Kur ir ozona slānis? Kas ir ozona slānis un kāpēc tā iznīcināšana ir kaitīga?

2024 Autors: Henry Conors | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-12 10:43

Ozonosfēra ir mūsu planētas atmosfēras slānis, kas bloķē ultravioletā spektra cietāko daļu. Dažiem saules gaismas veidiem ir kaitīga ietekme uz dzīviem organismiem. Periodiski ozonosfēra kļūst plānāka, tajā parādās dažāda lieluma spraugas. Bīstamie stari var brīvi iekļūt caur caurumiem, kas radušies uz Zemes virsmas. Kur atrodas ozona slānis? Ko var darīt, lai to saglabātu? Piedāvātais raksts ir veltīts šo Zemes ģeogrāfijas un ekoloģijas problēmu apspriešanai.

Kas ir ozons?

Skābeklis uz Zemes pastāv divu vienkāršu gāzveida savienojumu veidā, ir daļa no ūdens un ļoti daudzām citām izplatītām neorganiskām un organiskām vielām (silikāti, karbonāti, sulfāti, olb altumvielas, ogļhidrāti, tauki). Viena no pazīstamākajām elementa alotropajām modifikācijām ir vienkāršā viela skābeklis, tās formula ir O₂. Otrā atomu modifikācija ir O (ozons). Šīs vielas formula ir O_{3. Triatomu molekulas veidojas, kad ir enerģijas pārpalikums, piemēram, zibens izlādes rezultātā dabā. Tālāk noskaidrosim, kas ir Zemes ozona slānis, kāpēc tā biezums nepārtraukti mainās.}

Ozons normālos apstākļos ir zila gāze ar asu, specifisku aromātu. Vielas molekulmasa ir 48 (salīdzinājumam - Mr_(gaiss)=29). Ozona smarža atgādina pērkona negaisu, jo pēc šīs dabas parādības gaisā ir vairāk O_{3 molekulu. Koncentrācija palielinās ne tikai tur, kur atrodas ozona slānis, bet arī tuvu Zemes virsmai. Šī ķīmiski aktīvā viela ir toksiska dzīviem organismiem, bet ātri sadalās (sadalās). Laboratorijā un rūpniecībā ir izveidotas speciālas ierīces - ozonizatori - elektrisko izlāžu novadīšanai caur gaisu vai skābekli.}

Kas ir ozona slānis?

O_{3 molekulām ir augsta ķīmiskā un bioloģiskā aktivitāte. Trešā atoma piesaisti divatomu skābeklim pavada enerģijas rezerves palielināšanās un savienojuma nestabilitāte. Ozons viegli sadalās molekulārajā skābeklī un aktīvā daļiņā, kas enerģiski oksidē citas vielas un nogalina mikroorganismus. Bet biežāk jautājumi, kas saistīti ar smakojošo savienojumu, attiecas uz tā uzkrāšanos atmosfērā virs Zemes. Kas ir ozona slānis un kāpēc tā iznīcināšana ir kaitīga?}

Mūsu planētas virsmas tuvumā vienmēr atrodas noteikts daudzums O_{3 molekulu, bet savienojuma koncentrācija palielinās līdz ar augstumu. Šīs vielas veidošanās notiek stratosfērā Saules ultravioletā starojuma dēļ, kas nes lielu enerģijas krājumu.}

Ozonesfēra

Irkosmosa apgabals virs Zemes, kur ir daudz vairāk ozona nekā uz virsmas. Bet kopumā apvalks, kas sastāv no O_{3 molekulām, ir plāns un pārtraukts. Kur atrodas Zemes ozona slānis vai mūsu planētas ozonosfēra? Šī ekrāna biezuma dažādība ir vairākkārt mulsinājusi pētniekus.}

Zemes atmosfērā vienmēr atrodas zināms daudzums ozona, ir vērojamas būtiskas tā koncentrācijas svārstības atkarībā no augstuma un gadu gaitā. Mēs izskatīsim šīs problēmas pēc tam, kad noskaidrosim precīzu molekulu aizsargekrāna atrašanās vietu O_3.

Kur atrodas Zemes ozona slānis?

Ievērojams ozona molekulu satura pieaugums sākas 10 km attālumā un saglabājas līdz 50 km virs Zemes. Bet vielas daudzums, kas atrodas troposfērā, vēl nav ekrāns. Atkāpjoties no zemes virsmas, ozona blīvums palielinās. Maksimālās vērtības ir stratosfērā, tās reģionā 20 līdz 25 km augstumā. Šeit ir 10 reizes vairāk O_{3 molekulu nekā uz Zemes virsmas.}

Bet kāpēc ozona slāņa biezums un integritāte uztrauc zinātniekus un parastos cilvēkus? Aizsargājošā ekrāna stāvokļa uzplaukums izcēlās pagājušajā gadsimtā. Pētnieki atklājuši, ka atmosfēras ozona slānis virs Antarktīdas ir kļuvis plānāks. Tika konstatēts fenomena galvenais cēlonis - O_{3 molekulu disociācija. Iznīcināšana notiek vairāku faktoru kopējās ietekmes rezultātā, no kuriem vadošais ir antropogēns, kas saistīts ar cilvēces darbību.}

Ozona caurumi

Pēdējo 30–40 gadu laikā zinātnieki ir novērojuši spraugu parādīšanos aizsargekrānā virs Zemes virsmas. Zinātnieku aprindas ir satraukušas ziņas, ka ozona slānis, Zemes vairogs, strauji noārdās. Visi plašsaziņas līdzekļi 80. gadu vidū drukāja ziņas par "caurumu" virs Antarktīdas. Pētnieki pamanīja, ka šī plaisa ozona slānī palielinās pavasarī. Par galveno bojājumu pieauguma cēloni tika nosauktas mākslīgās un sintētiskās vielas – hlorfluorogļūdeņraži. Visizplatītākās šo savienojumu grupas ir freoni vai aukstumaģenti. Ir zināmas vairāk nekā 40 vielas, kas pieder šai grupai. Tie nāk no daudziem avotiem, jo tos izmanto pārtikas, ķīmiskās, smaržu un citās nozarēs.

Freonu sastāvā papildus ogleklim un ūdeņradim ir arī halogēni: fluors, hlors, dažreiz broms. Liels skaits šādu vielu tiek izmantotas kā aukstumnesēji ledusskapjos un gaisa kondicionieros. Freoni paši ir stabili, bet augstā temperatūrā un aktīvo ķīmisko vielu klātbūtnē tie iekļūst oksidācijas reakcijās. Reakcijas produkti var saturēt savienojumus, kas ir toksiski dzīviem organismiem.

Freoni un ozona ekrāns

Hlorfluorogļūdeņraži mijiedarbojas ar O3 molekulām un iznīcina aizsargslāni virs Zemes virsmas. Sākumā ozonosfēras retināšana tika uztverta kā dabiska tās biezuma svārstības, kas notiek visu laiku. Bet laika gaitā tika pamanīti tādi caurumi kā "caurums" virs Antarktīdasvisā ziemeļu puslodē. Kopš pirmā novērojuma šādu spraugu skaits ir palielinājies, taču to izmērs ir mazāks nekā virs ledus kontinenta.

Sākotnēji zinātnieki šaubījās, ka ozona iznīcināšanas procesu izraisīja tieši CFC. Tās ir vielas ar lielu molekulmasu. Kā tās var nokļūt stratosfērā, kur atrodas ozona slānis, ja tas ir daudz smagāks par skābekli, slāpekli un oglekļa dioksīdu? Atmosfēras augšupejošo plūsmu novērojumi pērkona negaisa laikā, kā arī eksperimenti ir pierādījuši iespēju dažādām daļiņām ar gaisu iekļūt 10–20 km augstumā virs Zemes, kur atrodas troposfēras un stratosfēras robeža.

Dažādi ozona noārdītāji

Ozona vairogs saņem arī slāpekļa oksīdus, kas rodas degvielas sadegšanas rezultātā virsskaņas lidmašīnu un dažāda veida kosmosa kuģu dzinējos. Papildiniet to vielu sarakstu, no kurām tiek iznīcināta atmosfēra, ozona slānis un sauszemes vulkānu emisijas. Dažkārt gāzu un putekļu straumes sasniedz 10–15 kilometru augstumu un izplatās simtiem tūkstošu kilometru.

Smogs virs lieliem rūpniecības centriem un megapilsētām arī veicina O₃ molekulu disociāciju atmosfērā. Par iemeslu ozona caurumu pieaugumam tiek uzskatīta arī tā saukto siltumnīcefekta gāzu koncentrācijas palielināšanās atmosfērā, kur atrodas ozona slānis. Tādējādi klimata pārmaiņu globālā vides problēma ir tieši saistīta ar ozona slāņa noārdīšanas problēmām. Fakts ir tāds, ka siltumnīcefekta gāzes saturvielas, kas reaģē ar O_{3 molekulām. Ozons disociējas, skābekļa atoms izraisa citu elementu oksidēšanos.}

Bīstami zaudēt ozona vairogu

Vai ozonosfērā bija spraugas pirms lidojumiem kosmosā, freonu un citu atmosfēru piesārņojošo vielu parādīšanās? Iepriekš minētie jautājumi ir apstrīdami, bet viens secinājums liecina: atmosfēras ozona slānis ir jāizpēta un jāsargā no iznīcināšanas. Mūsu planēta bez molekulu ekrāna O_{3 zaudē aizsardzību pret noteikta garuma cietajiem kosmiskajiem stariem, ko absorbē aktīvās vielas slānis. Ja ozona vairogs ir plāns vai tā nav, tad dzīvības pamatprocesi uz Zemes ir apdraudēti. Pārmērīgs ultravioletais starojums palielina mutāciju risku dzīvo organismu šūnās.}

Ozona slāņa aizsardzība

Datu trūkums par aizsargekrāna biezumu pēdējos gadsimtos un tūkstošgadēs apgrūtina prognozēšanu. Kas notiek, ja ozonosfēra pilnībā sabrūk? Jau vairākus gadu desmitus ārsti ir novērojuši ādas vēža skarto cilvēku skaita pieaugumu. Šī ir viena no slimībām, ko izraisa pārmērīgs ultravioletais starojums.

1987. gadā vairākas valstis pievienojās Monreālas protokolam, kas paredzēja hlorfluorogļūdeņražu ražošanas samazināšanu un pilnīgu aizliegumu. Šis bija tikai viens no pasākumiem, kas palīdzēs saglabāt ozona slāni – Zemes ultravioleto vairogu. Bet freonus joprojām ražo rūpniecība un tie nonāk atmosfērā. Tomēr atbilstība MonreālaiProtokola rezultātā tika samazināti ozona caurumi.

Ko ikviens var darīt, lai glābtu ozonosfēru?

Pētnieki norāda, ka pilnīga aizsargekrāna atjaunošana prasīs vēl vairākas desmitgades. Tas notiek gadījumā, ja tā intensīvā iznīcināšana apstājas, kas rada daudz šaubu. Siltumnīcefekta gāzes turpina nonākt atmosfērā, tiek palaistas raķetes un citi kosmosa kuģi, kā arī pieaug gaisa kuģu flote dažādās valstīs. Tas nozīmē, ka zinātniekiem vēl ir jāizstrādā efektīvi veidi, kā aizsargāt ozona vairogu no iznīcināšanas.

Ikdienas līmenī ikviens var arī dot savu ieguldījumu. Ozons sadalīsies mazāk, ja gaiss kļūs tīrāks, tajā būs mazāk putekļu, kvēpu un toksisku transportlīdzekļu emisiju. Lai aizsargātu plāno ozonosfēru, nepieciešams pārtraukt atkritumu dedzināšanu, nodrošināt to drošu apglabāšanu visur. Transports būtu jāpāriet uz videi draudzīgāku degvielu, un visur jātaupa dažāda veida energoresursi.