Причины появления озоновых дыр: Причина возникновения озоновых дыр? 1. из-за увеличения выбросов в атмосферу углекислого газа 2. из-за увеличения…

причины образования, места возникновения, последствия

1 397

5

0

Озоновые дыры – локальное сокращение концентрации озона в верхнем слое земной атмосферы. Все живые организмы, живущие под озоновой дырой, находятся в опасности. Им вредит солнечная радиация, которая свободно попадает на поверхность нашей планеты, создавая серьезные проблемы. Много лет геофизики пытаются найти истинные причины появления данной аномалии.

Содержание:

• 1 Что такое озоновые дыры
• 2 Причины образования озоновых дыр
• 3 Места возникновения озоновых дыр
• 4 Самые большие озоновые дыры на планете
• 5 Последствия для человека и природы
• 6 Способы восстановления озонового слоя
• 7 Распространенные мифы

Что такое озоновые дыры

На сегодняшний день ситуация образования озоновых дыр остается для геофизиков и общественности одной из наименее непонятных. Слово «дыра» используется учеными как метафора области, в которой резко сокращается содержание озона (ниже установленного значения в 220 единиц Добсона). Благодаря подобной метафоре ученые могут описать размер и глубину озоновых дыр.

Иными словами, озоновая дыра – это разрушение защитного слоя озона в стратосфере. Благоприятная жизнь на Земле без слоя озона не представляется возможной, ведь он поглощает вредные УФ-лучи. Живые организмы, обитающие в местах формирования озоновых дыр, находятся в группе риска. Сильное солнечное излучение может стать причиной серьезных проблем со здоровьем (например, повреждение глаз, рак кожи).

Причины образования озоновых дыр

Неуклонное истончение слоя озона в атмосфере ученые стали отмечать в 70-х годах. В ходе многочисленных метеорологических исследований выявлено, что разрушение озоносферы происходит не только в местах обитания человека, но и далеко за их пределами, например, в Антарктиде и Арктике. Исходя из этого можно сделать вывод о воздействии двух групп факторов возникновения озоновых дыр: естественных и антропогенных.

Как выяснилось, группы факторов, способствующие образованию озоновых дыр, не связаны друг с другом. Естественные причины в основном проявляются в областях полюсов Земли, на остальной поверхности – антропогенные. Как бы там ни было и какой бы ни была причина, она приводит к критическому содержанию озона в атмосфере, что приводит к появлению дыр.

Естественные факторы

Причины естественного характера сложно поддаются контролю человеком. Это природные явления, наблюдающиеся в приполярных областях нашей планеты. Объяснение простое: в период полярной ночи, когда солнце не появляется на горизонте, нет осадков, прекращается выработка озона, формируются хлорные облака. В связи с высоким содержанием хлора снижается концентрация озона. Затягивается дыра с наступлением полярного дня.

В некоторых зонах на количество концентрации озона влияет и вулканическая активность. Во время взрыва вулкана в воздух выделяются продукты горения, которые разрушающе воздействуют на озоновые молекулы. Однако в последние десятилетия стремительное снижение концентрации озона стало носить масштабный характер, что объясняется антропогенным воздействием.

Антропогенные факторы

Главной причиной истончения слоя, защищающего от излишнего солнечного излучения, считают хлорфторуглероды. Для человека они не опасны, но при взаимодействии с воздухом приводят к распаду молекул озона. Яркий пример – фреоны, используемые в качестве доступного хладагента в холодильниках. Сегодня уверенно можно говорить о том, что антропогенные факторы являются причиной появления 80% озоновых дыр.

Действие фреоновых установок – далеко не единственная причина возникновения дыр. Пагубное воздействие оказывают и выхлопные газы воздушного транспорта. В составе топлива есть такие элементы, как хлор, двуокись углерод, оксид азота. Выделяясь в виде газа данные элементы начинают взаимодействовать с озоном, что провоцирует небольшие разрушения защитного слоя.

Еще одна антропогенная причина – использование в сельском хозяйстве веществ с содержанием азота. Такие удобрения человек применяет с конца XX века, но на сегодняшний день масштабы их применения приобрели угрожающий характер. При разложении вещества выделяют окислы азота, вступающими в реакцию с озоном, разрушая его. Чаще используют:

• сульфид аммония;
• карбонат аммония;
• аммофос и диаммофос;
• сульфат аммония;
• хлористый аммония.

Места возникновения озоновых дыр

Образование гигантских озоновых дыр в районах Южного и Северного полюсов объясняется особенностями формирования защитного слоя. Она образуется за счет поглощения УФ-лучей, «питаясь» ими.

С наступлением полярных ночей солнце перестает освещать полюса. Данный фактор становится причиной критического содержания озона вплоть до полного его исчезновения.

Различный размер между полюсами объясняется отличием в характере вихревых потоков и движения облаков, которые благоприятствуют исчезновению защитного слоя. Возникновению озоновой дыры над Китаем (Тибетская) способствовали антропогенные факторы, а именно, развитие промышленной сферы. Небольшие дыры обнаружены в Томской области, Омской и Кемеровской, Алтайском крае, Хакасии, Тюмени.

Самые большие озоновые дыры на планете

Впервые истончение озоносферы было выявлено в 80-х годах над Антарктидой. Если брать данные за 70-е годы, то концентрация озона в этом месте уменьшилась на 40%. В дальнейшем были исследованы и другие части озоносферы над Антарктидой, что помогло узнать о существовании гигантской озоновой дыры. Ее размер составляет более 22 млн. кв. км, более 1000 км в диаметре.

Другая гигантская дыра находится в Арктике. Ее площадь периодически меняется. Третья крупнейшая озоновая дыра – Тибетская. Точных данных о ее размерах нет, по некоторым данным она достигает 20 млн. кв. км. Большая озоновая дыра образовалась и над Западной Сибирью. В регионе концентрация озона снижена на 50%. Здесь сосредоточены «вредные» производства, из-за деятельности которых исчезает озоновый слой.

Последствия для человека и природы

Последствия от разрушения озоносферы сказываются не только на отдельных организмах, но и общем состоянии климата. Сильное ультрафиолетовое излучение опасно для жизни человека. Лучи УФ-А способствуют выработке витамина D. Лучи УФ-B и УФ-C пагубны для здоровья. Излишнее облучение провоцирует:

• раздражительность;
• головную боль;
• сонливость;
• задержку роста;
• ожоги;
• поражение иммунной системы;
• рак кожи и др.

Экология нашей планеты также страдает из-за нарушения озонового слоя. Особенно данная аномалия плохо сказывается на морских обитателях. Из-за чрезмерного ультрафиолетового излучения может погибнуть фитопланктон, который является пищей для рыб и морских обитателей. Растительный мир также страдает от излишнего ультрафиолета. Меняется форма и размер растений, заметно сокращается срок их жизни.

Способы восстановления озонового слоя

После обнаружения озоновых дыр человек старается предпринимать все возможное, чтобы защитить и сохранить озоносферу. В 1987 году государствами был утвержден Монреальский протокол, согласно которому государства обязаны предпринимать меры по снижению пагубного воздействия на атмосферу. Обязанности нашего государства по данному вопросу закреплены в федеральном законе ФЗ-7 в ст. 54.

Разрушение защитного слоя происходит под влиянием химических реакций расщепления в процессе выброса вредных компонентов. Ученые предложили вариант восстановления защитного слоя путем обратной реакции соединения молекул. В атмосферу должны попадать «полезные» выбросы. Взаимодействуя с кислородом, они должны образовывать трехатомные соединения. Это возможно при рассеивании с высоты жидких реагентов с содержанием кислорода и водорода.

Другой вариант – сократить использование фреона в промышленности и быту. Вещество выделяется не только при эксплуатации холодильных устройств, но и в случае распыления аэрозольного баллончика. Для этого необходимо заменить фреон на другие вещества, которые позволяют сохранить свойства устройств и товаров. Например, можно использовать углекислый газ, аммиак, нетоксичный пропан, изобутан.

Распространенные мифы

На сегодняшний день проблема появления озоновых дыр никуда не делась и по-прежнему остается актуальной, поэтому появилось множество домыслов и заблуждений вокруг нее. Один из распространенных мифов – появление озоновых дыр возможно лишь над промышленными зонами, а не над Антарктидой. Данное заключение было бы возможным если бы воздух в атмосфере не перемешивался бы.

Другой распространенный среди населения миф – пагубное воздействие фреона на озоновый слой не что иное, как вымысел, придуманный производителями более дорогостоящих хладагентов. Тем временем фреоны значительно дешевле и их без проблем при необходимости можно применять в технологическом процессе. Благодаря научным исследованиям данный миф легко опровергается.

Еще один миф – фреоны тяжелые и подняться в атмосферу не могут. Они тяжелые, но в ходе регулярного перемещения воздушных масс фреоны равномерно распределяются в атмосфере. За определенный промежуток времени они попадают и в стратосферу. Если признать это утверждение, то, например, углекислота, которая тяжелее воздуха, образовывала бы мощный приземный слой. Результат – на планете было бы невозможно жить.

Сегодня ученые планеты собираются на различных конференциях для решения ситуации касаемо образования озоновых дыр. Вопросы экологии регулярно обсуждаются и главами государств. Для того чтобы жизнь на планете сохранилась, необходимо постоянно предпринимать действия по исключению антропогенных факторов, которые являются основной причиной снижения уровня озона.

Названа причина появления озоновой дыры на Арктикой

Экология

23 сентября 2021

Китайские учёные выяснили причину возникновения озоновой дыры над Арктикой весной 2020 года. Предположительно она появилась из-за аномального повышения температуры морей и Тихого океана. Исследование показало, что в будущем дыра может вновь открыться, сообщается в издании Advances in Atmospheric Sciences. 

Специалисты Пекинского университета в Китае обнаружили, что прошлой зимой вода в северной части Тихого океана подогрелась до рекордной температуры. Из-за этого арктические западные ветра достигли аномального охлаждения. В результате ледяные потоки спровоцировали образование полярных облаков, которые разрушили озоновый слой. 

«Рекордная потеря озона в Арктике весной 2020 года указывает, что озоноразрушающих веществ все еще достаточно, чтобы вызвать сильное весеннее истощение озонового слоя в арктической стратосфере», — отметили авторы исследования. 

До 2020 года в Арктике всегда отмечался высокий уровень озона. Но глобальное потепление пошатнуло устойчивость арктического слоя. На данный момент дыра закрыта. Но если подобные климатические аномалии будут повторяться, то она снова откроется.

Подобное явление происходит ежегодно с сентября по ноябрь над Антарктидой. Там озоновый слой менее устойчивый, так как во время полярных ночей озон не образуется из-за отсутствия ультрафиолета. Недавно над Антарктидой была зафиксирована одна из самых крупных озоновых дыр за все время наблюдений. 

Фото: per804 – pixabay.com

Поделиться:

Читайте также

• Экология

  «Сложное наследие»: эксперт объяснил частоту нефтеразливов в России

• Экология

  Потенциал российского ESG обсудят на форуме в Нижнем Новгороде

Главное

• Отходы

  500 нарушений обнаружено в мусорной реформе Владимирской области

• Экология

  Защитить 30% планеты к 2030 году

Истощение озонового слоя | Факты, эффекты и решения

разрушение озонового слоя

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джозеф С. Фарман
Марио Молина
Ф. Шервуд Роуленд
Пол Крутцен

Похожие темы:

глобальное потепление
изменение климата
загрязнение воздуха
озоновый слой
изменение окружающей среды

См. весь связанный контент →

истощение озонового слоя , постепенное истончение озонового слоя Земли в верхних слоях атмосферы, вызванное выбросом химических соединений, содержащих газообразный хлор или бром, в результате деятельности промышленности и другой деятельности человека. Истончение наиболее заметно в полярных районах, особенно над Антарктидой. Истощение озонового слоя является серьезной экологической проблемой, поскольку оно увеличивает количество ультрафиолетового (УФ) излучения, достигающего поверхности Земли, что увеличивает уровень рака кожи, катаракты глаз и повреждения генетической и иммунной систем. Монреальский протокол, ратифицированный в 1987, было первым из нескольких всеобъемлющих международных соглашений, принятых для прекращения производства и использования озоноразрушающих химических веществ. Ожидается, что в результате продолжающегося международного сотрудничества по этому вопросу озоновый слой со временем восстановится.

История

В 1969 году голландский химик Пол Крутцен опубликовал статью, в которой описывался основной каталитический цикл оксида азота, влияющий на уровень озона. Крутцен продемонстрировал, что оксиды азота могут реагировать со свободными атомами кислорода, тем самым замедляя образование озона (O ₃ ), а также может разлагать озон на диоксид азота (NO ₂ ) и газообразный кислород (O ₂ ). Некоторые ученые и защитники окружающей среды в 1970-х годах использовали исследования Круцена в поддержку своих аргументов против создания флота американских сверхзвуковых транспортных кораблей (SST). Они опасались, что потенциальный выброс оксидов азота и водяного пара от этих самолетов повредит озоновый слой. (SST были разработаны для полетов на высотах, совпадающих с озоновым слоем, от 15 до 35 км [9].до 22 миль] над поверхностью Земли. ) В действительности американская программа SST была отменена, и на вооружение поступило лишь небольшое количество франко-британских Concordes и советских Ту-144, так что влияние SST на озоновый слой было обнаружено пренебрежимо мало для количества эксплуатируемых самолетов.

Однако в 1974 году американские химики Марио Молина и Ф. Шервуд Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвайне признали, что производимые человеком хлорфторуглероды (ХФУ) — молекулы, содержащие только атомы углерода, фтора и хлора — могут быть основным источником хлор в стратосфере. Они также отметили, что хлор может разрушить значительное количество озона после того, как он был высвобожден из фреонов под действием УФ-излучения. Свободные атомы хлора и хлорсодержащие газы, такие как монооксид хлора (ClO), затем могут расщепить молекулы озона, оторвав один из трех атомов кислорода. Более поздние исследования показали, что бром и некоторые бромсодержащие соединения, такие как монооксид брома (BrO), разрушают озон даже более эффективно, чем хлор и его химически активные соединения. Последующие лабораторные измерения, измерения атмосферы и исследования по моделированию атмосферы вскоре подтвердили важность их результатов. Крутцен, Молина и Роуленд получили Нобелевскую премию по химии в 1919 г.95 за их усилия.

Деятельность человека оказала значительное влияние на глобальную концентрацию и распределение стратосферного озона еще до 1980-х годов. Кроме того, ученые отметили, что по крайней мере к 1980 г. началось значительное ежегодное снижение средних концентраций озона. Измерения со спутников, самолетов, наземных датчиков и других приборов показывают, что общие интегрированные уровни озона в столбе (т. е. число молекул озона, встречающихся на квадратный метр в отобранных пробах воздуха) сократилось в глобальном масштабе примерно на 5 процентов между 1970-х и середины 1990-х годов, с небольшими изменениями впоследствии. Наибольшее уменьшение озона произошло в высоких широтах (по направлению к полюсам), а наименьшее — в более низких широтах (тропиках). Кроме того, атмосферные измерения показывают, что истощение озонового слоя увеличивает количество УФ-излучения, достигающего поверхности Земли.

Связь истощения озонового слоя с массовым вымиранием

Посмотреть все видео к этой статье

Это глобальное уменьшение стратосферного озона хорошо коррелирует с повышением уровня хлора и брома в стратосфере в результате производства и выброса фреонов и других галоидоуглеродов. Галогенуглероды производятся промышленностью для различных целей, таких как хладагенты (в холодильниках, кондиционерах и больших чиллерах), пропелленты для аэрозольных баллончиков, пенообразователи для изготовления пенопласта, средства пожаротушения и растворители для химической чистки и обезжиривания. Атмосферные измерения четко подтвердили теоретические исследования, показывающие, что хлор и бром, высвобождаемые из галоидоуглеродов в стратосфере, реагируют с озоном и разрушают его.

Самый серьезный случай истощения озонового слоя был впервые задокументирован в 1985 году в статье ученых Британской антарктической службы (БАС) Джозефа К. Фармана, Брайана Г. Гардинера и Джонатана Д. Шанклина. Начиная с конца 1970-х годов весной (с сентября по ноябрь) над Антарктидой наблюдалось значительное и быстрое уменьшение общего содержания озона, часто более чем на 60 процентов по сравнению со среднемировым значением. Фарман и его коллеги впервые зафиксировали это явление над своей станцией BAS в заливе Галлей, Антарктида. Их анализ привлек внимание научного сообщества, которое обнаружило, что это снижение общего содержания озона составило более 50 процентов по сравнению с историческими значениями, наблюдаемыми как с помощью наземных, так и спутниковых методов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В результате статьи Фармана возник ряд гипотез, пытавшихся объяснить антарктическую «озоновую дыру». Первоначально предполагалось, что уменьшение содержания озона можно объяснить каталитическим циклом хлора, в котором отдельные атомы хлора и их соединения отрывают отдельные атомы кислорода от молекул озона. Поскольку произошла большая потеря озона, чем можно было объяснить поступлением реактивного хлора, доступного в полярных регионах, известными в то время процессами, возникли другие гипотезы. Специальная кампания по измерениям, проведенная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (НОАА) в 1987, а также более поздние измерения доказали, что химия хлора и брома действительно была ответственна за озоновую дыру, но по другой причине: дыра оказалась продуктом химических реакций, происходящих с частицами, составляющими полярные стратосферные облака (ПСО) в нижняя стратосфера.

Зимой воздух над Антарктидой становится чрезвычайно холодным из-за недостатка солнечного света и уменьшения смешения воздуха нижних слоев стратосферы над Антарктидой с воздухом за пределами региона. Это уменьшенное перемешивание вызвано циркумполярным вихрем, также называемым полярным зимним вихрем. Ограниченный стратосферной струей ветра, циркулирующей примерно между 50° и 65° южной широты, воздух над Антарктидой и прилегающими к ней морями эффективно изолирован от воздуха за пределами региона. Чрезвычайно низкие температуры внутри вихря приводят к образованию ПСО, которые возникают на высоте примерно от 12 до 22 км (примерно от 7 до 14 миль). Химические реакции, которые происходят на частицах PSC, превращают менее реакционноспособные хлорсодержащие молекулы в более реакционноспособные формы, такие как молекулярный хлор (Cl ₂ ), которые накапливаются в течение полярной ночи. (Соединения брома и оксиды азота также могут реагировать с этими облачными частицами.) Когда ранней весной в Антарктиду возвращается день, солнечный свет расщепляет молекулярный хлор на отдельные атомы хлора, которые могут реагировать с озоном и разрушать его. Разрушение озона продолжается до распада полярного вихря, что обычно происходит в ноябре.

Зимний полярный вихрь также формируется в Северном полушарии. Однако в целом он не такой сильный и не такой холодный, как тот, что формируется в Антарктиде. Хотя в Арктике могут образовываться полярные стратосферные облака, они редко существуют достаточно долго, чтобы привести к значительному уменьшению содержания озона. Было измерено уменьшение содержания озона в Арктике на целых 40 процентов. Это истончение обычно происходит в те годы, когда температура нижних слоев стратосферы в арктическом вихре была достаточно низкой, чтобы привести к процессам разрушения озона, подобным тем, которые наблюдаются в антарктической озоновой дыре. Как и в Антарктиде, значительное увеличение концентрации реактивного хлора было зарегистрировано в арктических регионах, где наблюдается высокий уровень разрушения озона.

Антарктическая озоновая дыра немного уменьшится в 2022 году

Основные направления:

Исследования

Темы:

озоновая дыра

озон

26 октября 2022 г.

>

Озонозонд NOAA — инструмент, который помогает ученым следить за озоновой дырой в Антарктике — поднимается над Южным полюсом на этом покадровом снимке, сделанном 21 октября 2020 года. Идеальные погодные условия помогли создать большую, постоянную озоновую дыру, Ноябрь 2020.
(Любезно предоставлено Юей Макино/IceCube)

Загрузить изображение

Дыра в озоновом слое — той части стратосферы, которая защищает нашу планету от солнечных ультрафиолетовых лучей — продолжает уменьшаться. Дыра над Антарктидой имела среднюю площадь 8,91 миллиона квадратных миль (23,2 миллиона квадратных километров). Это измерение немного меньше, чем площадь 8,99 миллиона квадратных миль (23,3 миллиона квадратных километров), достигнутая в прошлом году, и значительно ниже среднего показателя 2006 года, когда размер дыры достиг своего пика.

Спутниковые наблюдения показали, что озоновая дыра достигла своей годовой максимальной площади в 10,2 миллиона квадратных миль (26,4 миллиона квадратных километров) 5 октября 2022 года. Наименьшее количество столба, обнаруженное озонозондами на Южном полюсе в этом году, составляло 101 единицу Добсона 3 октября. ( NOAA)

Загрузить изображение

«Со временем наблюдается неуклонный прогресс, и дыра становится меньше», — сказал Пол Ньюман, главный научный сотрудник отдела наук о Земле в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. «Мы видим некоторые колебания, поскольку изменения погоды и другие факторы заставляют цифры немного колебаться изо дня в день и от недели к неделе. Но в целом мы видим его снижение за последние два десятилетия. Устранение озоноразрушающих веществ в рамках Монреальского протокола сужает дыру».

Озоновая дыра возникает каждый сентябрь, когда защитный озоновый слой в стратосфере над Южным полюсом начинает истончаться. Хлор и бром, полученные из соединений, произведенных человеком, высвобождаются в результате реакций на высокогорных полярных облаках. Затем химические реакции начинают истощать озоновый слой по мере восхода солнца в конце зимы в Южном полушарии, при этом самое сильное истощение происходит над Антарктидой.

Различные методы измерения

Исследователи NOAA и НАСА обнаруживают и измеряют рост и разрушение озоновой дыры с помощью спутниковых инструментов на борту спутников Aura, Suomi-NPP и NOAA-20. В этом году спутниковые наблюдения показали, что площадь озоновой дыры достигла однодневного максимума в 10,2 миллиона квадратных миль (26,4 миллиона квадратных километров) 5 октября, но сейчас она сокращается.

Ученые NOAA на станции Южного полюса также регистрируют толщину озонового слоя, выпуская метеозонды с приборами для измерения озона, называемыми озонозондами, которые измеряют различные концентрации озона, измеряемые в единицах Добсона, по мере того, как воздушный шар поднимается в стратосферу.

Наименьшее количество столба, обнаруженное озонозондами на Южном полюсе в этом году, составляло 101 единицу Добсона 3 октября, по словам Брайана Джонсона из Лаборатории глобального мониторинга NOAA. Это очень похоже на прошлогодние измерения. На высотах от 8 до 13 миль над поверхностью Земли (от 14 до 21 километра) озон был почти полностью истощен во время максимума озоновой дыры.

Озоновый слой обеспечивает мощную защиту от солнечных ультрафиолетовых лучей, но он поразительно тонкий по сравнению с земной корой и океаном или даже всей ее верхней атмосферой. Во многих местах глобальное среднее значение составляет около 300 единиц Добсона, что, если привести его к давлению на уровне моря, равно толщине двух сложенных пенни. Толщина обедненного озонового слоя над Антарктидой примерно равна десятицентовой монете.

Факторы, влияющие на озоновую дыру в этом году

Измерения, проведенные с помощью спутников и озонозондов, показывают, что в последние годы озоновая дыра в Антарктике была меньше, чем в конце 1990-х и начале 2000-х годов. Это связано с Монреальским протоколом, договором, принятым 35 лет назад за пределами площадки, о запрете выброса вредных озоноразрушающих химических веществ, называемых хлорфторуглеродами или ХФУ.