Táto obrovská diera v ozónovej vrstve Zeme bola objavená v roku 1985, objavila sa nad Antarktídou. V priemere je to viac ako tisíc kilometrov a na ploche - asi deväť miliónov štvorcových kilometrov.

Každý rok v auguste diera zmizne a stane sa, akoby táto obrovská ozónová medzera nikdy neexistovala.

Ozónová diera - definícia

Ozónová diera je zníženie alebo úplná absencia koncentrácie ozónu v ozónovej vrstve Zeme. Podľa správy Svetovej meteorologickej organizácie a vo vede všeobecne uznávanej teórie je výrazný úbytok ozónovej vrstvy spôsobený stále narastajúcim antropogénnym faktorom – uvoľňovaním brómu a freónov s obsahom chlóru.

Existuje ďalšia hypotéza, podľa ktorej je samotný proces tvorby dier v ozónovej vrstve prirodzený a nijako nesúvisí s výsledkami činnosti ľudskej civilizácie.

Pokles koncentrácie ozónu v atmosfére spôsobuje kombináciu faktorov. Jedným z hlavných je ničenie molekúl ozónu pri reakciách s rôznymi látkami prírodného a antropogénneho pôvodu, ako aj absencia slnečného žiarenia a žiarenia počas polárnej zimy. Patrí sem polárny vír, ktorý je obzvlášť stabilný a bráni prenikaniu ozónu zo zemepisných šírok polárnej oblasti, a vznikajúce stratosférické polárne oblaky, ktorých povrch častíc pôsobí ako katalyzátor reakcie rozpadu ozónu.

Tieto faktory sú typické pre Antarktídu a v Arktíde je polárny vír oveľa slabší vďaka tomu, že tu nie je kontinentálny povrch. Teplota je tu o nejakú hodnotu vyššia, na rozdiel od Antarktídy. Polárne stratosférické oblaky sú v Arktíde menej bežné a majú tendenciu sa začiatkom jesene rozpadať.

Čo je ozón?

Ozón je jedovatá látka, ktorá je škodlivá pre ľudí. V malom množstve má veľmi príjemnú vôňu. Aby ste sa o tom presvedčili, môžete si urobiť prechádzku v lese v búrkovom poli - vtedy si vychutnáme čerstvý vzduch, ale neskôr nám bude veľmi zle.

Za normálnych podmienok sa pod zemskou atmosférou prakticky nenachádza žiadny ozón – táto látka je vo veľkom množstve prítomná v stratosfére, začína niekde okolo 11 kilometrov nad zemou a siaha až do 50-51 kilometrov. Ozónová vrstva leží tesne na vrchole sumca, teda približne 51 kilometrov nad zemou. Táto vrstva pohlcuje smrtiace slnečné lúče a tým chráni náš a nielen náš život.

Pred objavením ozónových dier bol ozón považovaný za látku, ktorá otrávila atmosféru. Verilo sa, že atmosféra je naplnená ozónom a že práve on je hlavným vinníkom „skleníkového efektu“, s ktorým treba niečo robiť.

Naopak, v súčasnosti sa ľudstvo snaží podniknúť kroky na obnovu ozónovej vrstvy, keďže ozónová vrstva sa stenčuje na celej Zemi, nielen na Antarktíde.

Ozónová vrstva je široký atmosférický pás siahajúci od 10 do 50 km nad zemským povrchom. Chemicky je ozón molekula pozostávajúca z troch atómov kyslíka (molekula kyslíka obsahuje dva atómy). Koncentrácia ozónu v atmosfére je veľmi nízka a malé zmeny v množstve ozónu vedú k veľkým zmenám v intenzite ultrafialového žiarenia dopadajúceho na zemský povrch. Na rozdiel od bežného kyslíka je ozón nestabilný, ľahko sa premieňa na dvojatómovú, stabilnú formu kyslíka. Ozón je oveľa silnejšie oxidačné činidlo ako kyslík, a preto je schopný zabíjať baktérie a inhibovať rast a vývoj rastlín. Vzhľadom na jeho nízku koncentráciu v povrchových vrstvách vzduchu za normálnych podmienok však tieto jeho vlastnosti prakticky neovplyvňujú stav živých systémov.

Oveľa dôležitejšia je jeho ďalšia vlastnosť, vďaka ktorej je tento plyn absolútne nevyhnutný pre všetok život na súši. Touto vlastnosťou je schopnosť ozónu absorbovať tvrdé (krátkovlnné) ultrafialové (UV) žiarenie zo slnka. Kvantita tvrdého UV má energiu dostatočnú na prerušenie niektorých chemických väzieb, preto sa označuje ako ionizujúce žiarenie. Rovnako ako iné žiarenie tohto druhu, röntgenové a gama žiarenie, spôsobuje početné poruchy v bunkách živých organizmov. Ozón vzniká vplyvom vysokoenergetického slnečného žiarenia, ktoré stimuluje reakciu medzi O2 a voľnými atómami kyslíka. Pod vplyvom mierneho žiarenia sa rozpadá a absorbuje energiu tohto žiarenia. Tento cyklický proces teda „požiera“ nebezpečné ultrafialové žiarenie.

Molekuly ozónu sú podobne ako kyslík elektricky neutrálne, t.j. nenesie žiadny elektrický náboj. Samotné magnetické pole Zeme teda neovplyvňuje distribúciu ozónu v atmosfére. Horná vrstva atmosféry - ionosféra, sa takmer zhoduje s ozónovou vrstvou.

V polárnych zónach, kde sú siločiary magnetického poľa Zeme na jej povrchu uzavreté, sú deformácie ionosféry veľmi výrazné. Počet iónov, vrátane ionizovaného kyslíka, v horných vrstvách atmosféry polárnych zón je znížený. No hlavným dôvodom nízkeho obsahu ozónu v oblasti pólov je nízka intenzita slnečného žiarenia, ktoré aj počas polárneho dňa dopadá pod malými uhlmi k horizontu a počas polárnej noci úplne chýba. Oblasť polárnych „dier“ v ozónovej vrstve je spoľahlivým indikátorom zmien celkového atmosférického ozónu.

Obsah ozónu v atmosfére kolíše v dôsledku mnohých prírodných príčin. Periodické výkyvy sú spojené s cyklami slnečnej aktivity; mnohé zložky sopečných plynov sú schopné ničiť ozón, takže zvýšenie vulkanickej aktivity vedie k zníženiu jeho koncentrácie. Látky ničiace ozón sú rozptýlené na veľkých plochách v dôsledku vysokej rýchlosti hurikánových prúdov vzduchu v stratosfére. Neprevážajú sa len poškodzovače ozónu, ale aj samotný ozón, takže poruchy koncentrácie ozónu sa rýchlo šíria na veľké plochy a pomerne rýchlo sa vťahujú lokálne malé „diery“ v ozónovom štíte, spôsobené napríklad štartom rakety. Len v polárnych oblastiach je vzduch neaktívny, v dôsledku čoho tam vymiznutie ozónu nie je kompenzované jeho driftom z iných zemepisných šírok a polárne „ozónové diery“ najmä na južnom póle sú veľmi stabilné.

Zdroje deštrukcie ozónovej vrstvy. Medzi poškodzovače ozónovej vrstvy patria:

1) Freóny.

Ozón sa ničí pod vplyvom zlúčenín chlóru známych ako freóny, ktoré, aj keď sú zničené vplyvom slnečného žiarenia, uvoľňujú chlór, ktorý „odtrháva“ „tretí“ atóm z molekúl ozónu. Chlór netvorí zlúčeniny, ale slúži ako katalyzátor „roztrhnutia“. Jeden atóm chlóru je teda schopný „zničiť“ veľa ozónu. Predpokladá sa, že zlúčeniny chlóru sú schopné zostať v atmosfére 50 až 1500 rokov (v závislosti od zloženia látky) Zeme. Pozorovania ozónovej vrstvy planéty uskutočňujú antarktické expedície od polovice 50. rokov minulého storočia.

Ozónová diera nad Antarktídou, ktorá sa na jar zväčšuje a na jeseň zmenšuje, bola objavená v roku 1985. Objav meteorológov vyvolal reťaz dôsledkov ekonomického charakteru. Faktom je, že existenciu „diery“ obviňoval chemický priemysel, ktorý vyrába látky obsahujúce freóny, ktoré prispievajú k ničeniu ozónu (od deodorantov po chladiace jednotky).

Neexistuje konsenzus v otázke, do akej miery je človek vinný za vytváranie „ozónových dier“.

Na jednej strane áno, určite vinný. Produkcia zlúčenín poškodzujúcich ozónovú vrstvu by sa mala minimalizovať, alebo ešte lepšie, úplne zastaviť. Teda opustiť celý priemyselný sektor s obratom mnohých miliárd dolárov. A ak neodmietnete, preneste ho na „bezpečnú“ trať, čo tiež stojí peniaze.

Pohľad skeptikov: vplyv človeka na atmosférické procesy, pri všetkej jeho deštruktívnosti na lokálnej úrovni, v planetárnom meradle je zanedbateľný. Protifreónová kampaň „zelených“ má úplne transparentné ekonomické a politické pozadie: s jej pomocou veľké americké korporácie (napríklad DuPont) dusia svojich zahraničných konkurentov tým, že na štátnej úrovni a násilne vnucujú dohody o „ochrane životného prostredia“. zavedenie novej technologickej revolúcie, ktorej ekonomicky slabé štáty nie sú schopné odolať.

2) Výškové lietadlá.

Deštrukciu ozónovej vrstvy uľahčujú nielen freóny uvoľnené do atmosféry a vstupujúce do stratosféry. Na ničení ozónovej vrstvy sa podieľajú aj oxidy dusíka, ktoré vznikajú pri jadrových výbuchoch. Ale oxidy dusíka vznikajú aj v spaľovacích komorách prúdových motorov vysokohorských lietadiel. Oxidy dusíka sa tvoria z dusíka a kyslíka, ktoré sa tam nachádzajú. Rýchlosť tvorby oxidov dusíka je tým väčšia, čím vyššia je teplota, t.j. tým väčší je výkon motora.

Dôležitý je nielen výkon motora lietadla, ale aj nadmorská výška, v ktorej letí a vypúšťa ozón ničiace oxidy dusíka. Čím vyššie oxid alebo oxid dusný vzniká, tým je pre ozón deštruktívnejší.

Celkové množstvo oxidov dusíka vypustených do ovzdušia za rok sa odhaduje na 1 miliardu ton, asi tretinu z tohto množstva vypúšťajú lietadlá nad priemernú úroveň tropopauzy (11 km). Čo sa týka lietadiel, najškodlivejšie emisie majú vojenské lietadlá, ktorých počet sa pohybuje v desiatkach tisíc. Lietajú hlavne vo výškach ozónovej vrstvy.

3) Minerálne hnojivá.

Ozón v stratosfére môže ubúdať aj tým, že sa do stratosféry dostáva oxid dusný N2O, ktorý vzniká pri denitrifikácii dusíka viazaného pôdnymi baktériami. Rovnakú denitrifikáciu viazaného dusíka vykonávajú aj mikroorganizmy v hornej vrstve oceánov a morí. Proces denitrifikácie priamo súvisí s množstvom viazaného dusíka v pôde. Môžeme si byť teda istí, že s nárastom množstva minerálnych hnojív aplikovaných do pôdy sa v rovnakej miere zvýši aj množstvo vytvoreného oxidu dusného N2O. Ďalej sa z oxidu dusného tvoria oxidy dusíka, ktoré vedú k deštrukcii stratosférického ozónu.

4) Jadrové výbuchy.

Jadrové výbuchy uvoľňujú veľa energie vo forme tepla. Teplota rovnajúca sa 60 000 K sa nastaví v priebehu niekoľkých sekúnd po jadrovom výbuchu. Toto je energia ohnivej gule. V silne zohriatej atmosfére prebiehajú také premeny chemických látok, ktoré za normálnych podmienok buď neprebiehajú, alebo prebiehajú veľmi pomaly. Čo sa týka ozónu, jeho zániku, najnebezpečnejšie sú pre neho oxidy dusíka vznikajúce pri týchto premenách. Takže v období od roku 1952 do roku 1971 sa v dôsledku jadrových výbuchov v atmosfére vytvorilo asi 3 milióny ton oxidov dusíka. Ich ďalší osud je nasledovný: v dôsledku miešania atmosféry padajú do rôznych výšok, a to aj do atmosféry. Tam vstupujú do chemických reakcií za účasti ozónu, čo vedie k jeho zničeniu. ozónová diera stratosférický ekosystém

5) Spaľovanie paliva.

Oxid dusný sa nachádza aj v spalinách z elektrární. Skutočnosť, že v produktoch spaľovania sú prítomné oxidy dusíka a oxidy dusíka, je známa už dlho. Ale tieto vyššie oxidy neovplyvňujú ozón. Samozrejme, znečisťujú atmosféru, prispievajú k tvorbe smogu v nej, ale sú rýchlo odstránené z troposféry. Oxid dusný, ako už bolo spomenuté, je nebezpečný pre ozón. Pri nízkych teplotách sa tvorí v nasledujúcich reakciách:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 202 = N20 = 3H2.

Rozsah tohto javu je veľmi významný. Ročne sa tak v atmosfére vytvorí približne 3 milióny ton oxidu dusného! Tento údaj naznačuje, že tento zdroj poškodzovania ozónovej vrstvy je významný.

Ozónová diera nad Antarktídou

Významný pokles celkového ozónu nad Antarktídou bol prvýkrát hlásený v roku 1985 British Antarctic Survey na základe analýzy údajov z ozónovej stanice v Halle Bay (76 stupňov S). Poškodzovanie ozónovej vrstvy bolo touto službou pozorované aj na Argentínskych ostrovoch (65 stupňov j. š.).

Od 28. augusta do 29. septembra 1987 bolo vykonaných 13 letov laboratórneho lietadla nad Antarktídou. Experiment umožnil zaregistrovať pôvod ozónovej diery. Jeho rozmery boli získané. Štúdie ukázali, že najväčší pokles množstva ozónu nastal vo výškach 14 - 19 km. Tu prístroje zaregistrovali najväčšie množstvo aerosólov (aerosólových vrstiev). Ukázalo sa, že čím viac aerosólov je v danej nadmorskej výške, tým menej ozónu. Lietadlá – laboratórium zaregistrovalo pokles ozónu rovný 50 %. Menej ako 14 km. zmeny ozónu boli nevýznamné.

Už začiatkom októbra 1985 ozónová diera (minimálne množstvo ozónu) pokrýva tlakové úrovne od 100 do 25 hPa a v decembri sa rozsah výšok, v ktorých ju pozorujeme, rozširuje.

V mnohých experimentoch sa meralo nielen množstvo ozónu a iných malých zložiek atmosféry, ale aj teplota. Najtesnejší vzťah bol stanovený medzi množstvom ozónu v stratosfére a teplotou vzduchu v nej. Ukázalo sa, že charakter zmeny množstva ozónu úzko súvisí s tepelným režimom stratosféry nad Antarktídou.

Vznik a vývoj ozónovej diery v Antarktíde pozorovali britskí vedci v roku 1987. Na jar sa celkový obsah ozónu znížil o 25 %.

Americkí vedci merali ozón a ďalšie malé zložky atmosféry (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) v Antarktíde v zime a začiatkom jari 1987 pomocou špeciálneho spektrometra. Údaje z týchto meraní umožnili vymedziť oblasť okolo južného pólu, v ktorej je znížené množstvo ozónu. Ukázalo sa, že táto oblasť sa takmer presne zhoduje s extrémnym polárnym stratosférickým vortexom. Pri prechode cez okraj víru sa dramaticky zmenilo množstvo nielen ozónu, ale aj ďalších drobných zložiek, ktoré ovplyvňujú ničenie ozónu. V ozónovej diere (alebo inými slovami v polárnom stratosférickom vortexe) boli koncentrácie HCl, NO2 a kyseliny dusičnej výrazne nižšie ako mimo víru. Deje sa tak preto, že chlóry počas studenej polárnej noci ničia ozón v zodpovedajúcich reakciách a pôsobia v nich ako katalyzátory. Práve v katalytickom cykle za účasti chlóru dochádza k hlavnému poklesu koncentrácie ozónu (minimálne 80 % tohto poklesu).

Tieto reakcie prebiehajú na povrchu častíc, ktoré tvoria polárne stratosférické oblaky. To znamená, že čím väčšia je plocha tohto povrchu, t.j. čím viac častíc stratosférických oblakov, a teda aj samotných oblakov, tým rýchlejšie sa nakoniec ozón rozpadá, čo znamená, že ozónová diera sa vytvára efektívnejšie.

"Možno by ste mohli povedať, že účelom človeka je zničiť svoj druh, pretože predtým urobil zemeguľu neobývateľnou."

J. B. Lamarck.

Od sformovania vysoko industrializovanej spoločnosti sa nebezpečný ľudský zásah do prírody dramaticky zvýšil, stala sa rozmanitejšou a hrozí, že sa stane globálnym nebezpečenstvom pre ľudstvo. Nad svetom visí skutočná hrozba globálnej ekologickej krízy, ktorú chápe celá populácia planéty. Skutočná nádej na jej predchádzanie spočíva v sústavnej environmentálnej výchove a osvete ľudí.

Môžeme uviesť hlavné dôvody vedúce k ekologickej katastrofe:

znečistenie

otravy životného prostredia;

vyčerpanie atmosféry kyslíkom;

Vznik ozónových „dier“.

Táto správa sumarizuje niektoré literárne údaje o príčinách a dôsledkoch ničenia ozónovej vrstvy, ako aj o spôsoboch riešenia problému tvorby „ozónových dier“.

Chemické a biologické vlastnosti ozónu

Ozón je alotropická modifikácia kyslíka. Charakter chemických väzieb v ozóne spôsobuje jeho nestabilitu (ozón sa po určitom čase samovoľne premieňa na kyslík: 2O 3 → 3O 2) a vysokú oxidačnú schopnosť. Oxidačný účinok ozónu na organické látky je spojený s tvorbou radikálov: RH + O 3 → RO 2. +OH.

Tieto radikály iniciujú radikálne reťazové reakcie s bioorganickými molekulami (lipidy, proteíny, nukleové kyseliny), čo vedie k bunkovej smrti. Použitie ozónu na sterilizáciu pitnej vody je založené na jeho schopnosti zabíjať mikróby. Ozón nie je ľahostajný ani vyšším organizmom. Dlhodobé vystavenie prostrediu obsahujúcemu ozón (ako sú fyzioterapia a kremenné ožarovacie miestnosti) môže spôsobiť vážne poškodenie nervového systému. Preto je ozón vo veľkých dávkach toxický plyn. Jeho maximálna prípustná koncentrácia vo vzduchu pracovného priestoru je 0,1 mg / m3.

V atmosfére je veľmi málo ozónu, ktorý tak nádherne vonia počas búrky - 3-4 ppm (ppm) - (3-4) * 10 -4%. Pre flóru a faunu planéty je však jej prítomnosť mimoriadne dôležitá. Koniec koncov, život, ktorý vznikol v hlbinách oceánu, sa dokázal „vyplaziť“ na pevninu až po vytvorení ozónového štítu pred 600 až 800 miliónmi rokov. Absorbovaním biologicky aktívneho slnečného ultrafialového žiarenia zabezpečila jeho bezpečnú úroveň na povrchu planéty. Život na Zemi je nemysliteľný bez ozónovej vrstvy, ktorá chráni všetok život pred škodlivým ultrafialovým žiarením zo slnka. Zánik ozonosféry by viedol k nepredvídateľným následkom – prepuknutiu rakoviny kože, zničeniu planktónu v oceáne, mutáciám flóry a fauny. Preto je také dôležité pochopiť príčiny vzniku ozónovej „diery“ nad Antarktídou a poklesu obsahu ozónu na severnej pologuli.

Ozón sa tvorí v hornej stratosfére (40-50 km) počas fotochemických reakcií s kyslíkom, dusíkom, vodíkom a chlórom. Atmosférický ozón sa sústreďuje v dvoch oblastiach – stratosfére (až 90 %) a troposfére. Čo sa týka vrstvy troposférického ozónu rozmiestnenej v nadmorskej výške 0 až 10 km, práve vďaka nekontrolovaným priemyselným emisiám je jej čoraz viac. V spodnej stratosfére (10-25 km), kde je najviac ozónu, hrajú hlavnú úlohu pri sezónnych a dlhodobejších zmenách jeho koncentrácie procesy prenosu vzduchovej hmoty.

Hrúbka ozónovej vrstvy nad Európou sa zmenšuje rýchlym tempom, čo nemôže vzrušovať mysle vedcov. Za posledný rok sa hrúbka ozónového „povlaku“ znížila o 30 % a rýchlosť zhoršovania prirodzenej ochrannej vrstvy dosiahla najvyššiu úroveň za posledných 50 rokov. Zistilo sa, že chemické reakcie, ktoré ničia ozón, sa vyskytujú na povrchu ľadových kryštálov a akýchkoľvek iných častíc, ktoré spadli do vysokých stratosférických vrstiev nad polárnymi oblasťami. Aké nebezpečenstvo to predstavuje pre ľudí?

Tenká ozónová vrstva (2-3 mm pri rozložení po celej zemeguli) nedokáže zabrániť prenikaniu krátkovlnných ultrafialových lúčov, ktoré spôsobujú rakovinu kože a sú nebezpečné pre rastliny. Preto sa dnes kvôli vysokej aktivite slnka opaľovanie stalo menej užitočným. V skutočnosti by centrá ekológie mali dávať obyvateľom odporúčania, ako sa správať v závislosti od aktivity slnka, ale také centrum u nás neexistuje.

Klimatické zmeny sú spojené s úbytkom ozónovej vrstvy. Je jasné, že zmeny nenastanú len na území, nad ktorým sa „natiahne ozónová diera“. Reťazová reakcia bude mať za následok zmeny v mnohých hlbokých procesoch našej planéty. To neznamená, že všade začne rýchle globálne otepľovanie, ako nás strašia v hororových filmoch. Napriek tomu je to príliš zložitý a zdĺhavý proces. Môžu však nastať ďalšie katastrofy, napríklad počet tajfúnov, tornád, hurikánov sa zvýši.

Zistilo sa, že „diery“ v ozónovej vrstve sa vyskytujú nad Arktídou a Antarktídou. Je to spôsobené tým, že na póloch sa tvoria kyslé oblaky, ktoré ničia ozónovú vrstvu. Ukazuje sa, že ozónové diery nevznikajú činnosťou slnka, ako sa bežne verí, ale každodennou činnosťou všetkých obyvateľov planéty vrátane nás. Potom sa „kyselinové medzery“ posúvajú a najčastejšie na Sibír.

Pomocou nového matematického modelu bolo možné prepojiť údaje z pozemných, satelitných a vzdušných pozorovaní s úrovňami pravdepodobných budúcich emisií zlúčenín poškodzujúcich ozónovú vrstvu do atmosféry, časom ich transportu do Antarktídy a počasím v r. južných zemepisných šírkach. Pomocou modelu bola získaná predpoveď, podľa ktorej sa ozónová vrstva nad Antarktídou obnoví v roku 2068, a nie v roku 2050, ako sa predpokladalo.

Je známe, že v súčasnosti je úroveň ozónu v stratosfére nad územiami vzdialenými od pólov pod normou asi o 6 %. Zároveň sa v jarnom období môže obsah ozónu nad Antarktídou znížiť o 70 % v porovnaní s priemernou ročnou hodnotou. Nový model umožňuje presnejšie predpovedať hladiny plynov poškodzujúcich ozónovú vrstvu nad Antarktídou a ich časovú dynamiku, ktorá určuje veľkosť ozónovej „diery“.

Používanie látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu je obmedzené Montrealským protokolom. Verilo sa, že to povedie k rýchlemu „utiahnutiu“ ozónovej diery. Nové štúdie však ukázali, že v skutočnosti sa tempo jeho poklesu prejaví až od roku 2018.

História ozónu

Prvé pozorovania ozónu pochádzajú z roku 1840, ale problém ozónu sa rýchlo rozvinul v 20. rokoch 20. storočia, keď sa v Anglicku a Švajčiarsku objavili špeciálne pozemné stanice.

Vzduchom prenášané sondy atmosférického ozónu a uvoľňovanie ozónových sond otvorili ďalší spôsob štúdia vzťahu medzi transportom ozónu a atmosférickou stratifikáciou. Nová éra je poznačená objavením sa umelých satelitov Zeme, ktoré pozorujú atmosférický ozón a poskytujú obrovské množstvo informácií.

V roku 1986 bol podpísaný Montrealský protokol o obmedzení výroby a spotreby látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu, ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu. K dnešnému dňu pristúpilo k Montrealskému protokolu 189 krajín. Stanovili sa aj lehoty na ukončenie výroby iných látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu. Podľa modelových predpovedí, ak sa protokol dodrží, hladina chlóru v atmosfére klesne do roku 2050 na úroveň roku 1980, čo môže viesť k zániku antarktickej „ozónovej diery“.

Príčiny vzniku „ozónovej diery“

V lete a na jar sa zvyšuje koncentrácia ozónu. Nad polárnymi oblasťami je vždy vyššia ako nad rovníkovými oblasťami. Okrem toho sa mení podľa 11-ročného cyklu, ktorý sa zhoduje s cyklom slnečnej aktivity. To všetko bolo dobre známe už v 80. rokoch. Pozorovania ukázali, že nad Antarktídou z roka na rok dochádza k pomalému, ale trvalému poklesu koncentrácie stratosférického ozónu. Tento jav sa nazýval „ozónová diera“ (hoci, samozrejme, v správnom význame tohto slova žiadna diera neexistovala).

Neskôr, v 90. rokoch minulého storočia, sa rovnaký pokles začal objavovať aj nad Arktídou. Fenomén antarktickej „ozónovej diery“ zatiaľ nie je jasný: či „diera“ vznikla v dôsledku antropogénneho znečistenia atmosféry, alebo ide o prirodzený geoastrofyzikálny proces.

Medzi verzie tvorby ozónových dier patria:

· vplyv častíc emitovaných počas atómových výbuchov;

lety rakiet a výškových lietadiel;

· reakcie s ozónom niektorých látok produkovaných chemickými závodmi. Sú to predovšetkým chlórované uhľovodíky a najmä freóny - chlórfluórované uhľovodíky, alebo uhľovodíky, v ktorých sú všetky alebo väčšina atómov vodíka nahradené atómami fluóru a chlóru.

Chlórfluórované uhľovodíky sú široko používané v moderných domácich a priemyselných chladničkách (preto sa nazývajú "freóny"), v aerosólových nádobách, ako chemické čistiace prostriedky, na hasenie požiarov v doprave, ako penotvorné činidlá, na syntézu polymérov. Svetová produkcia týchto látok dosiahla takmer 1,5 milióna ton/rok.

Keďže sú chlórfluórované uhľovodíky vysoko prchavé a pomerne odolné voči chemickému napadnutiu, vstupujú do atmosféry po použití a môžu v nej zostať až 75 rokov, pričom dosiahnu výšku ozónovej vrstvy. Tu sa pôsobením slnečného žiarenia rozkladajú, pričom sa uvoľňuje atómový chlór, ktorý slúži ako hlavný „rušič“ v ozónovej vrstve.

Široké využívanie fosílnych zdrojov je sprevádzané uvoľňovaním veľkého množstva rôznych chemických zlúčenín do atmosféry. Väčšina antropogénnych zdrojov je sústredená v mestách, ktoré zaberajú len malú časť územia našej planéty. V dôsledku pohybu vzdušných hmôt zo záveternej strany veľkých miest vzniká niekoľkokilometrový kúdol znečistenia.

Zdrojmi znečistenia ovzdušia sú:

1) Cestná doprava. Dá sa predpokladať, že podiel dopravy na znečistení ovzdušia sa bude zvyšovať s nárastom počtu áut.

2) Priemyselná výroba. Základnými produktmi hlavnej organickej syntézy sú etylén (takmer polovica všetkých organických látok sa vyrába na jeho báze), propylén, butadién, benzén, toluén, xylény a metanol. Emisie z chemického a petrochemického priemyslu obsahujú širokú škálu znečisťujúcich látok: zložky suroviny, medziprodukty, vedľajšie produkty a cieľové produkty syntézy.

3) Aerosóly. Fluórchlórované uhľovodíky (freóny) sú široko používané ako prchavé zložky (hnacie plyny) v aerosólových baleniach. Na tieto účely sa použilo asi 85% freónov a iba 15% - v chladiacich a umelých klimatizačných zariadeniach. Špecifickosť použitia freónov je taká, že 95% ich množstva sa dostane do atmosféry 1-2 roky po výrobe. Predpokladá sa, že takmer všetko množstvo vyprodukovaných freónov sa musí skôr či neskôr dostať do stratosféry a zaradiť sa do katalytického cyklu ničenia ozónu.

Zemská kôra obsahuje rôzne plyny vo voľnom stave, sorbované rôznymi horninami a rozpustené vo vode. Niektoré z týchto plynov sa dostávajú na zemský povrch cez hlboké zlomy a trhliny a difundujú do atmosféry. O existencii uhľovodíkového dýchania zemskej kôry svedčí zvýšený obsah metánu v povrchovom ovzduší nad ropnými a plynovými panvami v porovnaní s globálnym pozadím.

Štúdie ukázali, že plyny sopiek v Nikarague obsahujú značné množstvo HF. Analýza vzoriek vzduchu odobratých z krátera sopky Masaya tiež ukázala prítomnosť freónov v nich spolu s ďalšími organickými zlúčeninami. Halogénované uhľovodíky sú tiež prítomné v plynoch hydrotermálnych zdrojov. Tieto údaje vyžadovali dôkaz, že objavené fluórované uhľovodíky nie sú antropogénneho pôvodu. A takéto dôkazy boli získané. CFC sa našli vo vzduchových bublinách 2000 rokov starého antarktického ľadu. Experti NASA podnikli unikátnu štúdiu vzduchu z hermeticky uzavretej olovenej rakvy nájdenej v Marylande a spoľahlivo datovanej do 17. storočia. Našli sa v nej aj freóny. Ďalšie potvrdenie existencie prírodného zdroja freónov bolo „vyzdvihnuté“ z morského dna. CFCl 3 sa našiel vo vode vyťaženej v roku 1982 z hĺbky viac ako 4000 metrov v rovníkovej časti Atlantického oceánu, na dne Aleutskej priekopy a v hĺbke 4500 metrov pri pobreží Antarktídy.

Mylné predstavy o ozónových „dierach“

O vzniku ozónových dier koluje niekoľko rozšírených mýtov. Napriek svojej nevedeckej povahe sa často objavujú v médiách – niekedy z nevedomosti, inokedy podporované prívržencami konšpiračných teórií. Niektoré z nich sú uvedené nižšie.

1) Freóny sú hlavnými ničiteľmi ozónu. Toto tvrdenie platí pre stredné a vysoké zemepisné šírky. Vo zvyšku je cyklus chlóru zodpovedný len za 15-25% straty ozónu v stratosfére. Treba si uvedomiť, že 80 % chlóru je antropogénneho pôvodu. To znamená, že ľudský zásah značne zvyšuje príspevok cyklu chlóru. Pred zásahom človeka boli procesy tvorby ozónu a jeho ničenia v rovnováhe. Ale freóny emitované ľudskou činnosťou posunuli túto rovnováhu smerom k zníženiu koncentrácie ozónu. Mechanizmus deštrukcie ozónu v polárnych oblastiach sa v zásade líši od vyšších zemepisných šírok, kľúčovým štádiom je premena neaktívnych foriem látok obsahujúcich halogén na oxidy, ku ktorej dochádza na povrchu častíc polárnych stratosférických oblakov. A v dôsledku toho sa takmer všetok ozón zničí pri reakciách s halogénmi (chlór je zodpovedný za 40-50% a bróm je asi 20-40%).

2) Freóny sú príliš ťažké na to, aby sa dostali do stratosféry .

Niekedy sa tvrdí, že keďže molekuly freónu sú oveľa ťažšie ako dusík a kyslík, nemôžu dosiahnuť stratosféru vo významných množstvách. Atmosférické plyny sa však úplne zmiešajú, nie stratifikujú alebo triedia podľa hmotnosti. Odhady potrebného času na difúznu separáciu plynov v atmosfére vyžadujú časy rádovo tisícky rokov. V dynamickej atmosfére to samozrejme nie je možné. Preto sú aj také ťažké plyny ako inertné či freóny v atmosfére rovnomerne rozložené, dostávajú sa okrem iného aj do stratosféry. Experimentálne merania ich koncentrácií v atmosfére to potvrdzujú. Ak by sa plyny v atmosfére nezmiešali, potom by také ťažké plyny z jej zloženia ako argón a oxid uhličitý vytvorili na zemskom povrchu vrstvu hrubú niekoľko desiatok metrov, čím by sa zemský povrch stal neobývateľným. Našťastie to tak nie je.

3) Hlavné zdroje halogénov sú prírodné, nie antropogénne

Zdroje chlóru v stratosfére

Predpokladá sa, že prírodné zdroje halogénov, ako sú sopky alebo oceány, sú pre proces poškodzovania ozónovej vrstvy dôležitejšie ako tie, ktoré vytvoril človek. Bez toho, aby sme spochybňovali podiel prírodných zdrojov na celkovej rovnováhe halogénov, treba poznamenať, že vo všeobecnosti sa nedostanú do stratosféry, pretože sú rozpustné vo vode (hlavne chloridové ióny a chlorovodík) a vymývajú sa atmosfére, padajúcej ako dážď na zem.

4) Ozónová diera musí byť umiestnená nad zdrojmi freónu

Dynamika zmien veľkosti ozónovej diery a koncentrácie ozónu v Antarktíde v priebehu rokov.

Mnohí nechápu, prečo ozónová diera vzniká v Antarktíde, keď hlavné emisie freónov sa vyskytujú na severnej pologuli. Faktom je, že freóny sú dobre zmiešané v troposfére a stratosfére. Vzhľadom na ich nízku reaktivitu sa v spodných vrstvách atmosféry prakticky nespotrebúvajú a majú životnosť niekoľko rokov až desaťročí. Preto sa ľahko dostanú do vyšších vrstiev atmosféry. Antarktická „ozónová diera“ neexistuje natrvalo. Objavuje sa koncom zimy - skoro na jar.

Príčiny vzniku ozónovej diery v Antarktíde súvisia s miestnou klímou. Nízke teploty antarktickej zimy vedú k vytvoreniu polárneho víru. Vzduch vo vnútri tohto víru sa pohybuje väčšinou po uzavretých dráhach okolo južného pólu. V tomto čase nie je polárna oblasť osvetlená Slnkom a nevyskytuje sa tam ozón. S príchodom leta sa množstvo ozónu zvyšuje a opäť dosahuje svoju predchádzajúcu normu. To znamená, že kolísanie koncentrácie ozónu nad Antarktídou je sezónne. Ak však sledujeme priemernú dynamiku zmien koncentrácie ozónu a veľkosti ozónovej diery v priebehu roka za posledné desaťročia, potom existuje striktne definovaný trend k poklesu koncentrácie ozónu.

5) Ozón sa rozkladá iba nad Antarktídou

Vývoj ozónovej vrstvy nad Arosou vo Švajčiarsku

Nie je to pravda, hladina ozónu klesá aj v celej atmosfére. Ukazujú to výsledky dlhodobých meraní koncentrácie ozónu v rôznych častiach planéty. Môžete sa pozrieť na graf koncentrácie ozónu nad Arosou (Švajčiarsko).

Spôsoby riešenia problémov

Na naštartovanie globálnej obnovy je potrebné obmedziť prístup do atmosféry všetkým látkam, ktoré veľmi rýchlo ničia ozón a sú tam dlhodobo skladované. Ľudia by to mali pochopiť a pomôcť prírode zapnúť proces obnovy ozónovej vrstvy, najmä sú potrebné nové lesné plantáže.

Aby sa obnovila ozónová vrstva, je potrebné ju kŕmiť. Najprv mala za týmto účelom vytvoriť niekoľko pozemných ozónových tovární a „vyhadzovať“ ozón do vyšších vrstiev atmosféry na nákladných lietadlách. Tento projekt (pravdepodobne to bol prvý projekt na „liečbu“ planéty) sa však nerealizoval. Iný spôsob navrhuje ruské konzorcium „Interozone“: vyrábať ozón priamo v atmosfére. V blízkej budúcnosti sa spolu s nemeckou spoločnosťou Daza plánuje zdvihnúť do výšky 15 km balóny s infračervenými lasermi, pomocou ktorých možno získať ozón z dvojatómového kyslíka. Ak sa tento experiment ukáže ako úspešný, v budúcnosti sa plánuje využiť skúsenosti ruskej orbitálnej stanice „Mir“ a vytvoriť niekoľko vesmírnych platforiem so zdrojmi energie a lasermi vo výške 400 km. Laserové lúče budú smerované do centrálnej časti ozónovej vrstvy a budú ju neustále napájať. Zdrojom energie môžu byť solárne panely. Astronauti na týchto platformách budú potrební len na pravidelné kontroly a opravy.

Či sa grandiózny mierový projekt naplní, ukáže čas.

Vzhľadom na naliehavosť situácie sa zdá byť potrebné:

Rozšíriť komplex teoretických a experimentálnych štúdií o probléme zachovania ozónovej vrstvy;

Založiť Medzinárodný fond na ochranu ozónovej vrstvy aktívnymi prostriedkami;

Zorganizujte Medzinárodný výbor na rozvoj stratégie prežitia ľudstva v extrémnych podmienkach.

Bibliografia

1. (ru -).

2. ((citujte web - | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 - | title = "Duel" Stojí to za to? - | dátum prístupu = 3.07.2007 - | lang = ru - ) )

3. I.K.Larin. Ozónová vrstva a klíma Zeme. Chyby mysle a ich náprava ..

4. Halokarbóny Národnej akadémie vied: Účinky na stratosférický ozón. - 1976.

5. Chladivá Babakin B. S.: história vzhľadu, klasifikácia, aplikácia.

6. Časopis „Ekológia a život“. Článok E.A. Zhadina, kandidát fyzikálnych a matematických vied.

Ozónové diery – „deti“ stratosférických vírov

Hoci v modernej atmosfére nie je veľa ozónu – nie viac ako jedna tri milióntina zvyšku plynov – jeho úloha je mimoriadne veľká: spomaľuje tvrdé ultrafialové žiarenie (krátkovlnná časť slnečného spektra), ktoré ničí proteíny. a nukleové kyseliny. Stratosférický ozón je navyše dôležitým klimatickým faktorom, ktorý určuje krátkodobé a lokálne zmeny počasia.

Rýchlosť reakcií ničenia ozónu závisí od katalyzátorov, ktorými môžu byť prírodné atmosférické oxidy a látky uvoľnené do atmosféry v dôsledku prírodných katastrof (napríklad silných sopečných erupcií). V druhej polovici minulého storočia sa však zistilo, že látky priemyselného pôvodu môžu slúžiť aj ako katalyzátory reakcií ničenia ozónu a ľudstvo bolo vážne znepokojené ...

Ozón (O 3) je pomerne vzácna molekulárna forma kyslíka, pozostávajúca z troch atómov. Hoci v modernej atmosfére nie je veľa ozónu – nie viac ako jedna tri milióntina zvyšku plynov – jeho úloha je mimoriadne veľká: spomaľuje tvrdé ultrafialové žiarenie (krátkovlnná časť slnečného spektra), ktoré ničí proteíny. a nukleové kyseliny. Preto pred príchodom fotosyntézy – a teda voľného kyslíka a ozónovej vrstvy v atmosfére – mohol život existovať iba vo vode.

Stratosférický ozón je navyše dôležitým klimatickým faktorom, ktorý určuje krátkodobé a lokálne zmeny počasia. Absorbovaním slnečného žiarenia a prenosom energie na iné plyny ozón ohrieva stratosféru a tým reguluje charakter planetárnych tepelných a kruhových procesov v celej atmosfére.

Nestabilné molekuly ozónu v prírodných podmienkach vznikajú a rozkladajú sa vplyvom rôznych faktorov živej i neživej prírody a v priebehu dlhého vývoja sa tento proces dostal do určitej dynamickej rovnováhy. Rýchlosť reakcií ničenia ozónu závisí od katalyzátorov, ktorými môžu byť prírodné atmosférické oxidy a látky uvoľnené do atmosféry v dôsledku prírodných katastrof (napríklad silných sopečných erupcií).

V druhej polovici minulého storočia sa však zistilo, že látky priemyselného pôvodu môžu slúžiť aj ako katalyzátory reakcií ničenia ozónu a ľudstvo sa vážne obávalo. Najmä verejnú mienku vzrušil objav takzvanej ozónovej „diery“ nad Antarktídou.

"Diera" nad Antarktídou

Znateľný pokles ozónovej vrstvy nad Antarktídou – ozónová diera – bol prvýkrát objavený už v roku 1957, počas Medzinárodného geofyzikálneho roka. Jej skutočný príbeh sa začal o 28 rokov neskôr článkom v májovom čísle časopisu Príroda, kde bolo navrhnuté, že dôvodom anomálneho jarného minima TO nad Antarktídou je priemyselné (vrátane freónov) znečistenie ovzdušia (Farman a kol., 1985).

Zistilo sa, že ozónová diera nad Antarktídou sa zvyčajne vyskytuje raz za dva roky, trvá približne tri mesiace a potom zmizne. Nejde o priechodný otvor, ako by sa mohlo zdať, ale o priehlbinu, preto je správnejšie hovoriť o „ochabnutí ozónovej vrstvy“. Bohužiaľ, všetky ďalšie štúdie ozónovej diery boli zamerané najmä na preukázanie jej antropogénneho pôvodu (Roan, 1989).

JEDEN MILIMETER OZÓNU Atmosférický ozón je sférická vrstva hrubá asi 90 km nad povrchom Zeme a ozón je v nej rozmiestnený nerovnomerne. Väčšina tohto plynu je sústredená v trópoch v nadmorskej výške 26–27 km, v stredných zemepisných šírkach vo výške 20–21 km a v polárnych oblastiach vo výške 15–17 km.
Celkový obsah ozónu (TOS), t. j. množstvo ozónu v atmosférickom stĺpci v určitom bode, sa meria absorpciou a emisiou slnečného žiarenia. Ako merná jednotka sa používa takzvaná Dobsonova jednotka (D.U.), ktorá zodpovedá hrúbke vrstvy čistého ozónu pri normálnom tlaku (760 mm Hg) a teplote 0 °C. Sto Dobsonových jednotiek zodpovedá do hrúbky ozónovej vrstvy 1 mm.
Hodnota obsahu ozónu v atmosfére má denné, sezónne, ročné a dlhodobé výkyvy. S priemerným globálnym TO 290 D.U. sa sila ozónovej vrstvy mení v širokom rozmedzí – od 90 do 760 D.U.
Obsah ozónu v atmosfére monitoruje celosvetová sieť asi stopäťdesiatich pozemných ozonometrických staníc, veľmi nerovnomerne rozmiestnených po súši. Takáto sieť prakticky nemôže registrovať anomálie v globálnom rozložení ozónu, aj keď lineárna veľkosť takýchto anomálií dosahuje tisíce kilometrov. Podrobnejšie údaje o ozóne sa získavajú pomocou optických zariadení inštalovaných na umelých družiciach Zeme.
Treba poznamenať, že určitý pokles celkového ozónu (TO) nie je sám o sebe katastrofálny, najmä v stredných a vysokých zemepisných šírkach, pretože oblaky a aerosóly môžu absorbovať aj ultrafialové žiarenie. V tej istej strednej Sibíri, kde je počet zamračených dní vysoký, je dokonca nedostatok ultrafialového žiarenia (asi 45% lekárskej normy).

Dnes existujú rôzne hypotézy týkajúce sa chemických a dynamických mechanizmov vzniku ozónových dier. Mnohé známe fakty však nezapadajú do chemickej antropogénnej teórie. Napríklad rast stratosférického ozónu v určitých geografických oblastiach.

Tu je najnaivnejšia otázka: prečo sa na južnej pologuli vytvára diera, hoci na severnej sa vyrábajú freóny, napriek tomu, že nie je známe, či medzi pologuľami v tom čase existuje vzdušná komunikácia?

Znateľná strata ozónovej vrstvy nad Antarktídou bola prvýkrát objavená už v roku 1957 a o tri desaťročia neskôr z nej bol obviňovaný priemysel.

Žiadna z existujúcich teórií nie je založená na rozsiahlych podrobných meraniach TO a štúdiách procesov prebiehajúcich v stratosfére. Odpovedať na otázku o stupni izolácie polárnej stratosféry nad Antarktídou, ako aj na množstvo ďalších otázok súvisiacich s problémom tvorby ozónových dier, bolo možné len pomocou novej metódy sledovania pohybov. prúdenia vzduchu navrhnutého V. B. Kaškinom (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kaškin a kol., 2002).

Prúdenie vzduchu v troposfére (až do výšky 10 km) sa už dlho sleduje pozorovaním translačných a rotačných pohybov oblakov. Ozón je v skutočnosti tiež obrovský "oblak" na celom povrchu Zeme a zmeny jeho hustoty sa dajú použiť na posúdenie pohybu vzdušných hmôt nad 10 km, rovnako ako poznáme smer vetra pri pohľade pri zamračenej oblohe počas zamračeného dňa. Na tieto účely by sa hustota ozónu mala merať v bodoch priestorovej mriežky s určitým časovým intervalom, napríklad každých 24 hodín. Sledovaním toho, ako sa zmenilo ozónové pole, je možné odhadnúť uhol jeho rotácie za deň, smer a rýchlosť pohybu.

FREÓNOVÝ BAN – KTO VYHRAJE? V roku 1973 Američania S. Rowland a M. Molina zistili, že atómy chlóru uvoľnené z niektorých prchavých umelých chemikálií pôsobením slnečného žiarenia môžu zničiť stratosférický ozón. Vedúcu úlohu v tomto procese prisúdili takzvaným freónom (chlórfluórovaným uhľovodíkom), ktoré sa v tom čase široko používali v domácich chladničkách, klimatizáciách, ako hnací plyn v aerosóloch atď. V roku 1995 títo vedci spolu s P. Krutzen za svoj objav dostal Nobelovu cenu za chémiu.
Začali sa ukladať obmedzenia na výrobu a používanie chlórfluórovaných uhľovodíkov a iných látok, ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu. Montrealský protokol o látkach, ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu, ktorý kontroluje 95 zlúčenín, v súčasnosti podpísalo viac ako 180 štátov. Zákon Ruskej federácie o ochrane životného prostredia obsahuje aj osobitný článok venovaný
ochrana ozónovej vrstvy Zeme. Zákaz výroby a spotreby látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu mal vážne ekonomické a politické dôsledky. Koniec koncov, freóny majú veľa výhod: v porovnaní s inými chladivami sú málo toxické, chemicky stabilné, nehorľavé a kompatibilné s mnohými materiálmi. Preto boli lídri chemického priemyslu, najmä v USA, spočiatku proti zákazu. K zákazu sa však neskôr pridal aj koncern DuPont, ktorý ako alternatívu k freónom navrhol používať hydrochlórofluorokarbóny a hydrofluorokarbóny.
V západných krajinách nastal „boom“ s výmenou starých chladničiek a klimatizácií za nové, ktoré neobsahujú látky poškodzujúce ozónovú vrstvu, hoci takéto technické zariadenia sú menej účinné, menej spoľahlivé, spotrebujú viac energie a sú drahšie. Spoločnosti, ktoré boli priekopníkmi v používaní nových chladív, z toho profitovali a dosahovali obrovské zisky. Len v USA stoja zákazy CFC desiatky, ak nie viac, miliardy dolárov. Objavil sa názor, že takzvaná politika šetrenia ozónom by sa mohla inšpirovať vlastníkmi veľkých chemických korporácií s cieľom posilniť ich monopolné postavenie na svetovom trhu.

Pomocou novej metódy bola dynamika ozónovej vrstvy skúmaná v roku 2000, keď bola nad Antarktídou pozorovaná rekordná ozónová diera (Kashkin a kol., 2002). Na to boli použité satelitné údaje o hustote ozónu na celej južnej pologuli, od rovníka po pól. V dôsledku toho sa zistilo, že obsah ozónu je minimálny v strede lievika takzvaného cirkumpolárneho víru, ktorý sa vytvoril nad pólom, o čom budeme podrobnejšie diskutovať nižšie. Na základe týchto údajov bola predložená hypotéza o prirodzenom mechanizme tvorby ozónových „dier“.

Globálna dynamika stratosféry: hypotéza

Cirkumpolárne víry vznikajú pri pohybe stratosférických vzdušných hmôt v smere poludníka a zemepisnej šírky. Ako sa to stane? Stratosféra je vyššie na teplom rovníku a nižšia na studenom póle. Prúdy vzduchu (spolu s ozónom) sa kotúľajú zo stratosféry ako kopec a pohybujú sa čoraz rýchlejšie od rovníka k pólu. Pohyb zo západu na východ nastáva pod vplyvom Coriolisovej sily spojenej s rotáciou Zeme. V dôsledku toho sa zdá, že prúdenie vzduchu je navinuté ako vlákna na vretene na južnej a severnej pologuli.

„Vreteno“ vzdušných hmôt rotuje počas celého roka na oboch pologuliach, výraznejšie sa však prejavuje koncom zimy a začiatkom jari, pretože výška stratosféry na rovníku sa počas roka takmer nemení a na póloch je vyššia v lete a nižšia v zime, keď je obzvlášť chladno.

Ozónová vrstva v stredných zemepisných šírkach sa vytvára v dôsledku silného prítoku z rovníka, ako aj v dôsledku fotochemických reakcií, ktoré sa vyskytujú na mieste. Ale ozón v oblasti pólu vďačí za svoj vznik najmä prúdeniu od rovníka a zo stredných zemepisných šírok a jeho obsah je tam dosť nízky. Fotochemické reakcie na póle, kde slnečné lúče dopadajú pod malým uhlom, sú pomalé a značnú časť ozónu prichádzajúceho z rovníka stihne cestou zničiť.

Na základe satelitných údajov o hustote ozónu bola predložená hypotéza o prirodzenom mechanizme vzniku ozónových dier.

Vzduchové masy sa však nie vždy takto pohybujú. V najchladnejších zimách, keď stratosféra nad pólom klesá veľmi nízko nad zemským povrchom a „kopec“ je obzvlášť strmý, sa situácia mení. Stratosférické prúdy sa valia tak rýchlo, že existuje efekt, ktorý pozná každý, kto sledoval, ako voda steká cez dieru vo vani. Po dosiahnutí určitej rýchlosti sa voda začne rýchlo otáčať a okolo otvoru sa vytvorí charakteristický lievik vytvorený odstredivou silou.

Niečo podobné sa deje v globálnej dynamike stratosférických tokov. Keď prúdy stratosférického vzduchu nadobudnú dostatočne vysokú rýchlosť, odstredivá sila ich začne odtláčať od pólu smerom k stredným zemepisným šírkam. V dôsledku toho sa vzduchové hmoty pohybujú od rovníka a od pólu k sebe, čo vedie k vytvoreniu rýchlo rotujúceho "hriadeľa" víru v stredných zemepisných šírkach.

Výmena vzduchu medzi rovníkovými a polárnymi oblasťami ustáva a ozón z rovníka a zo stredných zemepisných šírok sa k pólu nedostane. Navyše ozón zostávajúci na póle, ako v centrifúge, je vytláčaný do stredných zemepisných šírok pomocou odstredivej sily, pretože je ťažší ako vzduch. Výsledkom je, že koncentrácia ozónu vo vnútri lievika prudko klesá - nad pólom sa vytvára ozónová „diera“ a v stredných zemepisných šírkach - oblasť s vysokým obsahom ozónu, ktorá zodpovedá „hriadeli“ cirkumpolárneho víru.

Na jar sa antarktická stratosféra otepľuje a stúpa vyššie - lievik zmizne. Obnovuje sa vzdušná komunikácia medzi strednými a vysokými zemepisnými šírkami a zrýchľujú sa aj fotochemické reakcie tvorby ozónu. Ozónová diera zmizne pred ďalšou obzvlášť chladnou zimou na južnom póle.

A čo v Arktíde?

Hoci dynamika stratosférických prúdov a teda aj ozónová vrstva na severnej a južnej pologuli je vo všeobecnosti podobná, ozónová diera sa z času na čas vyskytuje nad južným pólom. Nad severným pólom nie sú žiadne ozónové diery, pretože zimy sú miernejšie a stratosféra nikdy neklesne dostatočne nízko na to, aby vzdušné prúdy nabrali rýchlosť potrebnú na vytvorenie lievika.

Hoci cirkumpolárny vír vzniká aj na severnej pologuli, ozónové diery tam nie sú pozorované kvôli miernejším zimám ako na južnej pologuli.

Je tu ešte jeden dôležitý rozdiel. Na južnej pologuli rotuje cirkumpolárny vír takmer dvakrát rýchlejšie ako na severnej. A to nie je prekvapujúce: Antarktídu obklopujú moria a okolo nej je cirkumpolárny morský prúd – v podstate sa spolu otáčajú gigantické masy vody a vzduchu. Na severnej pologuli je obraz iný: v stredných zemepisných šírkach sú kontinenty s horskými pásmami a trenie vzdušnej hmoty o zemský povrch neumožňuje cirkumpolárnemu víru získať dostatočne vysokú rýchlosť.

V stredných zemepisných šírkach severnej pologule sa však občas objavia malé ozónové „diery“ iného pôvodu. Odkiaľ prišli? Pohyb vzduchu v stratosfére strednej šírky hornatej severnej pologule pripomína pohyb vody v plytkom prúde s kamenistým dnom, kedy sa na hladine vody tvoria početné víry. V stredných zemepisných šírkach severnej pologule zohrávajú úlohu spodného povrchového reliéfu teplotné rozdiely na rozhraní kontinentov a oceánov, pohorí a rovín.

Prudká zmena teploty na povrchu Zeme vedie k vzniku vertikálnych tokov v troposfére. Stratosférické vetry, ktoré sa zrážajú s týmito prúdmi, vytvárajú víry, ktoré sa môžu otáčať v oboch smeroch s rovnakou pravdepodobnosťou. V rámci nich sa objavujú oblasti s nízkym obsahom ozónu, teda ozónové diery oveľa menších rozmerov ako na južnom póle. A treba poznamenať, že takéto víry s rôznymi smermi rotácie boli objavené na prvý pokus.

Dynamika prúdenia vzduchu v stratosfére, ktorú sme sledovali pri pozorovaní ozónového oblaku, nám teda umožňuje poskytnúť vierohodné vysvetlenie mechanizmu vzniku ozónovej diery nad Antarktídou. Takéto zmeny v ozónovej vrstve, spôsobené aerodynamickými javmi v stratosfére, sa zrejme odohrali dávno pred objavením sa človeka.

Všetko uvedené vôbec neznamená, že freóny a iné plyny priemyselného pôvodu nemajú deštruktívny účinok na ozónovú vrstvu. Vedci však ešte musia zistiť, aký je pomer prírodných a antropogénnych faktorov ovplyvňujúcich vznik ozónových dier – robiť unáhlené závery o takýchto dôležitých otázkach je neprijateľné.

Verejnosť sa v poslednom čase čoraz viac zaoberá environmentálnou problematikou – ochranou životného prostredia, zvierat, znižovaním množstva škodlivých a nebezpečných emisií. Určite každý počul aj o tom, čo je to ozónová diera a že ich je v modernej stratosfére Zeme veľa. A existuje.

Moderné antropogénne aktivity a technologický rozvoj ohrozujú existenciu živočíchov a rastlín na Zemi, ako aj samotný život ľudí.

Ozónová vrstva je ochranný obal modrej planéty, ktorá sa nachádza v stratosfére. Jeho výška je asi dvadsaťpäť kilometrov od zemského povrchu. A táto vrstva vzniká z kyslíka, ktorý vplyvom slnečného žiarenia prechádza chemickými premenami. Lokálny pokles koncentrácie ozónu (u obyčajných ľudí je to známa „diera“) je v súčasnosti spôsobený mnohými príčinami. V prvom rade je to, samozrejme, ľudská činnosť (priemyselná aj každodenná domácnosť). Existujú však názory, že ozónová vrstva sa ničí vplyvom výlučne prírodných javov, ktoré nesúvisia s ľuďmi.

Antropogénny vplyv

Po pochopení toho, čo je ozónová diera, je potrebné zistiť, aký druh ľudskej činnosti prispieva k jej vzhľadu. V prvom rade sú to aerosóly. Každý deň používame deodoranty, laky na vlasy, sprejové toaletné vody a často nemyslíme na to, že to nepriaznivo ovplyvňuje ochrannú vrstvu planéty.

Faktom je, že zlúčeniny, ktoré sú prítomné v plechovkách, na ktoré sme zvyknutí (vrátane brómu a chlóru), ľahko reagujú s atómami kyslíka. Preto sa ozónová vrstva ničí a po takýchto chemických reakciách sa mení na úplne zbytočné (a často škodlivé) látky.

Deštruktívne zlúčeniny pre ozónovú vrstvu sú prítomné aj v klimatizáciách, ktoré šetria v letných horúčavách, ako aj v chladiacich zariadeniach. Rozsiahla priemyselná činnosť človeka oslabuje aj zemskú obranyschopnosť. Je utláčaná priemyselnou vodou (časom sa časť škodlivých látok vyparí), znečisťuje stratosféru a autá. Tých druhých, ako ukazujú štatistiky, je každým rokom čoraz viac. negatívne ovplyvňuje ozónovú vrstvu a

prirodzený vplyv

Keď viete, čo je ozónová diera, musíte mať tiež predstavu o tom, koľko z nich je nad povrchom našej planéty. Odpoveď je sklamaním: v pozemskej ochrane je veľa medzier. Sú malé a často nepredstavujú dieru, ale veľmi tenkú zostávajúcu vrstvu ozónu. Sú tu však aj dva obrovské nechránené priestory. Toto je ozónová diera v Arktíde a Antarktíde.

Stratosféra nad zemskými pólmi neobsahuje takmer žiadnu ochrannú vrstvu. S čím to súvisí? Nie sú tam predsa autá a priemyselná výroba. Všetko je to o prirodzenom vplyve, druhý dôvod.Polárne víry vznikajú pri zrážke prúdenia teplého a studeného vzduchu. Tieto plynové formácie obsahujú vo veľkých množstvách kyselinu dusičnú, ktorá pod vplyvom veľmi nízkych teplôt reaguje s ozónom.

Environmentalisti začali biť na poplach až v dvadsiatom storočí. Ničivé, ktoré sa dostanú na zem bez toho, aby narazili na ozónovú bariéru, môžu spôsobiť rakovinu kože u ľudí, ako aj smrť mnohých zvierat a rastlín (predovšetkým morských). Medzinárodné organizácie teda zakázali takmer všetky zlúčeniny, ktoré ničia ochrannú vrstvu našej planéty. Verí sa, že aj keď ľudstvo náhle zastaví akýkoľvek negatívny vplyv na ozón v stratosfére, diery, ktoré v súčasnosti existujú, veľmi skoro nezmiznú. Je to spôsobené tým, že freóny, ktoré sa už dostali nahor, sú schopné samostatne existovať v atmosfére desiatky rokov.