ispuštaju u atmosferu i ulaze u stratosferu. Dušikovi oksidi, koji nastaju tijekom nuklearnih eksplozija, također su uključeni u uništavanje ozonskog omotača. Ali dušikovi oksidi nastaju i u komorama za izgaranje turbomlaznih motora letjelica na velikim visinama. Dušikovi oksidi nastaju iz dušika i kisika koji se tamo nalaze. Što je viša temperatura, odnosno što je veća snaga motora, veća je brzina stvaranja dušikovih oksida. Nije važna samo snaga motora aviona, već i visina na kojoj leti i ispušta dušikove okside koji oštećuju ozonski omotač. Što je veća razina dušikovog oksida ili oksida, to je on destruktivniji za ozon. Ukupna količina dušikovog oksida koja se godišnje emitira u atmosferu procjenjuje se na 1 milijardu tona, a oko trećine te količine emitiraju zrakoplovi iznad prosječne razine tropopauze (11 km). Što se tiče zrakoplova, najviše štetnih emisija imaju vojni zrakoplovi, kojih se broji nekoliko desetaka tisuća. Lete prvenstveno na visinama u ozonskom omotaču.

3) Mineralna gnojiva

Ozon u stratosferi može se smanjiti i zbog toga što u stratosferu ulazi dušikov oksid N2O koji nastaje denitrifikacijom dušika koji vežu bakterije u tlu. Istu denitrifikaciju vezanog dušika provode i mikroorganizmi u gornjem sloju oceana i mora. Proces denitrifikacije izravno je povezan s količinom vezanog dušika u tlu. Dakle, možete biti sigurni da će se s povećanjem količine mineralnih gnojiva primijenjenih u tlo u istoj mjeri povećati i količina stvorenog dušikovog oksida N2O.Nadalje, iz dušikovog oksida nastaju dušikovi oksidi koji dovode do uništavanje stratosferskog ozona.

4) Nuklearne eksplozije

Nuklearne eksplozije oslobađaju mnogo energije u obliku topline. Temperatura od 6000 0 C uspostavlja se unutar nekoliko sekundi nakon nuklearne eksplozije. Ovo je energija vatrene kugle. U visoko zagrijanoj atmosferi dolazi do takvih transformacija kemijske tvari, koji se u normalnim uvjetima ili ne pojavljuju ili se odvijaju vrlo sporo. Što se tiče ozona i njegovog nestanka, za njega su najopasniji dušikovi oksidi koji nastaju tijekom tih transformacija. Tako je u razdoblju od 1952. do 1971. godine kao posljedica nuklearnih eksplozija u atmosferi nastalo oko 3 milijuna tona dušikovih oksida. Njihova daljnja sudbina je sljedeća: uslijed miješanja atmosfere završavaju na različitim visinama, uključujući i atmosferu. Tu ulaze u kemijske reakcije uz sudjelovanje ozona, što dovodi do njegovog uništenja.

5) Izgaranje goriva.

Dušikov oksid također se nalazi u dimnim plinovima iz elektrana. Zapravo, činjenica da su dušikov oksid i dioksid prisutni u produktima izgaranja poznata je već dugo vremena. Ali ti viši oksidi ne utječu na ozon. Oni, naravno, zagađuju atmosferu i doprinose stvaranju smoga u njoj, ali se brzo uklanjaju iz troposfere. Dušikov oksid, kao što je već spomenuto, opasan je za ozon. Na niskim temperaturama nastaje u sljedećim reakcijama:

N 2 + O + M = N 2 O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Razmjeri ove pojave su vrlo značajni. Na taj način u atmosferi godišnje nastane približno 3 milijuna tona dušikovog oksida! Ova brojka sugerira da je to izvor uništavanja ozona.

Zaključak: Izvori razaranja su: freoni, letjelice na velikim visinama, mineralna gnojiva, nuklearne eksplozije, izgaranje goriva.

Prvo što treba biti jasno je da ozonska rupa, suprotno svom nazivu, nije rupa u atmosferi. Molekula ozona razlikuje se od obične molekule kisika po tome što se ne sastoji od dva, već od tri međusobno povezana atoma kisika. U atmosferi je ozon koncentriran u tzv ozonski omotač, na visini od približno 30 km unutar stratosfere. Ovaj sloj apsorbira ultraljubičaste zrake koje emitira Sunce, inače bi sunčevo zračenje moglo nanijeti veliku štetu životu na površini Zemlje. Stoga svaka prijetnja ozonskom omotaču zaslužuje da se shvati vrlo ozbiljno. Godine 1985. britanski znanstvenici koji su radili na Južni pol, otkrio je da su tijekom antarktičkog proljeća razine atmosferskog ozona znatno ispod normale. Svake godine u isto vrijeme količina ozona se smanjivala — nekada u većoj, nekada u manjoj mjeri. Slične, ali manje izražene ozonske rupe pojavile su se i iznad Sjevernog pola tijekom arktičkog proljeća.

U narednim godinama znanstvenici su shvatili zašto se pojavljuje ozonska rupa. Kad sunce zađe i započne duga polarna noć, temperature naglo padaju i stvaraju se visoki stratosferski oblaci koji sadrže ledene kristale. Pojava ovih kristala uzrokuje niz složenih kemijskih reakcija koje dovode do nakupljanja molekularnog klora (molekula klora sastoji se od dva spojena atoma klora). Kada se sunce pojavi i započne antarktičko proljeće, pod utjecajem ultraljubičastih zraka, unutarmolekularne veze se prekidaju, a tok atoma klora juri u atmosferu. Ovi atomi djeluju kao katalizatori za reakcije koje pretvaraju ozon u jednostavni kisik, odvijajući se prema sljedećoj dvostrukoj shemi:

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

Kao rezultat ovih reakcija, molekule ozona (O 3) pretvaraju se u molekule kisika (O 2), pri čemu izvorni atomi klora ostaju u slobodnom stanju i ponovno sudjeluju u tom procesu (svaka molekula klora uništi milijun molekula ozona prije nego što se uklanjaju se iz atmosfere drugim kemijskim reakcijama). Kao rezultat ovog lanca transformacija, ozon počinje nestajati iz atmosfere iznad Antarktike, stvarajući ozonsku rupu. Međutim, uskoro, sa zagrijavanjem, antarktički vrtlozi kolabiraju, svježi zrak (koji sadrži novi ozon) nahrupi u to područje i rupa nestaje.

Godine 1987., međunarodna konferencija, usredotočio se na prijetnju ozonskom omotaču, a industrijalizirane su se zemlje složile smanjiti i na kraju zaustaviti proizvodnju klorirani i fluorirani ugljikovodici (klorofluorougljikovodici, CFC) - kemikalije koje uništavaju ozonski omotač. Do 1992. godine zamjena tih tvari sigurnima bila je toliko uspješna da je donesena odluka da se do 1996. potpuno unište. Danas znanstvenici vjeruju da će se za pedesetak godina ozonski omotač potpuno obnoviti.

1. Osnovne mjere zaštite ozonskog omotača
2. Pravilo optimalne komplementarnosti komponenti
3. Zakon N.F. Reimers o razaranju hijerarhije ekosustava

Zaključak

Uvod

Moderna kisikova atmosfera Zemlje jedinstvena je pojava među planetima Sunčev sustav, a ova je značajka povezana s prisutnošću života na našem planetu.

Problem zaštite okoliša nedvojbeno je najvažniji za ljude sada. Na realnost ekološke katastrofe ukazuje uništavanje ozonskog omotača Zemlje. Ozon je troatomni oblik kisika, nastao u gornjim slojevima atmosfere pod utjecajem jakog (kratkovalnog) ultraljubičastog zračenja Sunca.

Ozon danas zabrinjava svakoga, čak i one koji prije nisu ni slutili postojanje ozonskog omotača u atmosferi, već su samo vjerovali da je miris ozona znak svježeg zraka. (Nije uzalud što ozon na grčkom znači "miris".) Ovaj interes je razumljiv - govorimo o budućnosti cijele biosfere Zemlje, uključujući i samog čovjeka. Trenutno je potrebno donijeti određene odluke koje su obvezujuće za sve, a koje bi nam omogućile očuvanje ozonskog omotača. Ali da bi te odluke bile ispravne, potrebne su nam potpune informacije o čimbenicima koji mijenjaju količinu ozona u Zemljinoj atmosferi, kao io svojstvima ozona, te kako on točno reagira na te čimbenike.

1. Ozonske rupe i uzroci njihovog nastanka

Ozonski omotač je široki atmosferski pojas koji se proteže od 10 do 50 km iznad površine Zemlje. Kemijski, ozon je molekula koja se sastoji od tri atoma kisika (molekula kisika sadrži dva atoma). Koncentracija ozona u atmosferi je vrlo niska, a male promjene u količini ozona dovode do velikih promjena u intenzitetu ultraljubičastog zračenja koje dopire do površine zemlje. Za razliku od običnog kisika, ozon je nestabilan, lako prelazi u dvoatomni, stabilni oblik kisika. Ozon je puno jače oksidacijsko sredstvo od kisika, što ga čini sposobnim ubijati bakterije i inhibirati rast i razvoj biljaka. Međutim, zbog niske koncentracije u površinskim slojevima zraka u normalnim uvjetima, te značajke praktički nemaju utjecaja na stanje živih sustava.

Mnogo je važnije njegovo drugo svojstvo, koje ovaj plin čini apsolutno neophodnim za sav život na kopnu. Ovo svojstvo je sposobnost ozona da apsorbira tvrdo (kratkovalno) ultraljubičasto (UV) zračenje Sunca. Tvrdi UV kvanti imaju dovoljnu energiju da razbiju neke kemijske veze, stoga je klasificiran kao Ionizirana radiacija. Kao i druga zračenja te vrste, rendgensko i gama zračenje, uzrokuje brojne poremećaje u stanicama živih organizama. Ozon nastaje pod utjecajem visokoenergetskog sunčevog zračenja koje potiče reakciju između O 2 i slobodnih atoma kisika. Kada je izložen umjerenom zračenju, raspada se, apsorbirajući energiju ovog zračenja. Dakle, ovaj ciklički proces "jede" opasno ultraljubičasto zračenje.

Molekule ozona su, kao i kisik, električki neutralne, tj. nemoj nositi električno punjenje. Dakle, samo magnetsko polje Zemlje ne utječe na raspodjelu ozona u atmosferi. Gornji sloj atmosfere, ionosfera, praktički se poklapa s ozonskim omotačem.

U polarnim zonama, gdje su linije sile magnetsko polje Zemlja je zatvorena na svojoj površini, iskrivljenja ionosfere su vrlo značajna. Smanjuje se broj iona, uključujući i ionizirani kisik, u gornjim slojevima atmosfere polarnih zona. Ali glavni razlog niskog sadržaja ozona u polarnom području je nizak intenzitet sunčevog zračenja, koje čak i tijekom polarnog dana pada pod malim kutovima u odnosu na horizont, a potpuno ga nema tijekom polarne noći. Površina polarnih “rupa” u ozonskom omotaču pouzdan je pokazatelj promjena ukupnog sadržaja ozona u atmosferi.

Sadržaj ozona u atmosferi varira zbog mnogih prirodnih razloga. Periodične oscilacije povezane su s ciklusima sunčeva aktivnost; Mnoge komponente vulkanskih plinova sposobne su uništiti ozon, pa povećanje vulkanske aktivnosti dovodi do smanjenja njegove koncentracije. Zbog velikih, uraganskih brzina strujanja zraka u stratosferi, tvari koje oštećuju ozonski omotač prenose se na velika područja. Transportiraju se ne samo oštećivači ozona, već i sam ozon, pa se poremećaji u koncentraciji ozona brzo šire na velika područja, a lokalne male “rupe” u ozonskom štitu, uzrokovane, primjerice, lansiranjem rakete, relativno se brzo zatvaraju. Samo je u polarnim područjima zrak neaktivan, zbog čega se nestanak ozona tamo ne kompenzira njegovim uvozom s drugih geografskih širina, a polarne "ozonske rupe", osobito na južnom polu, vrlo su stabilne.

1.1 Izvori oštećenja ozona

Među razaračima ozonskog omotača su:

1) Freoni.

Ozon uništavaju spojevi klora poznati kao freoni, koji, također uništeni sunčevim zračenjem, oslobađaju klor koji “otkida” “treći” atom od molekula ozona. Klor ne stvara spojeve, već služi kao katalizator "razbijanja". Dakle, jedan atom klora može "uništiti" puno ozona. Vjeruje se da spojevi klora mogu ostati u atmosferi od 50 do 1500 godina (ovisno o sastavu tvari) Zemlje. Promatranja ozonskog omotača planeta provode antarktičke ekspedicije od sredine 50-ih.

Ozonska rupa iznad Antarktika, koja se u proljeće povećava, a smanjuje u jesen, otkrivena je 1985. godine. Otkriće meteorologa izazvalo je niz ekonomskih posljedica. Činjenica je da je za postojanje “rupe” okrivljena kemijska industrija koja proizvodi tvari koje sadrže freone koji pridonose uništavanju ozona (od dezodoransa do rashladnih uređaja).

Ne postoji konsenzus oko pitanja koliko su ljudi krivi za nastanak “ozonskih rupa”.

S jedne strane, da, sigurno je kriv. Proizvodnju spojeva koji dovode do oštećenja ozona treba svesti na najmanju moguću mjeru, ili još bolje potpuno zaustaviti. Odnosno, napustiti cijeli industrijski sektor s prometom od mnogo milijardi dolara. A ako ne odbijete, prebacite ga na "sigurne" tračnice, što također košta.

Gledište skeptika: utjecaj čovjeka na atmosferske procese, uz svu njegovu destruktivnost na lokalnoj razini, zanemariv je na planetarnoj razini. Antifreonska kampanja “zelenih” ima potpuno transparentnu gospodarsku i političku pozadinu: uz nju velike američke korporacije (Dupont, na primjer) guše svoje strane konkurente, nameću ugovore o “zaštiti okoliša” na državnoj razini i nasilno uvođenje nove tehnološke faze koju ekonomski slabije države ne mogu izdržati.

2) Zrakoplov na velikim visinama.

Uništavanje ozonskog omotača nije omogućeno samo freonima koji se ispuštaju u atmosferu i ulaze u stratosferu. Dušikovi oksidi, koji nastaju tijekom nuklearnih eksplozija, također su uključeni u uništavanje ozonskog omotača. Ali dušikovi oksidi također se stvaraju u komorama za izgaranje turbomlaznih motora letjelica na velikim visinama. Dušikovi oksidi nastaju iz dušika i kisika koji se tamo nalaze. Što je viša temperatura, odnosno što je veća snaga motora, veća je brzina stvaranja dušikovih oksida.

Nije važna samo snaga motora aviona, već i visina na kojoj leti i ispušta dušikove okside koji oštećuju ozonski omotač. Što je veća razina dušikovog oksida ili oksida, to je on destruktivniji za ozon.

Ukupna količina dušikovog oksida koja se godišnje emitira u atmosferu procjenjuje se na 1 milijardu tona, a oko trećine te količine emitiraju zrakoplovi iznad prosječne razine tropopauze (11 km). Što se tiče zrakoplova, najviše štetnih emisija imaju vojni zrakoplovi, kojih se broji nekoliko desetaka tisuća. Lete prvenstveno na visinama u ozonskom omotaču.

3) Mineralna gnojiva.

Ozon u stratosferi može se smanjiti i zbog toga što u stratosferu ulazi dušikov oksid N2O koji nastaje denitrifikacijom dušika koji vežu bakterije u tlu. Istu denitrifikaciju vezanog dušika provode i mikroorganizmi u gornjem sloju oceana i mora. Proces denitrifikacije izravno je povezan s količinom vezanog dušika u tlu. Dakle, možete biti sigurni da će se s povećanjem količine mineralnih gnojiva primijenjenih u tlo u istoj mjeri povećati i količina stvorenog dušikovog oksida N2O.Nadalje, iz dušikovog oksida nastaju dušikovi oksidi koji dovode do uništavanje stratosferskog ozona.

4) Nuklearne eksplozije.

Nuklearne eksplozije oslobađaju mnogo energije u obliku topline. Temperatura od 6000 0 K uspostavlja se unutar nekoliko sekundi nakon nuklearne eksplozije. Ovo je energija vatrene kugle. U visoko zagrijanoj atmosferi dolazi do transformacija kemijskih tvari koje se ili ne događaju u normalnim uvjetima ili se odvijaju vrlo sporo. Što se tiče ozona i njegovog nestanka, za njega su najopasniji dušikovi oksidi koji nastaju tijekom tih transformacija. Tako je u razdoblju od 1952. do 1971. godine kao posljedica nuklearnih eksplozija u atmosferi nastalo oko 3 milijuna tona dušikovih oksida. Njihova daljnja sudbina je sljedeća: uslijed miješanja atmosfere završavaju na različitim visinama, uključujući i atmosferu. Tamo ulaze u kemijske reakcije uz sudjelovanje ozona, što dovodi do njegovog uništenja.

5) Izgaranje goriva.

Dušikov oksid također se nalazi u dimnim plinovima iz elektrana. Zapravo, činjenica da su dušikov oksid i dioksid prisutni u produktima izgaranja poznata je već dugo vremena. Ali ti viši oksidi ne utječu na ozon. Oni, naravno, zagađuju atmosferu i doprinose stvaranju smoga u njoj, ali se brzo uklanjaju iz troposfere. Dušikov oksid, kao što je već spomenuto, opasan je za ozon. Na niskim temperaturama nastaje u sljedećim reakcijama:

N 2 + O + M = N 2 O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Razmjeri ove pojave su vrlo značajni. Na taj način u atmosferi godišnje nastane približno 3 milijuna tona dušikovog oksida! Ova brojka sugerira da je ovaj izvor uništavanja ozona značajan.

1.2 Ozonska rupa nad Antarktikom

Značajno smanjenje ukupnog ozona nad Antarktikom prvi je put izvijestilo 1985. British Antarctic Survey na temelju analize podataka ozonske postaje Halley Bay (76°S). Smanjenje ozona također je primijećeno ovom službom na argentinskim otocima (65 stupnjeva J).

Od 28. kolovoza do 29. rujna 1987. godine izvedeno je 13 letova laboratorijskog zrakoplova iznad Antarktika. Eksperiment je omogućio registraciju rađanja ozonske rupe. Dobivene su njegove dimenzije. Istraživanja su pokazala da se najveće smanjenje ozona dogodilo na visinama od 14 - 19 km. Ovdje su instrumenti zabilježili i najveći broj aerosola (slojeva aerosola). Pokazalo se da što je više aerosola na određenoj nadmorskoj visini, to je manje ozona. Zrakoplovni laboratorij zabilježio je pad ozona za 50%. Ispod 14 km. promjene ozona bile su beznačajne.

Već početkom listopada 1985. ozonska rupa (minimalna količina ozona) pokriva razine s tlakom od 100 do 25 hPa, au prosincu se širi raspon visina na kojima se opaža.

Mnogi pokusi mjerili su ne samo količinu ozona i drugih malih komponenti atmosfere, već i temperaturu. Najbliža povezanost utvrđena je između količine ozona u stratosferi i tamošnje temperature zraka. Pokazalo se da je priroda promjene količine ozona usko povezana s toplinskim režimom stratosfere nad Antarktikom.

Formiranje i razvoj ozonske rupe na Antarktici promatrali su britanski znanstvenici 1987. godine. U proljeće se ukupni sadržaj ozona smanjio za 25%.

Američki istraživači su u zimu i rano proljeće 1987. na Antarktici izveli mjerenja ozona i drugih malih komponenti atmosfere (HC l, HF, NO, NO 2, HNO 3, ClONO 2, N 2 O, CH 4) koristeći specijalni spektrometar. Podaci iz tih mjerenja omogućili su ocrtavanje područja oko Južnog pola u kojem je smanjena količina ozona. Pokazalo se da se ovo područje gotovo točno poklapa s ekstremnim polarnim stratosferskim vrtlogom. Pri prolasku kroz rub vrtloga naglo se promijenila količina ne samo ozona, već i drugih malih komponenti koje utječu na uništavanje ozona. Unutar ozonske rupe (ili, drugim riječima, polarnog stratosferskog vrtloga), koncentracija HC l, NO 2 i dušična kiselina bila znatno manja nego izvan vrtloga. To se događa jer klorini tijekom hladne polarne noći uništavaju ozon u odgovarajućim reakcijama, djelujući kao katalizatori u njima. U katalitičkom ciklusu uz sudjelovanje klora dolazi do glavnog smanjenja koncentracije ozona (najmanje 80% tog smanjenja).

Te se reakcije odvijaju na površini čestica koje čine polarne stratosferske oblake. Dakle, nego veća površina ovoj površini, tj. što je više čestica stratosferskih oblaka, a time i samih oblaka, to se ozon u konačnici brže raspada, a time i učinkovitije nastaje ozonska rupa.

2. Glavne mjere zaštite ozonskog omotača

Budući da je klor najaktivniji razarač Zemljinog ozonskog štita, glavne mjere razvijene za suzbijanje oštećenja ozona svode se na smanjenje emisije klora i spojeva koji ga sadrže, prvenstveno freona, u atmosferu. Jedan od glavnih tehnoloških problema, čija se rješenja traže u svim industrijaliziranim zemljama, je zamjena freona drugim rashladnim sredstvima koja ne sadrže klor, a istovremeno nisu niža od freona u pogledu osnovnih fizička svojstva i kemijska inertnost.

Drugi zadatak, koji je već praktično riješen u raketi-nosaču Energia, jest pretvorba raketne tehnologije i mlaznih letjelica na velikim visinama na ekološki prihvatljiva goriva i motore.

Smanjenje emisija dušikovih oksida iz kopnenih industrijskih, energetskih i prometnih sustava važno je ne samo za smanjenje kiselosti oborina i rješavanje problema „kiselih kiša“. Dušikovi oksidi se oborinama ne ispiru u potpunosti, neki od njih dosežu visine na kojima postoji ozonski omotač i pridonose njegovom oštećenju.

Iako su dušikovi oksidi, u usporedbi s klorom, 10 tisuća puta manje aktivni kao razarači ozona, njihovo ispuštanje u atmosferu višestruko je veće od ispuštanja klora. Time se povećava važnost razvoja motora, elektrana, kotlova, novih vrsta goriva i metoda izgaranja koje bi smanjile stvaranje i ispuštanje dušikovih oksida u atmosferu.

Prva međunarodna konvencija o mjerama zaštite ozonskog omotača sklopljena je u Beču 1985. godine. Nekoliko mjeseci nakon toga otkrivena je "ozonska rupa" na južnoj hemisferi. Nakon toga, u Montrealu je potpisan protokol koji obvezuje zemlje sudionice da se riješe svojih štetnih freona. Godine 1990., 1992. i 1997. god popis razornih tvari se povećavao. Budu li je sve zemlje ispoštovale (a Kina, primjerice, i Indija nisu potpisale konvenciju, ocijenivši da si “to ne mogu priuštiti”), prognostičari su obećali obnovu ozonskog omotača do 2150. godine. Glavni proizvođači spojeva štetnih za ozon (90% globalne količine) su zemlje u razvoju (koje su, zapravo, potrošači zastarjelih proizvoda iz "civiliziranih" zemalja) i zemlje bivšeg SSSR-a.

Istodobno je navedeno da se emisija freona u atmosferu, koja je 1986. dosegla 1,1 milijun tona, do 1996. godine smanjila na 160 tisuća tona. Bez Montrealske konvencije do 2010. imali bismo 8 milijuna tona godišnje emisije.

3. Pravilo optimalne komplementarnosti komponenti

Pravilo optimalne komplementarnosti komponenti kaže da nijedan ekosustav ne može postojati samostalno s umjetno stvorenim viškom ili nedostatkom jedne od ekoloških komponenti.

„Normom“ ekološke komponente treba smatrati onu koja osigurava ekološku ravnotežu određenog tipa, omogućavajući funkcioniranje upravo onog ekosustava koji se evolucijski razvio i odgovara ravnoteži u prirodnom nadsustavu i cjelokupnoj hijerarhiji prirodnih sustava. u određenoj jedinici prostora (u određenom biotopu).

4. Zakon N.F. Reimers o razaranju hijerarhije ekosustava

Zakon N.F. Reimers o uništenju hijerarhije ekosustava navodi da je uništenje više od tri razine u hijerarhiji ekosustava apsolutno nepovratno i katastrofalno.

Hijerarhijske razine geohora (biohora) poredane su od najviše prema najnižoj. Postoji pet glavnih razina ugeohore i biohore:

• gigahore su glavni elementi biosfere i geografskog omotača: oceani i kontinenti, bioklimatske zone i biogeografska kraljevstva veća od 10 6 km 2;
• megahore - jedinice prirodno-gospodarskog i biogeografskog (fitogeografskog) zoniranja veličine 10 3 -10 5 km 2;
• makrohore - područje specifičnih krajolika, veličine 10-10 -2 km 2 ;
• mikrohore i mezohore su morfološke jedinice krajolika, veličine 10 -1 -10 -2 km 2 i njihove sastavne biogeocenoze.

Svaki podsustav prati svoj sustav, odnosno razvoj nadsustava određuje brojna ograničenja u razvoju njegovih podsustava. Taj proces “guranja”, smjera razvoja, karakterističan je za cijeli sistemski svijet, kako u iznimno dugim razdobljima evolucijskog vremena tako iu relativno kratkim razdobljima. individualni razvoj. Svugdje postoje odnosi u hijerarhiji sustava - evolucija evolucija i razvoj razvoja. Ako je razvoj relativno određen utjecajem hijerarhije nadsustava, a dijelom i podsustava u prošlosti (podsustavi, mijenjajući se, ne mogu ne utjecati na cjelinu, primjer za to je mutacija), tada se priroda procesa neće promijeniti u budućnosti, barem u bliskoj budućnosti (na skali karakterističnog vremena sustava). I premda načelo "razvoj je kretanje kretanja u cijeloj hijerarhiji značajnih sustava" ne dopušta stvaranje jednog neospornog modela, ipak je moguće predvidjeti vjerojatni tijek događaja.

N.F. Reimers (1994) primjećuje da se zakon neravnomjernog razvoja sustava, ili, bolje rečeno, zakon multitemporalnog razvoja (promjene) podsustava u velikim sustavima može formulirati na sljedeći način: sustavi jedne hijerarhijske razine (u pravilu podsustavi) sustava više visoka razina organizacije) ne razvijaju se strogo sinkrono - dok su neke od njih dosegle višu razinu razvoja, druge su još uvijek u manje razvijenom stanju.

Zaključak

Sve globalno ekološki problemi međusobno su povezani i nijedan od njih ne treba razmatrati odvojeno od ostalih.

Čini se da je količina ozona u atmosferi vrlo velika - oko 3 milijarde tona. To je, međutim, maleni djelić cjelokupne atmosfere. Kad bi se sav atmosferski ozon nalazio u prizemnom sloju zraka, tada bi pod "normalnim uvjetima" (tlak 1 atmosfera i temperatura 25 stupnjeva Celzijusa), debljina ozonskog zaslona koji štiti Zemlju od jakog UV zračenja Sunca bila samo oko 3 mm. U isto vrijeme, učinkovitost ozonskog omotača je vrlo visoka. Konkretno, stručnjaci su izračunali da smanjenje sadržaja ozona za 1% dovodi do takvog povećanja intenziteta UV zračenja površine, zbog čega će se broj smrti od raka kože povećati za 6-7 tisuća ljudi godišnje.

Hitno je potrebno poduzeti mjere za zaštitu ozonskog omotača: razviti bezopasna rashladna sredstva koja mogu zamijeniti freone u industriji i svakodnevnom životu, ekološki prihvatljive motore za zrakoplove i svemirske raketne sustave i razviti tehnologije koje smanjuju emisije dušikovih oksida u industriji i transportu. Postojeći međunarodni sporazumi o ozonu, Bečka međunarodna konvencija o zaštiti ozonskog omotača i Montrealski protokol, koji države potpisnice obvezuje na rad u određenim područjima, još nisu dovoljno učinkoviti. Ljudi još nisu dovoljno svjesni opasnosti, a još uvijek malo talentiranih istraživača i inženjera radi na ovom području. A vrijeme ne čeka.

Popis korištene literature

1. Akimova T.A., Khaskin V.V. Ekologija. - M.: JEDINSTVO, 1998. - 455 str.
2. Dedu I.I. Ekološki enciklopedijski rječnik. - Kišinjev: Mir, 1990. - 568 str.
3. Knyazeva E.N., Kurdyumov S.P. zakonitosti evolucije i samoorganizacije složenih sustava. - M.: Nauka, 1994. - 250 str.
4. Kormilitsin Z.I. Osnove ekologije. - M.: “Interstyle”, 1997. - 364 str.
5. Opća ekologija: interakcija društva i prirode. - St. Petersburg: Kemija, 1997. - 352 str.
6. Sverlova L.I., Voronina N.V. Onečišćenje prirodnog okoliša i čovjekova ekološka patologija. - Khabarovsk: KhSAEP, 1995. - 106-108 str.
7. Rozanov S.I. Opća ekologija. - St. Petersburg: Izdavačka kuća Lan, 2001. - 288 str.

Ozonske rupe - "djeca" stratosferskih vrtloga

Iako u modernoj atmosferi ima malo ozona - ne više od jednog tromilijuntog dijela ostalih plinova - njegova je uloga iznimno velika: zadržava jako ultraljubičasto zračenje (kratkovalni dio sunčevog spektra), koje uništava proteine ​​i nukleinske kiseline. Osim toga, stratosferski ozon važan je klimatski čimbenik koji određuje kratkoročne i lokalne promjene vremena.

Brzina reakcija razaranja ozona ovisi o katalizatorima, koji mogu biti ili prirodni atmosferski oksidi ili tvari ispuštene u atmosferu kao posljedica prirodnih katastrofa (na primjer, snažne vulkanske erupcije). No, u drugoj polovici prošlog stoljeća otkriveno je da tvari industrijskog podrijetla mogu poslužiti i kao katalizatori za reakcije razaranja ozona, pa se čovječanstvo ozbiljno zabrinulo...

Ozon (O3) je relativno rijedak molekularni oblik kisika koji se sastoji od tri atoma. Iako u modernoj atmosferi ima malo ozona - ne više od jednog tromilijuntnog dijela ostalih plinova - njegova je uloga iznimno velika: on blokira jako ultraljubičasto zračenje (kratkovalni dio sunčevog spektra), koje uništava proteine ​​i jezgre kiseline. Stoga je prije pojave fotosinteze - i, sukladno tome, slobodnog kisika i ozonskog omotača u atmosferi - život mogao postojati samo u vodi.

Osim toga, stratosferski ozon važan je klimatski čimbenik koji određuje kratkoročne i lokalne promjene vremena. Apsorpcijom sunčevog zračenja i prijenosom energije na druge plinove, ozon zagrijava stratosferu i time regulira prirodu planetarnih toplinskih i kružnih procesa u atmosferi.

U prirodnim uvjetima nestabilne molekule ozona nastaju i raspadaju se pod utjecajem različitih čimbenika žive i nežive prirode, a tijekom duge evolucije taj je proces postigao određenu dinamičku ravnotežu. Brzina reakcija razaranja ozona ovisi o katalizatorima, koji mogu biti ili prirodni atmosferski oksidi ili tvari ispuštene u atmosferu kao posljedica prirodnih katastrofa (na primjer, snažne vulkanske erupcije).

Međutim, u drugoj polovici prošlog stoljeća otkriveno je da tvari industrijskog podrijetla mogu poslužiti i kao katalizatori za reakcije razaranja ozona, što je čovječanstvo ozbiljno zabrinulo. Javnost je posebno uzbudila otkriće takozvane ozonske “rupe” iznad Antarktika.

"Rupa" nad Antarktikom

Zamjetan gubitak ozonskog omotača nad Antarktikom - ozonska rupa - prvi put je otkriven davne 1957. godine, tijekom Međunarodne geofizičke godine. Njezina prava priča počela je 28 godina kasnije člankom u svibanjskom izdanju časopisa Priroda, gdje je sugerirano da je uzrok anomalnog proljetnog minimuma TO nad Antarktikom industrijsko (uključujući freone) zagađenje atmosfere (Farman et al., 1985).

Utvrđeno je da se ozonska rupa iznad Antarktika obično pojavljuje jednom u dvije godine, traje oko tri mjeseca, a zatim nestane. Nije riječ o prolaznoj rupi, kako bi se moglo činiti, već o udubljenju, pa je ispravnije govoriti o "ugibu ozonskog omotača". Nažalost, sva kasnija istraživanja ozonske rupe uglavnom su bila usmjerena na dokazivanje njezinog antropogenog podrijetla (Roan, 1989).

JEDAN MILIMETAR OZON Atmosferski ozon je kuglasti sloj debljine oko 90 km iznad Zemljine površine, a ozon u njemu je neravnomjerno raspoređen. Većina ovog plina koncentrirana je na nadmorskoj visini od 26-27 km u tropima, na visini od 20-21 km u srednjim geografskim širinama i na visini od 15-17 km u polarnim područjima.
Ukupni sadržaj ozona (TOC), tj. količina ozona u atmosferskom stupcu u određenoj točki, mjeri se apsorpcijom i emisijom sunčevog zračenja. Korištena mjerna jedinica je takozvana Dobsonova jedinica (D.U.), koja odgovara debljini sloja čistog ozona pri normalnom tlaku (760 mm Hg) i temperaturi 0 °C. Stotinu Dobsonovih jedinica odgovara debljini ozonski omotač od 1 mm.
Količina ozona u atmosferi doživljava dnevne, sezonske, godišnje i dugoročne oscilacije. Uz globalni prosjek TO od 290 DU, debljina ozonskog omotača uvelike varira - od 90 do 760 DU.
Sadržaj ozona u atmosferi prati svjetska mreža od oko stotinu i pedeset zemaljskih ozonometarskih postaja, vrlo neravnomjerno raspoređenih po kopnu. Takva mreža praktički nije u stanju otkriti anomalije u globalnoj distribuciji ozona, čak i ako linearna veličina takvih anomalija doseže tisuće kilometara. Detaljniji podaci o ozonu dobivaju se pomoću optičke opreme instalirane na umjetnim Zemljinim satelitima.
Treba napomenuti da blagi pad ukupnog ozona (TO) sam po sebi nije katastrofalan, posebno na srednjim i visokim geografskim širinama, jer oblaci i aerosoli također mogu apsorbirati ultraljubičasto zračenje. U središnjem Sibiru, gdje je veliki broj oblačnih dana, postoji čak i manjak ultraljubičastog zračenja (oko 45% medicinske norme).

Danas postoje različite hipoteze o kemijskim i dinamičkim mehanizmima nastanka ozonske rupe. Međutim, mnoge poznate činjenice ne uklapaju se u kemijsku antropogenu teoriju. Na primjer, povećanje razine ozona u stratosferi u određenim geografskim regijama.

Ovdje je "najnaivnije" pitanje: zašto se rupa formira na južnoj hemisferi, iako se freoni proizvode na sjevernoj, unatoč činjenici da je nepoznato postoji li zračna komunikacija između hemisfera u ovom trenutku?

Osjetan gubitak ozonskog omotača nad Antarktikom prvi put je otkriven još 1957. godine, a tri desetljeća kasnije krivnja je svaljena na industriju

Nijedna od postojećih teorija ne temelji se na velikim detaljnim mjerenjima TOC-a i studijama procesa koji se odvijaju u stratosferi. Na pitanje o stupnju izoliranosti polarne stratosfere nad Antarktikom, kao i na niz drugih pitanja vezanih uz problem nastanka ozonskih rupa, bilo je moguće odgovoriti tek uz pomoć nove metode praćenja kretanja strujanja zraka koje je predložio V. B. Kashkin (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et al., 2002).

Strujanja zraka u troposferi (do visine od 10 km) već se dugo prate promatranjem translatornih i rotacijskih kretanja oblaka. Ozon je, naime, također golemi “oblak” nad cijelom površinom Zemlje, a po promjenama njegove gustoće možemo suditi o kretanju zračnih masa iznad 10 km, kao što smjer vjetra znamo promatrajući oblačno nebo na oblačan dan. U te svrhe treba mjeriti gustoću ozona u točkama prostorne mreže u određenom vremenskom intervalu, primjerice svaka 24 sata. Prateći kako se ozonsko polje promijenilo, možete procijeniti kut njegove rotacije po danu, smjer i brzinu kretanja.

ZABRANA FREONA - TKO JE POBIJEDIO? 1973. godine Amerikanci S. Rowland i M. Molina otkrili su da atomi klora koji se oslobađaju iz određenih hlapljivih umjetnih kemikalija pod utjecajem sunčevog zračenja mogu uništiti stratosferski ozon. Vodeću ulogu u tom procesu dodijelili su takozvanim freonima (klorofluorougljicima), koji su u to vrijeme bili naširoko korišteni u kućanskim hladnjacima, klima uređajima, kao pogonski plin u aerosolima itd. Godine 1995. ti su znanstvenici, zajedno s P. Crutzen su nagrađeni za svoje otkriće Nobelova nagrada u kemiji.
Postavljena su ograničenja na proizvodnju i upotrebu klorofluorougljika i drugih tvari koje oštećuju ozonski omotač. Montrealski protokol o tvarima koje oštećuju ozonski omotač, koji kontrolira 95 spojeva, trenutno je potpisalo više od 180 država. U zakonu Ruska Federacija postoji i poseban članak o zaštiti okoliša
zaštita ozonskog omotača Zemlje. Zabrana proizvodnje i potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač imala je ozbiljne ekonomske i političke posljedice. Uostalom, freoni imaju mnogo prednosti: nisko su toksični u usporedbi s drugim rashladnim sredstvima, kemijski su stabilni, nezapaljivi i kompatibilni s mnogim materijalima. Stoga su čelnici kemijske industrije, posebice u Sjedinjenim Državama, u početku bili protiv zabrane. Međutim, kasnije se koncern DuPont pridružio zabrani, predlažući korištenje hidroklorofluorougljika i hidrofluorougljika kao alternative freonima.
U zapadne zemlje počeo je „bum“ zamjenom starih hladnjaka i klima uređaja novima koji ne sadrže tvari koje oštećuju ozonski omotač, iako su takvi tehnički uređaji manje učinkoviti, manje su pouzdani, troše više energije i skuplji su. Tvrtke koje su prve koristile nove rashladne fluide imale su koristi i ostvarile veliku zaradu. Samo u Sjedinjenim Državama gubici zbog zabrane klorofluorougljika iznosili su desetke, ako ne i više, milijardi dolara. Pojavilo se mišljenje da su takozvanu politiku očuvanja ozona mogli inspirirati vlasnici velikih kemijskih korporacija kako bi ojačali svoj monopolski položaj na svjetskom tržištu

Novom metodom proučavana je dinamika ozonskog omotača 2000. godine, kada je nad Antarktikom uočena rekordno velika ozonska rupa (Kaškin et al., 2002). Da bi to učinili, koristili su satelitske podatke o gustoći ozona na cijeloj južnoj hemisferi, od ekvatora do pola. Kao rezultat toga, utvrđeno je da je sadržaj ozona minimalan u središtu lijevka takozvanog cirkumpolarnog vrtloga, koji se formirao iznad pola, o čemu ćemo detaljnije govoriti u nastavku. Na temelju tih podataka postavljena je hipoteza o prirodnom mehanizmu nastanka ozonskih “rupa”.

Globalna dinamika stratosfere: hipoteza

Cirkumpolarni vrtlozi nastaju kada se stratosferske zračne mase gibaju u meridionalnom i latitudinalnom smjeru. Kako se to događa? Na toplom ekvatoru stratosfera je viša, a na hladnom polu niža. Zračna strujanja (zajedno s ozonom) kotrljaju se iz stratosfere kao niz brdo i kreću se sve brže i brže od ekvatora prema polu. Kretanje od zapada prema istoku događa se pod utjecajem Coriolisove sile povezane s rotacijom Zemlje. Zbog toga se čini da su strujanja zraka namotana, poput niti na vretenu, na južnoj i sjevernoj hemisferi.

“Vreteno” zračnih masa rotira tijekom cijele godine na obje hemisfere, ali je jače izraženo krajem zime i početkom proljeća, jer visina stratosfere na ekvatoru ostaje gotovo nepromijenjena tijekom cijele godine, a na polovima veća je ljeti, a niža zimi, kada je posebno hladno.

Ozonski omotač u srednjim geografskim širinama nastaje snažnim influksom s ekvatora, kao i fotokemijskim reakcijama koje se odvijaju in situ. No, ozon u polarnom području duguje svoje podrijetlo uglavnom na ekvatoru i srednjim geografskim širinama, a njegov je sadržaj tamo prilično nizak. Fotokemijske reakcije na polu, gdje sunčeve zrake padaju pod niskim kutom, odvijaju se sporo, a znatan dio ozona koji dolazi s ekvatora uspije se uništiti.

Na temelju satelitskih podataka o gustoći ozona postavljena je hipoteza prirodni mehanizam stvaranje ozonske rupe

Ali zračne mase se ne kreću uvijek tim putem. U najhladnijim zimama, kada se stratosfera iznad pola spusti vrlo nisko iznad Zemljine površine i “tobogan” postane posebno strm, situacija se mijenja. Stratosferske struje se spuštaju tako brzo da je učinak poznat svima koji su gledali kako voda teče kroz rupu u kadi. Postigavši ​​određenu brzinu, voda počinje brzo rotirati, a oko rupe se formira karakterističan lijevak, stvoren centrifugalnom silom.

Nešto slično događa se u globalnoj dinamici stratosferskih strujanja. Kada strujanje zraka u stratosferi dobije dovoljno veliku brzinu, centrifugalna sila ga počinje tjerati od polova prema srednjim geografskim širinama. Kao rezultat toga, zračne mase se kreću jedna prema drugoj od ekvatora i od pola, što dovodi do formiranja vrtložne "osovine" koja se brzo okreće u području srednje geografske širine.

Prestaje izmjena zraka između ekvatorijalnih i polarnih područja, ozon ne teče od ekvatora i od srednjih geografskih širina do pola. Osim toga, ozon koji ostaje na polu, kao u centrifugi, centrifugalnom silom gura se prema srednjim geografskim širinama, budući da je teži od zraka. Kao rezultat toga, koncentracija ozona unutar lijevka naglo pada - iznad pola se formira ozonska "rupa", au srednjim geografskim širinama - područje visokog sadržaja ozona koje odgovara "osovini" cirkumpolarnog vrtloga.

U proljeće se antarktička stratosfera zagrijava i diže više - lijevak nestaje. Uspostavljena je zračna komunikacija između srednjih i visokih geografskih širina, a ubrzavaju se fotokemijske reakcije stvaranja ozona. Ozonska rupa nestaje prije još jedne posebno hladne zime na Južnom polu.

Što je na Arktiku?

Iako je dinamika stratosferskih strujanja, a time i ozonskog omotača na sjevernoj i južnoj hemisferi općenito slična, ozonska rupa se s vremena na vrijeme pojavljuje samo iznad Južnog pola. Na Sjevernom polu nema ozonskih rupa jer su tamo zime blaže i stratosfera se nikada ne spušta dovoljno nisko da zračne struje dostignu brzinu potrebnu za stvaranje rupe.

Iako se cirkumpolarni vrtlog formira i na sjevernoj hemisferi, tamo se ozonske rupe ne uočavaju zbog blažih zima nego na južnoj hemisferi

Postoji još jedna bitna razlika. Na južnoj hemisferi cirkumpolarni vrtlog rotira gotovo dvostruko brže nego na sjevernoj hemisferi. I to ne čudi: Antarktika je okružena morima i oko nje vlada cirkumpolarna klima. morska struja- u biti, gigantske mase vode i zraka rotiraju zajedno. Na sjevernoj hemisferi slika je drugačija: u srednjim geografskim širinama nalaze se kontinenti s planinskim lancima, a trenje zračne mase o zemljinu površinu ne dopušta cirkumpolarnom vrtlogu da dobije dovoljno veliku brzinu.

Međutim, u srednjim geografskim širinama sjeverne hemisfere ponekad se pojavljuju male ozonske "rupe" drugačijeg podrijetla. Odakle dolaze? Kretanje zraka u stratosferi srednjih geografskih širina planinske sjeverne hemisfere nalikuje kretanju vode u plitkom toku s kamenitim dnom, kada se na površini vode stvaraju brojni vrtlozi. U srednjim geografskim širinama sjeverne hemisfere ulogu topografije površine dna igraju temperaturne razlike na granicama kontinenata i oceana, planinskih lanaca i ravnica.

Oštra promjena temperature na površini Zemlje dovodi do stvaranja vertikalnih tokova u troposferi. Stratosferski vjetrovi, nailazeći na te tokove, stvaraju vrtloge koji se s jednakom vjerojatnošću mogu okretati u oba smjera. Unutar njih se pojavljuju područja s niskim sadržajem ozona, odnosno ozonske rupe koje su puno manje nego na južnom polu. I treba napomenuti da su takvi vrtlozi s različitim smjerovima rotacije otkriveni u prvom pokušaju.

Dakle, dinamika strujanja zraka u stratosferi, koju smo pratili promatrajući ozonski oblak, omogućuje nam da pružimo prihvatljivo objašnjenje mehanizma nastanka ozonske rupe nad Antarktikom. Navodno su se slične promjene u ozonskom omotaču, uzrokovane aerodinamičkim pojavama u stratosferi, dogodile davno prije pojave čovjeka.

Sve navedeno ne znači da freoni i drugi plinovi industrijskog podrijetla nemaju destruktivan učinak na ozonski omotač. No, znanstvenici tek trebaju otkriti kakav je odnos prirodnih i antropogenih čimbenika koji utječu na nastanak ozonskih rupa, stoga je nedopustivo donositi ishitrene zaključke o tako važnim pitanjima.

Važan ekološki problem našeg vremena su ozonske rupe. Atmosfera sprječava uništavanje ekosustava, štiti ga od ultraljubičastog zračenja, zračenja i otpadaka iz svemira. No, krajem 20. stoljeća znanstvenici su otkrili ozonsku rupu na Antarktici, koja je predstavljala stanjivanje ozonskog omotača toliko neophodnog za zaštitu zemljine površine.

Ozonske rupe, čije su uzroke i posljedice stručnjaci već dobro proučili, prijete životima ljudi, životinja i biljaka.

Što su ozonske rupe?

Ozonski omotač dio je stratosfere. Prostire se na visinama od 12 do 30 km. Što je veći sadržaj ozona, to je Zemlja zaštićenija od štetnih učinaka sunčeve svjetlosti. Zanimljiva činjenica: O stanjivanju zaštitnog omotača prvi put se počelo govoriti 1957. godine. Ozonska rupa postala je prijetnja životu na Zemlji.

Suština problema

Izvor stvaranja ozona je kisik, koji je izložen ultraljubičastom zračenju. Ova reakcija dovodi do toga da planet bude obavijen slojem plina kroz koji zračenje ne prodire. Problemu stanjivanja ozonskog omotača počela se posvećivati ​​velika pažnja 1980-ih. 20. stoljeće. Otkrivačem fenomena zasluženo se smatra britanski znanstvenik J. Farman.

Na takvim mjestima dolazi do smanjenja količine ozona. Njegova koncentracija se smanjuje na 30-35%. Kroz ta područja ultraljubičaste zrake lako prodiru u atmosferu i spaljuju sav život na planetu.

Mjesta na kojima se pojavljuju rupe

J. Farmen je u sklopu istraživačke grupe 1985. godine otkrio najveći OD nad Antarktikom. Štoviše, ova se anomalija pojavila ljeti, u kolovozu. Zimi, u prosincu-siječnju, plin se počeo zgušnjavati i stezao rupu nastalu ljeti toliko da je potpuno nestala. Nastavljajući svoje istraživanje, znanstvenici su pronašli mnoge druge male OD. Rupe su lokalizirane iznad Arktika i postojale su otprilike 7 dana, nakon čega je školjka obnovljena.

Sada se karta ozonskih rupa stalno mijenja, zbog doba godine. Najčešće se formiraju tijekom toplih razdoblja. Kritične točke na kojima se opaža stanjenje ljuske nalaze se na visini od 19 km iznad Zemlje.

Kako nastaju OD?

Postoji nekoliko razloga za pojavu OD. Jedan od njih, prema stručnjacima, je zbog prirodnih prirodni fenomen, koji se opažaju na Zemljinim polovima. Teoretsko opravdanje prisutnosti ove anomalije svodi se na postojanje polarnih noći, tijekom kojih sunčeve zrake ne dopiru do površine Zemlje, što onemogućuje stvaranje ozona. To dovodi do pojave stratosferskih oblaka, s kojima se prenose mali kristali leda koji sadrže klor. Ova tvar ima destruktivan učinak na atmosferu.

Drugi razlog koji negativno utječe na stanje zaštitne ljuske su razdoblja vulkanske aktivnosti koja se promatraju na površini Zemlje. Tijekom vulkanskih erupcija dolazilo je i još uvijek dolazi do intenzivnih emisija produkata izgaranja koje pridonose razaranju slojeva stratosfere.

Freon, koji je skupina ugljikovodika s atomima fluora, također ima snažan negativan učinak na cjelovitost zaštitnih slojeva.

Ozonska rupa nastaje kao rezultat razaranja ozona pod utjecajem kemijski spojevi emitiran u atmosferu kao rezultat antropogenih čimbenika.

Glavni razarači ozonskog omotača

Tehnološki napredak i ML neraskidivo su povezani. Glavni izvor štetnih tvari koje uništavaju ozon su razne tvornice, tvornice, plinske elektrane itd. Njihove emisije, koje sadrže elemente kao što su vodik, brom, kisik, produkti izgaranja, ulazeći u atmosferu, smanjuju količinu ozona, što dovodi do do stanjivanja zaštitne ovojnice.

Velika količina energije koja se oslobađa tijekom nuklearnog testiranja popraćena je oslobađanjem dušika. Ova tvar reagira s ozonom, uništavajući ga. Stručnjaci su izračunali da je između 1950. i 1970. više od 3 milijuna tona dušika ispušteno u atmosferu kao posljedica eksplozija na poligonima za nuklearna ispitivanja.

Oksidi ovog elementa proizvode se u mlaznim motorima. Kako se snaga motora povećava, temperatura u komorama za izgaranje raste. Svake godine u atmosferu se ispusti više od milijun tona dušika. 1/3 ove količine dolazi od rada mlaznih motora.

Mineralna gnojiva, u velike količine koji se koriste u poljoprivredi također imaju štetan učinak na ozon. Kemijski elementi, uključeni u njih, reagirajući s bakterijama u tlu, proizvode dušik, koji se naknadno oksidira.

Hipoteze o prirodnom podrijetlu OA

Ruski istraživači ističu da je stanjivanje ozonskog omotača fenomen koji je nastao isključivo prirodnim uzrocima. Tako je 1999. objavljena znanstveni rad, čiji su autori A.P. Kapitsa i A.A. Gavrilov. Objavljeno je na temelju Moskovskog državnog sveučilišta NPO "Tajfun". Prema ruskim znanstvenicima, smanjenje ozonskog omotača uočeno je na Zemlji i prije nego što su to otkrili njihovi engleski kolege.

A. P. Kapitsa i A. A. Gavrilov eksperimentalno su utvrdili da postoji niz prirodnih čimbenika koji pridonose smanjenju količine ozona u stratosferi, a utjecaj tih čimbenika stalno raste. Na takvim mjestima može nastati ozonska rupa. Njegova pojava posljedica je prirodnih pojava, a ne antropogenog utjecaja koji, iako štetan okoliš, ali u manjoj mjeri od očekivane.

Kakve bi posljedice za čovječanstvo moglo imati oštećenje ozonskog omotača?

Ekolozi opasnost od smanjenja količine ozona vide u tome što će stratosfera slobodno propuštati ultraljubičaste zrake štetne za sva živa bića. Ovaj utjecaj utječe i na ljude: broj oboljenja od raka raste. Znanstvenici su zaključili da će se broj oboljelih od raka povećati za 7000 ljudi godišnje ako se koncentracija ozona smanji još za 1 %. Na prvom mjestu će biti kožne bolesti, a potom i onkološke bolesti koje zahvaćaju druge organe ljudskog tijela.

Još jedna posljedica ML-a je smanjenje vegetacije na Zemlji. Smanjenje ove vrste pokrova dovest će do smrti životinja na zemljinoj površini i, kao posljedica toga, u morskim dubinama. Već je izumiranje nekih životinjskih vrsta posljedica procesa koji se odvijaju u slojevima atmosfere.

Znanstvenici su itekako svjesni opasnosti OD-a, pa pozivaju na poduzimanje mjera za obnovu ozonskog omotača, inače bi ova prirodna katastrofa mogla dovesti do nepredvidivih posljedica na Zemlji.

Prognoze za budućnost

OA se smatra jednim od najvažnijih pitanja zaštite okoliša na globalnoj razini. Znanstvenici u mnogim zemljama stalno prate procese koji se odvijaju u stratosferi, bilježe povećanje ili smanjenje ozonskog omotača, kao i utvrđivanje čimbenika koji na to utječu. Zanimljivo je da se u nekim regijama može primijetiti pozitivan trend obnavljanja elementa potrebnog Zemlji.

OD je bio najveći iznad Antarktika 2000. U proteklom razdoblju nije povećan, naprotiv, postoji tendencija njegovog odgađanja. Njegova se površina smanjila za više od 4 milijuna km². Na to je utjecao međunarodni sporazum koji je potpisan 1987. godine u Montrealu. Prema tom dokumentu, sve zemlje moraju minimizirati emisiju dušika i drugih štetnih tvari u atmosferu i smanjiti transport. Kina je po tom pitanju postigla najveći uspjeh. Vlada je uvela kvote za proizvodnju automobila.

Drugi čimbenik koji povoljno utječe na rješavanje ove ekološke situacije je korištenje izvora Alternativna energija, kao što su vjetar ili sunčeve sile.

Većina prognoza i studija o posljedicama širenja OA objavljena je u znanstvenom časopisu Science. Godišnje se održavaju razne konferencije posvećene ovoj problematici. Stoga zaključci Pariške konferencije o klimi zvuče optimistično.

Rupa nad Antarktikom nestat će do 2021. ako se ozonski omotač poveća zbog smanjenja štetnih emisija u atmosferu.

Kako spriječiti oštećenje ozonskog omotača?

Znanstvenici su zaokupljeni ne samo obnavljanjem osiromašenog ozonskog omotača, već traže i načine za sprječavanje pojave OD. Da bi se to postiglo, potrebno je boriti se protiv proizvodnje tvari koje sadrže klorofluorougljike na globalnoj razini. Ova odluka je donesena u Montrealu 1989. godine. Cijela svjetska zajednica trebala bi tražiti preventivne načine i rješenja za oštećenje ozonskog omotača, jer postojanje rupa utječe na ekologiju cijele Zemlje.

Kako bi se smanjio rizik od pojave novih rupa u ozonskom omotaču, potrebno je provoditi stalna znanstvena istraživanja kako bi se identificirali i eliminirali takvi načini proizvodnje i proizvodnje energije koji neće štetiti okolišu. Hitno je potrebno započeti s instaliranjem uređaja za pročišćavanje posvuda na dimnjacima tvornica i tvornica, te zamijeniti kemijska gnojiva organskima. Važan korak u zaštiti ozonskog omotača bit će prijelaz transportnog sustava na naftne derivate na električnu energiju.

Može li se ozonski omotač obnoviti?

Metode

Sprječavanje štetnih emisija nije jedini način očuvanja zaštitnog sloja Zemlje. Jedan od učinkovite metode ekolozi to vide kao raspršivanje umjetno stvorenog ozona na visini od 15-30 km iznad Zemljine površine pomoću posebnih letjelica. I ovo je dobro rješenje, jer će popuniti praznine u stratosferi.

Međutim, ova metoda također ima niz nedostataka. Skupo je, pa se može primijeniti samo ako se privuku financijska sredstva iz više zemalja. Osim toga, mala količina ozona može se isporučiti na mjesto OD odjednom, a proces transporta je složen i predstavlja opasnost za ljude koji ga provode.

Mitovi

Ozonska rupa dovela je do nekih zabluda. Na primjer, mnogi vjeruju da se stanjivanje događa samo na Antarktici. Međutim, OD se mogu pojaviti bilo gdje na Zemlji. Neki su industrijalci pokušali umanjiti važnost pitanja okoliša jer su se bojali gubitka prihoda od svojih poduzeća. Međutim, nije bilo moguće minimizirati razmjere katastrofe.

Postoji pogrešna ideja da freoni imaju veliku masu i stoga ne mogu dospjeti u stratosferu, taložeći se u tlu, a da mu ne nanesu štetu. Ali jednom čak iu nižim slojevima, te se tvari mogu pomiješati s drugim elementima i zajedno s njima popeti se do zaštitnog sloja.