Ozonosféra je vrstva atmosféry našej planéty, ktorá blokuje najťažšiu časť ultrafialového spektra. Niektoré druhy slnečného žiarenia majú škodlivý vplyv na živé organizmy. Ozonosféra sa pravidelne stenčuje, objavujú sa v nej medzery rôznych veľkostí. Nebezpečné lúče môžu voľne prenikať cez diery, ktoré sa objavili na povrchu Zeme. Kde sa nachádza ozónová vrstva? Čo možno urobiť pre jeho záchranu? Navrhovaný článok je venovaný 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 veľkého množstva iných bežných anorganických a organických látok (kremičitany, uhličitany, sírany, bielkoviny, sacharidy, tuky). Jednou z najznámejších alotropných modifikácií prvku je jednoduchá látka kyslík, ktorej vzorec je O2. Druhou modifikáciou atómov je O (ozón). Vzorec pre túto látku je O3. Trojatómové molekuly vznikajú pri prebytku energie, napríklad v dôsledku výbojov bleskov v prírode. Ďalej zistíme, čo je ozónová vrstva Zeme, prečo sa jej hrúbka neustále mení.
Ozón je za normálnych podmienok modrý plyn s ostrou, špecifickou arómou. Molekulová hmotnosť látky je 48 (pre porovnanie - Mr(vzduch)=29). Vôňa ozónu pripomína búrku, pretože po tomto prírodnom jave je vo vzduchu viac molekúl O3. Koncentrácia sa zvyšuje nielen tam, kde sa nachádza ozónová vrstva, ale aj v blízkosti zemského povrchu. Táto chemicky aktívna látka je toxická pre živé organizmy, ale rýchlo disociuje (rozpadá). V laboratóriu a priemysle boli vytvorené špeciálne zariadenia - ozonizátory - na prechod elektrických výbojov vzduchom alebo kyslíkom.
Čo je ozónová vrstva?
O3 molekuly majú vysokú chemickú a biologickú aktivitu. Pripojenie tretieho atómu k dvojatómovému kyslíku je sprevádzané zvýšením energetickej rezervy a nestabilitou zlúčeniny. Ozón sa ľahko rozkladá na molekulárny kyslík a aktívnu časticu, ktorá energicky oxiduje ostatné látky a zabíja mikroorganizmy. Častejšie sa však otázky súvisiace s pachovou zlúčeninou týkajú jej akumulácie v atmosfére nad Zemou. Čo je ozónová vrstva a prečo je jej ničenie škodlivé?
V blízkosti povrchu našej planéty je vždy určité množstvo molekúl O3, ale koncentrácia zlúčeniny rastie s výškou. K tvorbe tejto látky dochádza v stratosfére v dôsledku ultrafialového žiarenia Slnka, ktoré nesie veľkú zásobu energie.
Ozónová sféra
Existujeoblasť vesmíru nad Zemou, kde je oveľa viac ozónu ako na povrchu. Vo všeobecnosti je však obal pozostávajúci z molekúl O3 tenký a nesúvislý. Kde sa nachádza ozónová vrstva Zeme alebo ozonosféra našej planéty? Premenlivosť v hrúbke tejto obrazovky opakovane zmiatla výskumníkov.
V zemskej atmosfére je vždy prítomné určité množstvo ozónu, jeho koncentrácia sa výrazne mení s výškou a v priebehu rokov. Na tieto problémy sa pozrieme, keď zistíme presné umiestnenie ochrannej clony molekúl O3.
Kde je ozónová vrstva Zeme?
Znateľný nárast obsahu molekúl ozónu začína vo vzdialenosti 10 km a pretrváva až 50 km nad Zemou. Ale množstvo hmoty, ktorá je prítomná v troposfére, ešte nie je clonou. Keď sa vzďaľujete od zemského povrchu, hustota ozónu sa zvyšuje. Maximálne hodnoty dopadajú na stratosféru, jej oblasť v nadmorskej výške 20 až 25 km. Je tu 10-krát viac molekúl O3 ako na povrchu Zeme.
Prečo však vedcov a obyčajných ľudí znepokojuje hrúbka a celistvosť ozónovej vrstvy? V minulom storočí vypukol boom ohľadom stavu ochrannej clony. Vedci zistili, že ozónová vrstva atmosféry nad Antarktídou sa stenčila. Bola stanovená hlavná príčina javu - disociácia molekúl O3. K deštrukcii dochádza v dôsledku kombinovaného účinku viacerých faktorov, medzi ktorými vedie antropogénny charakter, spojený s činnosťou ľudstva.
Ozónové diery
Za posledných 30-40 rokov vedci zaznamenali objavenie sa medzier v ochrannej clone nad zemským povrchom. Vedeckú komunitu znepokojili správy, že ozónová vrstva, zemský štít, rýchlo degraduje. Všetky médiá v polovici 80. rokov 20. storočia tlačili správy o „diere“nad Antarktídou. Vedci si všimli, že táto medzera v ozónovej vrstve sa na jar zväčšuje. Hlavným dôvodom rastu škôd boli pomenované umelé a syntetické látky - chlórfluórované uhľovodíky. Najbežnejšou skupinou týchto zlúčenín sú freóny alebo chladivá. Je známych viac ako 40 látok patriacich do tejto skupiny. Pochádzajú z mnohých zdrojov, pretože aplikácie zahŕňajú potravinársky, chemický, voňavkársky a ďalší priemysel.
Zloženie freónov okrem uhlíka a vodíka zahŕňa halogény: fluór, chlór, niekedy bróm. Veľké množstvo takýchto látok sa používa ako chladivá v chladničkách a klimatizáciách. Samotné freóny sú stabilné, ale pri vysokých teplotách a v prítomnosti aktívnych chemických činidiel vstupujú do oxidačných reakcií. Produkty reakcie môžu obsahovať zlúčeniny, ktoré sú toxické pre živé organizmy.
Freóny a ozónová clona
Chlórfluórované uhľovodíky interagujú s molekulami O3 a ničia ochrannú vrstvu nad zemským povrchom. Najprv sa stenčovanie ozonosféry bralo ako prirodzené kolísanie jej hrúbky, čo sa deje neustále. Postupom času si však všimli diery ako „diera“nad Antarktídouna celej severnej pologuli. Počet takýchto medzier sa od prvého pozorovania zvýšil, no sú menšie ako na ľadovom kontinente.
Vedci spočiatku pochybovali, že proces ničenia ozónu spôsobili freóny. Ide o látky s veľkou molekulovou hmotnosťou. Ako sa môžu dostať do stratosféry, kde sa nachádza ozónová vrstva, ak je oveľa ťažšia ako kyslík, dusík a oxid uhličitý? Pozorovania vzostupného prúdenia v atmosfére počas búrky, ako aj experimenty preukázali možnosť prieniku rôznych častíc so vzduchom do výšky 10–20 km nad Zemou, kde sa nachádza hranica troposféry a stratosféry.
Rôzne látky poškodzujúce ozón
Ozónový štít prijíma aj oxidy dusíka vznikajúce pri spaľovaní paliva v motoroch nadzvukových lietadiel a rôznych typov kozmických lodí. Doplňte zoznam látok, z ktorých sa ničí atmosféra, ozónová vrstva a emisie z pozemských sopiek. Prúdy plynov a prachu niekedy dosahujú výšku 10-15 kilometrov a šíria sa na stovky tisíc kilometrov.
Smog nad veľkými priemyselnými centrami a megamestami tiež prispieva k disociácii molekúl O3 v atmosfére. Za dôvod zväčšovania veľkosti ozónových dier sa považuje aj zvýšenie koncentrácií takzvaných skleníkových plynov v atmosfére, kde sa nachádza ozónová vrstva. Globálny environmentálny problém klimatických zmien teda priamo súvisí s problémami poškodzovania ozónovej vrstvy. Faktom je, že skleníkové plyny obsahujúlátky, ktoré reagujú s molekulami O3. Ozón disociuje, atóm kyslíka spôsobuje oxidáciu iných prvkov.
Nebezpečenstvo straty ozónového štítu
Existovali v ozonosfére medzery pred letmi do vesmíru, objavením sa freónov a iných látok znečisťujúcich atmosféru? Vyššie uvedené otázky sú diskutabilné, ale jeden záver sa navrhuje sám: ozónová vrstva atmosféry musí byť študovaná a chránená pred zničením. Naša planéta bez clony molekúl O3 stráca ochranu pred tvrdým kozmickým žiarením určitej dĺžky absorbovaným vrstvou účinnej látky. Ak je ozónový štít tenký alebo chýba, potom sú ohrozené základné životné procesy na Zemi. Nadmerné ultrafialové žiarenie zvyšuje riziko mutácií v bunkách živých organizmov.
Ochrana ozónovej vrstvy
Nedostatok údajov o hrúbke ochrannej clony v minulých storočiach a tisícročiach sťažuje predpovede. Čo sa stane, ak sa ozonosféra úplne zrúti? Už niekoľko desaťročí lekári zaznamenávajú nárast počtu ľudí postihnutých rakovinou kože. Toto je jedna z chorôb spôsobených nadmerným ultrafialovým žiarením.
V roku 1987 sa niekoľko krajín pripojilo k Montrealskému protokolu, ktorý stanovil zníženie a úplný zákaz výroby chlórfluórovaných uhľovodíkov. Toto bolo len jedno z opatrení, ktoré pomôže zachovať ozónovú vrstvu – ultrafialový štít Zeme. Ale freóny sa stále vyrábajú v priemysle a dostávajú sa do atmosféry. Avšak súlad s MontrealomProtokol viedol k zníženiu ozónových dier.
Čo môže každý urobiť pre záchranu ozonosféry?
Výskumníci naznačujú, že úplná obnova ochrannej clony bude trvať ešte niekoľko desaťročí. A to v prípade, že sa zastaví jeho intenzívne ničenie, čo vyvoláva mnohé pochybnosti. Skleníkové plyny sa naďalej dostávajú do atmosféry, štartujú rakety a iné kozmické lode a flotila lietadiel v rôznych krajinách sa rozrastá. To znamená, že vedci ešte musia vyvinúť účinné spôsoby ochrany ozónového štítu pred zničením.
Na každodennej úrovni môže prispieť každý. Ozón sa bude menej rozkladať, ak bude vzduch čistejší, bude obsahovať menej prachu, sadzí a toxických emisií z vozidiel. Na ochranu tenkej ozonosféry je potrebné zastaviť spaľovanie odpadu, všade zaviesť ich bezpečnú likvidáciu. Doprava by sa mala prejsť na ekologickejšie palivá a všade by sa mali šetriť rôzne druhy zdrojov energie.
