See tohutu auk maa osoonikihis avastati 1985. aastal, see tekkis Antarktika kohal. Läbimõõt on üle tuhande kilomeetri ja pindala - umbes üheksa miljonit ruutmeetrit.

Igal aastal augustikuus auk kaob ja juhtub, nagu poleks seda tohutut osoonilõhet kunagi olnudki.

Osooniauk – määratlus

Osooniauk on osoonikontsentratsiooni vähenemine või täielik puudumine Maa osoonikihis. Maailma meteoroloogiaorganisatsiooni raporti ja teaduses üldtunnustatud teooria kohaselt põhjustab osoonikihi olulist langust üha suurenev inimtekkeline tegur - broomi ja kloori sisaldavate freoonide eraldumine.

On veel üks hüpotees, mille kohaselt osoonikihi aukude moodustumise protsess on loomulik ega ole kuidagi seotud inimtsivilisatsiooni tegevuse tulemustega.

Osooni kontsentratsiooni langus atmosfääris põhjustab mitmete tegurite kombinatsiooni. Üks peamisi on osoonimolekulide hävimine reaktsioonides erinevate loodusliku ja inimtekkelise päritoluga ainetega, samuti päikesevalguse ja kiirguse puudumine polaartalvel. See hõlmab polaarpöörist, mis on eriti stabiilne ja takistab osooni läbitungimist polaarpiirkonna laiuskraadidelt, ja sellest tulenevaid stratosfääri polaarpilvi, mille osakeste pind toimib osooni lagunemisreaktsiooni katalüsaatorina.

Need tegurid on Antarktikale tüüpilised ja Arktikas on polaarpeeris palju nõrgem tänu sellele, et mandripinda pole. Erinevalt Antarktikast on siin temperatuur teatud määral kõrgem. Polaarsed stratosfääripilved on Arktikas vähem levinud ja kipuvad varasügisel lagunema.

Mis on osoon?

Osoon on mürgine aine, mis on inimestele kahjulik. Väikestes kogustes on sellel väga meeldiv lõhn. Selles veendumiseks võib jalutada metsas äikesepõllul - sel ajal naudime värsket õhku, kuid hiljem tunneme end väga halvasti.

Tavatingimustes Maa atmosfääri all osooni praktiliselt ei leidu – seda ainet leidub stratosfääris suurtes kogustes, alustades kuskil 11 kilomeetri kõrguselt maapinnast ja ulatudes kuni 50-51 kilomeetrini. Osoonikiht asub säga tipus, st umbes 51 kilomeetri kõrgusel maapinnast. See kiht neelab surmavad päikesekiiri ja kaitseb seega meie ja mitte ainult meie elu.

Enne osooniaukude avastamist peeti osooni aineks, mis mürgitab atmosfääri. Usuti, et atmosfäär on täidetud osooniga ja just tema oli "kasvuhooneefekti" peasüüdlane, millega tuli midagi ette võtta.

Praegusel ajal, vastupidi, püüab inimkond astuda samme osoonikihi taastamiseks, kuna osoonikiht muutub õhemaks kogu Maa peal, mitte ainult Antarktika kohal.

Osoonikiht on lai atmosfäärivöö, mis ulatub 10–50 km kõrgusele Maa pinnast. Keemiliselt on osoon molekul, mis koosneb kolmest hapnikuaatomist (hapniku molekulis on kaks aatomit). Osooni kontsentratsioon atmosfääris on väga madal ja väikesed muutused osooni koguses toovad kaasa suuri muutusi maapinnale jõudva ultraviolettkiirguse intensiivsuses. Erinevalt tavalisest hapnikust on osoon ebastabiilne, see muundub kergesti kaheaatomiliseks stabiilseks hapnikuvormiks. Osoon on palju tugevam oksüdeerija kui hapnik, mistõttu on see võimeline tapma baktereid ning pidurdama taimede kasvu ja arengut. Kuid selle madala kontsentratsiooni tõttu tavatingimustes õhu pinnakihtides ei mõjuta need omadused praktiliselt elussüsteemide seisundit.

Palju olulisem on selle muu omadus, mis muudab selle gaasi hädavajalikuks kogu maismaal elavaks eluks. See omadus on osooni võime neelata päikese kõva (lühilaine) ultraviolettkiirgust (UV). Kõva UV-kvantidel on piisavalt energiat mõnede keemiliste sidemete purustamiseks, seetõttu nimetatakse seda ioniseerivaks kiirguseks. Nagu teisedki sedalaadi kiirgused, röntgen- ja gammakiirgus, põhjustab see elusorganismide rakkudes arvukalt häireid. Osoon tekib suure energiaga päikesekiirguse mõjul, mis stimuleerib reaktsiooni O2 ja vabade hapnikuaatomite vahel. Mõõduka kiirguse mõjul see laguneb, neelates selle kiirguse energiat. Seega see tsükliline protsess "sööb" ära ohtliku ultraviolettkiirguse.

Osooni molekulid on sarnaselt hapnikuga elektriliselt neutraalsed, s.t. ei kanna elektrilaengut. Seetõttu ei mõjuta Maa magnetväli ise osooni jaotumist atmosfääris. Atmosfääri ülemine kiht - ionosfäär, langeb peaaegu kokku osoonikihiga.

Polaarvööndites, kus Maa magnetvälja jõujooned on selle pinnal suletud, on ionosfääri moonutused väga olulised. Ioonide, sealhulgas ioniseeritud hapniku hulk polaaralade atmosfääri ülemistes kihtides väheneb. Kuid pooluste piirkonna madala osoonisisalduse peamine põhjus on päikesekiirguse madal intensiivsus, mis langeb isegi polaarpäeval horisondi suhtes väikese nurga all ja polaaröö ajal puudub see täielikult. Polaarsete "aukude" pindala osoonikihis on usaldusväärne näitaja atmosfääri koguosoonisisalduse muutustest.

Osoonisisaldus atmosfääris kõigub paljudel looduslikel põhjustel. Perioodilised kõikumised on seotud päikese aktiivsuse tsüklitega; paljud vulkaaniliste gaaside komponendid on võimelised osooni hävitama, mistõttu vulkaanilise aktiivsuse suurenemine viib selle kontsentratsiooni vähenemiseni. Osooni hävitavad ained levivad suurtel aladel stratosfääri õhuvoolude kõrgete üliorkaaniliste kiiruste tõttu. Transporditakse mitte ainult osooni kahandajaid, vaid ka osooni ennast, mistõttu osoonikontsentratsiooni häired levivad kiiresti suurtele aladele ning osoonikilbi kohalikud väikesed “augud”, mis on tekkinud näiteks raketiheitmisest, tõmbavad suhteliselt kiiresti sisse. Ainult polaaraladel on õhk mitteaktiivne, mistõttu osooni kadumist seal ei kompenseeri selle triiv teistelt laiuskraadidelt ning polaarsed "osooniaugud", eriti lõunapoolusel, on väga stabiilsed.

Osoonikihi hävimise allikad. Osoonikihti kahandavate ainete hulka kuuluvad:

1) Freoonid.

Osoon hävib freoonidena tuntud klooriühendite mõjul, mis samuti päikesekiirguse mõjul hävitades eraldavad kloori, mis “rebib” osoonimolekulidelt “kolmanda” aatomi. Kloor ei moodusta ühendeid, vaid toimib "rebenemise" katalüsaatorina. Seega on üks klooriaatom võimeline "hävitama" palju osooni. Arvatakse, et klooriühendid on võimelised püsima Maa atmosfääris 50–1500 aastat (olenevalt aine koostisest). Antarktika ekspeditsioonid on planeedi osoonikihti vaatlenud alates 1950. aastate keskpaigast.

Antarktika kohal asuv osooniauk, mis kevadel suureneb ja sügisel väheneb, avastati 1985. aastal. Meteoroloogide avastus põhjustas majanduslikku laadi tagajärgede ahela. Fakt on see, et “augu” olemasolus süüdistati keemiatööstust, mis toodab osooni hävitamisele kaasaaitavaid freoone sisaldavaid aineid (deodorantidest kuni külmutusseadmeteni).

Puudub üksmeel küsimuses, kui palju on inimene süüdi "osooniaukude" tekkes.

Ühest küljest jah, kindlasti süüdi. Osoonikihti kahandavate ühendite tootmist tuleks minimeerida või, mis veelgi parem, see üldse lõpetada. See tähendab, et loobuda kogu tööstussektorist, mille käive on palju miljardeid dollareid. Ja kui te ei keeldu, viige see "turvalisele" rajale, mis maksab samuti raha.

Skeptikute seisukoht: inimese mõju atmosfääri protsessidele, vaatamata kogu selle hävitavusele kohalikul tasandil, planeedi mastaabis on tühine. “Roheliste” freoonivastasel kampaanial on täiesti läbipaistev majanduslik ja poliitiline taust: selle abiga lämmatavad Ameerika suurkorporatsioonid (näiteks DuPont) oma väliskonkurente, surudes peale riigi tasandil ja jõuga “keskkonnakaitse” kokkuleppeid. uue tehnoloogilise revolutsiooni sisseviimine, millele majanduslikult nõrgemad riigid vastu ei pea.

2) Kõrglennukid.

Osoonikihi hävimist soodustavad mitte ainult atmosfääri paiskuvad ja stratosfääri sattuvad freoonid. Osoonikihi hävitamisel osalevad ka lämmastikoksiidid, mis tekivad tuumaplahvatuste käigus. Kuid lämmastikoksiidid tekivad ka kõrgmäestikulennukite turboreaktiivmootorite põlemiskambrites. Lämmastikoksiidid tekivad seal leiduvast lämmastikust ja hapnikust. Lämmastikoksiidide moodustumise kiirus on seda suurem, mida kõrgem on temperatuur, st seda suurem on mootori võimsus.

Oluline pole mitte ainult lennuki mootori võimsus, vaid ka kõrgus merepinnast, millel see lendab ja eraldab osooni hävitavaid lämmastikoksiide. Mida kõrgem on oksiid või dilämmastikoksiid, seda hävitavam on see osoonile.

Aastas atmosfääri paisatava lämmastikoksiidi koguhulk on hinnanguliselt 1 miljard tonni, millest umbes kolmandiku eralduvad õhusõidukid üle keskmise tropopausi taseme (11 km). Mis puutub lennukitesse, siis kõige kahjulikumad heitmed on sõjalennukid, mille arv ulatub kümnetesse tuhandetesse. Nad lendavad peamiselt osoonikihi kõrgustel.

3) Mineraalväetised.

Stratosfääris võib osoon väheneda ka tänu sellele, et stratosfääri satub dilämmastikoksiid N2O, mis tekib mullabakterite poolt seotud lämmastiku denitrifikatsioonil. Samasugust seotud lämmastiku denitrifikatsiooni viivad läbi ka ookeanide ja merede ülemise kihi mikroorganismid. Denitrifikatsiooniprotsess on otseselt seotud seotud lämmastiku kogusega pinnases. Seega võib kindel olla, et pinnasesse antavate mineraalväetiste hulga suurenemisega suureneb samas ulatuses ka tekkiva dilämmastikoksiidi N2O hulk. Lisaks moodustuvad dilämmastikoksiidist lämmastikoksiidid, mis põhjustavad stratosfääri osooni hävimise.

4) Tuumaplahvatused.

Tuumaplahvatused vabastavad soojuse kujul palju energiat. Temperatuur 60 000 K seatakse mõne sekundi jooksul pärast tuumaplahvatust. See on tulekera energia. Tugevalt kuumutatud atmosfääris toimuvad sellised keemiliste ainete muundumised, mis tavatingimustes kas ei toimu või kulgevad väga aeglaselt. Mis puudutab osooni, siis selle kadumist on selle jaoks kõige ohtlikumad nende transformatsioonide käigus tekkivad lämmastikoksiidid. Nii tekkis perioodil 1952–1971 tuumaplahvatuste tagajärjel atmosfääri umbes 3 miljonit tonni lämmastikoksiide. Nende edasine saatus on järgmine: atmosfääri segunemise tulemusena langevad nad erinevatele kõrgustele, sealhulgas atmosfääri. Seal astuvad nad osooni osalusel keemilistesse reaktsioonidesse, mis viib selle hävimiseni. osooniaugu stratosfääri ökosüsteem

5) Kütuse põletamine.

Dilämmastikoksiidi leidub ka elektrijaamade suitsugaasides. Tegelikult on see, et põlemissaadused sisaldavad lämmastikoksiidi ja -dioksiidi, teada juba pikka aega. Kuid need kõrgemad oksiidid ei mõjuta osooni. Need muidugi saastavad atmosfääri, aitavad kaasa sudu tekkele selles, kuid eemaldatakse kiiresti troposfäärist. Dilämmastikoksiid, nagu juba mainitud, on osoonile ohtlik. Madalatel temperatuuridel moodustub see järgmistes reaktsioonides:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Selle nähtuse ulatus on väga märkimisväärne. Nii tekib igal aastal atmosfääris ligikaudu 3 miljonit tonni dilämmastikoksiidi! See arv viitab sellele, et see osoonikihi kahanemise allikas on märkimisväärne.

Osooniauk Antarktika kohal

Üldosoonisisalduse olulisest vähenemisest Antarktika kohal teatas esmakordselt 1985. aastal Briti Antarktika uuring, mis põhines Halle Bay osoonijaama andmete analüüsil (76 kraadi S). Osoonikihi kahanemist on see teenus täheldanud ka Argentina saartel (65 kraadi S).

28. augustist 29. septembrini 1987 sooritati 13 laborilennuki lendu Antarktika kohal. Katse võimaldas registreerida osooniaugu päritolu. Selle mõõtmed saadi. Uuringud on näidanud, et suurim osoonikoguse vähenemine toimus 14–19 km kõrgusel. Siin registreerisid instrumendid suurima koguse aerosoole (aerosoolikihte). Selgus, et mida rohkem on antud kõrgusel aerosoole, seda vähem on seal osooni. Lennuk – laboris registreeriti osoonisisalduse vähenemine 50%. Alla 14 km. osoonimuutused olid ebaolulised.

Juba 1985. aasta oktoobri alguseks katab osooniauk (osooni minimaalne kogus) rõhutasemeid 100–25 hPa ja detsembris laieneb selle vaadeldavate kõrguste vahemik.

Paljudes katsetes ei mõõdetud mitte ainult osooni ja teiste atmosfääri väikeste komponentide hulka, vaid ka temperatuuri. Kõige tihedam seos tuvastati stratosfääris leiduva osooni hulga ja sealse õhutemperatuuri vahel. Selgus, et osooni hulga muutumise olemus on tihedalt seotud Antarktika kohal paikneva stratosfääri termilise režiimiga.

Antarktika osooniaugu teket ja arengut jälgisid Briti teadlased aastal 1987. Kevadel vähenes osooni kogusisaldus 25%.

Ameerika teadlased mõõtsid 1987. aasta talvel ja varakevadel Antarktikas spetsiaalse spektromeetri abil osooni ja teisi väikeseid atmosfääri komponente (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4). Nende mõõtmiste andmed võimaldasid piiritleda lõunapooluse ümbruse ala, kus osooni kogus väheneb. Selgus, et see piirkond langeb peaaegu täpselt kokku äärmise polaarse stratosfääri keerisega. Pöörise serva läbimisel ei muutunud dramaatiliselt mitte ainult osooni kogus, vaid ka muud väikesed komponendid, mis mõjutavad osooni hävimist. Osooniaugus (või teisisõnu polaarses stratosfääri keerises) olid HCl, NO2 ja lämmastikhappe kontsentratsioonid oluliselt madalamad kui väljaspool keerist. See juhtub seetõttu, et kloorid külma polaaröö ajal hävitavad osooni vastavates reaktsioonides, toimides neis katalüsaatoritena. Just kloori osalusel katalüütilises tsüklis toimub osooni kontsentratsiooni peamine langus (vähemalt 80% sellest langusest).

Need reaktsioonid toimuvad polaarsete stratosfääripilvede moodustavate osakeste pinnal. See tähendab, et mida suurem on selle pinna pindala, st mida rohkem on stratosfääri pilvede osakesi ja seega ka pilvi endid, seda kiiremini osoon lõpuks laguneb, mis tähendab, et osooniauk moodustub tõhusamalt.

"Võite ehk öelda, et inimese eesmärk on hävitada omasugused, kuna ta on varem maakera elamiskõlbmatuks muutnud."

J. B. Lamarck.

Pärast kõrgelt industrialiseeritud ühiskonna kujunemist on inimeste ohtlik sekkumine loodusesse hüppeliselt suurenenud, muutunud mitmekesisemaks ja ähvardab muutuda globaalseks ohuks inimkonnale. Ülemaailmse ökoloogilise kriisi oht, mida mõistab kogu planeedi elanikkond, ripub üle maailma. Tõeline lootus selle ennetamiseks peitub pidevas keskkonnakasvatuses ja inimeste valgustamises.

Võime välja tuua peamised põhjused, mis põhjustavad ökoloogilise katastroofi:

reostus

keskkonnamürgitus;

atmosfääri ammendumine hapnikuga;

Osooni "aukude" tekkimine.

See aruanne võtab kokku mõned kirjanduslikud andmed osoonikihi hävimise põhjuste ja tagajärgede kohta, samuti osooniaukude tekke probleemi lahendamise viiside kohta.

Osooni keemilised ja bioloogilised omadused

Osoon on hapniku allotroopne modifikatsioon. Osooni keemiliste sidemete olemus põhjustab selle ebastabiilsuse (teatud aja möödudes muutub osoon spontaanselt hapnikuks: 2O 3 → 3O 2) ja kõrge oksüdatsioonivõime. Osooni oksüdatiivne toime orgaanilistele ainetele on seotud radikaalide moodustumisega: RH + O 3 → RO 2. +OH.

Need radikaalid käivitavad radikaalseid ahelreaktsioone bioorgaaniliste molekulidega (lipiidid, valgud, nukleiinhapped), mis viib rakusurma. Osooni kasutamine joogivee steriliseerimiseks põhineb selle võimel tappa mikroobe. Osoon pole ükskõikne ka kõrgemate organismide suhtes. Pikaajaline kokkupuude osooni sisaldava keskkonnaga (nagu füsioteraapia ja kvartskiiritusruumid) võib põhjustada tõsiseid närvisüsteemi kahjustusi. Seetõttu on osoon suurtes annustes mürgine gaas. Selle maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus on 0,1 mg / m 3.

Osooni, mis äikese ajal nii imeliselt lõhnab, on atmosfääris väga vähe - 3-4 ppm (ppm) - (3-4) * 10 -4%. Planeedi taimestiku ja loomastiku jaoks on selle olemasolu aga äärmiselt oluline. Ookeanisügavustest tekkinud elu suutis ju maismaale “välja roomata” alles pärast osoonikilbi moodustumist 600–800 miljonit aastat tagasi. Neelates bioloogiliselt aktiivset päikese ultraviolettkiirgust, tagas see selle ohutu taseme planeedi pinnal. Elu Maal on mõeldamatu ilma osoonikihita, mis kaitseb kõiki elusolendeid päikese kahjuliku ultraviolettkiirguse eest. Osonosfääri kadumine tooks kaasa ettearvamatud tagajärjed – nahavähi puhang, planktoni hävimine ookeanis, taimestiku ja loomastiku mutatsioonid. Seetõttu on nii oluline mõista Antarktika kohal tekkiva osooni "augu" ja põhjapoolkera osoonisisalduse vähenemise põhjuseid.

Osoon tekib stratosfääri ülaosas (40-50 km) fotokeemiliste reaktsioonide käigus, milles osalevad hapnik, lämmastik, vesinik ja kloor. Atmosfääriosoon on koondunud kahte piirkonda – stratosfääri (kuni 90%) ja troposfääri. Mis puudutab 0–10 km kõrgusel jaotunud troposfääriosoonikihti, siis just kontrollimatute tööstusheidete tõttu on seda aina rohkem. Alumises stratosfääris (10-25 km), kus osooni on kõige rohkem, mängivad selle kontsentratsiooni hooajalistes ja pikemaajalistes muutustes peamist rolli õhumassi ülekande protsessid.

Osoonikihi paksus Euroopa kohal kahaneb kiires tempos, mis ei saa muud kui teadlaste meelt erutada. Viimase aastaga on osooni "katte" paksus vähenenud 30% ning loodusliku kaitsekihi riknemise kiirus on jõudnud viimase 50 aasta kõrgeima tasemeni. On kindlaks tehtud, et osooni hävitavad keemilised reaktsioonid toimuvad jääkristallide ja mis tahes muude osakeste pinnal, mis on langenud kõrgetesse stratosfäärikihtidesse polaaralade kohal. Millist ohtu see inimesele kujutab?

Õhuke osoonikiht (2-3 mm, kui see levib üle maakera) ei suuda takistada lühilaineliste ultraviolettkiirte läbitungimist, mis põhjustavad nahavähki ja on taimedele ohtlikud. Seetõttu on tänapäeval päikese suure aktiivsuse tõttu päevitamine muutunud vähem kasulikuks. Õigupoolest peaksid ökoloogiakeskused andma elanikele soovitusi, kuidas päikese aktiivsusest lähtuvalt käituda, kuid meie riigis sellist keskust pole.

Kliimamuutusi seostatakse osoonikihi kahanemisega. On selge, et muutused ei toimu mitte ainult territooriumil, mille kohale osooniauk on “venitatud”. Ahelreaktsioon toob kaasa muutusi paljudes meie planeedi sügavates protsessides. See ei tähenda, et kõikjal algab kiire globaalne soojenemine, kuna need hirmutavad meid õudusfilmides. Siiski on see liiga keeruline ja pikk protsess. Kuid võib tekkida muid kataklüsme, näiteks suureneb taifuunide, tornaadode, orkaanide arv.

On kindlaks tehtud, et osoonikihis tekivad "augud" Arktika ja Antarktika kohal. Selle põhjuseks on asjaolu, et poolustele tekivad happepilved, mis hävitavad osoonikihti. Selgub, et osooniaugud ei teki mitte päikese aktiivsusest, nagu tavaliselt arvatakse, vaid kõigi planeedi elanike, kaasa arvatud meie, igapäevastest tegemistest. Siis nihutatakse "happevahed" ja kõige sagedamini Siberisse.

Uut matemaatilist mudelit kasutades oli võimalik siduda maapealsete, satelliidi ja õhuvaatluste andmed osoonikihti kahandavate ühendite tõenäolise tulevase atmosfääriheite tasemega, nende Antarktikasse transportimise aja ja ilmaga aastal. lõunapoolsed laiuskraadid. Mudelit kasutades saadi prognoos, mille kohaselt taastub osoonikiht Antarktika kohal 2068. aastal, mitte 2050. aastal, nagu arvati.

On teada, et praegu on osooni tase stratosfääris poolustest kaugemate territooriumide kohal normist umbes 6%. Samas võib kevadperioodil osoonisisaldus Antarktika kohal langeda 70% võrreldes aasta keskmise väärtusega. Uus mudel võimaldab täpsemalt ennustada osoonikihti kahandavate gaaside taset Antarktika kohal ja nende ajalist dünaamikat, mis määrab osooni "augu" suuruse.

Osoonikihti kahandavate ainete kasutamist piirab Montreali protokoll. Usuti, et see toob kaasa osooniaugu kiire "tihenemise". Uued uuringud on aga näidanud, et tegelikkuses hakkab selle vähenemise tempo märgata alles 2018. aastast.

Osooni ajalugu

Esimesed osoonivaatlused pärinevad 1840. aastast, kuid osooniprobleem arenes kiiresti välja 1920. aastatel, kui Inglismaal ja Šveitsis tekkisid spetsiaalsed maapealsed jaamad.

Atmosfääriosooni sondeerimine ja osoonisondide eraldumine õhus avasid täiendava võimaluse osooni transpordi ja atmosfääri kihistumise vahelise seose uurimiseks. Uut ajastut iseloomustab Maa tehissatelliitide ilmumine, mis jälgivad atmosfääri osooni ja annavad tohutul hulgal teavet.

1986. aastal allkirjastati Montreali protokoll osoonikihti kahandavate osoonikihti kahandavate ainete tootmise ja tarbimise piiramiseks. Praeguseks on Montreali protokolliga ühinenud 189 riiki. Kehtestatud on ka muude osoonikihti kahandavate ainete tootmise lõpetamise tähtajad. Mudelprognooside kohaselt langeb protokolli järgimise korral kloori tase atmosfääris aastaks 2050 1980. aasta tasemele, mis võib kaasa tuua Antarktika “osooniaugu” kadumise.

"Osooniaugu" tekkimise põhjused

Suvel ja kevadel osooni kontsentratsioon suureneb. Polaaralade kohal on see alati kõrgem kui ekvatoriaalpiirkondade kohal. Lisaks muutub see vastavalt 11-aastasele tsüklile, mis langeb kokku päikese aktiivsuse tsükliga. Kõik see oli hästi teada juba 1980. aastatel. Vaatlused on näidanud, et Antarktika kohal toimub aastast aastasse aeglane, kuid pidev stratosfääriosooni kontsentratsiooni langus. Seda nähtust nimetati "osooniauguks" (kuigi selle sõna õiges tähenduses auku muidugi polnud).

Hiljem, eelmise sajandi 90ndatel, hakkas samasugune langus toimuma ka Arktika kohal. Antarktika "osooniaugu" fenomen pole veel selge: kas "auk" tekkis atmosfääri inimtekkelise reostuse tagajärjel või on tegemist loodusliku geoastrofüüsikalise protsessiga.

Osooniaukude moodustumise versioonide hulgas on järgmised:

· aatomiplahvatuste käigus eralduvate osakeste mõju;

rakettide ja kõrglennukite lennud;

· mõnede keemiatehaste toodetud ainete reaktsioonid osooniga. Need on peamiselt klooritud süsivesinikud ja eriti freoonid – klorofluorosüsivesinikud ehk süsivesinikud, milles kõik või suurem osa vesinikuaatomitest on asendatud fluori ja kloori aatomitega.

Klorofluorosüsivesinikke kasutatakse laialdaselt tänapäevastes majapidamis- ja tööstuskülmikutes (seetõttu nimetatakse neid "freoonideks"), aerosoolpurkides, keemilise puhastusvahendina, tulekahjude kustutamiseks transpordis, vahuainetena, polümeeride sünteesiks. Nende ainete toodang maailmas on jõudnud peaaegu 1,5 miljoni tonnini aastas.

Kuna klorofluorosüsivesinikud on väga lenduvad ja keemilisele rünnakule üsna vastupidavad, satuvad nad pärast kasutamist atmosfääri ja võivad seal püsida kuni 75 aastat, ulatudes osoonikihi kõrgusele. Siin nad päikesevalguse toimel lagunevad, vabastades aatomi kloori, mis toimib osoonikihi peamise "segajana".

Fossiilsete ressursside laialdase kasutamisega kaasneb mitmesuguste keemiliste ühendite suurte masside sattumine atmosfääri. Enamik inimtekkelisi allikaid on koondunud linnadesse, mis hõivavad vaid väikese osa meie planeedi territooriumist. Õhumasside liikumise tulemusena suurlinnade tuulealuselt küljelt tekib mitme kilomeetri pikkune saastevool.

Õhusaaste allikad on:

1) Maanteetransport. Võib eeldada, et transpordi panus õhusaastesse autode arvu suurenedes suureneb.

2) Tööstuslik tootmine. Peamise orgaanilise sünteesi põhisaadused on etüleen (selle baasil toodetakse peaaegu pool kõigist orgaanilistest ainetest), propüleen, butadieen, benseen, tolueen, ksüleenid ja metanool. Keemia- ja naftakeemiatööstuse heitkogused sisaldavad suurt hulka saasteaineid: lähteaine komponendid, vahesaadused, kõrvalsaadused ja sihtsünteesi tooted.

3) Aerosoolid. Fluoroklorosüsivesinikke (freoone) kasutatakse laialdaselt lenduvate komponentidena (propellentidena) aerosoolpakendites. Nendel eesmärkidel kasutati umbes 85% freoonidest ja ainult 15% - külmutus- ja kunstliku kliimaseadmetes. Freoonide kasutamise eripära on selline, et 95% nende kogusest satub atmosfääri 1-2 aastat pärast tootmist. Arvatakse, et peaaegu kogu toodetud freoonide kogus peab varem või hiljem jõudma stratosfääri ja sisalduma osooni hävitamise katalüütilis tsüklis.

Maakoor sisaldab vabas olekus mitmesuguseid gaase, mis on sorbeeritud erinevate kivimite poolt ja lahustunud vees. Osa neist gaasidest jõuab sügavate pragude ja pragude kaudu Maa pinnale ning hajub atmosfääri. Maakoore süsivesinikhingamise olemasolust annab tunnistust maapealse õhu metaanisisalduse tõus nafta- ja gaasibasseinide kohal võrreldes globaalse taustaga.

Uuringud on näidanud, et Nicaragua vulkaanide gaasid sisaldavad märkimisväärses koguses HF-i. Masaya vulkaani kraatrist võetud õhuproovide analüüs näitas ka freoonide esinemist neis koos teiste orgaaniliste ühenditega. Halogeenitud süsivesinikke leidub ka hüdrotermiliste allikate gaasides. Need andmed nõudsid tõendeid selle kohta, et avastatud fluorosüsivesinikud ei ole inimtekkelist päritolu. Ja sellised tõendid saadi. CFC-sid on leitud 2000 aasta vanuse Antarktika jää õhumullidest. NASA eksperdid viisid läbi unikaalse õhuuuringu Marylandist leitud hermeetiliselt suletud pliikirstust, mis on usaldusväärselt dateeritud 17. sajandisse. Sellest leiti ka freoonid. Veel üks kinnitus freoonide loodusliku allika olemasolu kohta "tõsteti" merepõhjast. CFCl 3 leiti veest, mis kaevandati 1982. aastal enam kui 4000 meetri sügavuselt Atlandi ookeani ekvatoriaalses osas, Aleuudi süviku põhjas ja 4500 meetri sügavuselt Antarktika rannikust.

Valed arusaamad osooni "aukude" kohta

Osooniaukude tekke kohta on laialt levinud mitu müüti. Vaatamata oma ebateaduslikkusele ilmuvad nad sageli meedias – vahel teadmatusest, vahel vandenõuteoreetikute toel. Mõned neist on loetletud allpool.

1) Freoonid on peamised osooni hävitajad. See väide kehtib keskmiste ja kõrgete laiuskraadide kohta. Ülejäänud osas põhjustab klooritsükkel vaid 15–25% osoonikadu stratosfääris. Tuleb märkida, et 80% kloorist on antropogeenset päritolu. See tähendab, et inimese sekkumine suurendab oluliselt klooritsükli panust. Enne inimese sekkumist olid osooni moodustumise ja selle hävimise protsessid tasakaalus. Kuid inimtegevusest eralduvad freoonid on selle tasakaalu nihutanud osoonikontsentratsiooni vähenemise suunas. Osooni hävitamise mehhanism polaaraladel erineb põhimõtteliselt kõrgematest laiuskraadidest, võtmeetapp on halogeeni sisaldavate ainete mitteaktiivsete vormide muundamine oksiidideks, mis toimub polaarsete stratosfääripilvede osakeste pinnal. Selle tulemusena hävib peaaegu kogu osoon reaktsioonides halogeenidega (kloor moodustab 40–50% ja broom umbes 20–40%).

2) Freoonid on stratosfääri jõudmiseks liiga rasked .

Mõnikord väidetakse, et kuna freooni molekulid on palju raskemad kui lämmastik ja hapnik, ei saa nad märkimisväärses koguses stratosfääri jõuda. Kuid atmosfäärigaasid segatakse täielikult, mitte ei kihistatakse või sorteeritakse massi järgi. Gaaside difusiooniliseks eraldumiseks atmosfääris kuluva aja prognoosimiseks on vaja aega tuhandete aastate suurusjärgus. Dünaamilises õhkkonnas pole see muidugi võimalik. Seetõttu on isegi sellised rasked gaasid nagu inertsed või freoonid atmosfääris ühtlaselt jaotunud, jõudes muuhulgas ka stratosfääri. Nende kontsentratsioonide eksperimentaalsed mõõtmised atmosfääris kinnitavad seda. Kui gaasid atmosfääris ei seguneks, siis moodustaksid selle koostisest sellised rasked gaasid nagu argoon ja süsihappegaas Maa pinnale mitmekümne meetri paksuse kihi, mis muudaks Maa pinna elamiskõlbmatuks. Õnneks see nii ei ole.

3) Halogeenide peamised allikad on looduslikud, mitte inimtekkelised

Kloori allikad stratosfääris

Arvatakse, et looduslikud halogeenide allikad, nagu vulkaanid või ookeanid, on osoonikihi kahanemise protsessi jaoks olulisemad kui inimtekkelised. Ilma kahtluse alla seadmata looduslike allikate panust halogeenide üldisesse tasakaalu, tuleb märkida, et nad üldiselt ei jõua stratosfääri, kuna need on vees lahustuvad (peamiselt kloriidioonid ja vesinikkloriid) ja pestakse välja atmosfäär, mis langeb vihmana maapinnale.

4) Osooniauk peab asuma freooniallikate kohal

Osooniaugu suuruse ja osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamika Antarktikas aastate jooksul.

Paljud ei saa aru, miks osooniauk tekib Antarktikas, kui põhilised freoonide heitkogused tekivad põhjapoolkeral. Fakt on see, et freoonid on troposfääris ja stratosfääris hästi segunenud. Arvestades nende madalat reaktsioonivõimet, atmosfääri madalamates kihtides neid praktiliselt ei tarbita ja nende eluiga on mitu aastat või isegi aastakümneid. Seetõttu jõuavad nad kergesti ülemistesse atmosfäärikihtidesse. Antarktika "osooniauk" ei eksisteeri püsivalt. See ilmub talve lõpus - varakevadel.

Põhjused, miks Antarktikas osooniauk tekib, on seotud kohaliku kliimaga. Antarktika talve madalad temperatuurid viivad polaarpöörise tekkeni. Õhk selles keerises liigub peamiselt suletud radadel ümber lõunapooluse. Sel ajal Päike polaarala ei valgusta ja osooni seal ei esine. Suve tulekuga suureneb osooni hulk ja saavutab taas oma varasema normi. See tähendab, et osooni kontsentratsiooni kõikumised Antarktika kohal on hooajalised. Kui aga jälgida osoonikontsentratsiooni muutuste dünaamikat ja osooniaugu suuruse keskmist aasta jooksul viimastel aastakümnetel, siis on osoonisisalduse vähenemise trend selgelt määratletud.

5) Osoon laguneb ainult Antarktika kohal

Osoonikihi areng Arosa kohal Šveitsis

See pole tõsi, osoonitase langeb ka kogu atmosfääris. Seda näitavad osoonikontsentratsiooni pikaajaliste mõõtmiste tulemused planeedi eri osades. Saate vaadata osoonikontsentratsiooni graafikut Arosa (Šveits) kohal.

Probleemide lahendamise viisid

Globaalse taastumise alustamiseks on vaja vähendada kõigi osooni väga kiiresti hävitavate ja seal pikka aega säilitatavate ainete juurdepääsu atmosfääri. Inimesed peaksid seda mõistma ja aitama loodusel osoonikihi taastamise protsessi sisse lülitada, eelkõige on vaja uusi metsaistandusi.

Osoonikihi taastamiseks tuleb seda toita. Algul pidi selleks otstarbeks looma mitu maapealset osoonitehast ja kaubalennukitel osooni ülemistesse atmosfäärikihtidesse "viskama". See projekt (ilmselt oli see esimene projekt planeedi "ravimiseks") jäi aga ellu viimata. Vene konsortsium "Interosoon" pakub välja veel ühe võimaluse: toota osooni otse atmosfääri. Lähiajal plaanitakse koos Saksa firmaga Daza tõsta 15 km kõrgusele infrapunalaseritega õhupalle, mille abil saab kaheaatomilisest hapnikust osooni. Kui see katse osutub edukaks, on tulevikus plaanis kasutada Venemaa orbitaaljaama "Mir" kogemust ja luua 400 km kõrgusele mitu energiaallikate ja laseritega kosmoseplatvormi. Laserkiired suunatakse osoonikihi keskossa ja toidavad seda pidevalt. Energiaallikaks võivad olla päikesepaneelid. Nendel platvormidel olevaid astronaude nõutakse ainult perioodiliste ülevaatuste ja remonditööde jaoks.

Kas suurejooneline rahuprojekt teoks saab, näitab aeg.

Arvestades olukorra kiireloomulisust, tundub vajalik:

Laiendada osoonikihi säilimise probleemi teoreetiliste ja eksperimentaalsete uuringute kompleksi;

Asutada aktiivsete vahenditega rahvusvaheline osoonikihi säilitamise fond;

Organiseerida rahvusvaheline komitee, et töötada välja strateegia inimkonna ellujäämiseks äärmuslikes tingimustes.

Bibliograafia

1. (ru -).

2. ((tsiteeri veebi - | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 - | title = "Duell" Kas see on seda väärt? - | accessdate = 3.07.2007 - | lang = ru - ) )

3. I.K.Larin. Osoonikiht ja Maa kliima. Mõistuse vead ja nende parandamine ..

4. National Academy of Sciences Halokarbonid: mõju stratosfääri osoonile. - 1976.

5. Babakin B. S. Külmutusagensid: välimus, klassifikatsioon, kasutuslugu.

6. Ajakiri "Ökoloogia ja elu". Artikkel E.A. Zhadina, füüsika- ja matemaatikateaduste kandidaat.

Osooniaugud - stratosfääri keeriste "lapsed".

Kuigi tänapäevases atmosfääris on osooni vähe – mitte rohkem kui üks kolm miljonit ülejäänud gaasidest –, on selle roll äärmiselt suur: see aeglustab kõva ultraviolettkiirgust (päikese spektri lühilaineline osa), mis hävitab valke ja nukleiinhapped. Lisaks on stratosfääriosoon oluline klimaatiline tegur, mis määrab lühiajalised ja kohalikud ilmamuutused.

Osooni lagunemisreaktsioonide kiirus sõltub katalüsaatoritest, milleks võivad olla nii looduslikud atmosfäärioksiidid kui ka looduskatastroofide (näiteks võimsad vulkaanipursked) tagajärjel atmosfääri sattunud ained. Eelmise sajandi teisel poolel aga avastati, et tööstusliku päritoluga ained võivad olla ka osooni hävimisreaktsioonide katalüsaatorid ja inimkond oli tõsiselt mures ...

Osoon (O 3) on suhteliselt haruldane hapniku molekulaarne vorm, mis koosneb kolmest aatomist. Kuigi tänapäevases atmosfääris on osooni vähe – mitte rohkem kui üks kolm miljonit ülejäänud gaasidest –, on selle roll äärmiselt suur: see aeglustab kõva ultraviolettkiirgust (päikese spektri lühilaineline osa), mis hävitab valke ja nukleiinhapped. Seetõttu sai elu enne fotosünteesi – ja vastavalt ka vaba hapniku ja atmosfääri osoonikihi – tulekut eksisteerida ainult vees.

Lisaks on stratosfääriosoon oluline klimaatiline tegur, mis määrab lühiajalised ja kohalikud ilmamuutused. Neelates päikesekiirgust ja edastades energiat teistele gaasidele, soojendab osoon stratosfääri ja reguleerib seeläbi planeedi soojus- ja ringprotsesside olemust kogu atmosfääris.

Ebastabiilsed osoonimolekulid looduslikes tingimustes tekivad ja lagunevad erinevate elus- ja elutu looduse tegurite mõjul ning pika evolutsiooni käigus on see protsess jõudnud teatud dünaamilise tasakaaluni. Osooni lagunemisreaktsioonide kiirus sõltub katalüsaatoritest, milleks võivad olla nii looduslikud atmosfäärioksiidid kui ka looduskatastroofide (näiteks võimsad vulkaanipursked) tagajärjel atmosfääri sattunud ained.

Möödunud sajandi teisel poolel aga avastati, et ka tööstusliku päritoluga ained võivad olla osooni hävimisreaktsioonide katalüsaatorid ja inimkond oli tõsiselt mures. Avalikku arvamust erutas eriti nn osooni "augu" avastamine Antarktika kohal.

"Auk" Antarktika kohal

Osoonikihi märgatav vähenemine Antarktika kohal – osooniauk – avastati esmakordselt 1957. aastal, rahvusvahelisel geofüüsikaaastal. Tema tõeline lugu sai alguse 28 aastat hiljem ajakirja maikuu numbris ilmunud artiklist Loodus, kus väideti, et Antarktika kohal oleva TO kevadise anomaalse miinimumi põhjuseks on tööstuslik (sh freoonide) õhusaaste (Farman et al., 1985).

Leiti, et osooniauk Antarktika kohal tekib tavaliselt kord kahe aasta jooksul, kestab umbes kolm kuud ja siis kaob. See ei ole läbiv auk, nagu võib tunduda, vaid süvend, seega on õigem rääkida "osoonikihi longusest". Kahjuks olid kõik edasised osooniaugu uuringud suunatud peamiselt selle inimtekkelise päritolu tõestamisele (Roan, 1989).

ÜKS MILLIMETER OSOONI Atmosfääriosoon on umbes 90 km paksune sfääriline kiht Maa pinnast kõrgemal ja osoon on selles ebaühtlaselt jaotunud. Suurem osa sellest gaasist on koondunud troopikas 26–27 km kõrgusele, keskmistel laiuskraadidel 20–21 km kõrgusel ja polaaraladel 15–17 km kõrgusel.
Osooni kogusisaldust (TOS), st osooni kogust atmosfäärisambas konkreetses punktis, mõõdetakse päikesekiirguse neeldumise ja emissiooniga. Mõõtühikuna kasutatakse nn Dobsoni ühikut (D.U.), mis vastab puhta osoonikihi paksusele normaalrõhul (760 mm Hg) ja temperatuuril 0 ° C. Sada Dobsoni ühikut vastab osoonikihi paksus 1 mm.
Osoonisisaldus atmosfääris kogeb igapäevaseid, hooajalisi, aastaseid ja pikaajalisi kõikumisi. Kui keskmine globaalne TO on 290 D.U., varieerub osoonikihi võimsus laias vahemikus - 90 kuni 760 D.U.
Osoonisisaldust atmosfääris jälgib ülemaailmne umbes saja viiekümnest maapealsest osonomeetrilisest jaamast koosnev võrk, mis on maapinnal väga ebaühtlaselt jaotunud. Selline võrk praktiliselt ei suuda registreerida anomaaliaid globaalses osooni jaotuses, isegi kui selliste anomaaliate lineaarne suurus ulatub tuhandete kilomeetriteni. Üksikasjalikumad andmed osooni kohta saadakse Maa tehissatelliitidele paigaldatud optiliste seadmete abil.
Tuleb märkida, et koguosooni (TO) mõningane vähenemine ei ole iseenesest katastroofiline, eriti keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel, sest pilved ja aerosoolid võivad absorbeerida ka ultraviolettkiirgust. Sealsamas Kesk-Siberis, kus pilviste päevade arv on suur, on isegi ultraviolettkiirguse defitsiit (umbes 45% meditsiinilisest normist).

Tänapäeval on osooniaukude tekke keemiliste ja dünaamiliste mehhanismide kohta erinevaid hüpoteese. Paljud teadaolevad faktid ei sobi aga keemilise antropogeense teooriaga. Näiteks stratosfääri osooni kasv teatud geograafilistes piirkondades.

Siin on kõige "naiivsem" küsimus: miks tekib lõunapoolkeral auk, kuigi põhjas tekivad freoonid, hoolimata sellest, et pole teada, kas poolkerade vahel on sel ajal õhuside?

Osoonikihi märgatav vähenemine Antarktika kohal avastati esmakordselt 1957. aastal ja kolm aastakümmet hiljem süüdistati selles tööstust.

Ükski olemasolevatest teooriatest ei põhine laiaulatuslikel üksikasjalikel TO mõõtmistel ja stratosfääris toimuvate protsesside uuringutel. Antarktika kohal asuva polaarstratosfääri isolatsiooniastme ja mitmete muude osooniaukude moodustumise probleemiga seotud küsimuste vastamine oli võimalik ainult liikumise jälgimise uue meetodi abil. V. B. Kaškini välja pakutud õhuvooludest (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et al., 2002).

Õhuvoogusid troposfääris (kuni 10 km kõrgusel) on pikka aega jälgitud pilvede translatsiooni- ja pöörlemisliikumise jälgimisega. Osoon on tegelikult ka tohutu "pilv" kogu Maa pinnal ja selle tiheduse muutuste põhjal saab hinnata õhumasside liikumist üle 10 km, nagu me teame tuule suunda vaadates. pilves taevas pilves päeval. Sel eesmärgil tuleks osoonitihedust mõõta ruumilise võre punktides teatud ajaintervalliga, näiteks iga 24 tunni järel. Jälgides, kuidas osooniväli on muutunud, on võimalik hinnata selle pöörlemisnurka ööpäevas, liikumise suunda ja kiirust.

FREON BAN – KES VÕIDAB? 1973. aastal avastasid ameeriklased S. Rowland ja M. Molina, et mõnest lenduvast tehiskemikaalist päikesekiirguse toimel eralduvad klooriaatomid võivad stratosfääri osooni hävitada. Nad omistasid selles protsessis juhtiva rolli nn freoonidele (klorofluorosüsivesinikud), mida sel ajal kasutati laialdaselt kodumajapidamiste külmikutes, kliimaseadmetes, aerosoolide raketikütusena jne. 1995. aastal leidsid need teadlased koos P. Krutzen pälvis avastuse eest Nobeli keemiaauhinna.
Hakati kehtestama piiranguid klorofluorosüsivesinike ja muude osoonikihti kahandavate ainete tootmisele ja kasutamisele. Osoonikihti kahandavate ainete Montreali protokollile, mis kontrollib 95 ühendit, on nüüdseks alla kirjutanud enam kui 180 riiki. Vene Föderatsiooni keskkonnakaitseseaduses on ka spetsiaalne artikkel
Maa osoonikihi kaitse. Osoonikihti kahandavate ainete tootmise ja tarbimise keelustamisel olid tõsised majanduslikud ja poliitilised tagajärjed. Freoonidel on ju palju eeliseid: nad on teiste külmutusagensitega võrreldes vähetoksilised, keemiliselt stabiilsed, mittesüttivad ja ühilduvad paljude materjalidega. Seetõttu olid keemiatööstuse juhid, eriti USA-s, alguses keelu vastu. Hiljem liitus keeluga aga DuPonti kontsern, kes tegi ettepaneku kasutada freoonide alternatiivina osaliselt halogeenitud klorofluorosüsivesinikke ja fluorosüsivesinikke.
Lääneriikides on olnud "buum" vanade külmikute ja konditsioneeride väljavahetamisega uute vastu, mis ei sisalda osoonikihti kahandavaid aineid, kuigi sellised tehnilised seadmed on vähem tõhusad, vähem töökindlad, tarbivad rohkem energiat ja on kallimad. Ettevõtted, kes alustasid uute külmutusagensite kasutamist, said sellest kasu ja teenisid tohutut kasumit. Ainuüksi USA-s maksavad CFC keelud kümneid, kui mitte rohkem, miljardeid dollareid. Oli arvamus, et nn osooni säästmise poliitikat võiksid inspireerida suurte keemiakorporatsioonide omanikud, et tugevdada oma monopoolset positsiooni maailmaturul.

Uut meetodit kasutades uuriti osoonikihi dünaamikat 2000. aastal, mil Antarktika kohal täheldati rekordilist osooniauku (Kashkin et al., 2002). Selleks kasutati satelliidi andmeid osooni tiheduse kohta kogu lõunapoolkeral ekvaatorist pooluseni. Selle tulemusena leiti, et pooluse kohale tekkinud nn tsirkumpolaarse keerise lehtri keskosas on osoonisisaldus minimaalne, millest me allpool üksikasjalikult räägime. Nende andmete põhjal püstitati hüpotees osooni "aukude" tekke loomulikust mehhanismist.

Stratosfääri globaalne dünaamika: hüpotees

Tsirkumpolaarsed keerised tekivad stratosfääri õhumasside liikumisel meridionaal- ja laiussuunas. Kuidas see juhtub? Stratosfäär asub soojal ekvaatoril kõrgemal ja külmal poolusel madalamal. Õhuvood (koos osooniga) veerevad künka kujul stratosfäärist alla ja liiguvad üha kiiremini ekvaatorilt poolusele. Liikumine läänest itta toimub Coriolise jõu mõjul, mis on seotud Maa pöörlemisega. Selle tulemusena tunduvad õhuvoolud olevat lõuna- ja põhjapoolkeral keritud nagu niidid spindlile.

Õhumasside "spindel" pöörleb aastaringselt mõlemal poolkeral, kuid on tugevam hilistalvel ja varakevadel, kuna stratosfääri kõrgus ekvaatoril peaaegu ei muutu aastaringselt ja poolustel on see kõrgem. suvel ja madalamal talvel, kui on eriti külm.

Osoonikiht keskmistel laiuskraadidel tekib ekvaatorilt võimsa sissevoolu tõttu, samuti kohas toimuvate fotokeemiliste reaktsioonide tulemusena. Kuid pooluse piirkonnas olev osoon on tekkinud peamiselt ekvaatorilt ja keskmistelt laiuskraadidelt tuleva voolu tõttu ning selle sisaldus on seal üsna madal. Fotokeemilised reaktsioonid poolusel, kus päikesekiired langevad madala nurga all, on aeglased ja märkimisväärne osa ekvaatorilt tulevast osoonist jõuab teel hävida.

Osoonitiheduse satelliidiandmete põhjal püstitati hüpotees osooniaukude tekke loomuliku mehhanismi kohta.

Kuid õhumassid ei liigu alati nii. Kõige külmematel talvedel, kui pooluse kohal olev stratosfäär langeb Maa pinnast väga madalale ja "mägi" muutub eriti järsuks, olukord muutub. Stratosfääri hoovused veerevad alla nii kiiresti, et mõju on tuttav kõigile, kes on vaadanud, kuidas vesi läbi vanni augu alla voolab. Pärast teatud kiiruse saavutamist hakkab vesi kiiresti pöörlema ​​ja augu ümber moodustub iseloomulik lehter, mis tekib tsentrifugaaljõu toimel.

Midagi sarnast juhtub stratosfääri voogude globaalses dünaamikas. Kui stratosfääri õhuvoolud saavutavad piisavalt suure kiiruse, hakkab tsentrifugaaljõud neid poolusest eemale lükkama keskmiste laiuskraadide suunas. Selle tulemusena liiguvad õhumassid ekvaatorilt ja pooluselt üksteise poole, mis viib keskmistel laiuskraadidel kiiresti pöörleva keerise "võlli" tekkeni.

Õhuvahetus ekvaatori- ja polaaralade vahel lakkab ning ekvaatorilt ja keskmistelt laiuskraadidelt tulev osoon poolusele ei jõua. Lisaks pressitakse poolusele jääv osoon, nagu tsentrifuugis, tsentrifugaaljõu toimel välja keskmistele laiuskraadidele, kuna see on õhust raskem. Selle tulemusena langeb osooni kontsentratsioon lehtri sees järsult - pooluse kohale moodustub osooni "auk" ja keskmistel laiuskraadidel - kõrge osoonisisaldusega ala, mis vastab tsirkumpolaarse keerise "võllile".

Kevadel Antarktika stratosfäär soojeneb ja tõuseb kõrgemale – lehter kaob. Taastub õhuside keskmiste ja kõrgete laiuskraadide vahel, samuti kiirenevad osooni moodustumise fotokeemilised reaktsioonid. Osooniauk kaob enne järjekordset eriti külma talve lõunapoolusel.

Aga Arktikas?

Kuigi stratosfääri voolude ja vastavalt ka osoonikihi dünaamika põhja- ja lõunapoolkeral on üldiselt sarnane, tekib osooniauk vaid aeg-ajalt lõunapooluse kohal. Põhjapooluse kohal ei ole osooniauke, sest talved on pehmemad ja stratosfäär ei vaju kunagi piisavalt madalale, et õhuvoolud saaksid üles võtta lehtri moodustamiseks vajaliku kiiruse.

Kuigi tsirkumpolaarne keeris tekib ka põhjapoolkeral, pole seal lõunapoolkeraga võrreldes pehmemate talvede tõttu osooniauke täheldatud.

On veel üks oluline erinevus. Lõunapoolkeral pöörleb tsirkumpolaarne keeris peaaegu kaks korda kiiremini kui põhjapoolkeral. Ja see pole üllatav: Antarktikat ümbritsevad mered ja selle ümber on ringpolaarne merevool – sisuliselt pöörlevad koos hiiglaslikud vee- ja õhumassid. Põhjapoolkeral on pilt teistsugune: keskmistel laiuskraadidel on mäeahelikega mandrid ning õhumassi hõõrdumine vastu maapinda ei lase ringpolaarsel keerisel piisavalt suurt kiirust saavutada.

Põhjapoolkera keskmistel laiuskraadidel tekivad aga mõnikord väikesed erineva päritoluga osooni "augud". Kust nad tulevad? Õhu liikumine mägise põhjapoolkera keskmise laiuskraadi stratosfääris meenutab vee liikumist madalas kivise põhjaga ojas, mil veepinnale tekib arvukalt keerise. Põhjapoolkera keskmistel laiuskraadidel mängivad põhjapinna reljeefi rolli temperatuuride erinevused mandrite ja ookeanide, mäeahelike ja tasandike piiril.

Temperatuuri järsk muutus Maa pinnal põhjustab troposfääris vertikaalsete voolude teket. Nende hoovustega põrkuvad stratosfäärituuled tekitavad pööriseid, mis võivad võrdse tõenäosusega pöörata mõlemas suunas. Nende sees tekivad madala osoonisisaldusega alad, st osooniaugud, mis on palju väiksemad kui lõunapoolusel. Ja tuleb märkida, et sellised erineva pöörlemissuunaga keerised avastati esimesel katsel.

Seega võimaldab stratosfääri õhuvoolude dünaamika, mida jälgisime osoonipilve jälgides, anda usutava seletuse Antarktika kohal asuva osooniaugu tekkemehhanismile. Ilmselt toimusid sellised muutused osoonikihis stratosfääri aerodünaamiliste nähtuste tõttu ammu enne inimese ilmumist.

Kõik eelnev ei tähenda sugugi seda, et freoonid ja muud tööstusliku päritoluga gaasid ei mõjuks osoonikihile hävitavalt. Teadlased peavad aga veel välja selgitama, milline on osooniaukude teket mõjutavate looduslike ja inimtekkeliste tegurite suhe – nii olulistes küsimustes on lubamatu teha rutakaid järeldusi.

Viimasel ajal on avalikkuses üha sagedamini mures keskkonnateemadega – keskkonna, loomade kaitsmine, kahjulike ja ohtlike heitmete hulga vähendamine. Kindlasti on kõik kuulnud ka sellest, mis on osooniauk ja et neid leidub Maa tänapäevases stratosfääris palju. Ja on olemas.

Kaasaegne inimtegevus ja tehniline areng seavad ohtu nii loomade ja taimede olemasolu Maal kui ka inimeste elu.

Osoonikiht on stratosfääris paikneva sinise planeedi kaitsekiht. Selle kõrgus on maapinnast umbes kakskümmend viis kilomeetrit. Ja see kiht moodustub hapnikust, mis päikesekiirguse mõjul läbib keemilised muutused. Osooni kontsentratsiooni kohalikku langust (tavainimestel on see üldtuntud "auk") põhjustavad praegu mitmed põhjused. Esiteks on see muidugi inimtegevus (nii tööstuslik kui igapäevane majapidamine). Siiski on arvamusi, et osoonikiht hävib eranditult inimestega mitteseotud loodusnähtuste mõjul.

Antropogeenne mõju

Olles mõistnud, mis on osooniauk, tuleb välja selgitada, milline inimtegevus selle ilmumisele kaasa aitab. Esiteks on need aerosoolid. Iga päev kasutame deodorante, juukselakke, pihustuspudelitega tualettvett ega mõtle sageli sellele, et see mõjutab negatiivselt planeedi kaitsekihti.

Fakt on see, et meile harjunud purkides olevad ühendid (sh broom ja kloor) reageerivad kergesti hapnikuaatomitega. Seetõttu hävib osoonikiht, mis muutub pärast selliseid keemilisi reaktsioone täiesti kasututeks (ja sageli ka kahjulikeks) aineteks.

Osoonikihti hävitavaid ühendeid leidub ka suvekuumust säästvates konditsioneerides, aga ka jahutusseadmetes. Inimese laialt levinud tööstustegevus nõrgestab ka maist kaitsevõimet. Seda rõhub tööstusvesi (osa kahjulikke aineid aurustub aja jooksul), saastab stratosfääri ja autosid. Viimast, nagu näitab statistika, tuleb iga aastaga aina juurde. mõjutab negatiivselt osoonikihti ja

loomulik mõju

Teades, mis on osooniauk, peab teil olema ka ettekujutus sellest, kui palju neist on meie planeedi pinna kohal. Vastus valmistab pettumuse: maises kaitses on palju lünki. Need on väikesed ja sageli ei kujuta endast auku, vaid väga õhukest allesjäänud osoonikihti. Siiski on ka kaks tohutut kaitsmata ruumi. See on Arktika ja Antarktika osooniauk.

Maa pooluste kohal olev stratosfäär ei sisalda peaaegu üldse kaitsekihti. Millega see seotud on? Autosid ja tööstuslikku tootmist ju pole. See kõik on seotud loomuliku mõjuga, teine ​​põhjus: polaarpöörised tekivad siis, kui sooja ja külma õhuvoolud põrkuvad. Need gaasimoodustised sisaldavad suurtes kogustes lämmastikhapet, mis väga madalate temperatuuride mõjul reageerib osooniga.

Keskkonnakaitsjad hakkasid häirekella lööma alles kahekümnendal sajandil. Hävitavad, mis jõuavad maapinnale ilma osoonibarjääri põrkumata, võivad inimestel põhjustada nahavähki ning paljude loomade ja taimede (peamiselt meretaimede) surma. Seega on peaaegu kõik meie planeedi kaitsekihti hävitavad ühendid rahvusvaheliste organisatsioonide poolt keelatud. Arvatakse, et isegi kui inimkond peatab järsult igasuguse negatiivse mõju osoonile stratosfääris, ei kao praegu eksisteerivad augud niipea. Selle põhjuseks on asjaolu, et juba ülespoole tõusnud freoonid suudavad iseseisvalt atmosfääris eksisteerida aastakümneid.