Otsonireiät - stratosfäärin pyörteiden "lapset".

Vaikka nykyilmakehässä on vähän otsonia - korkeintaan kolme miljoonasosaa muista kaasuista - sen rooli on erittäin suuri: se viivyttää kovaa ultraviolettisäteilyä (auringon spektrin lyhytaaltoinen osa), joka tuhoaa proteiineja ja nukleiinihappoja. hapot. Lisäksi stratosfäärin otsoni on tärkeä ilmastotekijä, joka määrää lyhytaikaiset ja paikalliset säämuutokset.

Otsonin hajoamisreaktioiden nopeus riippuu katalyyteistä, jotka voivat olla joko luonnollisia ilmakehän oksideja tai luonnonkatastrofien (esimerkiksi voimakkaiden tulivuorenpurkausten) seurauksena ilmakehään vapautuvia aineita. Viime vuosisadan toisella puoliskolla kuitenkin havaittiin, että teollista alkuperää olevat aineet voivat toimia myös otsonin tuhoutumisreaktioiden katalysaattoreina, ja ihmiskunta huolestui vakavasti...

Otsoni (O3) on suhteellisen harvinainen hapen molekyylimuoto, joka koostuu kolmesta atomista. Vaikka nykyilmakehässä on vähän otsonia - korkeintaan kolme miljoonasosaa muista kaasuista - sen rooli on erittäin suuri: se estää kovaa ultraviolettisäteilyä (auringon spektrin lyhytaaltoinen osa), joka tuhoaa proteiineja ja nukleiinihappoja. hapot. Siksi ennen fotosynteesin - ja vastaavasti vapaan hapen ja ilmakehän otsonikerroksen - tuloa elämää saattoi olla vain vedessä.

Lisäksi stratosfäärin otsoni on tärkeä ilmastotekijä, joka määrää lyhytaikaiset ja paikalliset säämuutokset. Absorboimalla auringonsäteilyä ja siirtämällä energiaa muihin kaasuihin otsoni lämmittää stratosfääriä ja säätelee siten planeettojen lämpö- ja ympyräprosessien luonnetta kaikkialla ilmakehässä.

Luonnollisissa olosuhteissa epästabiileja otsonimolekyylejä muodostuu ja hajoaa erilaisten elävän ja elottoman luonnon tekijöiden vaikutuksesta, ja tämä prosessi on pitkän evoluution aikana saavuttanut tietyn dynaamisen tasapainon. Otsonin hajoamisreaktioiden nopeus riippuu katalyyteistä, jotka voivat olla joko luonnollisia ilmakehän oksideja tai luonnonkatastrofien (esimerkiksi voimakkaiden tulivuorenpurkausten) seurauksena ilmakehään vapautuvia aineita.

Viime vuosisadan toisella puoliskolla kuitenkin havaittiin, että teollista alkuperää olevat aineet voivat toimia myös otsonin tuhoutumisreaktioiden katalysaattoreina, ja ihmiskunta oli vakavasti huolissaan. Yleinen mielipide oli erityisen innoissaan niin sanotun otsonireiän löytämisestä Etelämantereen yltä.

"Reikä" Etelämantereen yllä

Merkittävä otsonikerroksen menetys Etelämantereella - otsoniaukko - havaittiin ensimmäisen kerran jo vuonna 1957, kansainvälisen geofysikaalisen vuoden aikana. Hänen todellinen tarinansa alkoi 28 vuotta myöhemmin artikkelista lehden toukokuussa Luonto, jossa ehdotettiin, että Etelämantereen poikkeavan TO-minimin syynä on teollinen (mukaan lukien freonit) ilmansaaste (Farman et ai., 1985).

Havaittiin, että otsoniaukko Etelämantereen päällä ilmestyy yleensä kerran kahdessa vuodessa, kestää noin kolme kuukautta ja sitten katoaa. Se ei ole läpimenevä reikä, kuten se saattaa näyttää, vaan painauma, joten on oikeampaa puhua "otsonikerroksen painumisesta". Valitettavasti kaikkien myöhempien otsoniaukon tutkimusten tarkoituksena oli pääasiassa todistaa sen antropogeeninen alkuperä (Roan, 1989).

YKSI MILLIMETRI OTSONIA Ilmakehän otsoni on noin 90 km paksuinen pallomainen kerros maan pinnan yläpuolella ja siinä oleva otsoni on jakautunut epätasaisesti. Suurin osa tästä kaasusta on keskittynyt 26–27 km:n korkeuteen tropiikissa, 20–21 km:n korkeudessa keskileveysasteilla ja 15–17 km:n korkeudessa napa-alueilla.
Kokonaisotsonipitoisuus (TOC), eli otsonin määrä ilmakehän kolonnissa tietyssä pisteessä, mitataan auringon säteilyn absorptiolla ja emissiolla. Mittayksikkönä käytetään niin kutsuttua Dobson-yksikköä (D.U.), joka vastaa puhtaan otsonikerroksen paksuutta normaalipaineessa (760 mm Hg) ja lämpötilassa 0 °C. Sata Dobson-yksikköä vastaa otsonikerroksen paksuutta. 1 mm:n otsonikerros.
Otsonin määrä ilmakehässä kokee päivittäisiä, kausittaisia, vuosittaisia ja pitkäaikaisia vaihteluita. Kun maailmanlaajuinen keskimääräinen TO on 290 DU, otsonikerroksen paksuus vaihtelee suuresti - 90:stä 760 DU:hun.
Ilmakehän otsonipitoisuutta tarkkaillaan maailmanlaajuisella noin sadanviidenkymmenen maanpäällisen otsonometri-aseman verkostolla, jotka jakautuvat erittäin epätasaisesti maa-alueelle. Tällainen verkko ei käytännössä pysty havaitsemaan poikkeavuuksia otsonin maailmanlaajuisessa jakautumisessa, vaikka tällaisten poikkeavuuksien lineaarinen koko saavuttaisi tuhansia kilometrejä. Tarkempia tietoja otsonista saadaan keinotekoisiin maasatelliitteihin asennetuilla optisilla laitteilla.
On huomattava, että kokonaisotsonin (TO) lievä lasku sinänsä ei ole katastrofaalinen etenkään keski- ja korkeilla leveysasteilla, koska pilvet ja aerosolit voivat myös absorboida ultraviolettisäteilyä. Keski-Siperiassa, jossa pilvisten päivien määrä on suuri, on jopa ultraviolettisäteilyn puute (noin 45% lääketieteellisestä normista).

Nykyään on olemassa erilaisia hypoteeseja otsoniaukojen muodostumisen kemiallisista ja dynaamisista mekanismeista. Monet tunnetut tosiasiat eivät kuitenkaan sovi kemialliseen antropogeeniseen teoriaan. Esimerkiksi stratosfäärin otsonitasojen nousu tietyillä maantieteellisillä alueilla.

Tässä on "naiiviin" kysymys: miksi reikä muodostuu eteläiselle pallonpuoliskolle, vaikka freoneja tuotetaan pohjoisessa, huolimatta siitä, että ei tiedetä, onko pallonpuoliskolla ilmaliikennettä tällä hetkellä?

Merkittävä otsonikerroksen menetys Etelämantereella havaittiin ensimmäisen kerran jo vuonna 1957, ja kolme vuosikymmentä myöhemmin siitä syytettiin teollisuutta.

Mikään olemassa olevista teorioista ei perustu laajamittaisiin yksityiskohtaisiin TOC-mittauksiin ja stratosfäärissä tapahtuvien prosessien tutkimuksiin. Oli mahdollista vastata kysymykseen napaisen stratosfäärin eristysasteesta Etelämantereen yläpuolella sekä useisiin muihin otsonireikien muodostumisongelmaan liittyviin kysymyksiin vain uuden liikkeiden seurantamenetelmän avulla. V. B. Kashkinin ehdottama ilmavirta (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et ai., 2002).

Ilmavirtoja troposfäärissä (10 km korkeuteen asti) on seurattu jo pitkään tarkkailemalla pilvien translaatio- ja pyörimisliikkeitä. Otsoni on itse asiassa myös valtava "pilvi" koko maan pinnalla, ja sen tiheyden muutoksilla voimme arvioida ilmamassojen liikkumista yli 10 km:n korkeudella, aivan kuten tiedämme tuulen suunnan katsomalla pilvinen taivas pilvisenä päivänä. Tätä tarkoitusta varten otsonin tiheys tulisi mitata spatiaalisista ruudukkopisteistä tietyin aikavälein, esimerkiksi 24 tunnin välein. Seuraamalla otsonikentän muutosta voit arvioida sen pyörimiskulman vuorokaudessa, liikkeen suunnan ja nopeuden.

FREONIEN KIELTO - KUKA VOITTI? Vuonna 1973 amerikkalaiset S. Rowland ja M. Molina havaitsivat, että tietyistä haihtuvista keinotekoisista kemikaaleista auringon säteilyn vaikutuksesta vapautuneet klooriatomit voivat tuhota stratosfäärin otsonia. He antoivat johtavan roolin tässä prosessissa niin kutsutuille freoneille (kloorifluorihiilivedyille), joita käytettiin tuolloin laajasti kotitalouksien jääkaapeissa, ilmastointilaitteissa, ponnekaasuna aerosoleissa jne. Vuonna 1995 nämä tutkijat yhdessä P:n kanssa Crutzenille myönnettiin kemian Nobel-palkinto löydöstään.
Kloorifluorihiilivetyjen ja muiden otsonikerrosta heikentävien aineiden tuotantoa ja käyttöä on rajoitettu. Montrealin pöytäkirja otsonikerrosta heikentävistä aineista, joka säätelee 95 yhdistettä, on tällä hetkellä allekirjoittanut yli 180 valtiota. Venäjän federaation ympäristönsuojelulaissa on myös erityinen artikla
maapallon otsonikerroksen suojeluun. Otsonikerrosta heikentävien aineiden tuotannon ja kulutuksen kiellolla oli vakavia taloudellisia ja poliittisia seurauksia. Loppujen lopuksi freoneilla on paljon etuja: ne ovat vähän myrkyllisiä muihin kylmäaineisiin verrattuna, kemiallisesti stabiileja, syttymättömiä ja yhteensopivia monien materiaalien kanssa. Siksi kemianteollisuuden johtajat, erityisesti Yhdysvalloissa, vastustivat aluksi kieltoa. Myöhemmin DuPont-konserni kuitenkin liittyi kieltoon ja ehdotti osittain halogenoitujen kloorifluorihiilivetyjen ja osittain halogenoitujen fluorihiilivetyjen käyttöä vaihtoehtona freoneille.
Länsimaissa on alkanut "buumi" vanhojen jääkaappien ja ilmastointilaitteiden korvaamisesta uusilla, jotka eivät sisällä otsonikerrosta heikentäviä aineita, vaikka tällaisten teknisten laitteiden hyötysuhde on pienempi, ne ovat vähemmän luotettavia, kuluttavat enemmän energiaa ja ovat myös enemmän kallis. Yritykset, jotka ottivat ensimmäisenä käyttöön uusia kylmäaineita, hyötyivät ja tekivät valtavia voittoja. Pelkästään Yhdysvalloissa kloorifluorihiilivetyjen kiellon aiheuttamat menetykset olivat kymmeniä, ellei enemmänkin, miljardeja dollareita. On syntynyt mielipide, että niin sanottu otsoninsäästöpolitiikka olisi voinut olla suurten kemianyhtiöiden omistajien inspiraationa vahvistaakseen monopoliasemaansa maailmanmarkkinoilla.

Otsonikerroksen dynamiikkaa tutkittiin uudella menetelmällä vuonna 2000, jolloin Etelämantereen yllä havaittiin ennätyssuuri otsoniaukko (Kashkin et ai., 2002). Tätä varten he käyttivät satelliittitietoja otsonin tiheydestä koko eteläisellä pallonpuoliskolla päiväntasaajalta napaan. Tämän seurauksena havaittiin, että otsonipitoisuus on minimaalinen napan yläpuolelle muodostuneen ns. sirkumpolaarisen pyörteen suppilon keskustassa, jota käsittelemme yksityiskohtaisesti jäljempänä. Näiden tietojen perusteella esitettiin hypoteesi otsonin "aukkojen" muodostumisen luonnollisesta mekanismista.

Stratosfäärin globaali dynamiikka: hypoteesi

Sirkumpolaariset pyörteet muodostuvat, kun stratosfäärin ilmamassat liikkuvat pituus- ja leveyssuunnassa. Miten tämä tapahtuu? Lämpimällä päiväntasaajalla stratosfääri on korkeampi ja kylmällä navalla matalampi. Ilmavirrat (yhdessä otsonin kanssa) vierivät alas stratosfääristä kuin mäkeä alas ja liikkuvat yhä nopeammin päiväntasaajalta navalle. Liikkuminen lännestä itään tapahtuu Maan pyörimiseen liittyvän Coriolis-voiman vaikutuksesta. Tämän seurauksena ilmavirrat näyttävät olevan kierretty, kuin kierteet karan päällä, eteläisellä ja pohjoisella pallonpuoliskolla.

Ilmamassojen ”kara” pyörii ympäri vuoden molemmilla pallonpuoliskoilla, mutta se on selvempi talven lopulla ja kevään alussa, koska stratosfäärin korkeus päiväntasaajalla pysyy lähes muuttumattomana läpi vuoden, ja navoilla se on korkeampi kesällä ja matalampi talvella, kun on erityisen kylmää.

Otsonikerros keskipitkillä leveysasteilla syntyy päiväntasaajalta tulevan voimakkaan virtauksen sekä in situ tapahtuvien fotokemiallisten reaktioiden seurauksena. Mutta napa-alueen otsonin alkuperä johtuu pääasiassa päiväntasaajalta ja keskileveysasteilta, ja sen pitoisuus siellä on melko alhainen. Fotokemialliset reaktiot navalla, jonne auringonsäteet putoavat matalassa kulmassa, etenevät hitaasti, ja merkittävä osa päiväntasaajalta tulevasta otsonista onnistuu tuhoutumaan matkan varrella.

Otsonitiheyttä koskevien satelliittitietojen perusteella oletettiin luonnollista mekanismia otsonireikien muodostumiselle.

Mutta ilmamassat eivät aina liiku tällä tavalla. Kylmimpinä talvina, kun stratosfääri napan yläpuolella putoaa hyvin alas maan pinnan yläpuolelle ja "liukumäki" tulee erityisen jyrkäksi, tilanne muuttuu. Stratosfäärin virtaukset vierivät alas niin nopeasti, että vaikutus on tuttu jokaiselle, joka on nähnyt veden virtaavan kylpyammeen reiän läpi. Tietyn nopeuden saavutettuaan vesi alkaa pyöriä nopeasti, ja reiän ympärille muodostuu tyypillinen suppilo, joka syntyy keskipakovoiman vaikutuksesta.

Jotain samanlaista tapahtuu stratosfäärin virtausten globaalissa dynamiikassa. Kun stratosfäärin ilmavirrat saavuttavat riittävän suuren nopeuden, keskipakovoima alkaa työntää niitä pois navoista kohti keskimmäisiä leveysasteita. Tämän seurauksena ilmamassat liikkuvat päiväntasaajalta ja navalta toisiaan kohti, mikä johtaa nopeasti pyörivän pyörteen "akselin" muodostumiseen keskileveysasteelle.

Ilmanvaihto päiväntasaajan ja napa-alueen välillä lakkaa; otsoni ei virtaa päiväntasaajalta ja keskileveysasteilta navalle. Lisäksi napaan jäävää otsonia, kuten sentrifugissa, painetaan keskipakovoimalla kohti keskimmäisiä leveysasteita, koska se on ilmaa raskaampaa. Tämän seurauksena otsonipitoisuus suppilon sisällä laskee jyrkästi - navan yläpuolelle muodostuu otsoni "reikä" ja keskimmäisillä leveysasteilla - alue, jossa on korkea otsonipitoisuus, joka vastaa sirkumpolaarisen pyörteen "akselia".

Keväällä Etelämantereen stratosfääri lämpenee ja nousee korkeammalle - suppilo katoaa. Ilmaliikenne keskisuurten ja korkeiden leveysasteiden välillä palautuu ja otsonin muodostumisen fotokemialliset reaktiot kiihtyvät. Otsoniaukko katoaa ennen toista erityisen kylmää talvea Etelänavalla.

Mitä arktisella alueella on?

Vaikka stratosfäärin virtausten dynamiikka ja vastaavasti otsonikerros pohjoisella ja eteläisellä pallonpuoliskolla ovat yleensä samanlaisia, otsoniaukko ilmestyy vain ajoittain etelänavan yläpuolelle. Pohjoisnavan yläpuolella ei ole otsonireikiä, koska siellä talvet ovat leudompia ja stratosfääri ei koskaan putoa tarpeeksi alas, jotta ilmavirrat saavuttaisivat reiän muodostumisen edellyttämän nopeuden.

Vaikka sirkumpolaarinen pyörre muodostuu myös pohjoisella pallonpuoliskolla, siellä ei havaita otsonireikiä leudompien talvien vuoksi kuin eteläisellä pallonpuoliskolla

On toinenkin tärkeä ero. Eteläisellä pallonpuoliskolla sirkumpolaarinen pyörre pyörii lähes kaksi kertaa nopeammin kuin pohjoisella pallonpuoliskolla. Ja tämä ei ole yllättävää: Antarktista ympäröivät meret ja sen ympärillä on ympyränapainen merivirta - pohjimmiltaan jättimäiset vesi- ja ilmamassat pyörivät yhdessä. Kuva on erilainen pohjoisella pallonpuoliskolla: keskimmäisillä leveysasteilla on maanosia vuoristoineen, eikä ilmamassan kitka maan pinnalla anna ympyränapaisen pyörteen saavuttaa riittävän suurta nopeutta.

Kuitenkin pohjoisen pallonpuoliskon keskimmäisillä leveysasteilla esiintyy joskus pieniä, eri alkuperää olevia otsoni "reikiä". Mistä he tulevat? Ilman liike vuoristoisen pohjoisen pallonpuoliskon keskileveysasteiden stratosfäärissä muistuttaa veden liikettä matalassa, kivipohjaisessa virrassa, kun veden pinnalle muodostuu lukuisia pyörteitä. Pohjoisen pallonpuoliskon keskimmäisillä leveysasteilla pohjapinnan topografian roolia ovat lämpötilaerot mantereiden ja valtamerten, vuoristoalueiden ja tasankojen rajoilla.

Jyrkkä lämpötilan muutos Maan pinnalla johtaa pystysuorien virtausten muodostumiseen troposfäärissä. Stratosfäärin tuulet kohtaavat nämä virrat luovat pyörteitä, jotka voivat pyöriä molempiin suuntiin yhtä todennäköisyydellä. Niiden sisälle ilmestyy alueita, joilla on alhainen otsonipitoisuus, eli otsonireikiä, jotka ovat kooltaan paljon pienempiä kuin etelänavalla. Ja on huomattava, että sellaiset pyörteet, joilla oli eri pyörimissuunnat, löydettiin ensimmäisellä yrityksellä.

Siten stratosfäärin ilmavirtojen dynamiikka, jota seurasimme tarkkailemalla otsonipilveä, antaa meille mahdollisuuden tarjota uskottava selitys otsoniaukon muodostumismekanismille Etelämantereen päällä. Ilmeisesti samanlaisia stratosfäärin aerodynaamisten ilmiöiden aiheuttamia muutoksia otsonikerroksessa tapahtui kauan ennen ihmisen tuloa.

Kaikki edellä oleva ei tarkoita, että freonit ja muut teollista alkuperää olevat kaasut eivät tuhoaisi otsonikerrosta. Tiedemiehet eivät kuitenkaan ole vielä saaneet selville, mikä on otsoniaukojen muodostumiseen vaikuttavien luonnollisten ja ihmisen aiheuttamien tekijöiden välinen suhde, on mahdotonta tehdä hätäisiä johtopäätöksiä tällaisista tärkeistä asioista.

Viime aikoina yleisö on yhä enemmän huolissaan ympäristöasioista - ympäristön, eläinten suojelusta, haitallisten ja vaarallisten päästöjen vähentämisestä. Varmasti kaikki ovat kuulleet myös siitä, mitä otsoniaukko on ja että niitä on maapallon nykyisessä stratosfäärissä paljon. Tämä on totta.

Nykyaikainen ihmisen toiminta ja teknologinen kehitys uhkaavat eläinten ja kasvien olemassaoloa maapallolla sekä ihmisten elämää.

Otsonikerros on stratosfäärissä sijaitsevan sinisen planeetan suojakuori. Sen korkeus on noin kaksikymmentäviisi kilometriä maanpinnasta. Ja tämä kerros muodostuu hapesta, joka auringonsäteilyn vaikutuksesta käy läpi kemiallisia muutoksia. Otsonipitoisuuden paikallinen lasku (yleisellä kielellä tämä on hyvin tunnettu "reikä") johtuu tällä hetkellä monista syistä. Ensinnäkin tämä on tietysti ihmisen toimintaa (sekä tuotantoa että jokapäiväistä elämää). On kuitenkin olemassa mielipiteitä, että otsonikerros tuhoutuu yksinomaan ihmisiin liittymättömien luonnonilmiöiden vaikutuksesta.

Antropogeeninen vaikutus

Kun olet ymmärtänyt, mikä otsoniaukko on, on tarpeen selvittää, millainen ihmisen toiminta vaikuttaa sen ulkonäköön. Ensinnäkin nämä ovat aerosoleja. Käytämme päivittäin deodorantteja, hiuslakkoja, wc-vettä suihkepulloilla emmekä usein ajattele sitä, että tällä on haitallinen vaikutus planeetan suojaavaan kerrokseen.

Tosiasia on, että tölkeissä olevat yhdisteet, joihin olemme tottuneet (mukaan lukien bromi ja kloori), reagoivat helposti happiatomien kanssa. Siksi otsonikerros tuhoutuu ja muuttuu tällaisten kemiallisten reaktioiden jälkeen täysin hyödyttömiksi (ja usein haitallisiksi) aineiksi.

Otsonikerrosta tuhoavia yhdisteitä on myös ilmastointilaitteissa, jotka pelastavat kesähelteellä, sekä jäähdytyslaitteissa. Myös ihmisen laajalle levinnyt teollinen toiminta heikentää maapallon puolustuskykyä. Teollisuusvesi (jotkut haitallisista aineista haihtuu ajan myötä) saastuttaa stratosfääriä ja autoja. Jälkimmäistä, kuten tilastot osoittavat, on vuosi vuodelta enemmän ja enemmän. Vaikuttaa negatiivisesti otsonikerrokseen ja

Luonnollinen vaikutus

Kun tiedät, mikä otsoniaukko on, sinulla on myös oltava käsitys siitä, kuinka monta niitä on planeettamme pinnan yläpuolella. Vastaus on pettymys: maallisessa puolustuksessa on monia aukkoja. Ne ovat pieniä eivätkä usein edusta reikää, vaan erittäin ohutta jäljellä olevaa otsonikerrosta. Siellä on kuitenkin myös kaksi valtavaa suojaamatonta tilaa. Tämä on arktinen ja antarktinen otsoniaukko.

Maan napojen yläpuolella oleva stratosfääri ei sisällä juuri lainkaan suojaavaa kerrosta. Mihin tämä liittyy? Siellä ei ole autoja tai teollisuustuotantoa. Kyse on luonnollisesta vaikutuksesta, toinen syy polaaristen pyörteiden syntymiseen, kun lämmin ja kylmä ilmavirta törmää. Nämä kaasumuodostelmat sisältävät suuria määriä typpihappoa, joka erittäin alhaisissa lämpötiloissa reagoi otsonin kanssa.

Ympäristönsuojelijat alkoivat soittaa hälytystä vasta 1900-luvulla. Tuhoisat, jotka pääsevät maahan kohtaamatta otsonisulkua, voivat aiheuttaa ihmisille ihosyövän sekä monien eläinten ja kasvien (ensisijaisesti merikasvien) kuoleman. Näin ollen kansainväliset järjestöt ovat kieltäneet lähes kaikki yhdisteet, jotka tuhoavat planeettamme suojakerroksen. Uskotaan, että vaikka ihmiskunta lopettaisi äkillisesti kaiken negatiivisen vaikutuksen otsoniin stratosfäärissä, nykyiset reiät eivät katoa kovin pian. Tämä selittyy sillä, että jo huipulle päässeet freonit pystyvät olemaan itsenäisesti ilmakehässä vuosikymmeniä eteenpäin.

Ei ole mikään salaisuus, että planeettamme Maa on ainutlaatuinen aurinkokunnassa, koska se on ainoa planeetta, jolla on elämää. Ja elämän synty maapallolla oli mahdollista erityisen suojaavan otsonipallon ansiosta, joka peittää planeettamme 20-50 km korkeudessa. Mitä otsoni on ja miksi sitä tarvitaan? Itse sana "otsoni" on käännetty kreikasta "hajuiseksi", koska sen tuoksun voimme tuntea sen jälkeen. Otsoni on sininen kaasu, joka koostuu kolmiatomisista molekyyleistä, olennaisesti vielä enemmän väkevöityneestä hapesta. Otsonin merkitys on valtava, sillä se suojaa maapalloa Auringosta tulevien ultraviolettisäteilyn haitallisilta vaikutuksilta. Valitettavasti me ihmiset emme arvosta sitä, mitä luonto (tai Jumala) on luonut miljardeja vuosia, ja yksi tuhoisan ihmisen toiminnan seurauksista oli otsonireikien ilmaantuminen, josta puhumme tämän päivän artikkelissa.

Mitä ovat otsoniaukot?

Ensin määritellään "otsoniaukon" käsite ja mikä se on. Tosiasia on, että monet ihmiset kuvittelevat otsoniaukon virheellisesti jonkinlaiseksi aukoksi planeettamme ilmakehässä, paikkana, jossa otsonipallo puuttuu kokonaan. Itse asiassa tämä ei ole täysin totta, se ei tarkoita sitä, että se puuttuisi kokonaan, vaan otsonin pitoisuus otsoniaukon kohdalla on useita kertoja pienempi kuin sen pitäisi olla. Tämän seurauksena ultraviolettisäteiden on helpompi saavuttaa planeetan pinta ja kohdistaa tuhoava vaikutus juuri otsoniaukkoihin.

Missä otsonireiät ovat?

No, tässä tapauksessa luonnollinen kysymys on otsonireikien sijainnista. Historian ensimmäinen otsoniaukko löydettiin vuonna 1985 Etelämantereen yltä, tutkijoiden mukaan tämän otsoniaukon halkaisija oli 1000 km. Lisäksi tällä otsoniauolla on hyvin outo käyttäytyminen: se ilmestyy joka kerta elokuussa ja katoaa talven alkuun mennessä ja ilmestyy uudelleen elokuussa.

Hieman myöhemmin arktisen alueen yltä löydettiin toinen, vaikkakin pienempi otsoniaukko. Nykyään monia pieniä otsoniaukoja on löydetty eri paikoista, mutta Etelämantereen yläpuolella oleva otsoniaukko on kooltaan johtava.

Kuva otsoniaukosta Etelämantereen yllä.

Miten otsoniaukot muodostuvat?

Tosiasia on, että napoihin muodostuu jääkiteitä sisältäviä stratosfääripilviä siellä olevan alhaisen lämpötilan vuoksi. Kun nämä pilvet joutuvat kosketuksiin ilmakehään tulevan molekyylisen kloorin kanssa, syntyy kokonainen kloorikaasujen sarja, jonka seurauksena otsonimolekyylit tuhoutuvat, mikä vähentää sen määrää ilmakehässä. Ja seurauksena muodostuu otsoniaukko.

Otsoniaukkojen syyt

Mitkä ovat otsoniaukojen syyt? Tälle ilmiölle on useita syitä, ja tärkein niistä on ympäristön saastuminen. Monet tehtaat, tehtaat, savukaasuvoimalaitokset päästävät ilmakehään, mukaan lukien huono-onninen kloori, joka jo kemiallisiin reaktioihin joutuessaan saa aikaan ilmakehän puomin.

Myös viime vuosisadalla tehdyt ydinkokeet helpottivat suuresti otsonireikien ilmaantumista. Ydinräjähdysten aikana ilmakehään pääsee typen oksideja, jotka joutuessaan kemiallisiin reaktioihin otsonin kanssa myös tuhoavat sen.

Noin neljäkymmentä vuotta sitten havaittiin ensimmäisen kerran, että maapallon ilmakehän otsonikerros oli alkanut heikentyä. Ensimmäisenä tämän huomasivat englantilaiset tutkijat, jotka työskentelevät Etelämantereen tutkimuskeskuksessa. He havaitsivat, että Hally Bayn asemalla otsonin paksuus oli lähes puolittunut! Tuolloin tämän ilmiön mahdollisia syitä ei ollut vielä tutkittu, joten tiedemiehet saattoivat vain seurata tilanteen kehittymistä. Ja tulokset eivät miellyttäneet heitä ollenkaan - otsonireiät eivät vain sulkeneet, vaan jopa levinneet kauas etelänavan ulkopuolelle. Näin ilmestyi tietoa uudesta globaalista katastrofista.

Mitä otsoniaukot oikein ovat?

Otsoni on kaasu, jota syntyy hapesta Auringosta tulevan ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta. Se puolestaan estää tämän säteilyn kulkeutumisen, jonka vaikutus on tuhoisa kaikille eläville organismeille. Tämän kaasun kerros sijaitsee noin kahdenkymmenen kilometrin korkeudessa pinnan yläpuolella ja suojaa planeettaa aurinkoenergian negatiivisilta vaikutuksilta. Otsonireiät ovat paikkoja, joissa kaasun paksuus jostain syystä vähenee. Tässä vaiheessa riittää vielä ultraviolettisäteilyn estäminen, mutta jos ihmiskunta ei tee mitään tilanteen muuttamiseksi, otsonikerroksen heikkeneminen johtaa jonkin ajan kuluttua siihen, että haitallinen säteily voi helposti tunkeutua ilmakehään, ja sitten elämän olemassaolo Maan päällä tulee yksinkertaisesti mahdottomaksi.

Miksi otsonireikiä syntyy?

On olemassa useita versioita siitä, miksi suojakaasun määrä ilmakehässä vähenee. Yleisin niistä on tietysti antropogeeninen. Sen ydin on se, että otsonin tuhoutuminen tapahtuu ihmisten toimien seurauksena: megakaupunkien luominen, ilman saastuminen ja teollinen kehitys. Toisen version mukaan Meksikon tulivuoren El Chichonin voimakas purkaus, joka voisi "murtaa" otsonikerroksen, on syyllinen reikien syntymiseen Maan suojaavaan kerrokseen. Lisäksi tähtitieteilijät uskovat, että suojan heikkeneminen johtuu lisääntyneestä auringon aktiivisuudesta.

Avaruustutkimus

Ja silti, huolimatta mahdollisten versioiden laajasta valikoimasta, todennäköisin niistä on ihmisperäinen. Itse asiassa viime vuosisadan puolivälissä laukaistiin lukuisia avaruusraketteja, joista jokainen lähti lentoon nouseessaan ilmakehään "reiän" murtautuessaan otsonikerroksen läpi. Vain 30 vuoden avaruustutkimuksen aikana tuhoutui 30 % Maan suojaavasta esteestä, joka oli muodostunut neljän miljardin vuoden aikana!

Freon

Freoni, jota käytetään laajasti sekä jokapäiväisessä elämässä että teollisuudessa, on otsonia tuhoava aine. Se sisältyi lähes kaikkiin viime vuosisadan kaasutölkkeihin: hiuslakkoihin, hajusteisiin, deodorantteihin, sammuttimiin. Se oli jopa jääkaapissa ja ilmastointilaitteissa! Ei ole yllättävää, että joka päivä ilmestyi enemmän ja enemmän otsonireikiä, ja suojakerros ohueni ja ohuemmaksi.

Ratkaisut

Nykyään ongelma on edelleen akuutti ja ajankohtainen. On tehty lukuisia sopimuksia, joiden mukaan otsonikerrokseen haitallisten aineiden käyttö tuotannossa ja teollisuudessa on kielletty. Mutta tämä ei riitä, koska kysymys ei ole vain otsonin tuhoutumisen pysäyttämisestä, vaan myös sen palauttamisesta. Mutta tätä ongelmaa ei ole vielä ratkaistu.

Perustoimenpiteet otsonikerroksen suojaamiseksi
Optimaalisen komponenttien täydentävyyden sääntö
Laki N.F. Reimers ekosysteemihierarkian tuhoamisesta

Johtopäätös

Johdanto

Maan nykyaikainen happiilmakehä on ainutlaatuinen ilmiö aurinkokunnan planeettojen joukossa, ja tämä ominaisuus liittyy elämän läsnäoloon planeetallamme.

Ympäristöongelma on epäilemättä ihmisille tärkein nyt. Ympäristökatastrofin todellisuudesta osoittaa maapallon otsonikerroksen tuhoutuminen. Otsoni on hapen kolmiatominen muoto, joka muodostuu ilmakehän ylemmissä kerroksissa Auringon kovan (lyhytaaltoisen) ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta.

Nykyään otsoni huolestuttaa kaikkia, jopa niitä, jotka eivät aiemmin epäillyt otsonikerroksen olemassaoloa ilmakehässä, vaan uskoivat vain, että otsonin haju oli merkki raikkaasta ilmasta. (Ei suotta, että otsoni tarkoittaa kreikaksi "hajua".) Tämä kiinnostus on ymmärrettävää - puhumme koko maapallon biosfäärin tulevaisuudesta, ihmisen itsensä mukaan lukien. Tällä hetkellä on tehtävä tiettyjä kaikkia sitovia päätöksiä, jotka mahdollistaisivat otsonikerroksen säilyttämisen. Mutta jotta nämä päätökset olisivat oikeita, tarvitsemme täydelliset tiedot niistä tekijöistä, jotka muuttavat otsonin määrää Maan ilmakehässä, sekä otsonin ominaisuuksista ja siitä, kuinka se tarkalleen reagoi näihin tekijöihin.

1. Otsonireiät ja niiden syntymisen syyt

Otsonikerros on leveä ilmakehän vyöhyke, joka ulottuu 10–50 km maanpinnan yläpuolelle. Kemiallisesti otsoni on molekyyli, joka koostuu kolmesta happiatomista (happimolekyylissä on kaksi atomia). Ilmakehän otsonin pitoisuus on hyvin alhainen ja pienet muutokset otsonin määrässä johtavat suuriin muutoksiin maan pinnalle tulevan ultraviolettisäteilyn voimakkuudessa. Toisin kuin tavallinen happi, otsoni on epävakaa, se muuttuu helposti kaksiatomiseksi, stabiiliksi hapen muotoksi. Otsoni on paljon vahvempi hapettava aine kuin happi, ja tämä tekee siitä kykenevän tappamaan bakteereja ja estämään kasvien kasvua ja kehitystä. Kuitenkin johtuen sen alhaisesta pitoisuudesta ilman pintakerroksissa normaaleissa olosuhteissa näillä ominaisuuksilla ei ole käytännössä mitään vaikutusta elävien järjestelmien tilaan.

Paljon tärkeämpää on sen toinen ominaisuus, joka tekee tästä kaasusta ehdottoman välttämättömän kaikelle maalla olevalle elämälle. Tämä ominaisuus on otsonin kyky absorboida kovaa (lyhytaaltoista) ultraviolettisäteilyä (UV) Auringosta. Kovilla UV-kvanteilla on tarpeeksi energiaa hajottaakseen joitain kemiallisia sidoksia, joten se luokitellaan ionisoivaksi säteilyksi. Kuten muutkin tämänkaltaiset säteilyt, röntgen- ja gammasäteily, se aiheuttaa lukuisia häiriöitä elävien organismien soluissa. Otsonia muodostuu korkeaenergisen auringonsäteilyn vaikutuksesta, mikä stimuloi O 2:n ja vapaiden happiatomien välistä reaktiota. Altistuessaan kohtalaiselle säteilylle se hajoaa ja absorboi tämän säteilyn energiaa. Siten tämä syklinen prosessi "syö" vaarallista ultraviolettisäteilyä.

Otsonimolekyylit, kuten happi, ovat sähköisesti neutraaleja, ts. älä kanna sähkövarausta. Siksi Maan magneettikenttä itsessään ei vaikuta otsonin jakautumiseen ilmakehässä. Ilmakehän ylempi kerros, ionosfääri, on käytännössä sama kuin otsonikerros.

Napavyöhykkeillä, joissa Maan magneettikenttäviivat sulkeutuvat sen pinnalla, ionosfäärin vääristymät ovat erittäin merkittäviä. Ionien, mukaan lukien ionisoitunut happi, määrä polaaristen vyöhykkeiden ilmakehän ylemmissä kerroksissa vähenee. Mutta tärkein syy napa-alueen alhaiseen otsonipitoisuuteen on auringon säteilyn alhainen intensiteetti, joka putoaa jopa napapäivänä pienissä kulmissa horisonttiin nähden ja puuttuu kokonaan napayönä. Otsonikerroksen napaisten "aukkojen" pinta-ala on luotettava indikaattori ilmakehän kokonaisotsonipitoisuuden muutoksista.

Ilmakehän otsonipitoisuus vaihtelee monista luonnollisista syistä johtuen. Jaksottaiset vaihtelut liittyvät auringon aktiivisuussykleihin; Monet vulkaanisten kaasujen komponentit pystyvät tuhoamaan otsonia, joten vulkaanisen toiminnan lisääntyminen johtaa sen pitoisuuden laskuun. Stratosfäärin suurista hurrikaanimaisista ilmavirtojen nopeuksista johtuen otsonikerrosta heikentäviä aineita kulkeutuu laajoille alueille. Otsonia tuhoavien aineiden lisäksi kuljetetaan myös itse otsonia, joten otsonipitoisuuden häiriöt leviävät nopeasti laajoille alueille ja esimerkiksi raketin laukaisun aiheuttamat paikalliset pienet "reiät" otsonikilvessä sulkeutuvat suhteellisen nopeasti. Ainoastaan napa-alueilla ilma on inaktiivista, minkä seurauksena otsonin katoamista sieltä ei kompensoi sen tuonti muilta leveysasteilta, ja polaariset "otsonireiät", erityisesti etelänavalla, ovat erittäin vakaita.

1.1 Otsonikerroksen tuhoamisen lähteet

Otsonikerrosta heikentäviä aineita ovat mm.

1) Freonit.

Otsonia tuhoavat freoneina tunnetut klooriyhdisteet, jotka myös auringon säteilyn tuhoamana vapauttavat klooria, joka "repii" irti "kolmannen" atomin otsonimolekyyleistä. Kloori ei muodosta yhdisteitä, vaan toimii "murto-"katalysaattorina. Siten yksi klooriatomi voi "tuhottaa" paljon otsonia. Uskotaan, että klooriyhdisteet voivat jäädä ilmakehään 50-1500 vuotta (riippuen aineen koostumuksesta). Etelämantereen tutkimusmatkat ovat tehneet planeetan otsonikerroksen havaintoja 50-luvun puolivälistä lähtien.

Etelämantereen yllä oleva otsoniaukko, jonka koko kasvaa keväällä ja pienenee syksyllä, löydettiin vuonna 1985. Meteorologien löytö aiheutti ketjun taloudellisia seurauksia. Tosiasia on, että "reiän" olemassaolosta syytettiin kemianteollisuutta, joka tuottaa freoneja sisältäviä aineita, jotka edistävät otsonin tuhoamista (deodoranteista jäähdytysyksiköihin).

Ei ole yksimielisyyttä siitä, kuinka paljon ihmiset ovat syyllisiä "otsoniaukkojen" muodostumiseen.

Toisaalta kyllä, hän on varmasti syyllinen. Otsonikatoa aiheuttavien yhdisteiden tuotanto tulisi minimoida tai vielä parempi lopettaa kokonaan. Eli hylätä kokonainen teollisuussektori, jonka liikevaihto on useita miljardeja dollareita. Ja jos et kieltäydy, siirrä se "turvallisille" kiskoille, mikä myös maksaa.

Skeptikoiden näkemys: ihmisen vaikutus ilmakehän prosesseihin, kaikesta paikallisella tasolla tapahtuvasta tuhoisuudestaan huolimatta, on planeetan mittakaavassa mitätön. "Vihreiden" anti-freon-kampanjalla on täysin läpinäkyvä taloudellinen ja poliittinen tausta: sen avulla suuret amerikkalaiset suuryritykset (esim. Dupont) kuristavat ulkomaisia kilpailijoitaan, pakottavat sopimuksia "ympäristönsuojelusta" valtion tasolla ja väkisin ottamalla käyttöön uusi teknologinen vaihe, jota taloudellisesti heikommat valtiot eivät kestä.

2) Korkeat lentokoneet.

Otsonikerroksen tuhoutumista helpottavat paitsi ilmakehään vapautuvat ja stratosfääriin pääsevät freonit. Typen oksidit, joita syntyy ydinräjähdysten aikana, ovat myös osallisena otsonikerroksen tuhoamisessa. Mutta typen oksideja muodostuu myös korkeiden lentokoneiden suihkuturbimoottoreiden palokammioissa. Typen oksideja muodostuu sieltä löytyvästä typestä ja hapesta. Mitä korkeampi lämpötila, eli mitä suurempi moottorin teho on, sitä suurempi on typen oksidien muodostumisnopeus.

Tärkeää ei ole vain lentokoneen moottorin teholla, vaan myös korkeudella, jossa se lentää ja vapauttaa otsonikerrosta heikentäviä typen oksideja. Mitä enemmän typpioksiduulia tai -oksidia muodostuu, sitä tuhoisempaa se on otsonille.

Ilmakehään pääsevän typen oksidien kokonaismääräksi arvioidaan noin 1 miljardi tonnia vuodessa. Tästä määrästä noin kolmannes on keskimääräistä tropopauusitason (11 km) yläpuolella. Lentokoneista haitallisimmat päästöt ovat sotilaslentokoneista, joita on kymmeniä tuhansia. Ne lentävät pääasiassa otsonikerroksen korkeuksissa.

3) Mineraalilannoitteet.

Stratosfäärin otsoni voi laskea myös siksi, että stratosfääriin pääsee typpioksiduulia N2O, joka muodostuu maaperän bakteerien sitoman typen denitrifikaatiossa. Saman kiinteän typen denitrifikaation suorittavat myös valtamerten ja merien ylemmän kerroksen mikro-organismit. Denitrifikaatioprosessi liittyy suoraan maaperän kiinteän typen määrään. Voit siis olla varma, että maaperään levitettävien kivennäislannoitteiden määrän kasvaessa myös muodostuvan typpioksiduuli N2O:n määrä kasvaa samassa määrin. Lisäksi typpioksidista muodostuu typen oksideja, jotka johtavat stratosfäärin otsonin tuhoutuminen.

4) Ydinräjähdykset.

Ydinräjähdykset vapauttavat paljon energiaa lämmön muodossa. 6000 0 K:n lämpötila vakiintuu muutamassa sekunnissa ydinräjähdyksen jälkeen. Tämä on tulipallon energiaa. Erittäin kuumassa ilmakehässä tapahtuu kemiallisten aineiden muutoksia, jotka joko eivät tapahdu normaaleissa olosuhteissa tai etenevät hyvin hitaasti. Mitä tulee otsoniin ja sen katoamiseen, sille vaarallisimpia ovat näiden muutosten aikana muodostuvat typen oksidit. Siten vuosina 1952-1971 ilmakehässä muodostui ydinräjähdysten seurauksena noin 3 miljoonaa tonnia typen oksideja. Heidän tuleva kohtalonsa on seuraava: ilmakehän sekoittumisen seurauksena ne päätyvät eri korkeuksille, myös ilmakehään. Siellä ne joutuvat kemiallisiin reaktioihin otsonin mukana, mikä johtaa sen tuhoutumiseen.

5) Polttoaineen palaminen.

Dityppioksidia löytyy myös voimalaitosten savukaasuista. Itse asiassa se tosiasia, että typpioksidia ja dioksidia on palamistuotteissa, on ollut tiedossa jo pitkään. Mutta nämä korkeammat oksidit eivät vaikuta otsoniin. Ne tietysti saastuttavat ilmakehän ja edistävät savun muodostumista siinä, mutta ne poistetaan nopeasti troposfääristä. Typpioksiduuli, kuten jo mainittiin, on vaarallista otsonille. Alhaisissa lämpötiloissa sitä muodostuu seuraavissa reaktioissa:

N 2 + O + M = N 2 O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Tämän ilmiön laajuus on erittäin merkittävä. Tällä tavalla ilmakehään muodostuu noin 3 miljoonaa tonnia typpioksiduulia vuodessa! Tämä luku viittaa siihen, että tämä otsonin tuhoamisen lähde on merkittävä.

1.2 Otsoniaukko Etelämantereen yllä

Merkittävästä kokonaisotsonin vähenemisestä Etelämantereella raportoi ensimmäisen kerran vuonna 1985 British Antarktic Survey, joka perustui Halley Bayn otsoniaseman (76°S) tietojen analyysiin. Otsonin laskua havaittiin myös tällä palvelulla Argentiinan saarilla (65 astetta S).

28. elokuuta - 29. syyskuuta 1987 laboratoriokoneen 13 lentoa suoritettiin Etelämantereen yllä. Kokeella oli mahdollista rekisteröidä otsoniaukon synty. Sen mitat saatiin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että suurin otsonin väheneminen tapahtui 14-19 kilometrin korkeudessa. Siellä instrumentit tallensivat myös eniten aerosoleja (aerosolikerroksia). Kävi ilmi, että mitä enemmän aerosoleja on tietyllä korkeudella, sitä vähemmän otsonia on. Lentokonelaboratorio havaitsi otsonin alenemisen 50 %. Alle 14 km. otsonin muutokset olivat merkityksettömiä.

Jo lokakuun 1985 alussa otsoniaukko (otsonin minimimäärä) kattaa 100-25 hPa:n paineen tasot, ja joulukuussa sen havaitsemisen korkeusalue laajenee.

Monet kokeet mittasivat otsonin ja muiden pienten ilmakehän komponenttien määrän lisäksi myös lämpötilaa. Lähin yhteys löydettiin stratosfäärin otsonimäärän ja siellä olevan ilman lämpötilan välillä. Kävi ilmi, että otsonin määrän muutoksen luonne liittyy läheisesti Etelämantereen yläpuolella olevan stratosfäärin lämpöjärjestelmään.

Brittitutkijat havaitsivat otsoniaukon muodostumisen ja kehittymisen Etelämantereella vuonna 1987. Keväällä kokonaisotsonipitoisuus laski 25 %.

Amerikkalaiset tutkijat suorittivat Etelämantereella talvella ja alkukeväällä 1987 mittauksia otsonista ja muista pienistä ilmakehän komponenteista (HCl, HF, NO, NO 2, HNO 3, ClONO 2, N 2 O, CH 4) käyttäen erityinen spektrometri. Näistä mittauksista saatujen tietojen avulla oli mahdollista rajata etelänavan ympärillä alue, jolla otsonin määrä on vähentynyt. Kävi ilmi, että tämä alue osuu lähes täsmälleen äärimmäisen napaisen stratosfääripyörteen kanssa. Pyörteen reunan läpi kulkiessaan otsonin lisäksi myös muiden pienten otsonin tuhoutumiseen vaikuttavien komponenttien määrä muuttui jyrkästi. Otsonireiässä (eli polaarisessa stratosfääripyörteessä) HCl:n, NO 2:n ja typpihapon pitoisuudet olivat merkittävästi alhaisemmat kuin pyörteen ulkopuolella. Tämä johtuu siitä, että kloorit tuhoavat kylmän polaariyön aikana otsonia vastaavissa reaktioissa ja toimivat niissä katalyytteinä. Pääasiallinen otsonipitoisuuden lasku tapahtuu katalyyttisessä syklissä, jossa on mukana klooria (vähintään 80 % tästä laskusta).

Nämä reaktiot tapahtuvat napaisten stratosfääripilvien muodostavien hiukkasten pinnalla. Tämä tarkoittaa, että mitä suurempi tämän pinnan pinta-ala, eli mitä enemmän stratosfääripilvien hiukkasia ja siten itse pilviä on, sitä nopeammin otsoni lopulta hajoaa, ja siksi sitä tehokkaammin otsoniaukko muodostuu.

2. Tärkeimmät toimenpiteet otsonikerroksen suojelemiseksi

Koska aktiivisin maapallon otsonikilven tuhoaja on kloori, pääasialliset otsonikadon hillitsemiseksi kehitetyt toimenpiteet liittyvät kloorin ja klooria sisältävien yhdisteiden, pääasiassa freonien, päästöjen vähentämiseen ilmakehään. Yksi suurimmista teknologisista ongelmista, johon etsitään ratkaisuja kaikissa teollisuusmaissa, on freonien korvaaminen muilla kylmäaineilla, jotka eivät sisällä klooria eivätkä samalla ole huonompia kuin freonit fysikaalisten perusominaisuuksiensa ja kemiallisen inertiteettinsä osalta.

Toinen Energian kantoraketissa jo käytännössä ratkaistu tehtävä on rakettitekniikan ja korkean korkeuden suihkukoneiden muuntaminen ympäristöystävällisiksi polttoaineiksi ja moottoreiksi.

Maalla sijaitsevien teollisuus-, energia- ja liikennejärjestelmien typen oksidien päästöjen vähentäminen on tärkeää paitsi sateen happamuuden vähentämiseksi ja "happosateen" ongelman ratkaisemiseksi. Typen oksidit eivät huuhtoudu kokonaan pois saostumalla, ja jotkut niistä saavuttavat otsonikerroksen korkeuden ja vaikuttavat sen heikkenemiseen.

Vaikka typen oksidit ovat klooriin verrattuna 10 tuhatta kertaa vähemmän aktiivisia otsonin tuhoajina, niiden vapautuminen ilmakehään on monta kertaa suurempi kuin kloorin vapautuminen. Tämä lisää moottoreiden, voimalaitosten, kattiloiden, uudentyyppisten polttoaineiden ja polttomenetelmien kehittämisen tärkeyttä, jotka minimoisivat typen oksidien muodostumisen ja vapautumisen ilmakehään.

Ensimmäinen kansainvälinen yleissopimus otsonikerroksen suojelutoimenpiteistä tehtiin Wienissä vuonna 1985. Muutama kuukausi sen jälkeen eteläisellä pallonpuoliskolla löydettiin "otsoniaukko". Tämän jälkeen Montrealissa allekirjoitettiin pöytäkirja, joka velvoitti osallistujamaat pääsemään eroon haitallisista freoneistaan. Vuosina 1990, 1992 ja 1997 tuhoavien aineiden luettelo kasvoi. Jos kaikki maat noudattavat sitä (ja esimerkiksi Kiina ja Intia eivät allekirjoittaneet sopimusta, koska he katsoivat, että niillä "ei ollut varaa"), ennustajat lupasivat palauttaa otsonikerroksen vuoteen 2150 mennessä. Tärkeimmät otsonille haitallisten yhdisteiden tuottajat (90 % maailmanlaajuisesta määrästä) ovat kehitysmaat (jotka itse asiassa kuluttavat vanhentuneita tuotteita "sivilisoituneista" maista) ja entisen Neuvostoliiton maat.

Samalla todettiin, että freonien päästöt ilmakehään, jotka vuonna 1986 olivat 1,1 miljoonaa tonnia, laskivat 160 tuhanteen tonniin vuoteen 1996 mennessä. Ilman Montrealin sopimusta meillä olisi vuoteen 2010 mennessä 8 miljoonaa tonnia vuotuisia päästöjä.

3. Optimaalisen komponenttien täydentävyyden sääntö

Optimaalisen komponenttien täydentävyyden sääntö sanoo, että mikään ekosysteemi ei voi olla olemassa itsenäisesti, jos jokin ekologisista komponenteista on keinotekoisesti luotu yli- tai puute.

Ekologisen komponentin "normiksi" tulee katsoa sitä, joka varmistaa tietyn tyyppisen ekologisen tasapainon, mahdollistaen juuri sen ekosysteemin toiminnan, joka on kehittynyt evoluutionaalisesti ja joka vastaa tasapainoa luonnollisessa superjärjestelmässä ja koko luonnonjärjestelmien hierarkiassa. tietyssä tilayksikössä (tietyssä biotooppissa).

4. Laki N.F. Reimers ekosysteemihierarkian tuhoamisesta

Laki N.F. Reimers ekosysteemihierarkian tuhoamisesta toteaa, että ekosysteemihierarkian yli kolmen tason tuhoutuminen on täysin peruuttamatonta ja katastrofaalista.

Geokoorien (biokorien) hierarkkiset tasot on järjestetty korkeimmasta alimpaan järjestykseen. Ugeochore- ja biochore-päätasoja on viisi:

gigahorat ovat biosfäärin ja maantieteellisen vaipan pääelementtejä: valtameret ja maanosat, bioilmastoalueet ja biomaantieteelliset valtakunnat, jotka ovat suurempia kuin 10 6 km 2;
megakorit - luonnontaloudellisten ja biomaantieteellisten (kasvimaantieteellisten) vyöhykkeiden yksiköt, joiden koko on 10 3 - 10 5 km 2;
makrokorit - tiettyjen maisemien alue, kooltaan 10-10 -2 km 2;
mikrokorot ja mesokorit ovat maiseman morfologisia yksiköitä, kooltaan 10 -1 -10 -2 km 2 ja niihin kuuluvia biogeosenoosia.

Jokainen osajärjestelmä seuraa järjestelmäänsä, tai pikemminkin superjärjestelmän kehitys määrää monia rajoituksia sen alijärjestelmien kehitykselle. Tämä "työntämisen" ja kehityksen suuntauksen prosessi on tyypillistä koko systeemiselle maailmalle, niin äärimmäisen pitkiä kehitysjaksoja kuin suhteellisen lyhyitä yksilöllisen kehityksen jaksoja. Kaikkialla on suhteita järjestelmien hierarkiassa - evoluutioiden kehitys ja kehityksen kehitys. Jos kehityksen määrää suhteellisesti superjärjestelmien hierarkian ja osittain menneisyyden alijärjestelmien vaikutus (alijärjestelmät, muuttuvat, eivät voi olla vaikuttamatta kokonaisuuteen, esimerkkinä tästä on mutaatio), niin prosessien luonne ei muutu tulevaisuudessa, ainakin lähitulevaisuudessa (järjestelmien ominaisajan mittakaavassa). Ja vaikka periaate "kehitys on liikkeiden liikettä koko merkittävien järjestelmien hierarkiassa" ei salli yhden kiistattoman mallin luomista, on silti mahdollista ennustaa tapahtumien todennäköinen kulku.

N.F. Reimers (1994) huomauttaa, että järjestelmien epätasaisen kehityksen laki tai paremminkin osajärjestelmien moniaikaisen kehityksen (muutoksen) laki suurissa järjestelmissä voidaan muotoilla seuraavasti: saman hierarkiatason järjestelmät (yleensä, järjestelmän alijärjestelmät korkeammalla organisaatiotasolla) eivät kehity tiukasti synkronisesti - kun jotkut niistä ovat saavuttaneet korkeamman kehitystason, toiset ovat edelleen vähemmän kehittyneitä.

Johtopäätös

Kaikki globaalit ympäristöongelmat liittyvät toisiinsa, eikä yhtäkään niistä pidä tarkastella erillään muista.

Näyttää siltä, että ilmakehän otsonin määrä on erittäin suuri - noin 3 miljardia tonnia. Tämä on kuitenkin pieni murto-osa koko ilmakehästä. Jos kaikki ilmakehän otsoni olisi maaperän ilmakerroksessa, niin "normaaleissa olosuhteissa" (paine 1 ilmakehä ja lämpötila 25 celsiusastetta) maata auringon kovalta UV-säteilyltä suojaavan otsoniverkon paksuus olisi vain noin 3 mm. Samanaikaisesti otsonikerroksen tehokkuus on erittäin korkea. Erityisesti asiantuntijat ovat laskeneet, että otsonipitoisuuden lasku 1 prosentilla johtaa tällaiseen pinnan UV-säteilyn voimakkuuden lisääntymiseen, minkä seurauksena ihosyöpäkuolemien määrä lisääntyy 6-7 tuhannella ihmisellä. vuodessa.

Otsonikerroksen suojelemiseksi on ryhdyttävä kiireellisesti toimenpiteisiin: kehitetään vaarattomia kylmäaineita, jotka voivat korvata freonit teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä, ympäristöystävällisiä moottoreita lentokoneisiin ja avaruusrakettijärjestelmiin sekä kehitetään teknologioita, jotka vähentävät typen oksidien päästöjä teollisuudessa ja liikenteessä. Voimassa olevat kansainväliset otsonia koskevat sopimukset, Wienin kansainvälinen yleissopimus otsonikerroksen suojelusta ja Montrealin pöytäkirja, joka velvoittaa allekirjoittajavaltiot työskentelemään tietyillä aloilla, eivät ole vielä tarpeeksi tehokkaita. Ihmiset eivät ole vielä tarpeeksi tietoisia vaarasta, ja alalla työskentelee edelleen vähän lahjakkaita tutkijoita ja insinöörejä. Ja aika ei odota.

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta

Akimova T.A., Khaskin V.V. Ekologia. - M.: UNITY, 1998. - 455 s.
Dedu I.I. Ekologinen tietosanakirja. - Chişinău: Mir, 1990. - 568 s.
Knyazeva E.N., Kurdyumov S.P. monimutkaisten järjestelmien evoluution ja itseorganisoitumisen lait. - M.: Nauka, 1994. - 250 s.
Kormilitsin Z.I. Ekologian perusteet. - M.: "Interstyle", 1997. - 364 s.
Yleinen ekologia: yhteiskunnan ja luonnon vuorovaikutus. - Pietari: Kemia, 1997. - 352 s.
Sverlova L.I., Voronina N.V. Luonnonympäristön saastuminen ja ihmisen ekologinen patologia. - Habarovsk: KhSAEP, 1995. - 106-108 s.
Rozanov S.I. Yleinen ekologia. - St. Petersburg: Lan Publishing House, 2001. - 288 s.