Ozonosféra je vrstva atmosféry našej planéty, ktorá oneskoruje najpružnejšiu časť ultrafialového spektra. Niektoré druhy slnečného žiarenia sú škodlivé pre živé organizmy. Ozonosféra sa periodicky stáva tenšia, v nej sa objavujú medzery rôznych veľkostí. Nebezpečné lúče môžu voľne prenikať cez otvory na povrchu Zeme. Kde je umiestnená ozónová vrstva? Čo je možné urobiť pre jeho uloženie? Navrhovaný článok sa venuje diskusii o týchto problémoch geografie a ekológie Zeme.
Čo je ozón?
Kyslík na Zemi existuje vo forme dvoch jednoduchých plynných zlúčenín, je súčasťou vody a veľmi veľkým počtom ďalších bežných anorganických a organických látok (kremičitany, uhličitany, sírany, bielkoviny, uhľohydráty, tuky). Jednou z najznámejších alotrópických modifikácií prvku je jednoduchá látka kyslík, jej vzorec je O 2. Druhou modifikáciou atómov je O (ozón). Vzorec tejto látky je O 3. Triatomické molekuly sa tvoria napríklad s prebytkom energie napríklad v dôsledku bleskových výbojov v prírode. Ďalej zistíme, čo je ozónová vrstva Zeme, prečo sa jej hrúbka neustále mení.
Za normálnych podmienok je ozón modrý plyn s ostrou, špecifickou arómou. Molekulová hmotnosť látky je 48 (na porovnanie Mr (vzduch) = 29). Vôňa ozónu pripomína búrku, pretože po tomto prírodnom fenoméne sa molekuly O 3 vo vzduchu zväčšujú. Koncentrácia sa zvyšuje nielen tam, kde je ozónová vrstva, ale tiež blízko zemského povrchu. Táto chemicky aktívna látka je toxická pre živé organizmy, ale rýchlo sa rozpadá (rozkladá sa). V laboratóriu a priemysle boli vytvorené špeciálne zariadenia - ozonizátory - na prenos elektrického výboja vzduchom alebo kyslíkom.
Čo je to ozónová vrstva?
Molekuly O3 majú vysokú chemickú a biologickú aktivitu. Pripojenie tretieho atómu na diatomický kyslík je sprevádzané zvýšením energetickej rezervy a nestability zlúčeniny. Ozón sa ľahko rozkladá na molekulárny kyslík a aktívnu časticu, ktorá energicky oxiduje ďalšie látky a ničí mikroorganizmy. Častejšie sa však problémy súvisiace s voniacou zlúčeninou týkajú jej akumulácie v atmosfére nad Zemou. Čo je ozónová vrstva a prečo je jej ničenie škodlivé?
Priamo na povrchu našej planéty je vždy určitý počet molekúl O3, ale koncentrácia zlúčeniny sa zvyšuje s výškou. Tvorba tejto látky sa vyskytuje v stratosfére v dôsledku ultrafialového žiarenia Slnka, ktoré nesie veľké zásoby energie.
ozonosféra
Nad Zemou je oblasť vesmíru, kde je ozón oveľa väčší ako v blízkosti povrchu. Všeobecne je však obal pozostávajúci z molekúl O3 tenký a diskontinuálny. Kde je ozónová vrstva Zeme alebo ozonosféra našej planéty? Nezrovnalosti v hrúbke tejto obrazovky opakovane zmätili vedcov.
V zemskej atmosfére je vždy prítomné určité množstvo ozónu, s výškou a v priebehu rokov sa pozorujú významné kolísania jeho koncentrácie. Tieto problémy sa budeme zaoberať potom, čo zistíme presné umiestnenie ochranného štítu vyrobeného z molekúl O3.
Kde je ozónová vrstva Zeme?
Výrazný nárast obsahu molekúl ozónu začína vo vzdialenosti 10 km a zostáva až 50 km nad zemou. Ale množstvo látky, ktoré je v troposfére, ešte nie je obrazovka. Keď sa vzdialite od zemského povrchu, zvyšuje sa hustota ozónu. Maximálne hodnoty pripadajú na stratosféru, jej oblasť v nadmorskej výške 20 až 25 km. Tu sú molekuly O3 obsiahnuté 10-krát viac ako na povrchu Zeme.
Ale prečo spôsobuje hrúbka, integrita ozónovej vrstvy obavy vedcov a bežných ľudí? Rozmach stavu ochranného štítu vypukol v minulom storočí. Vedci zistili, že ozónová vrstva atmosféry nad Antarktídou bola tenšia. Hlavnou príčinou tohto javu bola disociácia molekúl O3. Deštrukcia nastáva ako výsledok kombinovaného pôsobenia mnohých faktorov, ktorých vedenie je považované za antropogénne a je spojené s činnosťou ľudstva.
Ozónové diery
V posledných 30 - 40 rokoch vedci zaznamenali výskyt medzier v ochrannom štíte nad zemským povrchom. Vedecká komunita bola znepokojená správami, že ozónová vrstva - Zemský štít - sa aktívne zhoršuje. Všetky médiá v polovici 80. rokov uverejnili správy o „diere“ nad Antarktídou. Vedci zistili, že táto priepasť v ozónovej vrstve sa na jar zväčšuje. Hlavným dôvodom rastu škody boli tzv. Umelé a syntetické látky - chlórfluórované uhľovodíky. Najbežnejšou skupinou týchto zlúčenín sú freóny alebo chladogény. Je známych viac ako 40 látok patriacich do tejto skupiny. Pochádzajú z mnohých zdrojov, pretože medzi aplikácie patria potravinársky, chemický, voňavkársky a ďalšie priemyselné odvetvia.
Zloženie freónov, okrem uhlíka a vodíka, zahŕňa halogény: fluór, chlór, niekedy bróm. Veľký počet takýchto látok sa používa ako chladivo v chladničkách, klimatizačných zariadeniach. Samotné freóny sú stabilné, ale pri vysokých teplotách a v prítomnosti aktívnych chemických látok vstupujú do oxidačných reakcií. Medzi reakčnými produktmi môžu byť zlúčeniny toxické pre živé organizmy.
Freóny a ozónová clona
Chlórfluórované uhľovodíky interagujú s molekulami O3 a ničia ochrannú vrstvu nad zemským povrchom. Spočiatku bolo riedenie ozonosféry považované za prirodzené kolísanie jeho hrúbky, ku ktorému dochádza neustále. Ale v priebehu času boli na severnej pologuli vidieť dierky ako „diera“ nad Antarktídou. Počet takýchto medzier sa od prvého pozorovania zvýšil, ale ich veľkosť je menšia ako na ľadovom kontinente.
Vedci spočiatku pochybovali, že deštrukciu ozónu spôsobili freóny. Sú to látky s vysokou molekulovou hmotnosťou. Ako môžu dosiahnuť stratosféru, kde je ozónová vrstva, ak je oveľa ťažšia ako kyslík, dusík a oxid uhličitý? Pozorovania stúpajúcich prúdov v atmosfére počas búrky, ako aj uskutočnené experimenty dokázali možnosť prenikania rôznych častíc vzduchom do výšky 10 - 20 km nad Zemou, kde sa nachádza hranica troposféry a stratosféry.
Odroda ničiteľov ozónu
Oxidy dusíka, ktoré sú výsledkom spaľovania paliva v motoroch nadzvukových lietadiel a rôznych typov kozmických lodí, vstupujú aj do zóny ozónovej obrazovky. Dopĺňajú zoznam látok, z ktorých sa ničí atmosféra, ozónová vrstva a emisie suchozemských sopiek. Toky plynu a prachu niekedy dosahujú výšku 10 - 15 kilometrov a šíria sa stovky tisíc kilometrov.
K disociácii molekúl O 3 v atmosfére tiež prispieva smog cez veľké priemyselné centrá a megacity. Za dôvod zvýšenia veľkosti ozónových dier sa považuje aj zvýšenie koncentrácie tzv. Skleníkových plynov v atmosfére, v ktorej sa nachádza ozónová vrstva. Globálny environmentálny problém klimatických zmien teda priamo súvisí s otázkami týkajúcimi sa vyčerpania ozónu. Faktom je, že skleníkové plyny obsahujú látky, ktoré reagujú s molekulami O 3. Ozón sa disociuje, atóm kyslíka spôsobuje oxidáciu ďalších prvkov.
Nebezpečenstvo straty ozónovej ochrany
Vyskytli sa v ozonosfére medzery pred odletom do vesmíru, výskyt freónov a iných látok znečisťujúcich ovzdušie? Uvedené čísla sú diskutabilné, ale jeden záver je zrejmý: ozónovú vrstvu atmosféry je potrebné študovať a chrániť pred zničením. Naša planéta bez obrazovky molekúl O3 stráca ochranu pred tvrdými kozmickými lúčmi určitej dĺžky absorbovanými vrstvou aktívnej látky. Ak je ozónová obrazovka tenká alebo chýba, potom sú základné životné procesy na Zemi ohrozené. Nadmerné ultrafialové žiarenie zvyšuje riziko mutácií v bunkách živých organizmov.
Ochrana ozónovej vrstvy
Nedostatok údajov o hrúbke ochranného štítu za posledné storočia a tisícročia sťažuje prognózy. Čo sa stane, ak sa ozonosféra úplne zrúti? Už niekoľko desaťročí lekári zaznamenali nárast počtu ľudí postihnutých rakovinou kože. Toto je jedno z ochorení, ktoré spôsobuje nadmerné ultrafialové žiarenie.
V roku 1987 niekoľko krajín pristúpilo k Montrealskému protokolu, ktorý ustanovoval zníženie a úplný zákaz výroby chlórfluórovaných uhľovodíkov. Toto bolo iba jedno z opatrení, ktoré pomôžu zachovať ozónovú vrstvu - ultrafialový štít Zeme. Priemyselné freóny sa však stále vyrábajú a vstupujú do atmosféry. Dodržiavanie Montrealského protokolu však viedlo k zníženiu ozónových dier.
