Разрушение озонового слоя

Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на климат и защищающей все живое на Земле от излучения Солнца, является озоновый слой, поглощающий уф солнечную радиацию с длиной волны 0,15-0,29 мкм. Озон – это трехатомная молекула кислорода, обладающая большой химической активностью и токсичностью. Это газ синего цвета, сильный окислитель, при больших концентрациях разлагается со взрывом. В природных условиях образуется из кислорода при электрических разрядах и под действием УФИ. В зависимости от высоты атмосферный озон подразделяется на 3 вида: тропосферный, стратосферный и мезосферный. В тропосфере он является вредным для здоровья людей токсикантом (ПДК 0,0001 мг/л). Его содержание в тропосфере за последние десятилетия удвоилось.

Стратосферный озон выступает как защитник всего живого на Земле. Основная его масса сосредоточена в толще 10-50 км, максимальная концентрация – в слое 15-25 км, примерно в 10 раз выше, чем у поверхности Земли. Весь озон атмосферы при конденсации превратился бы в пленку толщиной 3 мм.

В мезосфере роль озона относительно невелика – он является одним из компонентов атмосферного воздуха, участвующим в сложной системе фотохимических взаимодействий.

Озон образуется в стратосфере под действием ультрафиолета из кислорода по реакциям:

Из молекулярного образуется атомарный кислород:

О₂ + hV -> 2О (1)

О₂ + О -> О₃ (2)

В свою очередь озон диссоциирует:

О₃ +hV -> O₂ + O (3)

Будучи химически активными, озон и кислород взаимодействуют между собой:

О + О₃ -> О₂ + О₂ (4)

Следовательно, концентрация озона будет зависеть от соотношения скорости его образования (2) и разрушения (3), (4).

Хозяйственная деятельность человека привела к появлению факторов, разрушающих озоновый слой в стратосфере.

Многие века ничто не предвещало беды. Однако, в последние десятилетия было замечено, что примерно с 1975 года каждой весной над Антарктидой образуется так называемая озоновая дыра: содержание озона в стратосфере над шестым континентом уменьшается на 50%.(Площадь около 5 млн. км², сейчас её площадь 28,3 млн. км², осень 2001 г). Позже обозначилась и на Севере- озоновый слой там сократился на 10%, а это уже непосредственно касается густонаселенных стран Европы и Северной Америки. В России в 1996 году самые большие дыры были над Якутией и Дальним Востоком. В этом же году озоновый слой уменьшался на 30% над Коми, Архангельской и Кировской областями.

Первооткрыватель озоновой дыры - исследователь британской арктической службы Джозеф Чарльз Фарман.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ

1. Главный виновник образования озоновых дыр - это Солнце, т.к. в годы повышенной солнечной активности размеры дыр резко увеличиваются. Но большое влияние оказывают и различные примеси, образующиеся в основном при участии человека.

2. Сегодня известно более 100 реакций, влияющих на концентрацию озона в атмосфере. Но наиболее разрушительными являются молекулы хлора. Анализ поступления хлорсодержащих веществ в атмосферу показал, что сегодня они стали главной опасностью. К таким веществам относятся в первую очередь хлорфторуглероды (ХФУ) или хладоны

Хладоны - это антропогенные вещества, используемые в производстве аэрозолей, каучуков и хлоропластов, в холодильной промышленности. Их широкое применение в течение нескольких десятилетий не вызывало тревоги. В нижних слоях атмосферы они не вступают ни в какие химические реакции и не оказывают токсичного действия. Но именно эта “инертность” позволяет им подниматься в стратосферу. Озоновый слой сильнее всего разрушен в высоких широтах. Одновременно здесь же отмечено высокое содержание хлорсодержащих соединений, в 210-15 раз выше нормы. Это объясняется тем, что в более низких широтах ион хлора блокируется метанной группой.

Наиболее распространенным является хладон 11- СFCL₃.

Попадая в верхние слои атмосферы он разлагается ультрафиолетом с выделением атомарного хлора:

СFCL₃ -> CFCL₂ + CL

который разрушает озон:

СL + O₃ -> CLO + O₂

Образующийся монооксид хлора взаимодействует с атомарным кислородом и снова образует атомарный хлор, идущий на разрушение озона:

СLO + O -> O₂ + CL

Т.е. один атом хлора может разрушить до 100 молекул озона.

3. В качестве катализаторов реакций разрушения озона были обнаружены оксиды азота, важным поставщиком которых в стратосферу является реактивная авиация и запуски космических ракет. Затем было установлено, что большое количество закиси азота поступает в атмосферу в связи с применением азотных удобрений в сельском хозяйстве. Кроме того, важный источник оксидов азота – это промышленность и энергетика

NO + O₃ -> NO₂ + O₂

NO₂ + O -> NO + O₂

NO многократно участвует в процессе уничтожения озона.