Битва за озон
Германский химик Кристиан Фридрих Шенбейн, выделивший в 1840 грам. хим методом новейший газ и назвавший его озоном (от греч. оzon — благоухающий), вероятнее всего, и не додумывался, сколь решающим окажется его открытие. Только лишь десятилетия спустя стало светло, что озон может есть ультрафиолетовое излучение и что в атмосфере грызть целый озоновый покров, сформировавшийся сотки миллионов годов назад и позволивший жизни выбраться из океана на сушу.Германский химик Кристиан Фридрих Шенбейн, выделивший в 1840 грам. хим методом новейший газ и назвавший его озоном (от греч. оzon — благоухающий), вероятнее всего, и не додумывался, сколь решающим окажется его открытие. Лишь десятилетия спустя стало светло, что озон может кушать ультрафиолетовое излучение и что в атмосфере грызть целый озоновый оболочка, сформировавшийся сотки миллионов годов назад и позволивший жизни выбраться из океана на сушу.
Жизнь стратосферного озона — цепочка общих перерождений. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны младше 242 нм расщепляет молекулу кислорода, O2, на два атома, тот или другой, встречаясь с иными молекулами кислорода, образуют О3 — молекулы озона. Крайние, подвергаясь УФ-излучению (не непременно коротковолновому) распадаются на O и O2. Освободившийся атомарный кислород прикрепляется к молекуле кислорода — и опять рождается O3, который Эта стратосферная притча о белоснежном бычке водилась бы безграничной, если б озон не гибнул.
Досье Discovery
озон (O3) — газ голубого цвета с резким металлическим ароматом. Озоновый оболочка — самая юная атмосферная часть и, точно, самая изумительная. Ежели цельный атмосферный озон можнож имелось бы сжать до давления одной атмосферы при температуре 0 С, вышел бы оболочка шириной итого три мм.
Прибывая природным щитом от ультрафиолетовых полупрямых, озон вместе с тем прибывает сильнейшим окислителем и ядовитым ядом. Конкретно потому ученые молвят о хорошем и плохом озоне. 1-ый — в стратосфере, с величайшей концентрацией на вышине 20-25 км, а 2-ой — в приземном покрове атмосферы, он появляется в городском смоге.
При встрече с атомарным кислородом из О3 и О достается две молекулы О2. Если б действовал лишь этот механизм, тот или иной раскрыл Сидни Чепмен в начале 1930-х гг., озоновый оболочка был бы в дважды гуще теперешнего. Ученые нашли, что в процессе его смерти участвует не только лишь кислород, да и хлор, бром, йод, окислы азота и водорода, каждый атом тот или другой способен убить сотку тыщ молекул О3. Цепные реакции с ролью этих катализаторов шли в атмосфере миллионы лет, пока озоновый оболочка не установился на определенном степени — достаточном, чтоб не пропускать страшный для проживания на Миру спектр УФ-излучения.
Протоколы, тот или другой выручили мир
Пионером в измерении озона стала швейцарская станция Ароза, теснее с центра 1920-х гг. употребляющая спектрофотометр, сконструированный английским физиком Гордоном Добсоном (это его именованием названа единица измерения озонового покрова). Конкретно Ароза может похвастать самой долговременной историей наблюдений. Иным прорывом в исследовании озонового покрова стал пуск NASA в 1978 грам. спутника Nimbus-7 со спектрометром TOMS на борту.
То, что с озоновым оболочкой не многие в порядке стало приметно в 1970-х гг. Широтные и сезонные потрясения, само собой разумеется, постоянно присутствовали, но конкретно тогда оболочка начал год от года худеть. Тогда же южноамериканские химики сделали главные открытия, дотрагивающиеся жизни и погибели озона. В 1970 грам. Пол Крутцен нашел, что закись азота (N2O) антропогенного происхождения может добраться до стратосферы и там сильно навредить озону. В 1974 грам. Франк Шервуд Роуланд и Марио Молина выдвинули подобную догадку, но теснее сравнительно хлорфторуглеродов (фреонов), пространно применявшихся в индустрии с 1950-х гг. Исследования догадку подтвердили, подходящие доклады имелись представлены в Конгрессе США.
Был изготовлен прогноз, что при наращивании производства фреонов к центру XXI в. озоновый оболочка истощится в дважды. Это значило катастрофу, ведь жизнь смогла выбраться из океана лишь тогда, иной раз озоновый оболочка достиг 80 % от современного ватерпаса.
Началась беспрецедентная по масштабам борьба с фреонами, охватившая цельный мир. Главным ее результатом стала Венская конвенция, принятая в марте 1985 грам. и нашедшая механизмы интернационального сотрудничества по охране озонового покрова. А ведь тогда ни о какой озоновой дыре над Антарктидой мир к тому же не додумывался. Близкое сенсационное заявление английский геофизик Джо Фарман, тот или иной действовал на антарктической станции Холли-Бей, сделал два месяца спустя. Он, правда, не употреблял слова дыра, это образное определение позднее выдумали журналисты. Фарман сказал, что полярной ну почти в конце зимы озоновый оболочка над Антарктидой истощился на 35 %.
Как позже выяснилось, спутник закреплял суровое истощение еще с начала 1980-х гг., но методом контроля эти предоставленные отбраковывались как неприемлимо басистые, другими словами ложные. Сейчас же эти числа подтвердились с наземной станции. Общественность водилась в шоке. Наиболее 40 государств в 1987 грам. ратифицировали Монреальский протокол о замораживании производства и употребления хлорфторуглеродов. Следующие поправки удлинили перечень запрещенных озоноразрушающих веществ и определили сроки полного прекращения их производства. Число примкнувших к протоколу государств приблизилось к двум соткам. Но вопросец о том, отчего дыра образовалась в Антарктиде, ежели главная масса фреонов делается в Северном полушарии, не заканчивал тревожить не только лишь ученых, да и элементарных обывателей.
Весеннее обострение
Фреоны, синтезированные в 1920-х гг., — нетоксичные, негорючие, обыкновенные в производстве и хранении газы. Они приобрели пространное употребление в качестве вытеснителей (в аэрозольных баллончиках), вспенивателей (в производстве пенопластов), хладоносителей (в холодильных конструкциях), пламегасителей и растворителей. Одним словом, имелись подозрительно неплохи. И в итоге оказались миной медленного действия.
Пока фреоны плавали в тропосфере, не вступая ни с чем в реакцию, все имелось великолепно. Но молекулы фреона инертны, а следовательно, долговечны. Они могут странствовать по атмосфере десятилетиями. Поднявшись с тропическими конвективными потоками на возвышенность 15 км, а потом
Nota Bene
Атмосфера состоит из пары покровов: тропосфера (0-10 км), стратосфера (10-50 км), мезосфера (50-85 км), термосфера (85-690 км), экзосфера (690-10000 км). В состав атмосферы входят: азот, кислород, аргон, пары воды, углекислый газ, неон, гелий, метан, криптон, водород, ксенон, закись азота и др.
Спектрофотометр Добсона — устройство для исследования спектрального состава УФ-излучения, определяющий совместное число озона в атмосфере на основанию предоставленных о поглощенном ультрафиолете.
Единица Добсона — величина, равноправная одной сотой мм озонового покрова, сжатого до давления в одну атмосферу при 0 С. Гетерогенный процесс — хим процесс, идущий на границе раздела фаз (к примеру, жесткой и газообразной).
без помощи других добравшись до стратосферы, фреоны начинают распадаться под действием ультрафиолетового излучения, порождая злейшего неприятеля озона — атомарный хлор. На возвышениях 15-25 км, где грызть аэрозольные части, он участвует в гетерогенном процессе, тот или иной и можнож проговорить спасибо за образование антарктической дыры. Жаждая, само собой разумеется, здесь решающим фактором приходят все-таки особенные климатические обстоятельства. В движение длинной полярной зимы из-за басистых температур (-80 С) бездушный воздух начинает спускаться вниз и на возвышениях 15-20 км появляется вихрь, снутри тот или иной формируются полярные стратосферные облака.
Атмосферный химик Сьюзан Соломон нашла, что в их протекают процессы преображенья инертных, устойчивых соединений хлора в слабосвязанные хлорные составляющие. В зимнюю пору озон великолепно себя ощущает: хлор не волнует и УФ-излучение отсутствует. Но, как начинается весна, с основными проблесками солнца запускается губительный механизм. Хлорные составляющие начинают разрушаться, выделять атомы хлора, тот или иной свободно выедает фактически цельный будущий озон в рубежах границ атмосферных вихрей. Так в озоновом покрове появляется дыра. Иной раз температура увеличивается, вихрь утихает, начинается процесс размена воздушных масс и дыра расходится по Южному полушарию.
В Арктике тоже водилась найдена весенняя дыра, но не таковая крупная, так как там полярная ночь наименее бездушная и стратосферные облака образуются не так деятельно.
Дыры — дырами, но измерения демонстрируют, что за два десятилетия с баста 1970-х гг. озоновый оболочка средних широт истощился приблизительно на 7 %. Ученые считают, что это итог занятия того самого гетерогенного механизма с ролью фреонов, лишь без басистых температур и вихря, другими словами наименее действенный. Вообщем, далековато не многие убеждены в этом: любители природного происхождения дыр до этого времени продолжают оберегать фреон и выдвигать близкие версии.
С тем, что хлор — убийца озона, никто не спорит, но ведь в атмосфере кроме фреонов находятся и естественные хлорные соединения. По воззренью неких ученых, истощение озонового покрова могло произойти из-за вулканов, во период извержений выкидывающих в атмосферу миллионы тонн соляной кислоты (HCl).
Большая часть извержений очень слабы, чтоб их выбросы могли добраться до стратосферы, а из тропосферы HCl и SO2 вымываются дождиками, — разговаривает Игорь Ларин, доктор физико-математических наук, доктор, управляющий лабораторией хим физики атмосферы ИНЭПХФ РАН. — 
Но при сильных извержениях в стратосфере образуются части, хранящие серную кислоту (H2SO4) и ускоряющие хлорный цикл смерти озона. Мощные извержения вправду могут вызвать истощение озонового покрова на 8-10 %, но этот эффект длится несколько лет, а означает, сказать о глобальной тенденции нельзя.
У озона еще есть один-одинехонек естественный неприятель — водород. Грызть и соответственная догадка, тот или иной гласит, что все конфигурации озона соединены с дегазацией водорода из расколов земной кожуры. Но водород в атмосфере на 95 % интеллигентен самой атмосферой, и меж ним и озоном миллионы лет живет баланс. По воззренью Ларина, необходимо в 10-ки тыщ разов прирастить подачу водорода с Света, чтоб это как-то сказалось на озоне.
Догадка о воздействии на озон периодов солнечной активности тоже выдвинута не вчера и отстаивается до этого времени. Она основывается на том, что конкретно под действием солнечного излучения из молекул кислорода появляются молекулы озона, и конкретно из-за него отщепляется тот атомарный кислород, тот или иной позже убивает О3. Вправду, 11-летние солнечные циклы могут вызывать потрясения числа озона, но конкретно потрясения, а не истощение. При этом, как демонстрируют увольнения, с амплитудой менее 1 %.
Быть может, живут долгие циклы, происходящие в налаженности океан — атмосфера, о тот или другой мы пока не знаем, так как наблюдение ведется сравнимо недолго? Ежели они грызть, то наверное оказывают воздействие на широтное распределение озона. Но ученые убеждены, что порядка переноса не могут уменьшить совместное содержание газа, как и не могут его породить.
Чтоб заработал механизм цепного разрушения озона, необходимы катализаторы. К примеру, экие, как окислы азота (N2O, NO), располагающие и естественные источники (почва, океан), и антропогенные (минеральные удобрения, выхлопы каров и самолетов). Окислы способны как вступать в реакцию с хлорными компонентами, на период связывая их, так и ускорять жизненный цикл озона. Быть может, все процесс имелось в их?
Как представили исследования, антропогенных окислов азота в атмосфере младше, чем естественных, при этом крупная количество из их приходится на удобрения, создание тот или другой росло не так живо, как фреонов, и не могло вызвать долголетнее истощение озонового покрова.
УльтраФиолет: на прок и в ущерб
Ультрафиолетовое излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектры меж видимым и рентгеновским излучением. Распознают три спектра ультрафиолета, измеряемого в нанометрах: далекий (сто-280 нм), средний (280-320 нм), ближний (320-четыресто нм). Озоновый оболочка кушает сто % далекого излучения и 90 — среднего, ближнее излучение же добивается поверхности Света фактически в полном объеме. Спектр 320-четыресто нм в определенных порциях полезен для здоровья.
Он увеличивает тонус и иммунитет, а также содействует выработке витамина D, усиливающего иммунную налаженность. Среднее УФ-излучение способно нанести суровый вред целому живому, потому что оно повлияет на ДНК, ведет к утрате генетического кода клеточки и в окончательном счете гробит ее. Истощение озонового покрова даже на немножко процентов может вызвать рост числа нездоровых раком кожи, катарактой, страдающих иммунной дефицитностью. При истощении на пару 10-ов процентов жизнь на Миру будет непереносима.
Смешащий Неприятель
Соперники техногенно-фреоновой гипотезы истощения озонового покрова могут продолжать отстаивать свойскую точку зрения. Но ведь фреоны все в равной мере теснее нигде не производятся, даже заработавшая отсрочку Наша родина прекратила создание 10 годов назад. В аэрозольных баллончиках, от тот или другой люди шарахались как от огня, издавна применяются безобидные для озона заменители (кстати, в отличие от фреонов огнеопасные). Внедрение не очень безопасных гидрохлорфторуглеродов тоже сворачивается, и долгоиграющие фреоны равномерно покидают атмосферу. Судя по предоставленным наблюдений TOMS, в средних широтах с баста 1990-х гг. даже началось плавное возрождение озонового покрова, задевала отправь на поправку. Вот лишь антарктическая дыра никак не затягивается. Глядело, пик пройден — в 1994 грам. брешь в охране планетки достигла рекордных характеристик: толщина покрова составила итого 92,3 единицы Добсона (в 1979 грам. имелось 225), а площадь — 23,5 млн км2, это в трижды преимущественно Австралии! Но в октябре 2006 грам. NASA заявило, что дыра нашла новейший антирекорд — 26,6 млн км2. В следующие годы она убавлялась и в 2009 грам. смотрелась теснее не настолько пугающе (21,7 млн км2 и 106,2 единиц Добсона). И все таки не схоже, что она затянется к центру XXI в., как это вначале предполагалось.
Новейшие прогнозы не вселяют оптимизма. Из-за активизации действий глобального конфигурации климата может усилиться интенсивность гетерогенного механизма смерти озона. В этих критериях озоновый оболочка над Антарктидой может вообщем не восстановиться.
Тем порой у озона, схоже, явился новейший основной неприятель. В прошедшем году новостные агентства итого мира передавали извещение, изготовленное Аккигебалом Равишанкарой из Государственной метеорологической работы США, о том, что в теперешних критериях наибольшей опасностью для озона останавливается N2O — смешащий газ. Он находится в авто выхлопах, поступает в атмосферу в итоге применения азотных удобрений, в медицине N2O употребляют для наркоза, а в авто индустрии в качестве агента, улучшающего технические свойства движков внутреннего сгорания. Негативное действие оксида азота к 2050 грам. может возрасти наполовину.
Концентрация N2O в атмосфере постоянно умножается, о чем можнож судить по предоставленным Глобальной метеорологической организации, — ведает Игорь Ларин. — С учетом того, что одна молекула NO, образующаяся из N2O под деяньем коротковолнового УФ-излучения на возвышениях наиболее 30 км, рушит практически столько-же молекул озона, сколько атом хлора, можнож представить, что к 2050 грам. N2O станет генеральным убийцей озона. К тому медли содержание N2O в атмосфере возрастет от множества на 10 %, но его негативное действие изза убыли атмосферного хлора, способного временно связывать окислы азота, возрастет многократно.
Судя по целому, нам предстоит новенькая битва за спасение озонового покрова. Здесь, правда, ему преимущественно подфартило, чем с хлором, — закись азота, как парниковый газ, издавна находится в блэклисте Киотского протокола. Резкого скачка выбросов ожидать не приходится. А означает, период есть еще.
Создатель: Алена Купцова
Источник: Discovery 02 2010
Posted in Эконовости by admin with comments disabled.