Žinokite, kas tai yra, kokios dujos veikia ir kada ozono sluoksnis turėtų atsinaujinti

Kas yra ozono sluoksnis? Tai yra labai svarbus klausimas visiems, susijusiems su Žemės planetos, taigi ir mūsų, sveikata. Bet pirmiausia norėdami į tai atsakyti, turite suprasti, kaip veikia kai kurie pagrindiniai atmosferos procesai.

Viena iš pagrindinių su chemija ir oro tarša susijusių aplinkos problemų yra ozono sluoksnio išeikvojimas (arba suirimas). Jūs būtinai girdėjote apie šią temą. Ozono sluoksnis, kaip rodo pavadinimas, yra Žemės atmosferos sluoksnis, kuriame yra didelė ozono (O3) koncentracija. Didžiausia koncentracija yra stratosferoje, maždaug 20–25 km atstumu nuo Žemės paviršiaus. Šios koncentracijos smailė yra didelėse platumose (ašigaliuose), o mažiausia - tropiniuose regionuose (nors tropikuose O3 susidaro greičiau).

Kaip jau buvo minėta mūsų straipsnyje „Ozonas: piktadarys ar geras vaikinas?“, Šios dujos gali būti nepaprastai svarbios ir būtinos gyvybei Žemėje, taip pat labai toksiškas teršalas. Viskas priklauso nuo atmosferos sluoksnio, kuriame jis yra. Troposferoje jis yra piktadarys. Stratosferoje geras vaikinas. Šiuo klausimu kalbėsime apie stratosferos ozoną, nurodydami jo funkcijas, svarbą, kaip jis buvo pablogėjęs ir kaip tai išvengti.

Funkcijos

Stratosferos ozonas (geras vaikinas) yra atsakingas už saulės spindulių filtravimą tam tikru bangos ilgiu (sugeria visą ultravioletinę B spinduliuotę, vadinamą UV-B ir dalį kitų rūšių radiacijos), galinčią sukelti tam tikrų rūšių vėžį, būdamas vienas blogiausio yra melanoma. Ji taip pat atlieka Žemės šilumą, neleisdama išsisklaidyti visai planetos paviršiuje skleidžiamai šilumai.

Kas yra ozono sluoksnis?

Ozono sluoksnis, kaip minėta anksčiau, yra sluoksnis, kuriame sutelkta apie 90% O3 molekulių. Šis sluoksnis yra būtinas gyvybei žemėje, nes jis apsaugo visas gyvas būtybes filtruodamas B tipo ultravioletinę saulės spinduliuotę. Ozonas elgiasi skirtingai, atsižvelgiant į aukštį, kuriame jis yra. 1930 m. Anglų fizikas, vardu Sydnei Chapman, aprašė stratosferos ozono gamybos ir skaidymo procesus, remdamasis keturiais etapais: deguonies fotolizė; ozono gamyba; ozono suvartojimas I; ozono suvartojimas II.

1. Deguonies fotolizė

Saulės spinduliuotė pasiekia O2 molekulę, atskirdama du jos atomus. Kitaip tariant, šis pirmasis etapas kaip produktą gauna du laisvojo deguonies (O) atomus.

2. Ozono gamyba

Šiame etape kiekvienas iš fotolizės metu susidariusio laisvo deguonies (O) reaguoja su O2 molekule, gaunant ozono molekules (O3) kaip produktą. Ši reakcija įvyksta naudojant atomą arba katalizatoriaus molekulę - medžiagą, kuri leidžia reakcijai įvykti greičiau, tačiau neveikiant aktyviai ir nesijungiant su reagentais (O ir O2) ar produktu (O3).

3 ir 4 žingsniai parodo, kaip ozonas gali būti skaidomas įvairiais būdais:

3. Ozono vartojimas I

Gamybos etape susidaręs ozonas, veikiant saulės spinduliuotei, vėl skaidomas į O ir O2 molekules (kai yra bangų ilgiai nuo 400 nanometrų iki 600 nanometrų).

4. Ozono vartojimas II

Kitas ozono (O3) skaidymo būdas yra reagavimas su laisvaisiais deguonies atomais (O). Tokiu būdu visi šie deguonies atomai rekombinuojasi, gamindami dvi deguonies molekules (O2).

Bet tada, jei ozonas gaminasi ir suyra, kas palaiko ozono sluoksnį? Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime atsižvelgti į du svarbius veiksnius: molekulių gamybos / sunaikinimo greitį (greitį, kuriuo jos susidaro ir sunaikinamos) ir jų vidutinį tarnavimo laiką (laiką, reikalingą tam tikro junginio koncentracijai sumažinti iki pusės). pradinė koncentracija).

Kalbant apie molekulių gamybos / sunaikinimo greitį, nustatyta, kad 1 ir 4 žingsniai yra lėtesni nei 2 ir 3 proceso etapai. Tačiau, kadangi viskas prasideda deguonies fotolizės stadijoje (1 stadija), galime sakyti, kad nuo to priklauso susidarančios ozono koncentracijos koncentracija. Tai paaiškina, kodėl O3 koncentracija mažėja virš 25 km aukštyje ir mažesniame aukštyje; virš 25 km aukštyje O2 koncentracija mažėja. Žemesniuose atmosferos sluoksniuose vyrauja ilgesni bangos ilgiai, turintys mažiau energijos deguonies molekulėms skaidyti, sumažinant jų fotolizės greitį.

Nepaisant didelio šių žingsnių atradimo, jei turėtume atsižvelgti tik į šiuos sunaikinimo procesus, gautume dvigubai didesnes O3 koncentracijos vertes nei pastebėtos tikrovėje. Taip neatsitinka, nes be nurodytų veiksmų yra ir nenatūralūs ozono sluoksnio išeikvojimo ciklai, kuriuos sukelia ozoną ardančios medžiagos (SDO): tokie produktai kaip halonas, anglies tetrachloridas (CTC), chlorfluorangliavandenilis (HCFC), chlorfluorangliavandenilio (CFC) ir metilbromido (CH3Br). Išleidę juos į atmosferą, jie pereina į stratosferą, kur juos skaido UV spinduliuotė, išskirdama be chloro atomus, kurie savo ruožtu nutraukia ozono ryšį, susidaro chloro monoksidas ir deguonies dujos. Susidaręs chloro monoksidas vėl reaguos su atomais, kuriuose nėra deguonies,susidaro daugiau chloro atomų, kurie reaguos su deguonimi ir pan. Manoma, kad kiekvienas chloro atomas gali suardyti apie 100 tūkstančių ozono molekulių stratosferoje ir jo naudingo tarnavimo laikas yra 75 metai, tačiau išskyros jau buvo pakankamai, kad beveik 100 metų galėtų reaguoti su ozonu. Be reakcijų su vandenilio oksidais (HOx) ir azoto oksidais (NOx), kurie taip pat reaguoja su stratosferos O3, jį sunaikindami, prisidėdami prie ozono sluoksnio irimo.Be reakcijų su vandenilio oksidais (HOx) ir azoto oksidais (NOx), kurie taip pat reaguoja su stratosferos O3, jį sunaikindami, prisidėdami prie ozono sluoksnio irimo.Be reakcijų su vandenilio oksidais (HOx) ir azoto oksidais (NOx), kurie taip pat reaguoja su stratosferos O3, jį sunaikindami, prisidėdami prie ozono sluoksnio irimo.

Žemiau pateiktoje diagramoje parodyta SDO vartojimo Brazilijoje istorija:

Kur yra ozoną ardančios medžiagos ir kaip jų išvengti?

CFC

Chlorfluorangliavandeniliai yra sintetinti junginiai, sudaryti chloro, fluoro ir anglies, kurie buvo plačiai naudojami keliuose procesuose - pagrindiniai yra išvardyti toliau:

• CFC-11: naudojamas gaminant poliuretano putas kaip plečiančią medžiagą, aerozoliuose ir vaistuose kaip svaidomąją medžiagą, buitiniam, komerciniam ir pramoniniam šaldymui kaip skystį;
• CFC-12: naudojamas visuose procesuose, kuriuose buvo naudojamas CFC-11, taip pat mišinyje su etileno oksidu kaip sterilizatoriumi;
• CFC-113: naudojamas tiksliuose elektronikos elementuose, kaip tirpikliai valymui;
• CFC-114: naudojamas aerozoliuose ir vaistuose kaip propelentas;
• CFC-115: naudojamas kaip skystis komerciniuose šaldymo įrenginiuose.

Manoma, kad šie junginiai ozono sluoksniui yra apie 15 000 kartų kenksmingesni nei CO2 (anglies dioksidas).

1985 m. Vienos konvencija dėl ozono sluoksnio apsaugos buvo ratifikuota 28 šalyse. Pažadėjus bendradarbiauti tiriant, stebint ir gaminant CFC, konvencija pristatė idėją susidurti su aplinkosaugos problema pasauliniu mastu, kol jos poveikis nebuvo jaučiamas ar moksliškai įrodytas. Dėl šios priežasties Vienos konvencija laikoma vienu didžiausių atsargumo principo taikymo pavyzdžių svarbiausiose tarptautinėse derybose.

1987 m. 150 mokslininkų grupė iš keturių šalių nuvyko į Antarktidą ir patvirtino, kad chloro monoksido koncentracija tame regione buvo maždaug šimtą kartų didesnė nei bet kur kitur planetoje. Tų pačių metų rugsėjo 16 d. Monrealio protokole nustatyta, kad reikia laipsniškai uždrausti CFC ir pakeisti juos ozono sluoksniui nekenkiančiomis dujomis. Šio protokolo dėka rugsėjo 16-oji laikoma pasauline ozono sluoksnio apsaugos diena.

1990 m. Kovo 19 d. Brazilijoje buvo ratifikuota Vienos konvencija dėl ozono sluoksnio apsaugos ir Monrealio protokolas, kurie šalyje buvo paskelbti tų pačių metų birželio 6 d. Dekretu Nr.

Brazilijoje CFC naudojimas buvo visiškai nutrauktas 2010 m., Kaip parodyta toliau pateiktoje diagramoje:

HCFC

Hidrochlorfluorangliavandeniliai yra dirbtinės medžiagos, importuojamos į Braziliją iš pradžių nedideliais kiekiais. Tačiau dėl CFC uždraudimo jų vartojama vis daugiau. Pagrindinės programos yra šios:

Gamybos sektorius

• HCFC-22: oro kondicionavimas ir šaldymas putomis;
• HCFC-123: gesintuvai;
• HCFC-141b: putos, tirpikliai ir aerozoliai;
• HCFC-142b: putplastis.

Paslaugų sektorius

• HCFC-22: oro kondicionavimo šaldymas;
• HCFC-123: šaldymo mašinos ( aušintuvai );
• HCFC-141b: elektros grandinių valymas;
• HCFC mišiniai: oro kondicionieriai.

Pasak Aplinkos ministerijos (MMA), manoma, kad iki 2040 m. HCFC vartojimas bus panaikintas Brazilijoje. Žemiau pateiktame grafike parodyta HCFC naudojimo raida:

Metilbromidas

Tai yra halogenintas organinis junginys, kuris, veikiamas slėgio, yra suskystintos dujos ir gali būti natūralios arba sintetinės kilmės. Metilbromidas yra nepaprastai toksiškas ir mirtinas gyvoms būtybėms. Jis buvo plačiai naudojamas žemės ūkyje ir saugant saugomas prekes bei dezinfekuojant indėlius ir malūnus.

Brazilijos metilbromido importo kiekiai jau buvo užšaldyti nuo 1990-ųjų vidurio. 2005 m. Šalis sumažino importą 30%.

Toliau pateiktoje lentelėje pateiktas Brazilijos nustatytas metilbromido naudojimo tvarkaraštis:

Remiantis MMA, metilbromidą leidžiama naudoti tik karantino ir prieš išsiuntimą procedūroms, skirtas tik importui ir eksportui.

Žemiau diagramoje parodyta metilbromido vartojimo Brazilijoje istorija:

Halonai

Halonų medžiagą dirbtinai gamina ir importuoja Brazilija. Jį sudaro bromas, chloras arba fluoras ir anglis. Ši medžiaga buvo plačiai naudojama gesintuvuose nuo visų rūšių gaisro. Pagal Monrealio protokolą 2002 m. Būtų leista importuoti haloną, atsižvelgiant į Brazilijos importo vidurkį 1995–1997 m., Sumažinant 50% 2005 m., O 2010 m. Importas būtų visiškai uždraustas. Tačiau 2000 m. Gruodžio 14 d. Conamos rezoliucijoje Nr. 267 buvo toliau draudžiama importuoti naujus halonus nuo 2001 m., Leidžiama importuoti tik regeneruotus halonus, nes jie nėra protokolo šalinimo grafiko dalis.

Halonas-1211 ir halonas-1301 daugiausia naudojami gesinant jūrų gaisrus, oro navigacijoje, naftos laivuose ir naftos gavybos platformose, kultūros ir meno kolekcijose, elektrinėse ir atominėse elektrinėse, be to, karinis. Tokiais atvejais naudoti leidžiama dėl efektyvumo gesinant gaisrus nepaliekant likučių ir nepažeidžiant sistemų.

Pagal žemiau pateiktą grafiką Brazilija jau panaikino halonų vartojimą.

Chloras

Chloras į atmosferą išsiskiria antropogeniniu būdu (per žmogaus veiklą), daugiausia naudojant CFC (chlorfluorangliavandenilius), kuriuos jau matėme aukščiau. Tai yra dujiniai sintetiniai junginiai, plačiai naudojami purškalų gamyboje ir senesniuose šaldytuvuose bei šaldikliuose.

Azoto oksidai

Kai kurie natūralūs spinduliuojantys šaltiniai yra mikrobų virsmai ir elektriniai išmetimai atmosferoje (spinduliai). Juos taip pat generuoja antropogeniniai šaltiniai. Pagrindinis yra iškastinio kuro deginimas aukštoje temperatūroje. Dėl šios priežasties šių dujų emisija vyksta troposferoje, kuri yra atmosferos, kurioje gyvename, sluoksnis, tačiau per konvekcinį mechanizmą jos lengvai patenka į stratosferą, kuri vėliau gali pasiekti ozono sluoksnį, jį suardydama.

Vienas iš NO ir NO2 išmetimo išvengimo būdų yra katalizatorių naudojimas. Pramonės ir automobilių katalizatoriai, prieš išleisdami į atmosferą, paspartina chemines reakcijas, kurios teršalus paverčia mažiau kenksmingais žmonių sveikatai ir aplinkai produktais.

Vandenilio oksidai

Pagrindinis HOx šaltinis stratosferoje yra OH susidarymas fotozavus ozoną, gaminant sužadintus deguonies atomus, kurie reaguoja su vandens garais.

Ozono sluoksnio skylė

Vaizdas: NASA

1985 m. Nustatyta, kad nuo rugsėjo iki lapkričio mėnesio stratosferos ozonas žymiai sumažėjo maždaug 50%, o tai atitinka pavasario periodą pietiniame pusrutulyje. Atsakomybė buvo priskirta chloro veikimui iš CFC. Keli tyrimai parodė, kad procesas vyko nuo 1979 m.

Vienintelė skylė ozono sluoksnyje yra virš Antarktidos - bet kur kitur nutiko lėtas ir laipsniškas ozono sluoksnio mažėjimas.

Tačiau dėl Monrealio protokole patvirtintų priemonių, apie kurias informavo Jungtinių Tautų plėtros programa (JTVP), šiuo metu pastebima didelė ozono sluoksnio žalos pasikeitimo tendencija. Tikimasi, kad iki 2050 m. Sluoksnis bus atstatytas iki 1980 m. Lygio.

Smalsumas: kodėl tik Pietų ašigalyje?

Skylės, esančios tik virš Antarktidos, paaiškinimą gali suteikti ypatingos Pietų ašigalio sąlygos, tokios kaip žema temperatūra ir izoliuotos atmosferos cirkuliacijos sistemos.

Dėl konvekcinių srovių oro masės cirkuliuoja nenutrūkstamai, tačiau Antarktidoje dėl to, kad jos žiema yra ypač sunki, oro cirkuliacija nevyksta, susidaro konvekciniai apskritimai, apriboti vietovei, kurie vadinami poliariniu sūkuriu arba sūkuriu.

Taip pat žiūrėkite šį trumpą vaizdo įrašą, kurį sukūrė Nacionalinis kosmoso tyrimų institutas („Inpe“) apie ozono sluoksnio skilimą dėl CFC:

Original text

Contribute a better translation

---