Озоновый слой Земли, что это такое, зачем он нужен, причины и последствия разрушения

Если Вы получали солнечный ожог, значит, Вы испытали на себе агрессивное воздействие ультрафиолетового излучения. Чтобы защититься от УФ-лучей, мы чаще всего используем солнцезащитный крем. Для нашей планеты роль крема от загара играет озоновый слой. Без этого «щита» мы бы не просто загорели — на Земле бы со временем не осталось ничего живого.

Ученые предполагают, что возникновение озонового экрана Земли произошло четыреста миллионов лет назад. Именно этот процесс, по их мнению, позволил микроорганизмам подняться со дна океана и выйти на сушу. Так на Земле появилась жизнь.

Содержание:

Что такое озоновый слой

Озоновый слой — это самый легкий и тонкий слой в атмосфере, который содержит относительную концентрацию озона (до 0,001%). Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового излучения, которое способно причинить значительный ущерб жизни на Земле.

Однако озоновый слой не только покрывает нашу планету. Его также можно найти и на поверхности земли — он используется для таких целей, как отбеливание бумажной целлюлозы, обеззараживание питьевой воды и удаление неприятных запахов из продуктов.

Как образуется озоновый слой

Озон — это аллотропная модификация кислорода. Ультрафиолетовые лучи расщепляют молекулы кислорода, превращая О₂ в О+О. После расщепления О присоединяется к другим молекулам кислорода, образуя озон (О₃=О+О₂).

Аллотропными модификациями называют вещества, сходные по составу, но отличающиеся по химическому строению и, соответственно, физическим свойствам.

О₃ и молекулы кислорода «поглощают» около 97–99% вредного ультрафиолетового излучения, преобразовывая его в тепло.

Где находится озоновый слой

Озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли, в верхних слоях атмосферы. Озоносфера (или озоновый экран) в разных широтах планеты находится на разных уровнях. В тропических широтах озоновый слой находится на расстоянии от 25 до 30 км, в умеренных — от 20 до 25 км, в полярном круге расстояние еще меньше — от 15 до 25 км.

Толщина озонового слоя

Озоновый слой считается самым тонким в атмосфере. Концентрация озона в верхних слоях измеряется в единицах Добсона. Одна единица Добсона составляет 10 микрометров чистого озона при температуре 0 °C и стабильном атмосферном давлении. Нормальной концентрацией озона считается 300 единиц. Отсюда следует, что толщина озонового слоя составляет всего 3 000 микрометров (3 миллиметра).

Гордон Миллер Борн Добсон — британский физик и метеоролог XX века. Он посвятил свою жизнь изучению озона в атмосфере и сконструировал первый озоновый спектрометр.

Озоновый слой и УФ-излучение

Главная задача озонового слоя — оберегать планету от опасной солнечной радиации.

УФ-излучение в малых дозах полезно для человеческого организма, потому что напрямую связано с выработкой витамина D.

В современной медицине это излучение используется для лечения псориаза, остеопороза, желтухи, экземы и рахита. При лечении также учитывается риск негативного воздействия, поэтому любое использование данного излучения происходит под четким медицинским наблюдением.

Долгосрочное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения на человека может спровоцировать развитие острых и хронических заболеваний кожи, глаз и иммунной системы.

Солнечные ожоги случаются в результате долгого влияния УФ-излучения на кожу. Оно способно вызвать дегенеративные изменения клеток кожи, фиброзной ткани и кровеносных сосудов. Рак кожи и катаракта — самые серьезные и нередкие последствия облучения ультрафиолетом.

Озоновый слой служит естественным щитом Земли и спасает человечество от ультрафиолетовой радиации, которая также вызывает мутации ДНК.

Мощность ультрафиолетового излучения Солнца чаще всего делят на три категории:

1. УФ-А (от 320 до 400 нанометров): не поглощаемая озоном длина, так как находится на безопасном расстоянии.
2. УФ-В (от 280 до 320 нанометров): большая часть поглощается озоном, но данная длина излучения может быть вредна для чувствительной кожи.
3. УФ-С (менее 280 нанометров): полностью поглощается озоном. Наиболее опасная длина, потому что она самая короткая и может уничтожить добрую часть нашей экосистемы.

Разрушение озонового слоя

Годы изучения защитного экрана показали, что над поверхностью Земли в некоторых районах озоновый слой начал истончаться. Первую «брешь» обнаружили над Антарктидой.

Причиной повреждения и истончения озоносферы Земли были признаны синтетические и искусственные вещества, образованные в результате промышленной деятельности.

Причина разрушения озона — хлорфторуглерод, группа органических соединений, включающих атомы фтора, хлора и углерода. Эти соединения не токсичны, стабильны и, взаимодействуя с воздухом, не образуют взрывоопасных веществ.

Фреон (хладагент) — яркий представитель этих соединений и включает в себя более 40 различных веществ. Область применения фреона захватывает практически все сферы жизнедеятельности человека. Впервые хлорфторуглероды стали использовать в работе холодильных устройств (холодильники, кондиционеры), заменив ими токсичные и взрывоопасные аммиак и сернистый газ. Позже хлорфторуглероды стали широко эксплуатировать в аэрозольных баллонах, вспенивателях, растворителях, а также в пищевой и парфюмерной отраслях.

Однако сейчас известно, что под воздействием солнечной радиации хлорфторуглероды разлагаются в атмосфере и образуют вещества, которые эффективно разрушают молекулы озона. И если на Земле фреон не представляет опасности для жизни, в стратосфере он активно разрушает защитную систему нашей планеты.

Монреальский протокол

В 1987 году Всемирная Метеорологическая Организация и Программа ООН по окружающей среде собрали вместе ученых, дипломатов, защитников окружающей среды, членов правительства, представителей промышленности и коммерческие организации для заключения соглашения о поэтапном отказе от химических веществ. В январе 1989 года вступил в силу Монреальский протокол, первое в мире международное соглашение о регулировании химических загрязнителей.

В рамках протокола было решено постепенно сокращать производство и использование озоноразрушающих химических веществ, в первую очередь был введен запрет на использование ХФУ (хлорфторуглерод) в распылительных аэрозольных баллончиках.

Озоновые дыры

В 1985 году над Антарктидой обнаружили озоновую «дыру» диаметром более 1 000 км. По сей день она является самой большой и занимает площадь чуть меньше 20 млн кв. км.

К счастью, как таковой дыры нет. На самом деле, когда ученые и популярные средства массовой информации ссылаются на дыру в озоновом слое, речь идет об области с низкой концентрацией озона. Толщина озоновой оболочки в этой местности меняется в зависимости от времени года.

Почему дыра образовалась именно над Антарктидой, если главная причина в опасных выбросах?

Ученые объясняют этот феномен тем, что хлорфторуглероды переносятся в Антарктику воздушными потоками. Особенные климатические условия, а конкретно — крайне низкие температуры (до −80 °C) способствуют формированию стратосферных облаков.

В этих облаках происходит серия химических реакций. Хлор, содержащийся в ХФУ, отделяется от других веществ, кристаллизуется и в течение всего холодного периода сохраняется в таком состоянии. С приходом весны интенсивность ультрафиолетовых лучей усиливается, атомы хлора высвобождаются, разрушая молекулы озона. В итоге образуется озоновая дыра.

Мир без озонового слоя

Озоновая дыра над Антарктидой не единственная. Количество дыр растет с каждым годом по всему миру. Поток солнечной радиации увеличивается и вызывает вспышки раковых заболеваний кожи и катаракту, причем дети этому явлению подвержены сильнее.

Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда (НАСА), чтобы доказать значение озонового слоя, смоделировали ситуацию стремительного разрушения защитного экрана Земли.

Группа ученых начала работу с создания модели атмосферной циркуляции земной системы, которая учитывает химические реакции в атмосфере, колебания температуры и ветра, изменения солнечной энергии, а также другие элементы глобального изменения климата. Потери озона изменяют температуру в разных частях атмосферы, и эти изменения способствуют или подавляют химические реакции.

Затем исследователи увеличили выброс ХФУ и подобных соединений на 3% в год, что примерно вдвое меньше, чем в начале 1970-х годов, когда хлорфторуглероды активно использовались в производстве и быту. Ученые позволили моделируемому миру развиваться с 1970 по 2065 год.

Год 2065. Почти две трети озоносферы Земли исчезло. У самой большой озоновой дыры над Антарктидой появился двойник над Северным полюсом. Ультрафиолетовое излучение, падающее на города средних широт (например, Вашингтон), настолько сильное, что способно вызвать солнечный ожог всего за пять минут. Из-за высокого уровня радиации вероятность мутации ДНК увеличивается на 650%.

Усиление ультрафиолетового излучения спровоцирует гибель планктона в океанах и, следовательно, уменьшит рыбные запасы. Также ультрафиолет может оказать неблагоприятное воздействие на рост растений, что приведет к полному увяданию сельского хозяйства.

Решение есть

Увидев мир без озонового слоя, ученые пришли к выводу, что разрушение стратосферного озона можно остановить. Альтернативные вещества, которые не навредят защитному экрану Земли, существуют. К ним относятся углекислый газ, нетоксичный пропан, аммиак и изобутан (природный хладагент).

Как отмечают экологи, озоновый щит планеты уже сейчас восстанавливается на 1–3% в десятилетие. При благоприятных прогнозах озоновые дыры могут исчезнуть по всей планете к 2060 году. Команда ученых НАСА предполагает, что восстановление озонового слоя связано с Монреальским протоколом.

Специалисты из Национального управления океанических и атмосферных исследований США в 2018 году обнаружили крупные выбросы в атмосферу озоноразрушающего газа — трихлорфторметана.

Было установлено, что эпицентр выбросов находится в Восточной Азии, а позже более 18 производственных фабрик в Китае сами признались в незарегистрированном использовании фреона.

Экологи считают, что повлиять на целостность озонового слоя могут сами люди на бытовом уровне. Озоновый экран планеты также подвергается атакам парниковых газов и токсичных выбросов воздушного и наземного транспорта. Использование экологически чистого топлива, сохранение ресурсов земли и правильная утилизация вредных отходов сыграет значительную роль в спасении Земли.

Стоит начать очищение окружающей среды с маленького островка — своей квартиры. Через открытые окна в наше жилище поступает большое количество пыли, вредных испарений, ядовитых выбросов и неприятных запахов. В этой ситуации поможет бризер: благодаря трехступенчатой системе фильтрации устройство препятствует проникновению в комнату вредных веществ, бактерий, аллергенов и вирусов с улицы. Бризер борется с духотой в квартире и создает все условия для комфортной жизни и спокойного сна.

Заключение

Проблема разрушения озонового слоя планеты тесно связана с угрозой глобального потепления. Есть предположение, что восстановление озоновой оболочки замедлит таяние льдов

Правительство и многие крупные промышленные корпорации играют большую роль в том, как мы используем ресурсы Земли. Если сохранение окружающей среды станет первоочередной задачей каждого из государств, возможно, разрушительное влияние на нашу среду обитания достигнет минимума.

Автор: Полина Тарасова

Где находится озоновый слой? Что такое озоновый слой и почему его разрушение вредно?

Озоносфера — слой атмосферы нашей планеты, задерживающий наиболее жесткую часть ультрафиолетового спектра. Некоторые виды солнечных лучей губительно действуют на живые организмы. Периодически озоносфера истончается, в ней появляются бреши разной величины. Через возникшие отверстия на поверхность Земли могут свободно проникать опасные лучи. Где находится озоновый слой? Что можно сделать для его сохранения? Обсуждению этих проблем географии и экологии Земли посвящена предлагаемая статья.

Что такое озон?

Кислород на Земле существует в виде двух простых газообразных соединений, входит в состав воды и очень большое число других распространенных неорганических и органических веществ (силикатов, карбонатов, сульфатов, белков, углеводов, жиров). Одно из более известных аллотропных видоизменений элемента — простое вещество кислород, его формула — О₂. Вторая модификация атомов — О (озон). Формула этого вещества — О₃. Трехатомные молекулы образуются при избытке энергии, например, в результате грозовых разрядов в природе. Далее мы выясним, что такое озоновый слой Земли, почему его толщина постоянно изменяется.

Озон при обычных условиях — газ синего цвета, обладающий резким, специфическим ароматом. Молекулярный вес вещества составляет 48 (для сравнения — Mr_(возд.) = 29). Запах озона напоминает о грозе, ведь после этого природного явления молекул О₃ в воздухе становится больше. Концентрация увеличивается не только там, где находится озоновый слой, но и близко к поверхности Земли. Это химически активное вещество является токсичным для живых организмов, но быстро диссоциирует (распадается). В лаборатории и промышленности созданы специальные приборы — озонаторы — для пропускания электрических разрядов через воздух или кислород.

Молекулы О₃ обладают высокой химической и биологической активностью. Присоединение третьего атома к двухатомному кислороду сопровождается повышением запаса энергии и нестабильностью соединения. Озон легко распадается на молекулярный кислород и активную частицу, которая энергично окисляет другие вещества и убивает микроорганизмы. Но чаще вопросы, связанные с пахнущим соединением, касаются его скопления в атмосфере над Землей. Что такое озоновый слой и почему его разрушение вредно?

Непосредственно у поверхности нашей планеты всегда присутствует некоторое количество молекул О₃, но с высотой концентрация соединения возрастает. Образование этого вещества происходит в стратосфере благодаря ультрафиолетовому излучению Солнца, несущему большой запас энергии.

Озоносфера

Существует область пространства над Землей, где озона намного больше, чем у поверхности. Но в целом оболочка, состоящая из молекул О₃, — тонкая и прерывистая. Где находится озоновый слой Земли или озоносфера нашей планеты? Непостоянство толщины этого экрана не раз приводило в замешательство исследователей.

В атмосфере Земли всегда присутствует некоторое количество озона, наблюдаются значительные колебания его концентрации с высотой и по годам. Разберемся в этих проблемах после того, как выясним точное расположение защитного экрана из молекул О₃.

Где находится озоновый слой Земли?

Заметное повышение содержания молекул озона начинается на расстоянии 10 км и сохраняется до 50 км над Землей. Но то количество вещества, которое имеется в тропосфере, — это еще не экран. По мере удаления от земной поверхности возрастает плотность озона. Максимальные значения приходятся на стратосферу, ее область на высоте от 20 до 25 км. Здесь молекул О₃ содержится в 10 раз больше, чем у поверхности Земли.

Но почему толщина, целостность слоя озона вызывает беспокойство ученых и простых людей? Бум по поводу состояния защитного экрана разразился в минувшем столетии. Исследователи обнаружили, что озоновый слой атмосферы над Антарктидой стал тоньше. Была установлена основная причина явления — диссоциация молекул О₃. Разрушение происходит в результате совместного воздействия ряда факторов, ведущим среди них считается антропогенный, связанный с деятельностью человечества.

Озоновые дыры

В последние 30–40 лет ученые отмечают появление брешей в защитном экране над поверхностью Земли. Тревогу научного сообщества вызвали сообщения о том, что озоновый слой — щит Земли — интенсивно деградирует. Все СМИ в середине 1980 годов напечатали сообщения о «дыре» над Антарктидой. Исследователи обратили внимание, что эта брешь в слое озона увеличивается в весенний период. Основной причиной роста повреждения были названы искусственные и синтетические вещества — хлорфторуглероды. Наиболее распространенные группы этих соединений — фреоны или хладогены. Известно более 40 веществ, относящихся к данной группе. Они поступают из многих источников, потому что области применения включают в себя пищевую, химическую, парфюмерную и другие отрасли.

В состав фреонов, кроме углерода и водорода, входят галогены: фтор, хлор, иногда бром. Большое количество подобных веществ используется в качестве хладогентов в холодильниках, кондиционерах. Сами по себе фреоны устойчивы, но при высоких температурах и в присутствии активных химических агентов вступают в реакции окисления. Среди продуктов реакции могут быть соединения, токсичные для живых организмов.

Фреоны и озоновый экран

Хлорфторуглероды взаимодействуют с молекулами О3 и разрушают защитный слой над поверхностью Земли. Сначала истончение озоносферы приняли за естественное колебание ее толщины, что происходит постоянно. Но со временем отверстия, подобные «дыре» над Антарктидой, были замечены по всему Северному полушарию. Количество таких брешей увеличилось со времени первого наблюдения, но по размерам они меньше, чем над ледяным материком.

Первоначально ученые сомневались, что именно фреоны вызывают процесс разрушения озона. Это вещества с большой молекулярной массой. Как они могут достичь стратосферы, где находится озоновый слой, если намного тяжелее кислорода, азота и углекислого газа? Наблюдения за восходящими потоками в атмосфере во время грозы, а также проведенные эксперименты доказали возможность проникновения разных частиц с воздухом на высоту 10–20 км над Землей, где находится граница тропосферы и стратосферы.

Многообразие разрушителей озона

В зону озонового экрана также поступают оксиды азота, возникающие в результате сгорания топлива в двигателях сверхзвуковых самолетов и разных типов космических аппаратов. Дополняют список веществ, от которых разрушаются атмосфера, озонный слой, выбросы земных вулканов. Иной раз потоки газов и пыли достигают высоты 10–15 километров и разносятся на сотни тысяч километров.

Смог над крупными промышленными центрами и мегаполисами тоже вносит свою лепту в диссоциацию молекул О₃ в атмосфере. Причиной увеличения размеров озоновых дыр также считается возрастание концентраций так называемых парниковых газов в атмосфере, где находится озоновый слой. Таким образом, глобальная экологическая проблема климатических изменений непосредственно связана с вопросами по поводу разрушения озона. Дело в том, что парниковые газы содержат вещества, вступающие в реакцию с молекулами О₃. Озон диссоциирует, атом кислорода вызывает окисление других элементов.

Опасность потери озонового щита

Были ли бреши в озоносфере до полетов в космос, появления фреонов и других загрязнителей атмосферы? Перечисленные вопросы являются дискуссионными, но вывод напрашивается один: озоновый слой атмосферы необходимо изучать и сохранять от разрушения. Наша планета без экрана из молекул О₃ лишается своей защиты от жестких космических лучей определенной длины, поглощаемых слоем активного вещества. Если озоновый экран тонкий или отсутствует, то основные жизненные процессы на Земле подвергаются опасности. Чрезмерное ультрафиолетовое излучение повышает риск мутаций в клетках живых организмов.

Охрана озонового слоя

Отсутствие данных о толщине защитного экрана в прошлые столетия и тысячелетия затрудняет прогнозы. Что произойдет, если озоносфера разрушится полностью? Несколько десятилетий медики отмечают рост числа людей, пораженных раком кожи. Это одно из заболеваний, к которому приводит чрезмерное ультрафиолетовое облучение.

В 1987 году несколько стран присоединились к Монреальскому протоколу, который предусматривал сокращение и полный запрет на производство хлорфторуглеродов. Это была только одна из мер, которые помогут сохранить озоновый слой — ультрафиолетовый щит Земли. Но фреоны по-прежнему вырабатываются промышленностью и поступают в атмосферу. Тем не менее соблюдение Монреальского протокола привело к сокращению озоновых дыр.

Что может сделать каждый для сохранения озоносферы?

Исследователи предполагают, что на полное восстановление защитного экрана потребуется еще несколько десятилетий. Это в том случае, если прекратится его интенсивное разрушение, что вызывает немало сомнений. Парниковые газы продолжают поступать в атмосферу, производятся запуски ракет и других космических аппаратов, растет парк воздушных судов в разных странах. Это означает, что ученым еще предстоит разработать эффективные пути охраны озонового щита от разрушения.

На бытовом уровне каждый человек тоже может внести свой вклад. Озон меньше будет подвергаться разложению, если воздух станет чище, будет меньше содержать пыли, сажи, токсичных выхлопов автотранспорта. Для охраны тонкой озоносферы необходимо прекратить сжигание отходов, наладить повсеместно их безопасную утилизацию. Транспорт нужно переводить на более экологически чистые виды топлива, повсеместно экономить разные виды энергоресурсов.

Озоновый слой — это… Что такое Озоновый слой?

Озоновый слой в атмосфере Абсорбция ультрафиолетового излучения озоновым слоем

Озо́новый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О₂) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О₂, образуя озон (О₃). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов^[1] и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20—25 км, наибольшая часть в общем объёме — на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

История открытия озонового слоя

Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Механизм Чепмена

Механизм образования, а также расходования озона был предложен Сидни Чепменом в 1930 году и носит его имя.

Реакции образования озона :

О₂ + hν → 2О.

О₂ + O → О₃.

Фотолиз молекулярного кислорода происходит в стратосфере под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 175—200 нм и до 242 нм.

Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом:

О₃ + hν → О₂ + О.

О₃ + O → 2О₂.

Пути гибели озона

Стратосферная химия озона

Кроме реакций, входящих в механизм Чепмена, имеется целый ряд других реакций, приводящих к гибели озона. Их все объединяют в несколько семейств, главными из которых является азотное, кислородное (из механизма Чепмена), водородное и галогеновое. Эти реакции представляют собой каталитические циклы, поэтому их также называют соответствующими циклами.

Азотный цикл (NO_x):

N₂O + O(¹D) → NO + NO,

О₃ + NO → NO₂ + О₂,

NO₂ + О → NO + О₂.

Водородный цикл (HO_x):

Н₂O + O → OH + OH,

ОН + О₃ → НО₂ + О₂,

НО₂ + О₃ → ОН + 2О₂.

Хлорный цикл (ClO_x):

CFCl₃ + hν → CFCl₂ + Cl,

Cl + O₃ → ClO + O₂,

ClO + O → Cl + O₂.

Доля в расходовании озона различных химических семейств:^[2]

Давление, гПа	азотное	кислородное	водородное	галогеновое
1,31	0,10	0,26	0,41	0,21
3,78	0,50	0,14	0,11	0,25
8,93	0,68	0,11	0,08	0,13
21,9	0,46	0,12	0,19	0,20
55,8	0,12	0,03	0,48	0,14

Доля галогенового пути распада стратосферного озона увеличилась в результате деятельности человека, что привело к возникновению озоновых дыр. Генеральная ассамблея ООН в 1994 году провозгласила 16 сентября ежегодным Международным днём охраны озонового слоя.

Примечания

См. также

Ссылки

Статьи и обзоры

Международные соглашения

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ • Большая российская энциклопедия

• 
• 
• 

  В книжной версии

  Том 23. Москва, 2013, стр. 739

• 

  Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: А. М. Звягинцев

ОЗО́НОВЫЙ СЛОЙ, часть ат­мо­сфе­ры Зем­ли, где экс­пе­рим. ме­то­да­ми уда­ёт­ся об­на­ру­жить озон. За­ни­ма­ет про­стран­ст­во от зем­ной по­верх­но­сти до выс. 70–80 км над уров­нем мо­ря. В бо­лее уз­ком смыс­ле О. с. (или озо­но­сфе­рой) на­зы­ва­ют всю стра­то­сфе­ру или (ино­гда) её слой от 20 до 30 км, в ко­то­ром на­хо­дит­ся наи­боль­шее ко­ли­че­ст­во озо­на.

Вертикальная структура озонового слоя: r3 – отношение смеси озона, р3 – парциальное давление озона, Т – температура воздуха, Н – высота над уровнем моря.

Ес­ли бы во всей ат­мо­сфе­ре со­блю­да­лись нор­маль­ные ус­ло­вия и её мож­но бы­ло бы раз­де­лить на слои, ка­ж­дый из ко­то­рых со­дер­жал бы толь­ко один газ, то вся ат­мо­сфе­ра за­ня­ла бы слой тол­щи­ной ок. 8 км, а слой озо­на имел бы тол­щи­ну ок. 3 мм. Тол­щи­на это­го ги­по­те­тич. слоя озо­на над кон­крет­ным ме­стом оп­ре­де­ля­ет важ­ней­шую ха­рак­те­ри­сти­ку О. с. – об­щее со­дер­жа­ние озо­на (ОСО), из­ме­ряе­мое в еди­ни­цах Доб­со­на, на­зван­ных в честь брит. ме­тео­ро­ло­га лор­да Г. М. Б. Доб­со­на; при­ве­дён­ная тол­щи­на слоя озо­на в 3 мм со­от­вет­ст­вует 300 еди­ни­цам Доб­со­на. При уда­ле­нии от эк­ва­то­ра ОСО обыч­но воз­рас­та­ет; макс. ОСО на­блю­да­ет­ся в на­ча­ле вес­ны, ми­ни­маль­ное – осе­нью. Эта за­ви­си­мость не­вер­на для Ан­тарк­ти­ды (см. Озо­но­вая ды­ра). ОСО мо­жет из­ме­нять­ся от 80 еди­ниц Доб­со­на (над Ан­тарк­ти­дой в пе­ри­од ве­сен­ней озо­но­вой ано­ма­лии) до 650 еди­ниц Доб­со­на (над Даль­ним Вос­то­ком в кон­це зи­мы – на­ча­ле вес­ны). На рис. по­ка­за­на вер­ти­каль­ная струк­ту­ра О. с.: здесь ОСО про­пор­цио­наль­но пло­ща­ди ме­ж­ду вер­ти­каль­ной осью и кри­вой пар­ци­аль­но­го дав­ле­ния. Осн. часть ат­мо­сфер­но­го озо­на на­хо­дит­ся в стра­то­сфе­ре, ме­нее 1% – в ме­зо­сфе­ре, 10–15% – в тро­по­сфе­ре. В ат­мо­сфе­ре мо­ле­ку­лы озо­на по­сто­ян­но пе­ре­ме­ща­ют­ся, пре­им. в сто­ро­ну умень­ше­ния т. н. от­ноше­ния сме­си озо­на (от­но­ше­ния чис­ла мо­ле­кул озо­на к об­ще­му чис­лу мо­ле­кул в еди­ни­це объ­ё­ма воз­ду­ха; r₃ на рис.) и всту­па­ют в хи­мич. ре­ак­ции. Гл. ис­точ­ни­ком озо­на в ат­мо­сфе­ре яв­ля­ет­ся верх­няя стра­то­сфе­ра, где он об­ра­зу­ет­ся из мо­ле­ку­ляр­но­го ки­сло­ро­да под дей­ст­ви­ем УФ-из­лу­че­ния Солн­ца. 

На­ли­чие О. с. в ат­мо­сфе­ре при­во­дит к по­гло­ще­нию УФ-из­лу­че­ния с дли­на­ми волн ме­нее 310 нм, гу­би­тель­но­го для все­го жи­во­го на Зем­ле. По­это­му ми­ро­вое со­об­ще­ст­во чрез­вы­чай­но обес­по­кое­но гло­баль­ным умень­ше­ни­ем ОСО, на­блю­дав­шим­ся с кон. 1970-х гг. Силь­ное умень­ше­ние ОСО име­ло ме­сто над по­ляр­ны­ми рай­она­ми, осо­бен­но над Ан­тарк­ти­дой; над тро­пи­ка­ми ОСО прак­ти­че­ски не из­ме­ня­лось. Бы­ло ус­та­нов­ле­но, что умень­ше­ние ОСО свя­за­но как с на­блю­дае­мы­ми кли­ма­тич. из­ме­не­ния­ми, так и с уве­ли­че­ни­ем со­дер­жа­ния в ат­мо­сфе­ре хлор­фто­руг­ле­ро­дов (боль­шин­ст­во из них бо­лее из­вест­ны как фре­о­ны). По­это­му в 1987 за­клю­че­но Ме­ж­ду­нар. со­гла­ше­ние по за­пре­ще­нию про­из-ва и при­ме­не­ния озо­но­раз­ру­шаю­щих со­еди­не­ний (Мон­ре­аль­ский про­то­кол). В 1994 Ге­не­раль­ная ас­самб­лея ООН про­воз­гла­си­ла 16 сен­тяб­ря Ме­ж­ду­нар. днём ох­ра­ны О. с. Наи­мень­шее со­дер­жа­ние озо­на в ат­мо­сфе­ре на­блю­да­лось в кон. 20 в. (в уме­рен­ных ши­ро­тах Сев. по­лу­ша­рия вес­ной оно бы­ло при­мер­но на 5% ни­же нор­мы), в нач. 21 в. фик­си­ру­ет­ся мед­лен­ный рост ОСО; ожи­да­ет­ся, что к 2050–2080 гг. О. с. вос­ста­но­вит­ся.

В ниж­нюю ат­мо­сфе­ру озон по­сту­па­ет из стра­то­сфе­ры, а так­же ге­не­ри­ру­ет­ся в ре­зуль­та­те фо­то­хи­мич. ре­ак­ций с уча­сти­ем ок­си­дов азо­та и лег­ко­ле­ту­чих ор­га­нич. со­еди­не­ний. Озон в кон­цен­тра­ции св. 80 млрд^–1 гу­би­те­лен для ды­ха­тель­ных кле­ток разл. ор­га­низ­мов. Та­кая кон­цен­тра­ция при­зем­но­го озо­на ино­гда на­блю­да­ет­ся в тё­п­лый се­зон (осо­бен­но при темп-рах вы­ше 28 °С) во всех про­мыш­лен­но раз­ви­тых стра­нах, в т. ч. в Рос­сии. Счи­та­ет­ся, что из-за воз­дей­ст­вия при­зем­но­го озо­на толь­ко США еже­год­но не­до­би­ра­ют с.-х. про­дук­ции на неск. млрд. дол­ла­ров. Из-за гло­баль­но­го по­те­п­ле­ния и уве­ли­че­ния вы­бро­сов за­гряз­няю­щих ве­ществ кон­цен­тра­ция при­зем­но­го озо­на в ря­де стран по­сто­ян­но рас­тёт (со ско­ро­стью ок. 0,3% в год), что пред­став­ля­ет уг­ро­зу для че­ло­ве­че­ст­ва. Осо­бен­но силь­ное уве­ли­че­ние кон­цен­тра­ции при­зем­но­го озо­на ожи­да­ет­ся для Ин­дии, Ки­тая и стран Юго-Вост. Азии.

Что такое озоновый слой? | Вечные вопросы | Вопрос-Ответ

Озоновый слой находится на высоте от 15 до 25 километров над поверхностью Земли. Первыми его обнаружили и описали французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Как образуется озоновый слой?

Озон (от др.-греч. ὄζω — «пахну») — модификация кислорода, состоящая из трёхатомных молекул O3. При нормальных условиях — голубой газ. 

Озон в атмосфере образуется под действием солнечного света. При столкновении фотонов ультрафиолетового света с молекулами кислорода (О2) от них отщепляется атом кислорода, который, присоединившись к другой молекуле О2, образует озон (О3).

Зачем нужен озоновый слой?

Озоновый слой поглощает опасные ультрафиолетовые лучи, защищая тем самым всё живое на Земле от их губительного излучения. Ослабление слоя усиливает поток солнечной радиации.

Повышение интенсивности УФ-излучения затрудняет процесс фотосинтеза у растений и ведёт к снижению урожайности сельскохозяйственных культур; от ультрафиолета гибнет фитопланктон — кормовая база обитателей Мирового океана; негативно влияет интенсивное УФ-излучение и на человека — растёт восприимчивость к болезням, изменяется структура и пигментация кожи, повышается вероятность возникновения болезней глаз, раковых заболеваний, повреждения молекул ДНК.

Какова толщина озонового слоя?

Озоновый слой атмосферы очень тонкий и составляет всего лишь 0,3 мм.

Почему образуются озоновые дыры?

Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них — загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.

Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии, и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы. Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества. Учёные отмечают, что некоторые вредные соединения, попав в атмосферу, могут продолжать там свою разрушительную деятельность в течение 75–100 лет.

Где находятся озоновые дыры?

Первая озоновая дыра диаметром более 1000 км была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Впоследствии ещё одна дыра была обнаружена над Арктикой, сейчас же учёным известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной и опасной по-прежнему остаётся та, что возникла над Антарктидой.

Несмотря на то, что сегодня многими странами мира активно принимаются меры по ограничению выбросов в атмосферу опасных веществ, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. По прогнозам учёных, затягивания озоновых дыр не стоит ожидать ранее 2048 года.

Смотрите также:

Что такое Озоновый слой — Узнай Что Такое

Озоновый слой — это слой, который наполнен химическим элементом озоном и окружает нашу планету.

Этот слой расположен в стратосфере на расстоянии от 10 до 25–30 км от Земли. Он защищает всё живое от ультрафиолетового излучения Солнца, которое в больших количествах губительно.

Слои атмосферы Земли

Без озонового слоя не было бы жизни на Земле. Он предотвращает проникновение в атмосферу нашей планеты большого количества солнечной радиации.

Однако озон играет положительную роль, только когда находится в стратосфере. Потому что рядом с поверхностью Земли, там, где проживают люди, собирается «плохой» озон. Он вызывает загрязнение воздуха и кислотные дожди.

Ультрафиолетовые лучи сталкиваются с молекулами кислорода (О2). Атом кислорода от, получается озон. Те, в свою очередь, соединяются с молекулами кислорода и вновь образуют озон.

Этот постоянный цикл распада и воссоединения озона гарантирует обновление «защитного слоя» Земли.

Химическая формула озона состоит из трёх молекул кислорода — О3.

Узнайте подробнее про Атмосферу.

Озоновые дыры

С начала Промышленной революции (18–19 вв.) и поныне деятельность людей наносит большой ущерб озоновому слою.

Выброс разных веществ от деятельности людей, таких как углекислый газ (СО2), оксид азота и хлорфторуглероды (ХФУ), препятствуют обновлению озонового слоя. А это приводит к тому, что большее количество солнечных лучей достигает поверхности Земли.

В 1977 году впервые заговорили о том, что над Антарктидой находится огромная дыра озоновая дыра. И с того времени учёные стали сообщать о снижении количества озона во многих местах нашей планеты.

Согласно данным программы ООН по окружающей среде разрушение озонового слоя на 1% приводит к 50 000 новым случаям рака кожи и 100 000 случаям слепоты из-за катаракты хрусталика.

Озоновый слой и парниковый эффект

Разрушение озонового слоя и парниковый эффект — две самые серьёзные экологические проблемы, которые стоят перед человечеством.

Парниковый эффект — это природное явление нагревания нашей планеты. Оно необходимо, так как благодаря этому эффекту на планете установилась комфортная температура, которая позволила появится жизни.

Однако из-за выбросов слишком большого количества химикатов в атмосферу парниковый эффект работает во вред. Он провоцирует глобальное потепление.

В результате происходит подъём уровня моря и повышение температуры. Ледники тают, а это оказывает катастрофическое влияние на климат нашей планеты.

Читайте подробнее про Парниковый эффект и Глобальное потепление.

его образование, толщина и функции, парниковый эффект и проблема разрушения озонового слоя

Озон представляет собой аллотропный газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода. Концентрация вещества в верхнем атмосферном слое формирует озоновый слой, защищающий все живые организмы от опасного ультрафиолетового излучения. Прямые солнечные лучи оказали бы негативное воздействие на растительный мир, животных, людей. История открытия озонового слоя началась в 1912 г., когда французские физики при помощи спектроскопа смогли доказать существование вещества в отдаленной от Земли стратосфере.

Как образуется озон?

Образование озона происходит в большей степени в верхних атмосферных слоях под воздействием ультрафиолета. Молекулы кислорода, подвергаясь излучению, расщепляются на атомы, соединяются с другими молекулами. Также он образуется в ходе реакции разложения перекисей, окислении фосфора, электрических разрядов в атмосфере.

В лаборатории вещество получают из воздуха, кислорода с помощью специального устройства – озонатора.

В чистом виде озон – газ голубого цвета с характерным запахом, в твердом состоянии – кристаллы черного цвета. Сжиженное вещество имеет темно-фиолетовый цвет.

Где расположен?

Преимущественно ОС расположен в стратосфере – верхнем слое, который находится на высоте 25 км от земли. Там концентрируется примерно 90% озона на планете. Из стратосферы посредством обмена воздушными массами вещество поступает в нижний слой – тропосферу. Количество озона в тропосферном слое составляет примерно 10%.

Процесс формирования озонового слоя (ОС)

Как говорилось ранее, природный озон образуется при воздействии ультрафиолетовых лучей на кислород. При концентрации вещества в стратосфере происходит формирование тонкого озонового слоя, поглощающего избыточное излучение.

Существуют данные, что озон образуется еще в мезосфере, на высоте 50-80 км от поверхности земли. Мезосферный слой подвергается сильному коротковолновому излучению. По этой причине молекулы большей части газов распадаются, в том числе и озона. Однако разлагается он не полностью. Часть вещества опускается в стратосферу, где плотность позволяет находиться в равновесии, и формируется слой повышенной концентрации.

Толщина слоя

Толщина слоя составляет от 2 до 4 мм. Это зависит от области Земли. Минимум регистрируется на экваторе, максимум – у полюсов. Среднее значение толщины озонового слоя составляет 3 мм. Несмотря на тонкость, он выполняет хорошую защитную функцию.

Опасность и полезность слоя

Невидимые ультрафиолетовые лучи обладают большой энергией. Такое излучение разрушающе действует на белки, ДНК живых организмов. Количество ультрафиолета, достигающего поверхности планеты, составляет менее 1%. Поглощая большую часть лучей, ОС в атмосфере способствует защите от их агрессивного воздействия.

Важно отметить, что озон обладает выраженными окислительными свойствами. По этой причине в больших количествах он также представляет опасность для живых организмов. Вещество оказывает общетоксическое, раздражающее действие, может вызывать головные боли, тошноту, рвоту, кашель, бронхит, отек легких, снижение иммунитета.

Роль ОС Земли

Роль озонового слоя заключается не только в поглощении 99% процентов жестких ультрафиолетовых лучей, защищающих людей, животный и растительные миры, но и в регулировании галактического космического излучения. Ученые утверждают, что продолжительное воздействие космической радиации негативно отражается на здоровье. Нарушение слоя озона даже частично приводит к увеличению жесткости излучения.

Влияние на климат

Озон также выполняет функции экрана для инфракрасного излучения Земли, поглощая некоторую его часть. Это предохраняет планету от избыточной потери тепла, повышается отепляющее свойство атмосферы. В результате внешних воздействий происходит разрушение озонового слоя. По этой причине снижается температура воздуха, меняются направления ветров. Эти факторы способствуют изменению климата Земли в худшую сторону.

Встреча с озоном в повседневной жизни. Пахнет озоном

В повседневной жизни запах озона можно чувствовать после грозы, так как вещество образуется из кислорода под воздействием электрических разрядов. Происходит это явление в большинстве случаев после сильной грозы с мощными и частыми ударами молнии. Озон обладает способностью дезинфицировать окружающее пространство, разлагая токсические примеси в атмосфере. По этой причине после грозы воздух становится более свежим. В малых дозах вещество не представляет угрозы для здоровья.

Неприятное открытие ученых: озоновая дыра над Антарктидой

В 1980-х гг. над Антарктидой ученые обнаружили разрушение озонового щита. Возникновение дыры объясняется тем, что вместе с воздушными массами в регион попадают хлорфторуглероды, выпускаемые охладительными установками, аэрозольными баллончиками. По причине продолжительных периодов низкой температуры образуются высокие стратосферные облака, происходят различные химические реакции. Атомы хлора, содержащиеся в хлорфторуглеродах, отсоединяются.

В весенний период, когда усиливается солнечная активность, хлор под воздействием ультрафиолета становится катализатором реакций превращения озона в кислород. По этой причине озоновый экран начинает истончаться, и образуется дыра. Однако с наступлением лета происходит восполнение вещества в атмосфере, так как атомы хлора вновь присоединяются к другим веществам.

Во многом уменьшение толщины слоя связано с деятельностью человека. Запуск ракет, самолеты, промышленные выбросы токсичных веществ приводят к истончению озонового щита.

Возникновение дыр периодически регистрируется над всей поверхностью планеты. Последствия разрушения ОС могут быть губительны для планеты. Уменьшение количества озона в стратосфере даже на 1% провоцирует множество дополнительных случаев развития катаракты, рака кожи, ослабление иммунитета. Большие дозы ультрафиолета вредны для креветок, мальков, крабов, обитающих на поверхности океана.

Недруги озона

Использование человечеством многочисленных веществ с целью создания комфорта в жизни губительно отражается на экологии, провоцирует истощение слоя озона. Основными недругами озонового экрана считаются:

1. Хлорфторуглероды. У поверхности вещества являются инертными, но, попадая в верхний атмосферный слой, становятся активными. Применяются в холодильниках, кондиционерах, тепловых насосах. Когда приборы выходят из строя, и их выбрасывают, то в большинстве случаев вредные вещества попадают в атмосферу. Хлорфторуглероды используются при производстве пористых пластмасс. Вещества имеют свойство вспенивать пластмассу. При этом они рассеиваются в атмосфере. Еще одной сферой применения хлорфторуглеродов является очистка компьютерных микросхем.
2. Оксид азота. Попадает в атмосферу при горении углеводородного топлива. Основными источниками вредного вещества являются двигатели самолетов, ракет, автомобилей. В сельском хозяйстве применяются азотные удобрения. При разложении они выделяют окислы азота, которые попадают в стратосферу и вызывают процесс разделения озона.
3. Метан. Поступает в атмосферу в ходе вентиляции шахт, добычи нефти, газа, заболачивания низменных ландшафтов.

Существенный выброс веществ, разрушающих ОС, происходит при запуске ракет и многоразовых космических кораблей.

Меры для защиты и восстановления ОС

Попадание даже небольшого количества вредных веществ в верхние атмосферные слои оказывает негативное влияние на защитный озоновый экран. Проблема сохранения слоя стала одной из глобальных. После обнаружения дыры над Антарктидой стали приниматься меры. В 1985 г. была принята Венская конвенция, включающая такие пункты:

1. Проведение систематических исследований озонового слоя, наблюдение за его состоянием.
2. Сокращение и ликвидация эмиссии вредных веществ.
3. Проведение разработок специальных технологий, способствующих минимизации ущерба.
4. Осуществление мониторинга деятельности, приводящей к возникновению дыр.
5. Создание Озонового секретариата с целью координирования принимаемых мер по защите озонового щита.

В 1987 г. был разработан Монреальский протокол, который стал дополнением к конвенции. Он предусматривает постепенное сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ. Промышленности предоставили время на поиск, создание приемлемых альтернатив. В результате поправок к документу список регулируемых веществ расширился, были введены меры по ограничению их экспорта и импорта. Протокол подписали 197 государств.

Озоновый секретариат функционирует на основе программы ООН по защите окружающей среды. Его основные обязанности включают:

• организация собраний государств-участников Венской конвенции, Монреальского протокола, рабочих групп, комитетов;
• организация реализации решений, принятых на собрании;
• обработка данных, полученных от участников Монреальского протокола об использовании озоноразрушающих веществ;
• мониторинг выполнения положений конвенции и протокола, подготовка отчетов к собраниям;
• предоставление информации международным организациям по вопросам охраны озонового экрана.

Деятельность секретариата регулируется соответствующими статьями конвенции и протокола.

Найти альтернативу хлорфторуглеродам для производства холодильной техники оказалось проблематичным. Это требовало больших финансовых затрат. Однако постепенно решение было найдено. Современные холодильники оснащаются 2 типами хладагентов:

1. R134a – гидрофторуглеродное соединение с термодинамическими свойствами, имеющее нулевой озоноразрущающий потенциал.
2. R600a – изобутан, представляющий собой химическое соединение с нулевым разрушающим потенциалом. Применяется в основном для производства бытовых холодильников, обеспечивает пониженное энергопотребление.

Важно отметить, что в 2010 г. был полностью прекращен выпуск вредного хладагента R12. Однако вещество способно попадать в стратосферу, наносить вред еще в течение продолжительного времени.

Для наполнения аэрозольных баллонов стали использовать пропан-бутановую смесь, которая не уступает по свойствам хлорфторуглеродам.

Существует множество проектов по защите и восстановлению ОС. Одним из них является, например, искусственное получение озона в стратосфере.

Подобные проекты требуют существенных финансовых вложений, что откладывает их реализацию.

В российском законодательстве существует закон, регулирующий производство и использование веществ, разрушающих озоновый щит Земли. Для предотвращения опасных изменений принимаются такие меры:

• контроль изменений состояния ОС, климата под влиянием различных процессов;
• соблюдение нормативов допустимых выбросов, негативно влияющих на климат и озоновый экран;
• регулирование производства, применения веществ, разрушающих слой;
• применение штрафных санкций за нарушение закона.

Учет обращения озоноразрущающих веществ в России ведется на основе данных таможенной статистики внешней торговли, отчетов, предоставленных юридическими лицами, индивидуальными предпринимателями.

После принятия большинством государств мер, направленных на охрану озонового щита, ситуацию удалось улучшить.

озоновый слой | Описание, значение и факты

Озоновый слой , также называемый озоносфера , область верхних слоев атмосферы на высоте примерно от 15 до 35 км (от 9 до 22 миль) над поверхностью Земли, содержащая относительно высокие концентрации молекул озона (O ₃ ). Приблизительно 90 процентов озона атмосферы находится в стратосфере, область простирается от 10–18 км (6–11 миль) до примерно 50 км (около 30 миль) над поверхностью Земли.В стратосфере температура атмосферы повышается с увеличением высоты — явление, создаваемое поглощением солнечной радиации озоновым слоем. Озоновый слой эффективно блокирует почти все солнечное излучение с длинами волн менее 290 нанометров от достижения поверхности Земли, включая определенные типы ультрафиолета (УФ) и другие формы излучения, которые могут повредить или убить большинство живых существ.

слоев атмосферы Земли Слои атмосферы Земли с желтой линией, показывающей температуру воздуха на разной высоте. Encyclopædia Britannica, Inc.

Местоположение в атмосфере Земли

В средних широтах пиковые концентрации озона наблюдаются на высотах от 20 до 25 км (примерно от 12 до 16 миль). Пиковые концентрации обнаруживаются на высотах от 26 до 28 км (от 16 до 17 миль) в тропиках и от примерно 12 до 20 км (от 7 до 12 миль) к полюсам. Более низкая высота области пиковых концентраций в высоких широтах в значительной степени является результатом процессов атмосферного переноса в направлении полюсов и вниз, которые происходят в средних и высоких широтах, и уменьшенной высоты тропопаузы (переходной области между тропосферой и стратосферой).

Большая часть остающегося озона находится в тропосфере, слое атмосферы, простирающемся от поверхности Земли до стратосферы. Приповерхностный озон часто возникает в результате взаимодействия определенных загрязнителей (таких как оксиды азота и летучие органические соединения), сильного солнечного света и жаркой погоды. Это один из основных компонентов фотохимического смога, явления, которое поражает многие городские и пригородные районы по всему миру, особенно в летние месяцы.

Озоновое повреждение на листе Озоновое повреждение листа английского грецкого ореха ( Juglans regia L.). F.K. Anderson / Encyclopædia Britannica, Inc.

Создание и разрушение озона

Производство озона в стратосфере происходит в основном за счет разрыва химических связей в молекулах кислорода (O ₂ ) солнечными фотонами высокой энергии. Этот процесс, называемый фотодиссоциацией, приводит к высвобождению отдельных атомов кислорода, которые позже соединяются с целыми молекулами кислорода с образованием озона. Рост концентрации кислорода в атмосфере около двух миллиардов лет назад позволил озону накапливаться в атмосфере Земли, и этот процесс постепенно привел к образованию стратосферы.Ученые считают, что формирование озонового слоя сыграло важную роль в развитии жизни на Земле, отсеивая смертельные уровни УФ-В излучения (ультрафиолетовое излучение с длинами волн от 315 до 280 нанометров) и тем самым облегчая миграцию форм жизни из океаны на сушу.

озон: дыра Изменение размеров озоновой дыры с октября 1979 по октябрь 1990 года. © Photos.com/Thinkstock Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний.Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

Количество озона в стратосфере естественным образом меняется в течение года в результате химических процессов, которые создают и разрушают молекулы озона, а также в результате ветров и других транспортных процессов, перемещающих молекулы озона по планете. Однако в течение нескольких десятилетий деятельность человека существенно изменила озоновый слой. Разрушение озона, глобальное уменьшение содержания озона в стратосфере, наблюдаемое с 1970-х годов, наиболее заметно в полярных регионах и хорошо коррелирует с увеличением содержания хлора и брома в стратосфере.Эти химические вещества, когда-то освобожденные УФ-излучением от хлорфторуглеродов (CFC) и других галогенуглеродов (углерод-галогеновых соединений), которые их содержат, разрушают озон, удаляя отдельные атомы кислорода из молекул озона. Истощение настолько велико, что так называемые озоновые дыры (районы с сильно уменьшенным озоновым покрытием) образуются над полюсами в начале соответствующих весенних сезонов. Самая большая такая дыра, площадь которой составляет более 20,7 миллиона квадратных километров (8 миллионов квадратных миль) на постоянной основе с 1992 года, ежегодно появляется над Антарктидой в период с сентября по ноябрь.

По мере того, как количество стратосферного озона уменьшается, все больше УФ-излучения достигает поверхности Земли, и ученые опасаются, что такое увеличение может иметь значительные последствия для экосистем и здоровья человека. Обеспокоенность по поводу воздействия биологически вредных уровней УФ-излучения стала основной движущей силой создания таких международных договоров, как Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, и поправки к нему, предназначенные для защиты озонового слоя Земли. Монреальский протокол оказался успешным: около 99 процентов озоноразрушающих химикатов, регулируемых договором, были выведены из обращения с момента его принятия в 1987 году.Считается, что соблюдение международных договоров, которые прекратили производство и доставку многих озоноразрушающих химикатов, в сочетании с похолоданием в верхних слоях стратосферы из-за увеличения содержания углекислого газа, способствовало сокращению озоновых дыр над полюсами и несколько более высокому содержанию озонового слоя в стратосфере. уровни в целом. Ожидается, что продолжающееся сокращение содержания хлора приведет к уменьшению озоновых дыр над Антарктидой после 2040 года. Однако некоторые ученые отметили, что повышение уровней стратосферного озона произошло только в верхних слоях стратосферы, при этом снижение концентрации озона в нижних слоях стратосферы опережает рост в верхняя стратосфера.

озонозонд Исследователи запускают воздушный шар с озонозондом, прибором для измерения содержания озона в атмосфере, на Южнополярной станции Амундсена-Скотта в Антарктиде. NOAA Дональд Вуэбблс

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

.

Что влияет на озоновый слой?

Озоновый слой — это слой озонового газа, который расположен в стратосфере на высоте примерно от 6 до 10 миль (10-17 км) над поверхностью Земли и, по оценкам, простирается примерно на 30 миль (50 км). Озоновый слой защищает Землю и все живые на ней существа от солнечного ультрафиолетового излучения B (UVB).

В естественных условиях озон (O3) постоянно разрушается и преобразовывается, потому что это высокореактивная молекула [1,2].

Почему озоновый слой вызывает беспокойство?

Озоновый слой ухудшается из-за ряда химических веществ, производимых человеком, которые содержат хлор и бром.

При более слабом озоновом слое большее количество лучей UVB может достигать Земли. Этот повышенный глобальный уровень УФ-В излучения может привести к повышенному риску проблем со здоровьем человека, таких как повреждение клеточной ДНК, рак кожи и катаракта [3,4].

Повышенный уровень УФ-В излучения также вреден для растений и животных на нашей планете.Слишком большое количество УФ-В излучения может негативно повлиять на воспроизводство фитопланктона (очень важная часть глобальной пищевой цепи), тем самым оказывая негативное воздействие на все царство животных. Было обнаружено, что на репродуктивную способность рыб, креветок, крабов, лягушек и саламандр отрицательно влияет чрезмерное УФ-В излучение [5,6].

Некоторые культуры, такие как рис и пшеница, зависят от цианобактерий. Цианобактерии чувствительны к УФ-В излучению, и чрезмерный его уровень может негативно повлиять на них.Если многие растения погибнут из-за более высоких глобальных уровней УФ-В излучения, это может серьезно повлиять на наши продовольственные запасы во всем мире [6].

Водные животные и растения также подвергаются негативному воздействию избыточного УФ-излучения В, поскольку УФ-В-лучи могут проникать через воду и убивать мелкие растения и животных.

Какие факторы влияют на озоновый слой?

Было обнаружено, что как естественные, так и антропогенные причины влияют на озоновый слой, и именно антропогенное воздействие оказывает общее негативное воздействие.

Природные воздействия на озоновый слой

Даже без людей солнечные вспышки, исходящие от Солнца, все равно разрушили бы определенное количество озона. Это происходит, когда Солнце вспыхивает протонами (положительно заряженными атомами водорода), которые достигают атмосферы Земли.

После солнечной вспышки происходит ряд химических реакций, которые разрушают молекулы азота, водяного пара и озона в атмосфере, и озоновый слой уменьшается. Однако общий эффект заключается в том, что в результате этих естественных процессов уменьшается менее одного процента атмосферного озона.

Поскольку расщепляющиеся молекулы озона очень летучие, они могут быстро восстанавливаться. Следовательно, такие солнечные явления в целом оказывают нейтральное влияние на целостность озонового слоя.

Можно сказать, что в озоновом слое заложена естественная устойчивость [2].

Воздействие человека на озоновый слой

Основными загрязнителями, вызывающими разрушение озонового слоя, являются хлорфторуглеродов (ХФУ) , галонов и фреонов .

Все три этих химиката содержат хлор. Когда хлор подвергается ультрафиолетовому излучению солнца, атомы хлора расщепляются от остальной части молекулы. Когда атомы хлора освобождаются, они разрывают молекулы озона и связываются с атомами кислорода.

Один атом хлора настолько реактивен, что может разрушить более ста тысяч молекул озона [7].

Эти химические вещества на основе хлора обычно находились в аэрозольных баллончиках, а также выбрасывались электронными приборами до их запрета промышленно развитыми странами Северного полушария, включая Европу и США.S.

Хотя такие химические вещества в значительной степени запрещены во многих странах мира с января 1996 г., их присутствие остается в атмосфере, где они продолжают наносить ущерб озоновому слою [8].

В то время как количество хлора в атмосфере сейчас падает, по оценкам ученых, повышенные уровни сохранятся еще как минимум 50 лет [9].

Заключение

Поскольку большинство стран мира отказались от химикатов, разрушающих озоновый слой, озоновому слою теперь не так угрожает опасность, как раньше.

Совместный процесс по сокращению вредных выбросов озоноразрушающих веществ в мире обеспечивает прекрасную основу, которая также может быть применена для сокращения других вредных для окружающей среды выбросов, таких как парниковые газы.

---

.

Дыра в озоновом слое

Открытие дыры в озоновом слое показало, что деятельность человека оказывает огромное влияние на Землю. Ущерб, нанесенный озоном в стратосфере высоко над поверхностью планеты, был вызван широким использованием химикатов, которые в нормальных условиях химически инертны и безвредны.

Озон присутствует на всех уровнях атмосферы, но большая его часть находится в стратосфере, на высоте примерно 15-50 километров над поверхностью Земли, где он играет очень важную роль. Озон поглощает вредное ультрафиолетовое излучение, производимое Солнцем. Ультрафиолетовое излучение может повредить клетки живых существ — растений, животных и людей. В то время как малые дозы не вызывают ничего хуже, чем солнечный ожог, большие дозы могут вызвать катаракту или рак кожи и могут повлиять на рост растений.

Озон разрушает сложные химические реакции с участием хлора и брома. В двадцатом веке производилось большое количество газа, называемого CFC, для использования в бытовых приборах, таких как холодильники, аэрозольные баллончики и огнетушители. На уровне земли эти соединения химически неактивны. Однако они переносятся ветровыми системами в верхние слои атмосферы, где находится озоновый слой. ХФУ могут разрушаться под воздействием интенсивного солнечного света, но перед их разрушением газы ХФУ становятся химически активными и разрушают озоновый слой.

Каждую весну над антарктическим континентом образуется дыра в озоновом слое. Во время долгой темной антарктической зимы атмосфера становится холоднее, чем где-либо еще на Земле. Сильные ветры закрывают холодный воздух над Антарктикой, позволяя образовывать ледяные облака. Кристаллы льда представляют собой места, где хлор вступает в реакцию с озоном, когда солнечный свет возвращается весной, что приводит к образованию озоновой дыры.

В начале лета озоновая дыра смешивается с остальной воздушной массой стратосферы. За последние годы концентрация хлора в атмосфере неуклонно увеличивалась, в результате чего было разрушено больше озона.

Озон сам по себе является полезным защитным слоем высоко над нашими головами, но в городах он загрязняет окружающую среду. У CFC есть и другие эффекты. ХФУ не только способствуют разрушению озона, но и очень эффективны в создании «парникового эффекта», способствуя постепенному нагреванию атмосферы. Однако возможное изменение климата в результате увеличения количества различных парниковых газов может фактически сделать стратосферу холоднее, а не теплее.

В 1987 году правительства многих стран согласились с Монреальским протоколом в целях сокращения количества ХФУ и, таким образом, защиты озонового слоя. С тех пор его подписало еще больше стран, и для контроля было включено больше веществ. В результате количество хлора и брома в атмосфере уменьшается. При меньшем количестве хлора в атмосфере озоновая дыра должна стать меньше и со временем закрываться, но это может занять 20-30 лет.

.