Ozona slāņa noārdīšanās cēloņi nav plaši izplatīti, bet gan koncentrēti, un šie ozona slāņa noārdīšanās cēloņi ir bijuši kopš civilizācijas pirmsākumiem.
Zemes atmosfērai ir vairāki līmeņi. Troposfēra, zemākais slānis, stiepjas no Zemes virsmas līdz aptuveni 10 km augstumam. Gandrīz visas cilvēku darbības, kas palielina atmosfēras piesārņojumu, notiek troposfērā. Everesta kalns, pasaules augstākā virsotne, ir tikai aptuveni 9 kilometrus augsts. Stratosfēra, kas stiepjas no 10 kilometriem līdz aptuveni 50 kilometriem, satur ozona slāni. Lielākā daļa komerciālo lidmašīnu arī lido stratosfēras apakšējā daļā.
Mūsu galvenā interese šajā rakstā ir aplūkot ozona slāņa noārdīšanās cēloņus un to, ko var darīt, lai aizsargātu mūsu ozona slāni no noārdīšanās.
Tātad,
Kas ir tviņš ozona slānis?
Ozona slānis ir Zemes atmosfēras apgabals, kurā ozona gāze, neorganiska molekula ar ķīmisko formulu O3, ir sastopama salīdzinoši augstā koncentrācijā. Ozona slānis pāri poliem ir biezāks nekā virs ekvatora. 1913. gadā franču fiziķi Čārlzs Fābri un Anrī Buisons atklāja ozona slāni.
Ozons ir gaiši zila gāze ar asu (hloram līdzīgu) smaku. Lielākā daļa atmosfēras ozona atrodas stratosfēras slānī no 9 līdz 18 jūdzēm (15 līdz 30 kilometriem) virs Zemes virsmas. Neskatoties uz augsto koncentrāciju, šī slāņa koncentrācija joprojām ir zema atšķirībā no citām stratosfēras gāzēm.
Ozons veidojas atmosfērā, kad saules stari sadala skābekļa molekulas atsevišķos atomos. Šie atsevišķie atomi mijiedarbojas ar tuvumā esošo skābekli, veidojot ozonu, trīs skābekļa molekulu. Ozona molekulas tiek nepārtraukti ģenerētas un iznīcinātas stratosfērā jebkurā laikā. Gadu desmitu laikā, kad tas tika mērīts, kopējais apjoms ir bijis diezgan stabils.
Lai gan uz katriem desmit miljoniem gaisa molekulu ir tikai aptuveni trīs molekulas, ozona slānis kalpo kā Zemes sauļošanās līdzeklis, absorbējot aptuveni 98 procentus kaitīgo ultravioleto vai UV staru. Stratosfēras ozona slānis absorbē daļu no saules starojuma, neļaujot tam sasniegt planētas virsmu.
Ja ozona slānis nepastāvētu, UV stari sterilizētu Zemi. Būtu kaitīgas sekas , piemēram, vairāk saules apdegumu, vairāk ādas vēža gadījumu, vairāk acu bojājumu gadījumu, koku un augu vīte un bojāeja, kā arī ievērojami samazināta raža ar bojātu, bet joprojām esošu ozona slāni. Rezumējot, ozons ir patiešām svarīgs.
Zinātnieki ir apkopojuši datus par vidējo ozona līmeni dabiskajos ciklos, kas aptver vairākas desmitgades. Saules plankumi, gadalaiki un platuma grādi ietekmē ozona koncentrāciju atmosfērā. Tie ir labi saprotami un paredzami procesi. Katrai dabiskajai ozona samazināšanās ir sekojusi atjaunošanās. Tomēr, sākot ar 1970. gadiem, zinātniskie pierādījumi atklāja, ka ozona vairogs tiek noplicināts tādos veidos, kas nav saistīti ar dabiskiem procesiem.
Ozona slāņa nozīme
Kad ozons tiek atklāts mūsu zemākajā atmosfērā (pazīstams kā troposfēra), tas tiek klasificēts kā gaisa piesārņotājs, kas ir ārkārtīgi kaitīgs cilvēku veselībai. Mums tas ir vajadzīgs arī stratosfērā, jo pat zemā koncentrācijā 12 daļas uz miljonu ozons tik efektīvi absorbē saules UV starojumu, ka pat neliels daudzums ir pietiekams, lai aizsargātu mūs uz Zemes.
UV starojumu izstaro saule un tas kaitē dzīvām būtnēm. Šis slānis absorbē starojumu, kas neļauj tiem sasniegt zemes virsmu. Ozons pasargā Zemi no Saules kaitīgajiem ultravioletajiem (UV) stariem. Dzīve uz Zemes būtu ārkārtīgi sarežģīta bez ozona slāņa atmosfērā.
Augi, kā arī planktoni, kas baro lielāko daļu okeāna dzīvības, nespēj attīstīties un augt augstā ultravioletā starojuma līmenī. Ja ozona slāņa aizsardzība būtu novājināta, cilvēki būtu vairāk pakļauti ādas vēzim, kataraktai un imūnsistēmas traucējumiem.
Ozona slāņa noārdīšanās cēloņi
Ozona slānis ir kļuvis plānāks piesārņojuma dēļ , kas savukārt ir novedis pie ozona slāņa retināšanās, pakļaujot dzīvību uz Zemes kaitīgam starojumam. Ozona caurumi ir izplatīts apzīmējums ozona slāņa bojājumu zonām, lai gan šis termins ir maldinošs. Ozona slāņa bojājumi izskatās kā plāns pleķītis, kura plānākās daļas atrodas poliu tuvumā.
Kopš 1980. gadu vidus piesārņojums ir ietekmējis ozona slāni virs Antarktikas. Temperatūra šajā vietā paātrina CFC pārvēršanos par ozonu veidojošu hloru. CFC izplatīja attīstītās valstis ziemeļu puslodē aptuveni 90% no pašlaik atmosfērā esošajiem CFC.
Monreālas protokols, kas parakstīts 1989. gadā, aizliedza ozona slāni noārdošo ķīmisko vielu ražošanu. Kopš tā laika hlora un citu ozona slāni noārdošo vielu daudzums atmosfērā ir nepārtraukti samazinājies. Paredzams, ka hlora līmenis sākotnējā stāvoklī atgriezīsies aptuveni 50 gadu laikā, norāda zinātnieki. Antarktikas ozona slāņi līdz tam laikam būs sarukuši līdz mazāk nekā astoņiem miljoniem kvadrātjūdžu.
Vairāki galvenie ozona slāņa noārdīšanās cēloņi ir izraisījuši ozona caurumu.
Ozona slāņa noārdīšanās dabiskie cēloņi
Ir atklāti daži dabas parādības, kas izjauc ozona slāni. Tomēr ir atklāts, ka tas izraisa tikai 1-2 procentu ozona slāņa noārdīšanos un ka sekas ir tikai pārejošas. Ozona slāņa noārdīšanās dabiskie cēloņi ietver
1. Saules plankumi
Saules enerģijas izlaide ir atšķirīga, īpaši 11 gadu saules plankumu cikla laikā. Tā kā 11 gadu saules plankumu cikla aktīvās daļas laikā Zemi sasniedz vairāk UV, rodas vairāk ozona. Šis process var palielināt vidējo ozona koncentrāciju par aptuveni 4% virs poliem, bet, ja to aprēķina vidēji visā pasaulē, globālais vidējais ozona pieaugums ir tikai aptuveni 2%.
Kopējais ozona līmenis pasaulē ir samazinājies par 1-2 procentiem no maksimālā līdz minimumam normāla cikla laikā, liecina novērojumi, kas datēti ar 1960. gadiem.
2. Stratosfēras vēji
Ļoti spēcīgi vēji stratosfērā transportē slāpekļa gāzi no saules vētrām tālāk atmosfērā, kur tie sajaucas ar ozona slāni un uzbrūk tam.
3. Vulkānu izvirdumi
Hlora ķīmisko pārvēršanu reaktīvākās formās, kas iznīcina ozonu, veicina sprādzienbīstami vulkāna izvirdumi, kas stratosfērā ievada ievērojamu daudzumu sēra dioksīda. Tiek uzskatīts, ka ozona slāņa noārdīšanos ir veicinājuši arī lieli vulkāna izvirdumi (jo īpaši El Chichon 1983. gadā un Pinatubo kalns 1991. gadā).
Cilvēka radīti ozona slāņa noārdīšanās cēloņi
Ir arī cilvēka radīti ozona slāņa noārdīšanās cēloņi, un tie ir galvenie ozona slāņa noārdīšanās cēloņi, tostarp
1. Hlorfluorogļūdeņražu izmantošana
Viens no cilvēka radītajiem ozona slāņa noārdīšanas cēloņiem ir hlorfluorogļūdeņražu izmantošana, taču tas ir arī viens no galvenajiem ozona slāņa noārdīšanas cēloņiem.
1900. gadu sākuma ledusskapjos kā aukstumaģentus izmantoja indīgas gāzes, piemēram, amonjaku un metilhlorīdu. Diemžēl, tā kā no ierīcēm izplūda bīstamas gāzes, tas izraisīja letālu iznākumu. Rezultātā sākās netoksiskas, neuzliesmojošas ķīmiskas vielas medības, ko izmantot kā aukstumaģentu. Tā rezultātā radās CFC. CFC ir dažādos veidos, bet divi visizplatītākie ir CFC-11 un CFC-12.
CFC ražošana un izmantošana sāka pieaugt pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados. Katru gadu līdz 1930. gadu sākumam atmosfērā tika izmesti gandrīz 300 miljoni mārciņu CFC-11. Pēc tam 1980. gadā britu pētnieks Džo Farmans un viņa kolēģi publicēja pētījumu par milzīgiem sezonāliem ozona zudumiem Antarktīdā.
Monreālas protokols, kas ierobežo CFC ražošanu un izmantošanu, tika parakstīts 1987. gadā, pateicoties ātrās zinātniskās kopienas, nozares un likumdevēju kopīgiem centieniem.
Monreālas protokolu tagad ir parakstījušas visas planētas valstis. Lai gan CFC ir aizliegts, ozona slānis turpina noārdīties. Tas ir tāpēc, ka CFC kalpošanas laiks ir no 50 līdz 100 gadiem, un ir nepieciešams laiks, lai CFC daudzums vidē ievērojami samazinātos. Turklāt CFC joprojām tiek emitēti atmosfērā.
CFC lēnām izdalās, piemēram, vecam ledusskapim vai gaisa kondicionēšanas iekārtai nolietojoties poligonā. Ir nepieciešami aptuveni 5 gadi, lai gaisā izplūdušo CFC ietekmi varētu just Antarktīdā, kur notiek izsīkums. CFC, kas rodas zemes līmenī, galu galā nonāk stratosfērā.
Tā kā lielāko daļu saules UV starojuma bloķē ozons stratosfērā, CFC ir jāpaceļas ārpus ozona slāņa, pirms saules gaisma var tos noārdīt. Saules starojums, kad tas ir pietiekami augsts, izdala hloru, kura lielākā daļa tiek pārveidota par ozonu sālsskābes un hlora nitrāta veidā.
Tā kā šīs reakcijas ir raksturīgas tikai polārajiem apgabaliem, to ārkārtīgi zemās temperatūras dēļ stratosfērā, kas rada atšķirīgu mākoņu veidu, šīm vielām nonākot ceļā uz Antarktīdu, sākas šīs ķīmiskās reakcijas (polārie stratosfēras mākoņi). Ziemā polārais virpulis rodas dienvidu puslodes stratosfērā, kad temperatūra pazeminās.
Temperatūra joprojām ir pietiekami auksta, lai radītu polāros stratosfēras mākoņus, saules gaismai atgriežoties Antarktīdā ziemas beigās un agrā pavasarī. Tagad ir arī saules gaisma. Uz mākoņu daļiņu virsmām notiek ķīmiskas reakcijas, pārvēršot nereaģējošo hloru un bromu reaktīvos savienojumos.
Virpulis kalpo kā konteiners, kas satur Antarktikas stratosfēras saturu tā robežās un ļauj reaktīvajiem hlora un broma savienojumiem iznīcināt ozona molekulas. Šīs reakcijas turpināsies tik ilgi, kamēr pastāvēs ozona molekulas, līdz ozons ir gandrīz noplicināts. To sauc par ozona caurumu.
Tomēr atmosfēras eksperti ir atklājuši, ka šīs reakcijas ātrums nav tik augsts, kā sākotnēji domāts, tāpēc CFC vairs nav galvenais ozona noārdīšanas virzītājspēks.
2. Globālā sasilšana
Globālā sasilšana, kas izraisa klimata pārmaiņas, ir arī viens no cilvēka radītajiem ozona slāņa noārdīšanās cēloņiem. Globālās sasilšanas un siltumnīcas efekta rezultātā lielākā daļa siltuma tiek iesprostota troposfērā, kas ir slānis zem stratosfēras.
Tā kā stratosfērā atrodas ozons, siltums nesasniedz troposfēru, tādējādi saglabājot vēsumu. Tā kā ozona slāņa atjaunošanai ir nepieciešams maksimālais saules gaismas un siltuma daudzums, ozona slānis ir noplicināts.
3. Neregulētas raķešu palaišanas
Raķešu palaišana ir arī viens no galvenajiem cilvēka radītajiem ozona slāņa noārdīšanas cēloņiem. Saskaņā ar pētījumiem, neregulēta raķešu palaišana noārda ozona slāni daudz vairāk nekā CFC. Ja tas netiks novērsts, tas var izraisīt ievērojamu ozona slāņa noārdīšanos līdz 2050. gadam.
4. Slāpekļa savienojumi
Tiek uzskatīts, ka viens no ozona slāņa noārdīšanās cēloņiem ir neliels daudzums slāpekļa savienojumu, ko izdala cilvēka darbība, piemēram, NO, N2O un NO2.
Ozona slāni noārdošās vielas (ODS)
"Ozona slāni noārdošās vielas ir tādas vielas kā hlorfluorogļūdeņraži, haloni, oglekļa tetrahlorīds, fluorogļūdeņraži utt., kas ir atbildīgas par ozona slāņa noārdīšanos."
Ozona slāni noārdošs Zemāk esošajā atmosfērā vielas ir videi draudzīgas, relatīvi stabilas un nav toksiskas. Tāpēc laika gaitā tie ir kļuvuši arvien populārāki. Tomēr to stabilitātei ir jāmaksā: tie var peldēt un palikt nekustīgi stratosfērā.
Kad ONV tiek sadalīti spēcīgajā UV starojumā, rodas hlors un broms. Ir zināms, ka ozona slāni virsskaņas ātrumā noārda hlors un broms. Viņi to panāk, no ozona molekulas noņemot atomu. Vienai hlora molekulai ir spēja noārdīt tūkstošiem ozona molekulu.
Ozona slāni noārdošie savienojumi atmosfērā ir palikuši daudzus gadus un turpinās to darīt arī nākotnē. Tas faktiski nozīmē, ka daudzi ozona slāni noārdošie savienojumi, kuriem pēdējo 90 gadu laikā cilvēki ir ļāvuši nonākt atmosfērā, joprojām atrodas atmosfērā, veicinot ozona slāņa noārdīšanos.
Tālāk ir sniegts saraksts ar dažiem visbiežāk sastopamajiem ozona slāni noārdošajiem savienojumiem un to izdalīšanās avotiem:
- Hlorfluorogļūdeņraži (CFC)
- Fluorogļūdeņraži (HCFC)
- Haloni
- Oglekļa tetrahlorīds
- Metilhloroforms
1. Hlorfluorogļūdeņraži (CFC)
To sauc par visplašāk izmantoto ozona slāni noārdošo savienojumu, jo tas veido vairāk nekā 80% no kopējā ozona slāņa noārdīšanas. Pirms 1995. gada to izmantoja kā dzesēšanas šķidrumu sadzīves tehnikā, piemēram, saldētavās, ledusskapjos un gaisa kondicionieros gan ēkās, gan automašīnās. Šo ķīmisko vielu satur ķīmiskās tīrīšanas līdzekļi, slimnīcu sterilizatori un rūpnieciskie šķīdinātāji. To izmanto arī putuplasta izstrādājumos, piemēram, matračos un spilvenos, kā arī izolācijai mājās.
2. Fluorogļūdeņraži (HCFC)
Laika gaitā fluorogļūdeņraži ir ieņēmuši hlorfluorogļūdeņražu pozīciju. Tie nav tik kaitīgi ozona slānim kā CFC.
3. Haloni
To izmanto īpašos ugunsdzēšamos aparātos situācijās, kad ūdens vai ugunsdzēšamo aparātu ķīmiskās vielas var sabojāt aprīkojumu vai vielu.
4. Oglekļa tetrahlorīds
Tas ir atrodams arī vairākos šķīdinātājos un ugunsdzēšamos aparātos.
5. Metilhloroforms
Aukstā tīrīšana, attaukošana ar tvaiku, ķīmiskā apstrāde, līmvielas un daži aerosoli ir plaši izplatīti rūpniecībā.
Ozona slāņa noārdīšanās cēloņus var grupēt divās daļās, un ir dabiskie un cilvēka radītie ozona slāņa noārdīšanās cēloņi.
kā uz Protē Ozona Lvakar
Dažas darbības ir veiktas visā pasaulē, lai samazinātu ozona slāņa noārdīšanos, tādējādi aizsargājot ozona slāni.
Monreālas protokols
Monreālas protokolu par ozona slāni noārdošiem savienojumiem 1987. gadā izstrādāja starptautiskā sabiedrība, lai risinātu ozona slāņa zuduma problēmu. Tas bija pirmais starptautiskais līgums, ko parakstīja visas pasaules valstis, un to bieži uzskata par ANO lielāko veiksmes stāstu vides jomā.
Monreālas protokola mērķis ir līdz minimumam samazināt ozona slāni noārdošo vielu ražošanu un patēriņu, lai samazinātu to klātbūtni atmosfērā un tādējādi aizsargātu Zemes ozona slāni.
ES regulējums
ES noteikumi par vielām, kas noārda ozona slāni, ir vieni no visstingrākajiem un progresīvākajiem pasaulē. ES ir ne tikai īstenojusi Monreālas protokolu, izmantojot virkni tiesību aktu, bet arī pakāpeniski atcēlusi kaitīgās vielas ātrāk nekā nepieciešams.
Pašreizējā ES “Ozona regulā” ( Regula (EK) Nr. 1005/2009 ) ir iekļauti dažādi pasākumi, lai nodrošinātu augstāku mērķu līmeni. Lai gan Monreālas protokols regulē šo ķīmisko vielu ražošanu un vairumtirdzniecību, Ozona regula ierobežo to lietošanu vairumā gadījumu (daži lietojumi ES joprojām ir atļauti). Turklāt tā regulē ne tikai vairumtirdzniecību, bet arī tos savienojumus, kas atrodami produktos un iekārtās.
ES Ozona regula arī nosaka licencēšanas prasības visu ozona slāni noārdošo vielu eksportam un importam, kā arī regulē un uzrauga vielas, uz kurām neattiecas Monreālas protokols (vairāk nekā 90 ķīmiskās vielas), kā arī vēl piecām ķīmiskām vielām, kas pazīstamas kā “jaunas vielas”.
Lai turpinātu ozona slāņa atjaunošanos, globāli jāveic šādas darbības:
- Nodrošināt, ka esošie ozona slāni noārdošo vielu ierobežojumi tiek atbilstoši īstenoti un ka ozona slāni noārdošo vielu patēriņš pasaulē turpina samazināties.
- Nodrošināt, lai ozona slāni noārdošie savienojumi (gan noliktavās, gan esošajās iekārtās) tiktu apstrādāti ekoloģiski labvēlīgā veidā un tiktu aizstāti ar klimatam draudzīgām alternatīvām.
- Nodrošinot, ka ozona slāni noārdošās ķīmiskās vielas netiek novirzītas no to likumīgās lietošanas.
- Ozona slāni noārdošo savienojumu izmantošanas samazināšana lietojumos, kas nav saistīti ar patēriņu, kā noteikts Monreālas protokolā.
- Nodrošināt, ka nerodas jaunas ķīmiskas vielas vai tehnoloģijas, kas varētu apdraudēt ozona slāni (piem., vielas ar ļoti īslaicīgu mūžu).
Darbības, kas jāveic personām, lai aizsargātu ozona slāni.
- Izvairieties ieelpot gāzes, kas ir kaitīgas ozona slānim to sastāva vai ražošanas metodes dēļ. CFC (hlorfluorogļūdeņraži), halogenētie ogļūdeņraži, metilbromīds un slāpekļa oksīds ir vienas no kaitīgākajām gāzēm.
- Samaziniet automašīnu izmantošanu. Pilsētā, riteņbraukšana vai pastaigas ir labākie pārvietošanās veidi. Ja jums jābrauc ar automašīnu, mēģiniet koplietot automašīnu, lai samazinātu automašīnu skaitu uz ceļa, tādējādi samazinot piesārņojumu un ietaupot naudu.
- Izvairieties no tīrīšanas līdzekļu lietošanas, kas kaitē gan videi, gan mums pašiem. Daudzi tīrīšanas līdzekļi satur šķīdinātājus un kodīgus savienojumus, tomēr tos var aizstāt ar netoksiskām alternatīvām, piemēram, etiķi vai bikarbonātu.
- Iegādājieties lietas, kas ražotas jūsu reģionā. Tādā veidā jūs ne tikai saņemat svaigas lietas, bet arī izvairāties no pārtikas, kas nobraukts lielos attālumos. Šī produkta pārvadāšanai izmantotās vides dēļ, palielinoties nobrauktajam attālumam, rodas vairāk slāpekļa oksīda.
- Uzturiet gaisa kondicionierus labā darba kārtībā, jo kļūmes izraisa CFC nokļūšanu atmosfērā.
Ozona slāņa noārdīšanās cēloņi - Biežāk uzdotie jautājumi
Ko dara ozona slānis?
Stratosfēras ozona slānis absorbē daļu no saules starojuma, neļaujot tam sasniegt planētas virsmu. Jo īpaši tas absorbē spektra UVB daļu. UVB ir ultravioletās gaismas veids, kas nāk no saules (un saules lampām) un kam ir daudz negatīvu seku.
No kā sastāv ozona slānis?
Stratosfēras ozona slānis sastāv no ozona gāzes (90 procenti no kopējā ozona atmosfērā). Ultravioletās (UV) gaismas iedarbība uz skābekļa molekulām, kas sastāv no diviem skābekļa atomiem, rada ozonu, kas sastāv no trim skābekļa atomiem.