Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

12.2: Вирушення озонового шару

  • Page ID
    30017
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Процес руйнування озонового шару починається, коли ХФУ та інші озоноруйнівні речовини (ОРВ) викидаються в атмосферу. Вітри ефективно перемішують тропосферу і рівномірно розподіляють гази. ХФУ надзвичайно стійкі, і вони не розчиняються під дощем. Через кілька років молекули ОРВ досягають стратосфери, приблизно в 10 кілометрах над поверхнею Землі.

    рис. 12.2.1.jpgМалюнок\(\PageIndex{1}\): Сильне ультрафіолетове світло розбиває молекулу ОРВ. ХФУ, ГХФУ, тетрахлорид вуглецю, метилхлороформ та інші гази виділяють атоми хлору, а галони та бромід метилу виділяють атоми брому. Саме ці атоми фактично руйнують озон, а не неушкоджену молекулу ОРВ. Підраховано, що один атом хлору може знищити понад 100 000 молекул озону, перш ніж він буде видалений зі стратосфери.

    Озон постійно виробляється і руйнується в природному циклі, як показано на малюнку вище, люб'язно надано NASA GSFC. Однак загальна кількість озону по суті стабільна. Цей баланс можна розглядати як глибину потоку на частці, яку розглядають як глибину потоку в певному місці. Хоча окремі молекули води рухаються повз спостерігача, загальна глибина залишається постійною. Аналогічно, в той час як виробництво і руйнування озону збалансовані, рівень озону залишається стабільним. Така ситуація склалася до останніх кількох десятиліть.

    Однак значне збільшення стратосферного хлору та брому порушило цей баланс. По суті, вони додали сифон нижче за течією, видаляючи озон швидше, ніж природні реакції створення озону можуть йти в ногу. Тому рівень озону падає.

    рис. 12.2.2.jpgМалюнок\(\PageIndex{2}\): Оскільки озон фільтрує шкідливе випромінювання UVB, менше озону означає більш високі рівні UVB на поверхні. Чим більше виснаження, тим більше збільшення надходить UVB. UVB був пов'язаний з раком шкіри, катарактою, пошкодженням матеріалів, таких як пластмаси, та шкодою для певних культур та морських організмів. Хоча деякі UVB досягають поверхні навіть без руйнування озонового шару, його шкідливий вплив посилиться в результаті цієї проблеми.

    Політика щодо зменшення руйнування озону

    Одна історія успіху в зменшенні забруднюючих речовин, які шкодять атмосфері, стосується озоноруйнуючих хімічних речовин. У 1973 році вчені підрахували, що ХФУ можуть досягати стратосфери і розпастися. Це вивільнило б атоми хлору, які потім знищили б озон. Виходячи тільки з їх розрахунків, США і більшість скандинавських країн заборонили ХФУ в балончиках з розпилювачами в 1978 році.

    Більше підтвердження того, що ХФУ розщеплюють озон, було потрібно, перш ніж було зроблено більше для зменшення виробництва озоноруйнуючих хімічних речовин. У 1985 році члени Британської антарктичної служби повідомили, що 50% зменшення озонового шару було виявлено над Антарктидою в попередніх трьох джерелах.

    Через два роки після звіту Британської антарктичної служби «Монреальський протокол про речовини, що руйнують озоновий шар» був ратифікований країнами по всьому світу.

    Монреальський протокол контролює виробництво та споживання 96 хімічних речовин, які пошкоджують озоновий шар (рисунок нижче). Небезпечні речовини поступово припиняються спочатку розвиненими країнами, а через десятиліття країнами, що розвиваються. Більш небезпечні речовини швидше виводяться з ладу. ХФУ в основному припиняються з 1995 року, хоча використовувалися в країнах, що розвиваються, до 2010 року. Деякі з менш небезпечних речовин не будуть припинені до 2030 року. Протокол також вимагає, щоб багатші країни пожертвували гроші на розробку технологій, які замінять ці хімічні речовини.

    рис. 12.2.3.jpgМалюнок\(\PageIndex{3}\): Озоновий шар

    Рівень озону над Північною Америкою знизився між 1974 і 2009 роками. Моделі майбутнього прогнозують, яким був би рівень озону, якби ХФУ не припинялися. Теплі кольори вказують на більшу кількість озону.

    Оскільки ХФУ займає багато років, щоб досягти стратосфери, і вони можуть вижити там довгий час, перш ніж вони руйнуються, озонова діра, ймовірно, буде продовжувати рости протягом деякого часу, перш ніж вона почне скорочуватися. Озоновий шар досягне тих же рівнів, які він мав до 1980 року близько 2068 і 1950 рівнів за один-два століття.

    Зниження рівня стратосферного озону призведе до того, що рівень UVB досягає поверхні Землі. Вихід Сонця UVB не змінюється; скоріше, менше озону означає менший захист, а отже, більше UVB досягає Землі.

    Вплив руйнування озонового шару на здоров'я та навколишнє середовище

    Зв'язок між руйнуванням озонового шару та UVB-випромінюванням

    Зниження рівня стратосферного озону призведе до того, що рівень UVB досягає поверхні Землі. Вихід Сонця UVB не змінюється; скоріше, менше озону означає менший захист, а отже, більше UVB досягає Землі. Дослідження показали, що в Антарктиці кількість UVB, виміряного на поверхні, може подвоїтися протягом щорічної озонової діри.

    Вплив на здоров'я людини

    Лабораторні та епідеміологічні дослідження показують, що УФВ викликає немеланомний рак шкіри і відіграє важливу роль у розвитку злоякісної меланоми. Крім того, UVB був пов'язаний з катарактою - помутнінням кришталика ока. Все сонячне світло містить деяку кількість UVB, навіть при нормальному рівні стратосферного озону. Завжди важливо захищати шкіру і очі від сонця. Виснаження озонового шару збільшує кількість UVB і ризик наслідків для здоров'я.

    Вплив на рослини

    На фізіологічні та розвиваючі процеси рослин впливає УФ-випромінювання, навіть кількість UVB в сучасному сонячному світлі. Незважаючи на механізми зменшення або відновлення цих ефектів та обмежену здатність адаптуватися до підвищеного рівня UVB, на ріст рослин може безпосередньо впливати УФ-випромінювання.

    Вплив на морські екосистеми

    Фітопланктон утворює основу водних харчових павутин. Продуктивність фітопланктону обмежується еуфотической зоною, верхнім шаром товщі води, в якій є достатня кількість сонячного світла для підтримки чистої продуктивності. На положення організмів в еуфотической зоні впливає дія вітру і хвиль. Крім того, багато фітопланктон здатні до активних рухів, які підвищують їх продуктивність, а отже, і виживання. Показано, що вплив сонячного UVB-випромінювання впливає як на механізми орієнтації, так і на рухливість фітопланктону, що призводить до зниження рівня виживання цих організмів.

    Вплив на біогеохімічні цикли

    Збільшення сонячного УФ-випромінювання може вплинути на наземні та водні біогеохімічні цикли, таким чином змінюючи як джерела, так і раковини парникових та хімічно важливих мікрогазів, наприклад, діоксид вуглецю (CO 2), окис вуглецю (CO), карбонілсульфід (COS) та, можливо, інші гази, включаючи озон. Ці потенційні зміни сприятимуть зворотному зв'язку біосфери та атмосфери, які послаблюють або посилюють атмосферне накопичення цих газів.

    Автори та атрибуція

    • Was this article helpful?