Пространственно- временная изменчивость распределения озона
в земной атмосфере.
Распределение озона в земной атмосфере по высоте показано на рисунке 2.
Рисунок 2 Зависимость парциального давления озона от высоты над земной поверхностью.
Как видим из рисунка 2, с удалением от поверхности Земли, парциальное давление озона, а значит и его концентрация, растет и достигает максимума на высоте 23-28 км. Здесь воздух содержит от 3×1011 до 3×1012 молекул в одном кубическом сантиметре. Выше содержание озона в воздухе монотонно снижается до высоты 90-100 км, где наблюдается еще один его максимум, в котором парциальное давление озона не превосходит 1 мПа. Далее оно монотонно убывает стремясь к нулю.
Основной характеристикой распределения озона в атмосфере над различными участками земной поверхности является общее содержание озона ОСО. Оно впервые было измерено Добсоном (младшим) на метеостанции п. Ароза (Швейцария) в 1926 году.
На территории СССР аналогичные наблюдения впервые осуществил академик В. А. Фесенков в Купчино (под Москвой). Ныне в Украине действуют озонометрические станции в Киеве, Борисполе (под Киевом), Одессе, Феодосии и Львове, ранее входившие в сеть станций СССР, функционирующую с 1960 года.
С 1979 года осуществляется глобальный спутниковый мониторинг ОСО, информация которого представлена в Интернете на сайте WOUDC (Всемирного центра мониторинга ультрафиолетовой радиации и озона, расположенного в Торонто, Канада).
ОСО характеризуется толщиной слоя, который мог бы образовать весь озон, содержащийся в атмосфере над некоторым участком земной поверхности, если бы его полностью собрать в приземном слое земной атмосферы и создать в этом слое температуру 0оС и давление равное нормальному атмосферному. Наиболее распространены такие характеристики ОСО как среднесуточное, среднемесячное и среднегодовое значения, получаемые путем усреднения его мгновенных значений за соответствующий отрезок времени.
ОСО измеряется в единицах Добсона (е. Д.), в качестве которой рассматривается 0.01 мм толщины этого слоя. Среднее значение ОСО в земной атмосфере равно 350 е. Д. Максимальные значения ОСО достигают 650 е. Д. (над Камчаткой и Охотским морем), а минимальные 130 е. Д. в озоновой дыре, существующей над Антарктидой с мая по ноябрь.
Рисунок 3. Пример распределения ОСО в атмосфере над южным полушарием земли 12.10.2000 в 12 .00 по гринвичскому времени.
На протяжение всего года не превышают 275 е. Д. значения ОСО над экваториальным климатическим поясом. Над Украиной на протяжение года ОСО изменяется в пределах 300-380 е. Д..
У поверхности Земли фоновая концентрация озона в течение суток проходит через максимум днем в 10-18 ч и минимум перед рассветом в 3-6 ч.. В апреле и мае концентрация озона здесь в 3,5 раза выше, чем в октябре и ноябре.
В атмосфере городов концентрация озона выше, чем в сельской местности.
Физические и химические свойства газообразного озона.
Физические свойства
При нормальных условиях озон — голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.
Строение молекулы озона представлено на рисунке 4:
Рисунок 4. Строение молекулы озона.
Обе связи O-O в молекуле озона имеют одинаковую длину 1,272 Å.
Угол между связями составляет 116,78°.[1]
Центральный атом кислорода sp²-гибридизован, имеет одну неподелённую пару электронов.
Порядок каждой связи 1,5, резонансные структуры — с локализованной одинарной связью с одним атомом и двойной с другим и наоборот.
Молекула озона полярна, дипольный момент 0.5337 D.[2]
Молекулярная масса озона — 47,998 а.е.м.
Плотность газа при нормальных условиях — 2,1445 кг/м³. Относительная плотность газа по кислороду 1,5; по воздуху — 1,62 (1,658 [3]).
Плотность жидкого озона при −183 °C — 1,71 кг/м³
Температура кипения — −111,9 °C.
Температура плавления — -197,2 ± 0,2 °С .
Растворимость озона в воде при 0 °С — 0,394 кг/м³ (0,494 л/кг), она в 10 раз выше по сравнению с кислородом.
В газообразном состоянии озон диамагнитен, в жидком — слабо парамагнитен.
Запах — резкий, специфический «металлический» (по Менделееву — «запах раков»).
При больших концентрациях запах озона напоминает запах хлора. Запах ощутим даже при разбавлении 1 : 100000.
Основными методами, применяемыми для определения содержания озона являются фотометрический (в УФ области), иодометрический и люминесцентный .