На какой высоте находится наибольшая концентрация озона
Перейти к содержимому

На какой высоте находится наибольшая концентрация озона

  • автор:

Озоновый слой

Озоновый слой (ozone layer) — это часть земной атмосферы с наибольшей концентрацией озона. Она поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения Солнца, защищая от него жизнь на поверхности Земли. Наличие озонового слоя — один из главных факторов существования на Земле высокоразвитых форм жизни.

Как устроен озоновый слой

Озоновый слой открыли французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон в 1912 году путем спектроскопических измерений. Расположен он в стратосфере на высотах от 15 до 30 км: в тропиках на высоте 25-30 км, в умеренных широтах — 20-25 км, в полярных — 15-20 км. Механизм образования озона в атмосфере первым описал британский геофизик и астроном Сидни Чепмен в 1930 году. Молекулы озона (O3) состоят из трех атомов кислорода, и образуются после «распадания» (диссоциации) молекул кислорода (O2) под воздействием солнечного излучения.

Озоновый слой поглощает разрушительную для живых клеток часть ультрафиолетового излучения (спектр с длиной волн 100-280 нм). Менее опасная для жизни часть ультрафиолета (с длиной волн 280-315 нм) также поглощается озоном, но не полностью: до нас добирается несколько процентов, которые вызывают загар и рак кожи. Остальная часть ультрафиолета, безопасная и ближайшая к видимому свету (с длиной волн 315-400 нм) практически не поглощается.

Откуда берутся озоновые дыры

Общее снижение концентрации озона, порядка нескольких процентов, начали регистрировать в конце 1970-х годов. Его вызвало накопление в атмосфере хлорфторуглеродов, галонов и других газов, которые широко использовались, например, в качестве хладагентов для холодильников и кондиционеров, а также как распылители в аэрозольных баллончиках и противопожарных средствах. Эти вещества вступают в реакцию с озоном и способствуют распаду его молекул. По данным ООН, в 1987 году суммарный объем выбросов озоноразрушающих веществ составлял около 10 гигатонн эквивалента углекислого газа.

Озоновыми дырами называют локальные области озонового слоя со значительным падением концентрации озона. Первую и крупнейшую озоновую дыру обнаружили в 1985 году над Антарктидой британские метеорологи Джон Шанклин, Джо Фармен и геофизик Брайан Гардинер. Каждый год антарктическая дыра появляется в августе — сентябре и исчезает к ноябрю — декабрю. По данным НАСА, с 1988 по 2000 год ее площадь увеличилась с 13,8 млн кв. км до 29,9 млн кв. км (максимальное значение за время наблюдений), а в 2018-м составляла 22,8 млн кв. км. В Северном полушарии, над Арктикой осенью и зимой временами также образуются небольшие озоновые дыры площадью до 2 млн кв. км, но они существуют не более семи суток.

Над полюсами самые крупные дыры появляются потому, что во время полярных ночей в отсутствие солнечного света перестает вырабатываться новый озон, а накопленный прежде быстро разрушается под воздействием антропогенных газов.

Как мир борется с разрушением озонового слоя

22 марта 1985 года была принята Венская конвенция об охране озонового слоя. Ее рамочный характер не предусматривал конкретных действий со стороны присоединившихся к ней стран. 16 сентября 1987 года был принят Монреальский протокол к этой конвенции, обязавший страны поэтапно прекратить производство почти 100 химических веществ, в том числе наиболее опасных — галонов, хлорфторуглеродов и гидрохлорфторуглеродов. Окончательно вывести их из применения в развитых странах предполагается к 2030 году, в развивающихся — к 2040-му. Документ вступил в силу в 1989 году, его участниками являются 193 государства — члена ООН, а также Евросоюз, Ватикан, Ниуэ, Острова Кука и Палестина.

По данным ООН, благодаря Монреальскому протоколу и четырем поправкам к нему (приняты в 1990, 1992, 1997 и 1999 годах), к 2015 году общие выбросы озоноразрушающих веществ снизились более чем на 90%. Согласно Всемирной метеорологической организации от 2018 года, с 2000-го озоновый слой восстанавливался со скоростью 1-3% в десятилетие. При сохранении этих темпов, над Северным полушарием он полностью восстановится к 2030 году, над Южным — к 2050-му, а над полярными регионами — к 2060-му. Новые поправки к протоколу продолжают приниматься до сих пор: в октябре 2016-го в Кигали (Руанда) подписали пятую, предусматривающую снижение выбросов гидрофторуглеродов. Она вступила в силу 1 января 2019 года.

Озоновый слой

Физика

Озо́новый слой, часть атмосферы Земли , где экспериментальными методами обнаружен озон . Занимает пространство от земной поверхности до высоты 70–80 км над уровнем моря. В более узком смысле озоновым слоем (или озоносферой) называют всю стратосферу или слой от 10 – 16 км (озонопауза) до 50 км, в котором находится наибольшее количество озона.

Озоновый слой

Если бы вся атмосфера Земли соответствовала нормальным условиям , то она заняла бы слой толщиной около 8 км, а слой озона имел бы толщину около 3 мм. Толщина этого слоя над конкретным местом определяет важнейшую характеристику озонового слоя – общее содержание озона (ОСО), измеряемое в единицах Добсона . Приведённая толщина слоя озона в 3 мм соответствует 300 единицам Добсона. От экватора к полюсам ОСО обычно возрастает; максимальное ОСО наблюдается в начале весны, минимальное – осенью. Эта зависимость с середины 20 в. нарушалась в южном полушарии, в результате образования т. н. озоновой дыры . ОСО может изменяться от 73 единиц Добсона (над Антарктидой в период весенней озоновой аномалии) до 650 единиц Добсона (над Арктикой в конце зимы – начале весны). Вертикальная структура озонового слоя. БРЭ. Т. 23. Вертикальная структура озонового слоя. БРЭ. Т. 23. На рисунке показана вертикальная структура озонового слоя: здесь ОСО пропорционально площади между вертикальной осью и кривой парциального давления. Основная часть атмосферного озона находится в стратосфере, менее 1 % – в мезосфере , 10 – 15 % – в тропосфере . Главным источником озона в атмосфере является верхняя стратосфера, где он образуется из молекулярного кислорода под действием ультрафиолетового излучения Солнца.

Наличие озонового слоя в атмосфере приводит к поглощению УФ — излучения с длинами волн менее 310 нм, губительного для всего живого на Земле. Поэтому мировое сообщество чрезвычайно обеспокоено глобальным уменьшением ОСО, наблюдавшимся с конца 1970-х гг. Сильное уменьшение ОСО имело место над полярными районами, особенно над Антарктидой; над тропиками ОСО практически не изменялось. Было установлено, что уменьшение ОСО связано как с наблюдаемыми климатическими изменениями, так и с увеличением содержания в атмосфере хлорфторуглеродов (большинство из них более известны как фреоны ). Поэтому в 1987 г. заключено Международное соглашение по запрещению производства и применения озоноразрушающих соединений (Монреальский протокол). В 1994 г. Генеральная ассамблея ООН провозгласила 16 сентября Международным днём охраны озонового слоя. Наименьшее содержание озона в атмосфере наблюдалось в конце 20 в. (в умеренных широтах Северного полушария весной оно было примерно на 5 % ниже нормы), в 2020-х гг. озоновый слой почти восстановился.

В нижнюю атмосферу озон поступает из стратосферы, а также генерируется в результате фотохимических реакций с участием оксидов азота и легколетучих органических соединений. Ни одно промышленное предприятие не выбрасывает озон в атмосферу. Озон в концентрации свыше 80 млрд –1 губителен для дыхательных клеток различных организмов. Такая концентрация приземного озона иногда наблюдается в тёплый сезон (особенно при температурах выше 30 ℃) во всех промышленно развитых странах, в том числе в России. Подсчитано, что из-за воздействия приземного озона только США ежегодно недополучают сельскохозяйственной продукции на несколько миллиардов долларов.

Опубликовано 2 февраля 2023 г. в 17:02 (GMT+3). Последнее обновление 2 февраля 2023 г. в 17:02 (GMT+3). Связаться с редакцией

Озоновый слой

Озоновый слой Земли

Озоновый слой – это часть стратосферы, которая содержит химический элемент озона и окружает Землю. Этот экран располагается на расстоянии от 10 до 40 км от нашей планеты. Защитной функцией слоя считается препятствование проникновения высоких доз излучения ультрафиолетового типа в нижние слои атмосферы планеты.

Что такое озоновый слой?

Озоновый слой представляет собой тонкую часть атмосферы Земли, которая поглощает почти весь вредный солнечный свет ультрафиолетового излучения. Озоновый слой — это один слой стратосферы или второй слой атмосферы Земли.

Озоносфера поглощает частички солнечного излучения, попадающего на Землю. Несмотря на то, что живым организмам нужно некоторое количество солнечного излучения, чтобы существовать, слишком большое его количество может нанести серьезный вред. Озоновый слой действует как щит для жизни на Земле.

Концентрация озона в воздухе составляет около 6-10% на земной поверхности. Под влиянием Солнечной радиации происходит формирование озона из атомарного кислорода в верхней части атмосферы. Озоновый экран регулирует жесткость космического излучения.

Ультрафиолетовые солнечные лучи и их компоненты могут быть очень опасны для жителей Земли. Озоновый слой защищает живые организмы планеты от вредоносного эффекта небесного светила, однако и сам нуждается в защите. Еще в конце 50-х годов прошлого столетия ученые обнаружили истощение озонового слоя. Подобная экологическая проблема до сих пор является частой темой для дискуссий между учеными.

Озоновые дыры

Озоновые дыры 1545 5 2

Где находится озоновый слой?

Повышение содержания молекул озонового слоя прослеживается на расстоянии 10 км и сохраняется до 50 км над нашей планетой. Плотность озоновых частиц постепенно увеличивается по мере удаления от поверхности планеты. Наиболее показательные значения приходятся на стратосферу, а именно на ее область, на высоте 20-25 км. Поэтому, озоносфера наблюдается в тропическом поясе. Здесь элементов озона в 10 раз больше, чем у Земляной поверхности.

Строение атмосферы

Озоновый экран считается продуктом процесса фотодиссоциации из молекулярного кислорода. Он располагается на высоте 10-100 километров. Однако его максимальная концентрация отмечается на высоте, равной 20 метров. Экран озона поглощает основную массу ультрафиолетовых лучей, которые наносят вред всем живым организмам нашей планеты. По этой причине большинство ученых обычно проводят границу биосферы на высоте озонового слоя.

Как образуется озоновый слой?

Озоновый слой создается на границе стратосферы и тропосферы. Здесь коротковолновые лучи с ультрафиолетовым эффектом начинают взаимодействовать с кислородом. В случае если длина волны не достигает 242 км, происходит расщепление двухатомной молекул кислорода на два независимых атома. Далее, каждый атом по отдельности вступает в новую химическую реакцию вместе с нерасщепленным двухатомным кислородом.

В конце последней реакции формируется трехатомная кислородная молекула, то есть озон. Британский геофизик С. Чепмен подробно открыл и описал эту реакцию. В результате, она стала назваться механизмом Чепмена.

Нахождение озонового слоя

Толщина озонового слоя

Толщина слоя озона составляет примерно 2-4 мм. Минимальный слой фиксируется на экваторе, в то время как максимальный регистрируется у полюсов. Озоносфера претерпевает постоянное ослабление над некоторыми районами Земли, включая густонаселенные районы в средних широтах северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная «озоновая дыра».

Озоновый экран выполняет защищает всю планету, несмотря на свою тонкость. Истощение озонового слоя способствует увеличению УФВ-излучения, которое может привести к перестановке биогеохимических циклов. Эта трансформация в биогеохимических циклах может изменить источники и поглотители парниковых газов и косвенно способствовать проблеме глобального потепления.

Значение озонового слоя

Озон формирует защитную оболочку вокруг планеты. Именно она защищает окружающую среду от воздействия ультрафиолетового излучения желтого карлика, которое может вызвать рак и другие серьезные недомогания. Животные также могут страдать от серьезных заболеваний, вызванных радиацией, и их фертильность может снизиться.

Воздействие Солнца на озоновый слой

Также было замечено, что на рост растений отрицательно влияет воздействие УФ-излучения. Озоновый слой защищает не только человека, но и всю окружающую среду от многих неблагоприятных воздействий УФ-излучения. Поэтому важно не допускать истощения озонового слоя.

Истощение озонового слоя

Озоновый экран истощается, и это неизбежное явление. Иногда это происходит по природным (естественным) причинам, но, в основном, «виноваты» жители планеты. Озоновый экран, истощенный под действием природных факторов, легко восстанавливается. Принято выделять следующие естественные причины разрушения озоносферы Земли:

  • извержение вулканов;
  • полярные вихри;
  • ветра в стратосфере;
  • отсутствие ультрафиолетового -излучения во время полярных ночей;
  • солнечные пятна.

Извержения вулканов косвенно затрагивают процесс разрушения озонового экрана. Вулканы выбрасывают большое количество частиц и аэрозолей при извержении. Эти испускаемые частицы формируют поверхность, на которой происходят различные химические реакции, которые могут нанести вред слою стратосферы.

Как отмечают многие ученые, естественной причиной разрушения озонового слоя являются так называемые стратосферные ветры. Стратосферные ветры приводят к увеличению содержания оксидов азота в атмосфере. По этой причине усиливается истощение озонового слоя. Солнечные пятна также могут иметь негативные последствия для озона, так как они сопровождаются увеличением УФ-излучения, которое может изменить концентрацию озона в атмосфере.

Озоновая дыра

Основную угрозу для озоносферы составляют промышленные выбросы в атмосферу, среди них ученые отмечают следующие аспекты:

  • использование метилхлороформа;
  • использование бромида метила;
  • использование гидрохлорфторуглеродов;
  • применение хлорфторуглеродов;
  • использование галонов;
  • использование четыреххлористого углерода.

Люди вносят свой неутешительный вклад в истощение озонового экрана своими повседневными действиями. Используя автомобили, мы способствуем выделению парниковых газов, которые также вредны для озоносферы. Приобретая продукты в отдаленных уголках мира, мы провоцируем истощение озоносферы, поскольку поддерживаем большие расстояния транспортировки, что провоцирует выброс вредных газов и истощение озонового экрана.

Метилхлороформ представляет собой летучее органическое вещество, которое широко применяется для промышленных процессов. Это вещество применяют для очистки электронных и металлических элементов. УФ-излучение расщепляет соединение на хлор, который вредит озоновому экрану.

Бромистый метил применяют в качестве фумиганта с целью борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. Это броморганическое соединение признано озоноразрушающим химическим веществом первого класса. Гидрохлорфторуглероды – это еще один источник проблемы разрушения озоносферы. Хотя они оказывают лишь слабое воздействие на его разрушение, ГХФУ вредны для окружающей среды, поскольку они являются сильными парниковыми газами.

Хлорфторуглероды раньше применялись для охлаждения. Их использование существенно сократилось после того, как было обнаружено, что ХФУ вредят озоновому слою. Более того, фреоны также способствуют потеплению в мире. Галоны способствуют истощению озона в стратосфере из-за содержащегося в них брома. Они используются в огнетушителях. Общее воздействие ХФУ на разрушение озонового слоя больше, чем воздействие галонов.

Четыреххлористый углерод также способствует истощению озона, поскольку содержит хлор. Это вещество активно используется в холодильниках, а также применяется в растворителях, мыле и инсектициде. За последние десятилетия его использование сократилось после того, как специалисты обнаружили негативные последствия разрушения озонового экрана.

Последствия разрушения озонового слоя

Без озоносферы привычная нам пищевая цепочка рухнет в течение нескольких дней или недель. Сокращение концентрации озонового слоя оборачивается для людей очень негативными последствиями:

  • быстрый рост заболеваемости раком кожи;
  • постоянные кожные ожоги;
  • ослабление иммунитета: человеческому организму становится труднее бороться с различными грибковыми инфекциями, туберкулезом и прочими дерматозами;
  • снижение острот зрения: отслоение сетчатки, меланомы глаза, развитие катаракты и так далее.

Решение проблем истощения озонового слоя

Люди своей деятельностью истощили озоновый слой. Способы его восстановления еще не обнаружены. Однако попытки улучшить ситуацию стали активно предприниматься. Многие государства подписали Международный акт, предусматривающий уменьшение производства озоноразрушающих веществ.

Поверхность земли

Атмосфера 1545 5 3

Озон можно получить искусственными методами с помощью озонаторов, облучая воздух коротковолновым ультрафиолетом, из воздуха и кислорода, посредством электрического разряда, а также посредством электрохимических реакций из растворов электролитов. Запустив озоновые заводы во всех уголках мира, можно затормозить процесс разрушение озонового экрана.

Использование экологически чистого горючего также может спасти ситуацию. Автомобильные двигатели увеличивают концентрацию вредных веществ в атмосфере, поэтому сегодня электрокары стали такими популярными. Создание биогорючего также могло бы положительно сказаться на озоносфере планеты.

Высадка деревьев позволяет выработать озон в двух направлениях. Посредством фотосинтеза создается кислород, который под воздействием УФ-излучения преобразуется в озон. Зеленые насаждения склонны поглощать углекислый газ, истощающий озоносферу.

На какой высоте находится наибольшая концентрация озона

Озоном является особая форма кислорода, имеющая химическую формулу O3. Кислород, которым мы дышим и который так важен для жизни на Земле, имеет формулу O2.

Озон представляет собой очень малую часть нашей атмосферы, но его присутствие имеет не менее большое значение для благосостояния человека. Большая часть озона находится высоко в атмосфере, на высоте между 10 и 40 км над поверхностью Земли. Эта область называется стратосферой и здесь содержится около 90% всего атмосферного озона.

Монреальский протокол: защита озонового слоя и борьба с изменением климата

Тема Дня этого года призвана подчеркнуть роль Монреальского протокола в деле защиты озонового слоя и борьбы с изменением климата. Сегодня у нас есть возможность отметить достижения стран при реализации положений Протокола, его положительное влияние на восстановление озонового слоя и в результате вклад в дело борьбы с изменением климата. Особое внимание уделяется Кигальской поправке, которая, благодаря поэтапному отказу от гидрофторуглеродов (ГФУ) и повышению эффективности в секторе охлаждения, обеспечит дополнительные преимущества по смягчению последствий изменения климата. В этой связи Секретариат ЮНЕП по озону подготовил пакет материалов для социальных сетей на шести языках.

Основные сведения

В результате научных исследований было обнаружено, что ряд широко используемых химических веществ являются чрезвычайно опасными для озонового слоя. Галоидоуглеводороды представляют собой химические вещества, в которых один или более атомов углерода связаны с одним или более атомов галогенов (фтор, хлор, бром или йод). Озоноразрушающая способность (ОРС), галоидоуглеводородов, содержащих бром, как правило, гораздо выше, чем у тех, которые содержат хлор. Синтетическими химическими веществами, которые обеспечивают большую часть хлора и брома для разрушения озона, являются бромистый метил, метилхлороформ, тетрахлорметан и семья химических веществ, известных как галоны, хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ).

Научное подтверждение факта истощения озонового слоя побудило международное сообщество создать механизм сотрудничества по принятию мер для защиты озонового слоя. Это было закреплено в Венской конвенции об охране озонового слоя, которая была принята и подписана 28 странами 22 марта 1985 года. В сентябре 1987 года это привело к разработке проекта Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Основной целью Монреальского протокола является защита озонового слоя путем принятия мер по ограничению общего мирового производства и потребления веществ, разрушающих его, с конечной целью их полной ликвидации на основе научных знаний и технологической информации. Монреальский протокол строится вокруг нескольких групп разрушающих озоновый слой веществ. Группы химических веществ классифицируются в зависимости от химической семьи и перечислены в приложениях к тексту Монреальского протокола.

Монреальский протокол контролирует почти 100 химических веществ в нескольких категориях. Для каждой группы химических веществ или приложения Договор устанавливает график поэтапного отказа от производства и потребления, с тем чтобы в конечном итоге отказаться от них полностью. Монреальский протокол устанавливает график потребления озоноразрушающих веществ. Потребление определяется как произведенное количество плюс импорт за вычетом экспорта в любой данный год. Существует также практика вычета за уничтожение объявленных запасов.

Процент сокращения связан с назначенным базовым годом для данного вещества. Протокол не запрещает использование уже существующих или вторично регулируемых веществ за пределами сроков поэтапной ликвидации. Есть несколько исключений для основных видов применения, где пока нет приемлемых заменителей, например, в дозированных ингаляторах (MDI), обычно используемых для лечения астмы и других респираторных заболеваний, или галоновых системах пожаротушения, используемых на подводных лодках и самолетах.

В 1994 году Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 16 сентября Международным днем охраны озонового слоя в ознаменование даты подписания в 1987 году Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Равно успешно велось осуществление Монреальского протокола, как в развитых, так и развивающихся странах. Все графики поэтапного вывода в большинстве случаев соблюдались, а некоторые шли даже с опережением графика. Учитывая устойчивый прогресс, достигнутый в рамках Протокола уже в 2003 году, бывший Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан назвал Монреальский протокол: «возможно, наиболее успешным международным соглашением в истории человечества». Его взгляды разделяет широкое международное сообщество.

Первоначально внимание было сосредоточено в отношении химических веществ с более высокой озоноразрушающей способностью, включая ХФУ и галоны. График поэтапного отказа от ГХФУ был более гибким в силу их более низкой озоноразрушающей способности и потому, что они также были использованы в качестве переходных заменителей ХФУ.

График поэтапного отказа от ГХФУ была введен в 1992 году для развитых и развивающихся стран, в последнем случае с мораторием в 2015 году и окончательным отказом к 2030 году в развитых странах и 2040 году в развивающихся странах.

В 2007 году, стороны Монреальского протокола постановили ускорить график поэтапного отказа от ГХФУ для развитых и развивающихся стран.

Всеобщая ратификация

16 сентября 2009 года Венская конвенция и Монреальский протокол стали первыми договорами в истории ООН, получившими всеобщую ратификацию.

Кигальская поправка

Стороны Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, достигли соглашения на их 28-м совещании сторон, состоявшемся 15 октября 2016 года в Кигали, Руанда, относительно поэтапного сокращения потребления и производства хлорфторуглеродов.

Ограничение роста мировой температуры 1,5 градусами Цельсия все еще возможно; но для этого нам нужно существенно и в срочном порядке ускорить действия в интересах климата.

Антониу Гутерриш

Ресурсы

Документы и публикации
  • Протокол о борьбе с подкислением, эвторофикацией и приземным озоном к Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния 1979 года (1999 год)
  • Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (1987 год)
  • Венская конвенция об охране озонового слоя (1985 год)
  • Конвенции и соглашения по окружающей среде
  • Декларации по окружающей среде
  • Защита атмосферы (Глава 9 Повестки дня на XXI век)
  • Резолюция Генеральной Ассамблеи о провозглашении Дня (A/RES/49/114)
Полезные ссылки
  • Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП)
  • Отдел по устойчивому развитию Департамента по экономическим и социальным вопросам ООН
  • Программа Ozon Action (ЮНЕП)
  • Секретариат по озоновому слою
  • Утилизация отходов (ПРООН)
  • Материалы Всемирного банка
  • Глобальная система атмосферных наблюдений Всемирной метеорологической организации
  • Проект по глобальным исследованиям и мониторингу озона Всемирной метеорологической организации

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *