Interesujące fakty dotyczące dziur ozonowych. Interesujące fakty dotyczące ozonu
Ta ogromna dziura w warstwie ozonowej ziemi została odkryta w 1985 roku, pojawiła się nad Antarktydą. Średnica ma ponad tysiąc kilometrów, a obszar - około dziewięciu milionów kilometrów kwadratowych.
Każdego roku w sierpniu dziura znika i dzieje się tak, jakby ta ogromna luka ozonowa nigdy nie istniała.
Dziura ozonowa - definicja
Dziura ozonowa to spadek lub całkowity brak stężenia ozonu w warstwie ozonowej Ziemi. Zgodnie z raportem Światowej Organizacji Meteorologicznej i ogólnie przyjętą w nauce teorią, znaczny spadek warstwy ozonowej jest spowodowany coraz większym czynnikiem antropogenicznym - uwalnianiem się freonów zawierających brom i chlor.
Istnieje inna hipoteza, według której sam proces powstawania dziur w warstwie ozonowej jest naturalny iw żaden sposób nie związany z skutkami działalności ludzkiej cywilizacji.
Spadek stężenia ozonu w atmosferze powoduje splot czynników. Jednym z głównych jest niszczenie cząsteczek ozonu podczas reakcji z różnymi substancjami pochodzenia naturalnego i antropogenicznego, a także brak światła słonecznego i promieniowania podczas polarnej zimy. Obejmuje to wir polarny, który jest szczególnie stabilny i zapobiega przenikaniu ozonu z szerokości geograficznych regionu polarnego, oraz wynikające z tego stratosferyczne chmury polarne, których powierzchnia cząstek działa jak katalizator reakcji rozpadu ozonu.
Czynniki te są typowe dla Antarktydy, aw Arktyce wir polarny jest znacznie słabszy ze względu na brak powierzchni kontynentalnej. W przeciwieństwie do Antarktydy, temperatura jest tu o pewną wartość wyższa. Polarne chmury stratosferyczne są mniej powszechne w Arktyce i mają tendencję do rozpadania się wczesną jesienią.
Co to jest ozon?
Ozon to trująca substancja szkodliwa dla ludzi. W niewielkich ilościach ma bardzo przyjemny zapach. Aby się o tym przekonać, można wybrać się na spacer po lesie po burzowym polu – w tym czasie będziemy cieszyć się świeżym powietrzem, ale później poczujemy się bardzo źle.
W normalnych warunkach pod ziemską atmosferą praktycznie nie ma ozonu - substancja ta występuje w dużych ilościach w stratosferze, zaczynając gdzieś około 11 kilometrów nad ziemią i rozciągając się na 50-51 kilometrów. Warstwa ozonowa znajduje się tuż przy wierzchołku suma, czyli około 51 kilometrów nad ziemią. Warstwa ta pochłania śmiercionośne promienie słońca i tym samym chroni nasze i nie tylko życie.
Przed odkryciem dziur ozonowych ozon był uważany za substancję zatruwającą atmosferę. Wierzono, że atmosfera jest wypełniona ozonem i to on jest głównym sprawcą „efektu cieplarnianego”, z którym trzeba coś zrobić.
Wręcz przeciwnie, obecnie ludzkość próbuje podjąć kroki w celu przywrócenia warstwy ozonowej, ponieważ warstwa ozonowa staje się cieńsza na całej Ziemi, a nie tylko na Antarktydzie.
MOSKWA, 16 września - RIA Novosti. Międzynarodowy Dzień Zachowania Warstwy Ozonowej, cienkiej „tarczy”, która chroni całe życie na Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym Słońca, obchodzony jest w poniedziałek 16 września - tego dnia w 1987 roku podpisano słynny Protokół Montrealski.
W normalnych warunkach ozon lub O3 jest bladoniebieskim gazem, który po ochłodzeniu zamienia się w ciemnoniebieską ciecz, a następnie w niebiesko-czarne kryształy. W sumie ozon w atmosferze planety stanowi około 0,6 części na milion objętości: oznacza to na przykład, że w każdym metrze sześciennym atmosfery znajduje się tylko 0,6 centymetra sześciennego ozonu. Dla porównania w atmosferze znajduje się już około 400 cząstek dwutlenku węgla na milion – czyli więcej niż dwie szklanki na ten sam metr sześcienny powietrza.
W rzeczywistości tak małe stężenie ozonu można nazwać dobrodziejstwem dla Ziemi: ten gaz, który tworzy oszczędną warstwę ozonową na wysokości 15-30 kilometrów, jest znacznie mniej „szlachetny” w bezpośrednim sąsiedztwie człowieka. Według rosyjskiej klasyfikacji ozon należy do substancji o najwyższej, pierwszej klasie zagrożenia - jest bardzo silnym utleniaczem, który jest niezwykle toksyczny dla człowieka.
Międzynarodowy Dzień Ochrony Warstwy OzonowejW 1994 roku Zgromadzenie Ogólne ONZ ogłosiło 16 września Międzynarodowym Dniem Zachowania Warstwy Ozonowej. Tego dnia w 1987 roku podpisano Protokół Montrealski w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową.Vadim Samoylovich, starszy pracownik naukowy w Laboratorium Katalizy i Elektrochemii Gazów Wydziału Chemii Moskiewskiego Uniwersytetu Łomonosowa, pomógł RIA Novosti zrozumieć różne właściwości trudnego ozonu.
tarcza ozonowa
„To dość dobrze zbadany gaz, prawie wszystko zostało zbadane - wszystko się nigdy nie dzieje, ale najważniejsze jest wszystko (wiadomo) ... Ozon ma wiele różnych zastosowań. Ale nie zapominaj, że ogólnie rzecz biorąc, powstało życie dzięki warstwie ozonowej – to chyba główny moment – mówi Samoylovich.
W stratosferze ozon powstaje z tlenu w wyniku reakcji fotochemicznych – takie reakcje zaczynają się pod wpływem promieniowania słonecznego. Tam stężenie ozonu jest już wyższe - około 8 mililitrów na metr sześcienny. Gaz ulega zniszczeniu, gdy „spotyka się” z pewnymi związkami, na przykład atomowym chlorem i bromem – to właśnie te substancje wchodzą w skład niebezpiecznych chlorofluorowęglowodorów, lepiej znanych jako freony. Przed nadejściem Protokołu Montrealskiego były używane m.in. w przemyśle chłodniczym oraz jako paliwo do nabojów gazowych.
Naukowcy twierdzą, że protokół ochrony warstwy ozonowej zakończył zadanieProtokół montrealski spełnił swoje zadanie – obserwacje pokazują, że zawartość substancji zubożających warstwę ozonową w atmosferze zmniejsza się, a za pomocą porozumienia środowisko naukowe poczyniło ogromne postępy w zrozumieniu procesów zachodzących w atmosferze związanych z ozonem warstwy, rosyjski przedstawiciel w Międzynarodowej Komisji Ozonowej, czołowy badacz, powiedział RIA Novosti Instytut Fizyki Atmosfery Rosyjskiej Akademii Nauk im. Obuchowa Aleksandra Gruzdewa.W 2012 roku, kiedy Protokół montrealski obchodził 25. rocznicę istnienia, eksperci Programu Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP) wymienili ochronę warstwy ozonowej jako jeden z zaledwie czterech kluczowych problemów środowiskowych, w których ludzkość poczyniła znaczące postępy. Jednocześnie UNEP zauważył, że zawartość ozonu w stratosferze przestała się zmniejszać od 1998 roku, a według naukowców w latach 2050-2075 może powrócić do poziomów sprzed 1980 roku.
Smog ozonowy
W odległości 30 kilometrów od powierzchni Ziemi ozon „zachowuje się” dobrze, ale w troposferze, warstwie powierzchniowej, okazuje się niebezpiecznym zanieczyszczeniem. Według UNEP stężenie ozonu w troposferze na półkuli północnej prawie potroiło się w ciągu ostatnich 100 lat, co czyni go trzecim co do wielkości „antropogenicznym” gazem cieplarnianym.
Tutaj również ozon nie jest emitowany do atmosfery, ale powstaje pod wpływem promieniowania słonecznego w powietrzu, które jest już zanieczyszczone „prekursorami” ozonu – tlenkami azotu, lotnymi węglowodorami i niektórymi innymi związkami. W miastach, w których ozon jest jednym z głównych składników smogu, za jego pojawienie się pośrednio „winić” są emisje pojazdów.
Nie tylko ludzie i klimat cierpią z powodu ozonu w warstwie przyziemnej. UNEP szacuje, że obniżenie poziomu ozonu w troposferze mogłoby pomóc uratować około 25 milionów ton ryżu, pszenicy, soi i kukurydzy, które każdego roku są tracone przez ten toksyczny dla roślin gaz.
Właśnie dlatego, że ozon w warstwie przyziemnej nie jest już tak przydatny, specjaliści ds. monitoringu meteorologicznego i środowiskowego stale monitorują jego stężenie w powietrzu dużych miast, w tym Moskwy.
Przydatny ozon
„Jedną z bardzo interesujących właściwości ozonu jest działanie bakteriobójcze. Jest to praktycznie pierwsza spośród wszystkich tego typu substancji, chlor, nadtlenek manganu, tlenek chloru” – mówi Vadim Samoylovich.
Ta sama ekstremalna natura ozonu, która czyni go bardzo silnym utleniaczem, wyjaśnia zakres tego gazu. Ozon służy do sterylizacji i dezynfekcji pomieszczeń, odzieży, narzędzi i oczywiście oczyszczania wody - zarówno pitnej, jak i przemysłowej, a nawet odpadów.
Dodatkowo ekspert podkreśla, że w wielu krajach ozon jest stosowany jako zamiennik chloru w bielarniach celulozy.
„Chlor (podczas reakcji) z substancjami organicznymi daje, odpowiednio, chloroorgany, które są znacznie bardziej toksyczne niż sam chlor. W zasadzie tego (pojawienia się toksycznych odpadów - przyp. red.) można uniknąć albo poprzez gwałtowne zmniejszenie stężenia chloru, lub po prostu go wyeliminować. Jedna z opcji - zastąpienie chloru ozonem” – wyjaśnił Samoylovich.
Powietrze można również ozonować, co również daje ciekawe wyniki - na przykład w Iwanowie specjaliści z Ogólnorosyjskiego Instytutu Badawczego Ochrony Pracy i ich koledzy przeprowadzili szereg badań, podczas których "w przędzalniach pewna ilość ozon został dodany do zwykłych kanałów wentylacyjnych.” W efekcie zmniejszyła się częstość występowania chorób układu oddechowego, a wręcz przeciwnie, wzrosła wydajność pracy. Ozonowanie powietrza w magazynach żywności może zwiększyć jego bezpieczeństwo, a takie doświadczenia są również w innych krajach.
Ozon jest toksyczny
Połów z użyciem ozonu jest taki sam - jego toksyczność. W Rosji maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC) dla ozonu w powietrzu atmosferycznym wynosi 0,16 miligrama na metr sześcienny, aw powietrzu obszaru roboczego - 0,1 miligrama. Dlatego, jak zauważa Samoylovich, samo ozonowanie wymaga stałego monitorowania, co znacznie komplikuje sprawę.
"To wciąż dość skomplikowana technika. Dużo łatwiej tam wlać wiadro jakiegoś środka bakteriobójczego, wylać i to wszystko, ale tutaj trzeba podążać, musi być jakiś preparat" - mówi naukowiec.
Ozon powoli, ale poważnie szkodzi ludzkiemu organizmowi - długotrwałe narażenie na powietrze zanieczyszczone ozonem zwiększa ryzyko chorób układu krążenia i układu oddechowego. Reagując z cholesterolem tworzy nierozpuszczalne związki, co prowadzi do rozwoju miażdżycy.
„Przy stężeniach powyżej maksymalnych dopuszczalnych poziomów mogą wystąpić bóle głowy, podrażnienie błon śluzowych, kaszel, zawroty głowy, ogólne zmęczenie i spadek czynności serca. Toksyczny ozon przyziemny prowadzi do pojawienia się lub zaostrzenia chorób układu oddechowego, dzieci, osoby starsze i astmatycy są zagrożone” – odnotowano na stronie internetowej Centralnego Obserwatorium Aerologicznego (CAO) Roshydrometu.
Wybuchowy ozon
Ozon szkodzi nie tylko wdychaniu - zapałki należy również ukrywać, ponieważ ten gaz jest bardzo wybuchowy. Tradycyjnie 300-350 mililitrów na litr powietrza uważano za „próg” niebezpiecznego poziomu ozonu, chociaż niektórzy naukowcy pracują z wyższymi poziomami, mówi Samoylovich. Ale płynny ozon – ta sama niebieska ciecz, która ciemnieje w miarę ochładzania – wybucha spontanicznie.
To właśnie uniemożliwia stosowanie ciekłego ozonu jako utleniacza w paliwie rakietowym – takie pomysły pojawiły się wkrótce po rozpoczęciu ery kosmicznej.
"Nasze laboratorium na uniwersytecie powstało właśnie na takim pomyśle. Każde paliwo rakietowe ma w reakcji swoją wartość opałową, czyli ile ciepła uwalnia się podczas jego wypalania, a co za tym idzie, jaka będzie potężna rakieta. Wiadomo, że najpotężniejszą opcją jest ciekły wodór zmieszany z ciekłym ozonem… Ale jest jeden minus. Ciekły ozon eksploduje, a on wybucha spontanicznie, czyli bez wyraźnego powodu – mówi przedstawiciel Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego.
Według niego zarówno laboratoria sowieckie, jak i amerykańskie poświęciły „ogromny wysiłek i czas, aby było to jakoś bezpieczne (biznesowe) – okazało się, że nie da się tego zrobić”. Samoylovich wspomina, że pewnego dnia kolegom z USA udało się uzyskać szczególnie czysty ozon, który „wydawało się” nie eksplodować, „wszyscy już bili kotły”, ale potem cała fabryka eksplodowała i prace zostały wstrzymane.
„Mieliśmy przypadki, gdy, powiedzmy, kolba z ciekłym ozonem stoi, stoi, wlewa się do niej ciekły azot, a potem - albo azot się tam zagotował, albo coś - przychodzisz, ale połowy instalacji nie ma , wszystko rozleciało się w pył. Dlaczego wybuchło - kto wie - zauważa naukowiec.
Interesujące fakty dotyczące ozonu. Każdy wie, jak dziwnie pachnie powietrze po burzy. To zapach ozonu powstającego podczas wyładowań elektrycznych, który nie bez powodu tłumaczy się z greki jako „zapachowy”. Charakterystycznego zapachu ozonu nie da się z niczym pomylić - pachnie świeżością. Ozon to aktywny tlen. Jest to związek 3 atomów tlenu. Wzór cząsteczkowy to O3, masa cząsteczkowa wynosi 48, czyli jest 2,5 razy cięższa niż tlen. Cząsteczka O3 jest niestabilna i przy wystarczających stężeniach w powietrzu w normalnych warunkach samoistnie przekształca się w O2 w ciągu kilkudziesięciu minut z uwolnieniem ciepła. Warstwa ozonowa znajduje się od 19 do 35 km nad powierzchnią Ziemi. Ozon powstaje również blisko powierzchni Ziemi podczas burz, uderzeń piorunów oraz w sprzęcie rentgenowskim. Ozon łączy się z innymi substancjami znacznie szybciej niż tlen. Ozon bardzo szybko zabija bakterie, dlatego jest używany do oczyszczania wody i powietrza w pomieszczeniach. Ozon został po raz pierwszy odkryty w 1785 roku przez holenderskiego fizyka Van Maruma. W 1850 r. stwierdzono wysoką aktywność ozonu jako środka utleniającego i jego zdolność do tworzenia wiązań podwójnych w reakcjach z wieloma związkami organicznymi. Obie te właściwości ozonu znalazły następnie szerokie zastosowanie praktyczne. Ozon jako jeden z najsilniejszych utleniaczy posiada silne właściwości dezynfekujące. Jest w stanie niszczyć wirusy, bakterie, a także wpływać na te mikroorganizmy, które są odporne na działanie chloru. Ozon jest używany do oczyszczania wody od ponad stu lat. Po raz pierwszy ozon został użyty do dezynfekcji i dezodoryzacji wody w 1898 roku w Saint Mor (Francja). Już w 1907 roku we francuskim mieście Bon Voyage zbudowano pierwszy zakład ozonowania wody, który uzdatniał dziennie 22 500 metrów sześciennych wody z rzeki Vasubie na potrzeby miasta Nicei. W 1911 r. uruchomiono w Petersburgu stację ozonowania wody pitnej. W 1916 r. istniało już 49 instalacji do ozonowania wody pitnej. Ozon stał się powszechny dopiero w ciągu ostatnich 30 lat dzięki pojawieniu się niezawodnych, kompaktowych i energooszczędnych urządzeń do jego syntezy - ozonizatorów (generatorów ozonu). I jako środek antyseptyczny był używany podczas I wojny światowej. Od 1935 r. podawanie doodbytnicze mieszaniny ozonowo-tlenowej jest stosowane w leczeniu różnych chorób jelit (zapalenie odbytnicy, hemoroidy, wrzodziejące zapalenie okrężnicy, przetoki, tłumienie drobnoustrojów chorobotwórczych). Badanie wpływu ozonu umożliwiło zastosowanie go w praktyce chirurgicznej do leczenia zmian zakaźnych, leczenia gruźlicy, zapalenia płuc, zapalenia wątroby, zakażenia wirusem opryszczki, anemii itp. W Moskwie w 1992 roku pod kierunkiem Honorowego Naukowca Federacja Rosyjska, DMN Zmyzgowoj A.V. powstało „Centrum Naukowo-Praktyczne Terapii Ozonem”, w którym ozon wykorzystywany jest w leczeniu wielu schorzeń. Obecnie ozon uważany jest za popularny, skuteczny środek dezynfekujący wodę, powietrze i oczyszczający żywność. Obecnie 95% wody pitnej w Europie i USA jest uzdatniane ozonem. Ozonowanie stosuje się również w oczyszczaniu ścieków z fenoli, produktów ropopochodnych, cyjanków, siarczków i innych szkodliwych dla środowiska zanieczyszczeń. Ozon atmosferyczny odgrywa ważną rolę dla całego życia na planecie. Tworząc warstwę ozonową w stratosferze, chroni rośliny i zwierzęta przed ostrym promieniowaniem ultrafioletowym. Dlatego szczególnie ważny jest problem powstawania dziur ozonowych. Największa dziura ozonowa o średnicy ponad 1000 km została po raz pierwszy odkryta w 1985 roku na półkuli południowej nad Antarktydą.
Jakie znaczenie ma warstwa ozonowa w utrzymaniu życia na Ziemi, dowiesz się z tego artykułu.
Znaczenie ozonu dla życia na Ziemi
Ozon to substancja zawierająca cząsteczkę składającą się z 3 atomów tlenu. W normalnych warunkach pogodowych jest to niebieskawy gaz. Gdy obserwuje się spadek temperatury, ozon przechodzi w fazę ciekłą o kolorze indygo. Będąc w postaci stałej, substancja ta tworzy ciemnoniebieskie lub nawet czarne kryształy. Ozon ma charakterystyczny zapach i jest łatwo wyczuwalny po burzy. Termin ten został wprowadzony do obiegu naukowego przez niemieckiego chemika Schönbeina w 1840 roku.
Nad powierzchnią Ziemi ozon tworzy unikalną warstwę ozonową na wysokości 20-40 km. Powstał pod wpływem słonecznego promieniowania ultrafioletowego w górnych warstwach atmosfery i ma ogromne znaczenie w życiu wszystkich żywych istot na planecie.
Warstwa ozonowa i jej znaczenie
Znaczenie warstwy ozonowej dla biosfery polega na tym, że pochłania ona promienie z kosmosu, które są szkodliwe dla zdrowia zwierząt i ludzi. Jest to rodzaj filtra, który opóźnia promieniowanie elektromagnetyczne i ultrafioletowe słońca. Ale dzisiaj następuje zniszczenie warstwy ozonowej poprzez emisje do atmosfery freonu - substancji organicznej, która tworzy w niej dziury. W efekcie wyraźnie pogarsza się jego działanie ochronne. Każdej wiosny nad Antarktydą w warstwie ozonowej tworzy się dziura wielkości Stanów Zjednoczonych.
Zubożenie warstwy ozonowej wpływa na klimat. Ponieważ zatrzymuje ciepło rozpraszane z powierzchni planety, spadek jego poziomu prowadzi do zmiany kierunku wiatrów i pogody. W przyszłości na Ziemi naukowcy przewidują nieurodzaje, susze, niedobory żywności i głód. I taki smutny obraz, jeśli nie zostanie podjęta żadna akcja, pojawi się za 100 lat.
Wpływ warstwy ozonowej na organizmy żywe
Życie na Ziemi wyglądałoby inaczej, gdyby nie chroniła go cienka trzymilimetrowa warstwa ozonu. Gdyby ekran ozonowy zniknął dzisiaj, życie mogłoby istnieć tylko głęboko pod wodą lub w wodach oceanów.
Jak powiedzieliśmy powyżej, warstwa ozonowa pochłania krótkofalowe szkodliwe promienie ultrafioletowe. Spadek jego stężenia ma szkodliwy wpływ na organizmy żywe. U ludzi i zwierząt obserwuje się różnorodne patologie: zaburzenia czynności płuc, choroby układu odpornościowego i nerwowego, rak siatkówki i skóry. Zwiększony wpływ promieniowania ultrafioletowego zmienia całe ekosystemy, a zwłaszcza cykl życiowy fitoplanktonu i roślinności lądowej.
Mamy nadzieję, że z tego artykułu dowiedziałeś się, jak ważny dla życia jest ozon.
