Озонов слой на Земята
Озонов слой на Земята - раздел Екология, Сборник с активни материали по дисциплината "Екология" Озон и намаляване на озоновия слой Озон (O3) - Ar.
Озон и разрушаване на озона
Озонът (O3) е корозивен газ със силно окислително действие. В превод от гръцки ozon означава "миришещ", тъй като има остра миризма. Можете да усетите тази миризма след гръмотевична буря.
Озонът се образува в атмосферата, когато кислородът е изложен на високоенергийни късовълнови UV лъчи и електрически разряди. Високата енергия разделя кислорода на отделни атоми, които се свързват с молекулярния кислород, за да образуват озон:
Молекулите на озона са много нестабилни и лесно се разграждат, така че тази реакция е обратима.
Екологичната роля на озона е двойна.
1. Образувайки се на повърхността на Земята като компонент на фотохимичния смог, озонът е изключително вреден, тъй като има силни окислителни свойства и дразни лигавицата на очите и дихателните пътища.
В близост до повърхността на Земята озонът се образува по време на изхвърляния на мълнии и в резултат на фотохимични реакции между азотни оксиди (NO и NO2) и летливи въглеводороди, изпускани от изгорелите газове от автомобила.
2. Образувайки се в горните слоеве на стратосферата, озонът образува озоновия слой, който предпазва организмите на Земята от действието на късовълновите UV лъчи. Реакциите на синтеза на озон консумират до 98% от енергията на късовълновите UV лъчи на Слънцето, поради което те не достигат до повърхността на Земята и нямат разрушителен ефект върху организмите. За това озоновият слой се нарича "защитен щит" на Земята. Без него животът на повърхността на Земята не би могъл да съществува.
Образуването на озоновия слой стана възможно, когато концентрацията на кислород в атмосферата достигна 1% от сегашното ниво. Появата на озоновия слой позволи на живота да достигне сушата, докато преди животът можеше да съществува само в океана.
Най-големи количества озон се образуват на височина 17–48 км. Максималната му концентрация е на височина 20-25 км.
Както вече беше посочено, реакцията на образуване на озон е обратима и следователно има определен баланс на озон и кислород в атмосферата. Концентрацията на озон в атмосферата се определя от съотношението между скоростите на неговото образуване и разрушаване.
Когато озонът се разпада, се отделя топлина и следователно в стратосферата се наблюдава повишаване на температурата с височина.
Озоновият слой се отличава с много високо разреждане - плътността му е само 0,01-0,06 mg/mm 3 и ако е възможно да се компресира с налягане от 1 атм., Тогава дебелината му няма да надвишава 3-5 mm. Въпреки това озоновият слой изпълнява две важни функции в атмосферата:
- предпазва организмите от вредното въздействие на UV лъчите, които коагулират цитоплазмата, причиняват слънчево изгаряне, рак на кожата, катаракта (помътняване на лещата на окото), отслабване на имунната система и др .;
- образува стратосферата - слой от атмосферата, в който температурата се повишава с височина, което ограничава процесите на формиране на времето в тропосферата: горните нагрети слоеве на атмосферата предотвратяват издигането на по-студен повърхностен въздух. Ако не беше озоновият слой, температурата на атмосферата постепенно щеше да намалява с височината и температурният режим на Земята щеше да бъде напълно различен.
Озоновият слой е неравномерно разпределен по Земята, дебелината му варира във времето: според сезоните на годината, зависи от 11-годишните цикли на слънчевата активност.
Фигура 5.1 Фактори, влияещи върху състоянието на озоновия слой
Механизмът на образуване на озон беше обяснен през 1930 г. от американския химик С. Чапман, но когато през 50-те години бяха извършени измервания на съдържанието му в стратосферата, се оказа, че количеството на озона в него е много по-ниско от предвиденото теоретично. Малко по-късно се предполага, че в атмосферата има фактори, които разрушаватразклащане на озон. В средата на 60-те години. Учените стигнаха до заключението, че такива фактори са свободните радикали от водни пари и азотни оксиди, освободени в стратосферата с изпускането на свръхзвукови самолети и идващи от долната тропосфера (Фигура 5.1).
През 1973 г. американските химици Ф. Роуланд и М. Молина установяват, че озонът се разрушава от хлорофлуоровъглеводороди (CFC), известни под търговското наименование „фреони“ - CF2Cl3, CF2C12 и др. За това откритие, F. Rowland и M. Molina в 1996 г. е удостоен с Нобелова награда.
ХФУ започват да се произвеждат в индустриален мащаб през 30-те години, а до 1973 г. годишното им производство в света достига 1 милион тона. Широкото използване на ХФУ в индустрията се дължи на техните уникални свойства: те не са запалими, не образуват експлозия смеси с въздух, устойчиви на окислители, киселини, основи, не реагират с повечето метали.