Απάντηση: Το στρώμα του όζοντος είναι ένα στρώμα της ατμόσφαιρας με υψηλή περιεκτικότητα σε όζον. Η συγκέντρωση του όζοντος στο στρώμα είναι πολύ χαμηλή και εάν απομονωθεί στην καθαρή του μορφή και συμπιεστεί στην πυκνότητα που έχει ο αέρας στην επιφάνεια της Γης, το πάχος του στρώματος του όζοντος δεν θα υπερβαίνει τα 5 mm. Το όζον απορροφά την ακτινοβολία βραχέων κυμάτων από τον Ήλιο, προστατεύοντας τους ζωντανούς οργανισμούς από τις βλαβερές επιπτώσεις του. Η εξάντληση της στιβάδας του όζοντος τράβηξε για πρώτη φορά την προσοχή του ευρύτερου κοινού το 1985, όταν μια μεγάλη περιοχή με χαμηλή (έως 50%) περιεκτικότητα σε όζον, που ονομάζεται «τρύπα του όζοντος», ανακαλύφθηκε πάνω από την Ανταρκτική. Πιστεύεται ότι ο κύριος λόγος για την εμφάνιση «τρυπών του όζοντος» είναι η σημαντική περιεκτικότητα σε φρέον στην ατμόσφαιρα. Φρέον(χλωροφθοράνθρακες) είναι εξαιρετικά πτητικές, χημικά αδρανείς ουσίες κοντά στην επιφάνεια της γης, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή και την καθημερινή ζωή ως ψυκτικά μέσα (κλιματιστικά, ψυγεία, ψυγεία), ψεκαστήρες (αερολύματα) και αφριστικοί παράγοντες. Τα φρέον, που ανεβαίνουν στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, υφίστανται φωτοχημική αποσύνθεση με το σχηματισμό οξειδίου του χλωρίου, το οποίο καταστρέφει έντονα το όζον. Ωστόσο, αρκετοί επιστήμονες συνεχίζουν να επιμένουν στη φυσική προέλευση της «τρύπας του όζοντος». Βλέπουν τους λόγους της εμφάνισής του στη φυσική μεταβλητότητα της οζονόσφαιρας, την κυκλική δραστηριότητα του Ήλιου, τις διαδικασίες απαέρωσης της Γης κ.λπ. Η εξάντληση της στιβάδας του όζοντος οδηγεί σε υψηλότερα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας στην επιφάνεια της Γης, η οποία συμβάλλει στην αύξηση των περιπτώσεων καρκίνου του δέρματος, στη μείωση της παραγωγικότητας των γεωργικών καλλιεργειών και στην επιβράδυνση της διαδικασίας φωτοσύνθεσης στα φυτά κ.λπ.

7. Αιτίες σχηματισμού όξινης βροχής και επίδρασή τους στα οικοσυστήματα

Απάντηση: Οποιαδήποτε βροχόπτωση (βροχή, ομίχλη, χιόνι) της οποίας η οξύτητα είναι μεγαλύτερη από την κανονική ονομάζεται όξινη. Οι όξινες ιδιότητες του μέσου προσδιορίζονται από ιόντα υδρογόνου. Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου σε ένα διάλυμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η οξύτητά του. Οι μονάδες δείκτη υδρογόνου, ή pH, χρησιμοποιούνται για την έκφραση της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου. Η κλίμακα pH κυμαίνεται από 0 (εξαιρετικά όξινο) έως 7 (ουδέτερο) έως 14 (εξαιρετικά αλκαλικό). Η όξινη βροχή περιέχει διαλύματα θειικού, νιτρικού και άλλων οξέων, στα οποία μετατρέπεται η υγρασία του αέρα, απορροφώντας το διοξείδιο του θείου και άλλα αέρια που περιέχονται στον αέρα. Η όξινη βροχή καταστέλλει τη βλάστηση, μειώνει την ανάπτυξη των δασών και τις γεωργικές αποδόσεις και προκαλεί οξίνιση των λιμνών, η οποία οδηγεί στο θάνατο αυγών, γόνου, πλαγκτόν, φυκιών και ψαριών. Οι αρνητικές συνέπειες της όξινης βροχής έχουν καταγραφεί στις ΗΠΑ, την Ευρώπη, τον Καναδά, τη Ρωσία, την Ουκρανία, τη Λευκορωσία και άλλες χώρες.

8. Βασικές αιτίες περιβαλλοντικών προβλημάτων

Απάντηση: Οι μη ισορροπημένες σχέσεις μεταξύ κοινωνίας και φύσης, δηλαδή η παράλογη περιβαλλοντική διαχείριση, συχνά οδηγούν σε περιβαλλοντική κρίση και περιβαλλοντική καταστροφή. Οικολογική κρίση(οικολογική έκτακτη ανάγκη) είναι μια περιβαλλοντική καταστροφή που χαρακτηρίζεται από επίμονες αρνητικές αλλαγές στο περιβάλλον και συνιστά απειλή για την ανθρώπινη υγεία. Υπό περιβαλλοντική καταστροφή(οικολογική καταστροφή) κατανοούν την περιβαλλοντική δυσφορία, που χαρακτηρίζεται από μη αναστρέψιμες αλλαγές στο περιβάλλον και σημαντική επιδείνωση της δημόσιας υγείας. Υπό ρύπανσηκατανοούν την είσοδο στο περιβάλλον ουσιών και (ή) ενέργειας, οι ιδιότητες, η θέση ή η ποσότητα των οποίων έχουν αρνητικό αντίκτυπο στο περιβάλλον (Νόμος «Περί Προστασίας του Περιβάλλοντος»). Η ρύπανση αναφέρεται επίσης στην είσοδο στο φυσικό περιβάλλον οποιωνδήποτε στερεών, υγρών ή αέριων ουσιών, μικροοργανισμών ή ενεργειών (με τη μορφή ήχων, θορύβου, ακτινοβολίας) σε ποσότητες επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία, τα ζώα, την κατάσταση των φυτών και των οικοσυστημάτων. Συνήθως, θεωρούνται δύο τύποι ρύπανσης διαφορετικής προέλευσης: φυσικός,που προκύπτουν ως αποτέλεσμα φυσικών φαινομένων χωρίς ανθρώπινη συμμετοχή· ανθρωπογενής,συνδέεται με την ανθρώπινη δραστηριότητα, κύριο συστατικό της οποίας είναι η τεχνογενής ρύπανση που προκαλείται από βιομηχανικές δραστηριότητες. Με κατάσταση συνάθροισηςΌλοι οι ρύποι ανθρωπογενούς προέλευσης χωρίζονται σε στερεούς, υγρούς και αέριους. Με βάση τη φύση των ρύπων, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι ρύπανσης: βιολογικός(παθογόνοι μικροοργανισμοί, προϊόντα γενετικής μηχανικής κ.λπ.), χημική ουσία(ρύπανση της βιόσφαιρας με φυτοφάρμακα, βαρέα μέταλλα, πλαστικά, ορισμένα χημικά και στοιχεία), φυσικός(θόρυβος, θερμικός, ηλεκτρομαγνητικός, ακτινοβολία). Με βάση τα χωρικά χαρακτηριστικά διακρίνουν παγκόσμια, περιφερειακή, τοπική(παρατηρείται σε μικρή περιοχή) ρύπανση. Με βάση τα αντικείμενα ρύπανσης, διακρίνουν μεταξύ της ατμοσφαιρικής ατμοσφαιρικής ρύπανσης, της ρύπανσης των επιφανειακών και υπόγειων υδάτων, της ρύπανσης του εδάφους κ.λπ., ακόμη και της ρύπανσης του διαστήματος κοντά στη Γη. Το 2005, 78 ατυχήματα παρατηρήθηκαν στο έδαφος της Ρωσικής Ομοσπονδίας (59 το 2004), που οδήγησαν σε ρύπανση του περιβάλλοντος. Την ίδια χρονιά, το σταθερό δίκτυο παρατήρησης της Roshydromet κατέγραψε 541 περιπτώσεις εξαιρετικά υψηλής ρύπανσης των επιφανειακών υδάτων και 3 περιπτώσεις εξαιρετικά υψηλής ρύπανσης του ατμοσφαιρικού αέρα με βάση οπτικά και οργανοληπτικά σημάδια.

Πρόσφατα, οι εφημερίδες και τα περιοδικά είναι γεμάτα άρθρα σχετικά με το ρόλο της στιβάδας του όζοντος, στα οποία οι άνθρωποι τρομάζουν από πιθανά προβλήματα στο μέλλον. Μπορείτε να ακούσετε από επιστήμονες για τις επερχόμενες κλιματικές αλλαγές, οι οποίες θα επηρεάσουν αρνητικά όλη τη ζωή στη Γη. Θα μετατραπεί πραγματικά ένας πιθανός κίνδυνος μακριά από τους ανθρώπους σε τέτοια φρικτά γεγονότα για όλους τους γήινους; Ποιες συνέπειες αναμένει η ανθρωπότητα από την καταστροφή του στρώματος του όζοντος;

Η διαδικασία σχηματισμού και η σημασία του στρώματος του όζοντος

Το όζον είναι ένα παράγωγο του οξυγόνου. Ενώ βρίσκονται στη στρατόσφαιρα, τα μόρια οξυγόνου εκτίθενται χημικά στην υπεριώδη ακτινοβολία, μετά την οποία διασπώνται σε ελεύθερα άτομα, τα οποία, με τη σειρά τους, έχουν την ικανότητα να συνδυάζονται με άλλα μόρια. Με αυτή την αλληλεπίδραση των μορίων και των ατόμων οξυγόνου με τρίτα σώματα, προκύπτει μια νέα ουσία - έτσι σχηματίζεται το όζον.

Όντας στη στρατόσφαιρα, επηρεάζει το θερμικό καθεστώς της Γης και την υγεία του πληθυσμού της. Ως πλανητικός «φύλακας», το όζον απορροφά την υπερβολική υπεριώδη ακτινοβολία. Ωστόσο, όταν εισέρχεται στην κατώτερη ατμόσφαιρα σε μεγάλες ποσότητες, γίνεται αρκετά επικίνδυνο για το ανθρώπινο είδος.

Μια ατυχής ανακάλυψη από επιστήμονες - μια τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική

Η διαδικασία της καταστροφής της στιβάδας του όζοντος έχει αποτελέσει αντικείμενο πολλών συζητήσεων μεταξύ των επιστημόνων σε όλο τον κόσμο από τα τέλη της δεκαετίας του '60. Εκείνα τα χρόνια, οι περιβαλλοντολόγοι άρχισαν να εγείρουν το πρόβλημα των εκπομπών προϊόντων καύσης στην ατμόσφαιρα με τη μορφή υδρατμών και οξειδίων του αζώτου, τα οποία παράγονταν από κινητήρες αεριωθούμενων πυραύλων και αεροσκαφών. Η ανησυχία ήταν ότι το οξείδιο του αζώτου που εκπέμπεται από αεροσκάφη σε υψόμετρο 25 χιλιομέτρων, όπου σχηματίζεται η ασπίδα της Γης, μπορεί να καταστρέψει το όζον. Το 1985, η British Antarctic Survey κατέγραψε μείωση 40% στη συγκέντρωση του όζοντος στην ατμόσφαιρα πάνω από τη βάση τους στο Hally Bay.

Μετά τους Βρετανούς επιστήμονες, πολλοί άλλοι ερευνητές φώτισαν αυτό το πρόβλημα. Κατάφεραν να σκιαγραφήσουν μια περιοχή με χαμηλά επίπεδα όζοντος ήδη έξω από τη νότια ήπειρο. Εξαιτίας αυτού, άρχισε να δημιουργείται το πρόβλημα του σχηματισμού τρύπας του όζοντος. Αμέσως μετά, ανακαλύφθηκε μια άλλη τρύπα του όζοντος, αυτή τη φορά στην Αρκτική. Ωστόσο, ήταν μικρότερο σε μέγεθος, με διαρροή όζοντος έως και 9%.

Με βάση τα αποτελέσματα της έρευνας, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι το 1979-1990 η συγκέντρωση αυτού του αερίου στην ατμόσφαιρα της γης μειώθηκε κατά περίπου 5%.

Καταστροφή της στιβάδας του όζοντος: εμφάνιση τρυπών του όζοντος

Το πάχος του στρώματος του όζοντος μπορεί να είναι 3-4 mm, οι μέγιστες τιμές του βρίσκονται στους πόλους και οι ελάχιστες του βρίσκονται κατά μήκος του ισημερινού. Η υψηλότερη συγκέντρωση αερίου μπορεί να βρεθεί 25 χιλιόμετρα στη στρατόσφαιρα πάνω από την Αρκτική. Πυκνά στρώματα εντοπίζονται μερικές φορές σε υψόμετρα έως και 70 km, συνήθως στις τροπικές περιοχές. Η τροπόσφαιρα δεν έχει πολύ όζον επειδή είναι πολύ ευαίσθητη σε εποχιακές αλλαγές και σε διάφορους τύπους ρύπανσης.

Μόλις η συγκέντρωση του αερίου μειωθεί κατά ένα τοις εκατό, υπάρχει άμεση αύξηση της έντασης της υπεριώδους ακτινοβολίας πάνω από την επιφάνεια της γης κατά 2%. Η επίδραση των υπεριωδών ακτίνων στα πλανητικά οργανικά συγκρίνεται με την ιονίζουσα ακτινοβολία.

Η εξάντληση του στρώματος του όζοντος θα μπορούσε να προκαλέσει καταστροφές που σχετίζονται με υπερβολική θέρμανση, αυξημένες ταχύτητες ανέμου και κυκλοφορία του αέρα, που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες περιοχές της ερήμου και να μειώσουν τις γεωργικές αποδόσεις.

Συνάντηση με το όζον στην καθημερινή ζωή

Μερικές φορές μετά τη βροχή, ειδικά το καλοκαίρι, ο αέρας γίνεται ασυνήθιστα φρέσκος και ευχάριστος και οι άνθρωποι λένε ότι «μυρίζει όζον». Δεν είναι καθόλου εικονιστική διατύπωση. Μάλιστα, κάποιο μέρος του όζοντος φτάνει στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας με ρεύματα αέρα. Αυτός ο τύπος αερίου θεωρείται το λεγόμενο ευεργετικό όζον, το οποίο φέρνει μια αίσθηση εξαιρετικής φρεσκάδας στην ατμόσφαιρα. Κυρίως τέτοια φαινόμενα παρατηρούνται μετά από καταιγίδες.

Ωστόσο, υπάρχει επίσης ένας πολύ επιβλαβής τύπος όζοντος που είναι εξαιρετικά επικίνδυνος για τους ανθρώπους. Παράγεται από καυσαέρια και βιομηχανικές εκπομπές και όταν εκτίθεται στις ακτίνες του ήλιου, εισέρχεται σε φωτοχημική αντίδραση. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται ο σχηματισμός του λεγόμενου όζοντος σε επίπεδο εδάφους, το οποίο είναι εξαιρετικά επιβλαβές για την ανθρώπινη υγεία.

Ουσίες που καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος: η επίδραση των φρέον

Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι τα φρέον, τα οποία χρησιμοποιούνται μαζικά για τη φόρτιση ψυγείων και κλιματιστικών, καθώς και πολλά δοχεία αεροζόλ, προκαλούν την καταστροφή της στιβάδας του όζοντος. Έτσι, αποδεικνύεται ότι σχεδόν κάθε άτομο έχει το χέρι στην καταστροφή του στρώματος του όζοντος.

Οι αιτίες των οπών του όζοντος είναι ότι τα μόρια του φρέον αντιδρούν με τα μόρια του όζοντος. Η ηλιακή ακτινοβολία αναγκάζει τα φρέον να απελευθερώνουν χλώριο. Ως αποτέλεσμα, το όζον διασπάται, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ατομικό και συνηθισμένο οξυγόνο. Σε μέρη όπου συμβαίνουν τέτοιες αλληλεπιδράσεις, εμφανίζεται το πρόβλημα της καταστροφής του όζοντος και εμφανίζονται τρύπες του όζοντος.

Φυσικά, η μεγαλύτερη βλάβη στο στρώμα του όζοντος προκαλείται από τις βιομηχανικές εκπομπές, αλλά η οικιακή χρήση παρασκευασμάτων που περιέχουν φρέον, με τον έναν ή τον άλλο τρόπο, έχει επίσης αντίκτυπο στην καταστροφή του όζοντος.

Προστασία της στιβάδας του όζοντος

Αφού οι επιστήμονες τεκμηρίωσαν ότι το στρώμα του όζοντος εξακολουθεί να καταστρέφεται και εμφανίζονται τρύπες του όζοντος, οι πολιτικοί άρχισαν να σκέφτονται για τη διατήρησή του. Έχουν πραγματοποιηθεί διαβουλεύσεις και συναντήσεις σε όλο τον κόσμο για αυτά τα θέματα. Σε αυτές συμμετείχαν εκπρόσωποι όλων των κρατών με ανεπτυγμένη βιομηχανία.

Έτσι, το 1985 εγκρίθηκε η Σύμβαση για την Προστασία της Στιβάδας του Όζοντος. Εκπρόσωποι από σαράντα τέσσερα κράτη που συμμετέχουν στη διάσκεψη υπέγραψαν αυτό το έγγραφο. Ένα χρόνο αργότερα, ένα άλλο σημαντικό έγγραφο υπογράφηκε, το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ. Σύμφωνα με τις διατάξεις του, θα έπρεπε να υπάρχει σημαντικός περιορισμός της παγκόσμιας παραγωγής και κατανάλωσης ουσιών που οδηγούν σε καταστροφή του όζοντος.

Ωστόσο, ορισμένα κράτη ήταν απρόθυμα να υποταχθούν σε τέτοιους περιορισμούς. Στη συνέχεια, καθορίστηκαν συγκεκριμένες ποσοστώσεις για επικίνδυνες εκπομπές στην ατμόσφαιρα για κάθε κράτος.

Προστασία της στιβάδας του όζοντος στη Ρωσία

Σύμφωνα με την ισχύουσα ρωσική νομοθεσία, η νομική προστασία της στιβάδας του όζοντος είναι ένας από τους σημαντικότερους τομείς προτεραιότητας. Η νομοθεσία που σχετίζεται με την προστασία του περιβάλλοντος ρυθμίζει έναν κατάλογο προστατευτικών μέτρων που στοχεύουν στην προστασία αυτού του φυσικού αντικειμένου από διάφορους τύπους ζημιών, ρύπανσης, καταστροφής και εξάντλησης. Έτσι, το άρθρο 56 της Νομοθεσίας περιγράφει ορισμένες δραστηριότητες που σχετίζονται με την προστασία της στιβάδας του όζοντος του πλανήτη:

• Οργανισμοί για την παρακολούθηση της επίδρασης της τρύπας του όζοντος.
• Συνεχής έλεγχος της κλιματικής αλλαγής.
• Αυστηρή συμμόρφωση με το ρυθμιστικό πλαίσιο για τις επιβλαβείς εκπομπές στην ατμόσφαιρα.
• Ρύθμιση της παραγωγής χημικών ενώσεων που καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος.
• Εφαρμογή κυρώσεων και ποινών για παράβαση του νόμου.

Πιθανές λύσεις και πρώτα αποτελέσματα

Πρέπει να ξέρετε ότι οι τρύπες του όζοντος δεν είναι μόνιμο φαινόμενο. Με τη μείωση της ποσότητας των επιβλαβών εκπομπών στην ατμόσφαιρα, αρχίζει μια σταδιακή σύσφιξη των οπών του όζοντος - ενεργοποιούνται μόρια όζοντος από γειτονικές περιοχές. Ωστόσο, ταυτόχρονα, εμφανίζεται ένας άλλος παράγοντας κινδύνου - οι γειτονικές περιοχές στερούνται σημαντική ποσότητα όζοντος, τα στρώματα γίνονται πιο λεπτά.

Οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο συνεχίζουν να ασχολούνται με την έρευνα και τρομάζουν από τα ζοφερά συμπεράσματα. Υπολόγισαν ότι εάν η παρουσία του όζοντος μειωνόταν μόλις κατά 1% στην ανώτερη ατμόσφαιρα, θα υπήρχε αύξηση του καρκίνου του δέρματος έως και 3-6%. Εξάλλου, μεγάλο αριθμόοι υπεριώδεις ακτίνες θα επηρεάσουν αρνητικά το ανοσοποιητικό σύστημα των ανθρώπων. Θα γίνουν πιο ευάλωτα σε μια μεγάλη ποικιλία λοιμώξεων.

Είναι πιθανό αυτό να εξηγεί πραγματικά το γεγονός ότι στον 21ο αιώνα ο αριθμός των κακοήθων όγκων αυξάνεται. Τα αυξανόμενα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας επηρεάζουν επίσης αρνητικά τη φύση. Συμβαίνει η καταστροφή των κυττάρων στα φυτά, αρχίζει η διαδικασία της μετάλλαξης, με αποτέλεσμα να παράγεται λιγότερο οξυγόνο.

Θα αντιμετωπίσει η ανθρωπότητα τις προκλήσεις που έρχονται;

Σύμφωνα με τα τελευταία στατιστικά στοιχεία, η ανθρωπότητα βρίσκεται αντιμέτωπη με μια παγκόσμια καταστροφή. Ωστόσο, η επιστήμη έχει και αισιόδοξες αναφορές. Μετά την υιοθέτηση της Σύμβασης για την Προστασία της Στιβάδας του Όζοντος, όλη η ανθρωπότητα αναμίχθηκε στο πρόβλημα της διατήρησης της στιβάδας του όζοντος. Μετά την ανάπτυξη μιας σειράς απαγορευτικών και προστατευτικών μέτρων, η κατάσταση σταθεροποιήθηκε ελαφρώς. Έτσι, ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι εάν όλη η ανθρωπότητα ασχοληθεί με τη βιομηχανική παραγωγή εντός λογικών ορίων, το πρόβλημα των τρυπών του όζοντος μπορεί να λυθεί με επιτυχία.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, αφήστε τις στα σχόλια κάτω από το άρθρο. Εμείς ή οι επισκέπτες μας θα χαρούμε να τους απαντήσουμε

Εισαγωγή

1.2 Τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική

2. Κύρια μέτρα προστασίας της στιβάδας του όζοντος

3. Κανόνας βέλτιστης συμπληρωματικότητας συστατικών

4. Νόμος Ν.Φ. Reimers για την καταστροφή της ιεραρχίας των οικοσυστημάτων

Σύναψη

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

Εισαγωγή

Η σύγχρονη ατμόσφαιρα οξυγόνου της Γης είναι ένα μοναδικό φαινόμενο μεταξύ των πλανητών ηλιακό σύστημα, και αυτό το χαρακτηριστικό συνδέεται με την παρουσία ζωής στον πλανήτη μας.

Το περιβαλλοντικό πρόβλημα είναι αναμφίβολα το πιο σημαντικό για τους ανθρώπους τώρα. Η πραγματικότητα μιας περιβαλλοντικής καταστροφής υποδηλώνεται από την καταστροφή του στρώματος του όζοντος της Γης. Το όζον είναι μια τριατομική μορφή οξυγόνου, που σχηματίζεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας σκληρού (βραχέων κυμάτων) από τον Ήλιο.

Σήμερα, το όζον ανησυχεί όλους, ακόμη και εκείνους που προηγουμένως δεν υποψιάζονταν την ύπαρξη στιβάδας του όζοντος στην ατμόσφαιρα, αλλά πίστευαν μόνο ότι η μυρωδιά του όζοντος ήταν σημάδι καθαρού αέρα. (Δεν είναι τυχαίο που το όζον σημαίνει «μυρίζω» στα ελληνικά.) Αυτό το ενδιαφέρον είναι κατανοητό - μιλάμε για το μέλλον ολόκληρης της βιόσφαιρας της Γης, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του ανθρώπου. Επί του παρόντος, υπάρχει ανάγκη να ληφθούν ορισμένες αποφάσεις που είναι δεσμευτικές για όλους, οι οποίες θα μας επιτρέψουν να διατηρήσουμε το στρώμα του όζοντος. Αλλά για να είναι σωστές αυτές οι αποφάσεις, χρειαζόμαστε πλήρεις πληροφορίες για εκείνους τους παράγοντες που αλλάζουν την ποσότητα του όζοντος στην ατμόσφαιρα της Γης, καθώς και για τις ιδιότητες του όζοντος και πώς ακριβώς αντιδρά σε αυτούς τους παράγοντες.

1. Οι τρύπες του όζοντος και τα αίτια της εμφάνισής τους

Το στρώμα του όζοντος είναι μια ευρεία ατμοσφαιρική ζώνη που εκτείνεται από 10 έως 50 km πάνω από την επιφάνεια της Γης. Χημικά, το όζον είναι ένα μόριο που αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου (ένα μόριο οξυγόνου περιέχει δύο άτομα). Η συγκέντρωση του όζοντος στην ατμόσφαιρα είναι πολύ χαμηλή και μικρές αλλαγές στην ποσότητα του όζοντος οδηγούν σε μεγάλες αλλαγές στην ένταση της υπεριώδους ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια της γης. Σε αντίθεση με το συνηθισμένο οξυγόνο, το όζον είναι ασταθές, μετατρέπεται εύκολα στη διατομική, σταθερή μορφή οξυγόνου. Το όζον είναι ένας πολύ ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας από το οξυγόνο και αυτό το καθιστά ικανό να σκοτώνει βακτήρια και να αναστέλλει την ανάπτυξη και την ανάπτυξη των φυτών. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής συγκέντρωσής του στα επιφανειακά στρώματα του αέρα υπό κανονικές συνθήκες, αυτά τα χαρακτηριστικά δεν έχουν ουσιαστικά καμία επίδραση στην κατάσταση των ζωντανών συστημάτων.

Πολύ πιο σημαντική είναι η άλλη ιδιότητά του, που καθιστά αυτό το αέριο απολύτως απαραίτητο για όλη τη ζωή στη στεριά. Αυτή η ιδιότητα είναι η ικανότητα του όζοντος να απορροφά σκληρή (μικρών κυμάτων) υπεριώδη (UV) ακτινοβολία από τον Ήλιο. Τα σκληρά κβάντα υπεριώδους ακτινοβολίας έχουν επαρκή ενέργεια για να σπάσουν ορισμένους χημικούς δεσμούς, επομένως ταξινομούνται ως ιονίζουσα ακτινοβολία. Όπως και άλλες ακτινοβολίες αυτού του είδους, οι ακτίνες Χ και η ακτινοβολία γάμμα, προκαλεί πολυάριθμες διαταραχές στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών. Το όζον σχηματίζεται υπό την επίδραση της υψηλής ενέργειας ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία διεγείρει την αντίδραση μεταξύ των ατόμων O 2 και του ελεύθερου οξυγόνου. Όταν εκτίθεται σε μέτρια ακτινοβολία, αποσυντίθεται, απορροφώντας την ενέργεια αυτής της ακτινοβολίας. Έτσι, αυτή η κυκλική διαδικασία «τρώει» την επικίνδυνη υπεριώδη ακτινοβολία.

Τα μόρια του όζοντος, όπως και το οξυγόνο, είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, δηλ. μην μεταφέρετε ηλεκτρικό φορτίο. Επομένως, το ίδιο το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν επηρεάζει την κατανομή του όζοντος στην ατμόσφαιρα. Το ανώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας, η ιονόσφαιρα, πρακτικά συμπίπτει με το στρώμα του όζοντος.

Στις πολικές ζώνες, όπου οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης κλείνουν στην επιφάνειά της, οι παραμορφώσεις της ιονόσφαιρας είναι πολύ σημαντικές. Ο αριθμός των ιόντων, συμπεριλαμβανομένου του ιονισμένου οξυγόνου, στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας των πολικών ζωνών μειώνεται. Αλλά κύριος λόγοςΗ χαμηλή περιεκτικότητα σε όζον στην πολική περιοχή σημαίνει χαμηλή ένταση ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία πέφτει ακόμη και κατά τη διάρκεια της πολικής ημέρας σε μικρές γωνίες προς τον ορίζοντα και κατά τη διάρκεια της πολικής νύχτας απουσιάζει εντελώς. Η περιοχή των πολικών «οπών» στο στρώμα του όζοντος είναι ένας αξιόπιστος δείκτης των αλλαγών στη συνολική περιεκτικότητα σε όζον στην ατμόσφαιρα.

Η περιεκτικότητα σε όζον στην ατμόσφαιρα παρουσιάζει διακυμάνσεις για πολλούς φυσικούς λόγους. Οι περιοδικές διακυμάνσεις σχετίζονται με τους κύκλους ηλιακής δραστηριότητας. Πολλά συστατικά των ηφαιστειακών αερίων είναι ικανά να καταστρέψουν το όζον, επομένως η αύξηση της ηφαιστειακής δραστηριότητας οδηγεί σε μείωση της συγκέντρωσής του. Λόγω των υψηλών ταχυτήτων που μοιάζουν με τυφώνα των ροών αέρα στη στρατόσφαιρα, ουσίες που καταστρέφουν το όζον μεταφέρονται σε μεγάλες περιοχές. Δεν μεταφέρονται μόνο παράγοντες καταστροφής του όζοντος, αλλά και το ίδιο το όζον, επομένως οι διαταραχές στη συγκέντρωση του όζοντος εξαπλώνονται γρήγορα σε μεγάλες περιοχές και οι τοπικές μικρές «τρύπες» στην ασπίδα του όζοντος, που προκαλούνται, για παράδειγμα, από εκτόξευση πυραύλου, επουλώνονται σχετικά γρήγορα. Μόνο στις πολικές περιοχές ο αέρας είναι ανενεργός, με αποτέλεσμα η εξαφάνιση του όζοντος εκεί να μην αντισταθμίζεται από την εισαγωγή του από άλλα γεωγραφικά πλάτη και οι πολικές «τρύπες του όζοντος», ειδικά στον Νότιο Πόλο, είναι πολύ σταθερές.

1.1 Πηγές καταστροφής του όζοντος

Μεταξύ των ουσιών που καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος είναι:

1) Φρέον.

Το όζον καταστρέφεται από ενώσεις χλωρίου γνωστές ως φρέον, οι οποίες καταστρέφονται επίσης από την ηλιακή ακτινοβολία, απελευθερώνουν χλώριο, το οποίο «σκίζει» το «τρίτο» άτομο από τα μόρια του όζοντος. Το χλώριο δεν σχηματίζει ενώσεις, αλλά χρησιμεύει ως καταλύτης «θραύσης». Έτσι, ένα άτομο χλωρίου μπορεί να «καταστρέψει» πολύ όζον. Πιστεύεται ότι οι ενώσεις χλωρίου μπορούν να παραμείνουν στην ατμόσφαιρα από 50 έως 1500 χρόνια (ανάλογα με τη σύνθεση της ουσίας) της Γης. Παρατηρήσεις του στρώματος του όζοντος του πλανήτη έχουν πραγματοποιηθεί από αποστολές της Ανταρκτικής από τα μέσα της δεκαετίας του '50.

Η τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική, η οποία διευρύνεται την άνοιξη και μειώνεται το φθινόπωρο, ανακαλύφθηκε το 1985. Η ανακάλυψη των μετεωρολόγων προκάλεσε μια αλυσίδα οικονομικών συνεπειών. Γεγονός είναι ότι η ύπαρξη της «τρύπας» ενοχοποιήθηκε στη χημική βιομηχανία, η οποία παράγει ουσίες που περιέχουν φρέον που συμβάλλουν στην καταστροφή του όζοντος (από αποσμητικά μέχρι ψυκτικές μονάδες).

Δεν υπάρχει συναίνεση σχετικά με το πόσο ευθύνονται οι άνθρωποι για το σχηματισμό «τρυπών του όζοντος».

Από τη μια, ναι, σίγουρα είμαι ένοχος. Η παραγωγή ενώσεων που οδηγούν σε καταστροφή του όζοντος θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί ή καλύτερα να σταματήσει εντελώς. Δηλαδή να εγκαταλείψει έναν ολόκληρο κλάδο βιομηχανίας με τζίρο πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων. Και αν δεν αρνηθείτε, μεταφέρετέ το σε «ασφαλείς» ράγες, οι οποίες κοστίζουν επίσης χρήματα.

Η άποψη των σκεπτικιστών: η ανθρώπινη επίδραση στις ατμοσφαιρικές διεργασίες, παρ' όλη την καταστροφικότητά της σε τοπικό επίπεδο, είναι αμελητέα σε πλανητική κλίμακα. Η εκστρατεία κατά του φρέον των «πράσινων» έχει ένα απολύτως διαφανές οικονομικό και πολιτικό υπόβαθρο: με τη βοήθειά της, μεγάλες αμερικανικές εταιρείες (για παράδειγμα η Dupont) στραγγαλίζουν τους ξένους ανταγωνιστές τους, επιβάλλοντας συμφωνίες για την «προστασία του περιβάλλοντος» σε κρατικό επίπεδο και εισάγοντας αναγκαστικά ένα νέο τεχνολογικό στάδιο που είναι πιο οικονομικά αδύναμα τα κράτη δεν μπορούν να αντέξουν.

2) Αεροσκάφος μεγάλου υψόμετρου.

Η καταστροφή του στρώματος του όζοντος διευκολύνεται όχι μόνο από τα φρέον που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα και εισέρχονται στη στρατόσφαιρα. Τα οξείδια του αζώτου, τα οποία σχηματίζονται κατά τις πυρηνικές εκρήξεις, εμπλέκονται επίσης στην καταστροφή της στιβάδας του όζοντος. Όμως, οξείδια του αζώτου σχηματίζονται επίσης στους θαλάμους καύσης των κινητήρων στροβιλοκινητήρων αεροσκαφών μεγάλου υψόμετρου. Τα οξείδια του αζώτου σχηματίζονται από το άζωτο και το οξυγόνο που βρίσκονται εκεί. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, δηλαδή όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του κινητήρα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός σχηματισμού οξειδίων του αζώτου.

Σημασία δεν έχει μόνο η ισχύς του κινητήρα ενός αεροπλάνου, αλλά και το ύψος στο οποίο πετάει και απελευθερώνει οξείδια του αζώτου που καταστρέφουν το όζον. Όσο υψηλότερο είναι το οξείδιο του αζώτου ή το οξείδιο του αζώτου, τόσο πιο καταστροφικό είναι για το όζον.

Η συνολική ποσότητα οξειδίου του αζώτου που εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα ετησίως υπολογίζεται σε 1 δισεκατομμύριο τόνους Περίπου το ένα τρίτο αυτής της ποσότητας εκπέμπεται από αεροσκάφη πάνω από το μέσο επίπεδο τροπόπαυσης (11 km). Όσον αφορά τα αεροσκάφη, οι πιο επιβλαβείς εκπομπές είναι από στρατιωτικά αεροσκάφη, ο αριθμός των οποίων ανέρχεται σε δεκάδες χιλιάδες. Πετούν κυρίως σε υψόμετρα στο στρώμα του όζοντος.

3) Ορυκτά λιπάσματα.

Το όζον στη στρατόσφαιρα μπορεί επίσης να μειωθεί λόγω του γεγονότος ότι το υποξείδιο του αζώτου N2O εισέρχεται στη στρατόσφαιρα, το οποίο σχηματίζεται κατά την απονιτροποίηση του αζώτου που δεσμεύεται από βακτήρια του εδάφους. Η ίδια απονιτροποίηση σταθερού αζώτου πραγματοποιείται επίσης από μικροοργανισμούς στο ανώτερο στρώμα των ωκεανών και των θαλασσών. Η διαδικασία της απονιτροποίησης σχετίζεται άμεσα με την ποσότητα του σταθερού αζώτου στο έδαφος. Έτσι, μπορείτε να είστε βέβαιοι ότι με την αύξηση της ποσότητας των ορυκτών λιπασμάτων που εφαρμόζονται στο έδαφος, η ποσότητα του νιτρώδους οξειδίου N2O που σχηματίζεται θα αυξηθεί επίσης στον ίδιο βαθμό καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας.

4) Πυρηνικές εκρήξεις.

Οι πυρηνικές εκρήξεις απελευθερώνουν πολλή ενέργεια με τη μορφή θερμότητας. Μια θερμοκρασία 6000 0 K καθορίζεται μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα μετά από μια πυρηνική έκρηξη. Αυτή είναι η ενέργεια της βολίδας. Σε μια πολύ θερμαινόμενη ατμόσφαιρα, συμβαίνουν τέτοιοι μετασχηματισμοί χημικά, που υπό κανονικές συνθήκες είτε δεν συμβαίνουν είτε προχωρούν πολύ αργά. Όσον αφορά το όζον και την εξαφάνισή του, τα πιο επικίνδυνα για αυτό είναι τα οξείδια του αζώτου που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια αυτών των μετασχηματισμών. Έτσι, κατά την περίοδο από το 1952 έως το 1971, ως αποτέλεσμα πυρηνικών εκρήξεων, σχηματίστηκαν στην ατμόσφαιρα περίπου 3 εκατομμύρια τόνοι οξειδίων του αζώτου. Η περαιτέρω μοίρα τους είναι η εξής: ως αποτέλεσμα της ατμοσφαιρικής ανάμειξης, καταλήγουν σε διαφορετικά ύψη, συμπεριλαμβανομένης της ατμόσφαιρας. Εκεί μπαίνουν σε χημικές αντιδράσεις με τη συμμετοχή του όζοντος, οδηγώντας στην καταστροφή του.

5) Καύση καυσίμου.

Αυτή η τεράστια τρύπα στο στρώμα του όζοντος της γης ανακαλύφθηκε το 1985 και εμφανίστηκε πάνω από την Ανταρκτική. Έχει διάμετρο πάνω από χίλια χιλιόμετρα και περίπου εννέα εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα σε έκταση.

Κάθε χρόνο τον Αύγουστο, η τρύπα εξαφανίζεται και συμβαίνει σαν να μην υπήρξε ποτέ αυτή η τεράστια τρύπα του όζοντος.

Τρύπα του όζοντος - ορισμός

Μια τρύπα του όζοντος είναι η μείωση ή η πλήρης απουσία συγκέντρωσης όζοντος στο στρώμα του όζοντος της Γης. Σύμφωνα με την έκθεση του Παγκόσμιου Μετεωρολογικού Οργανισμού και τη γενικά αποδεκτή θεωρία στην επιστήμη, μια σημαντική μείωση στη στιβάδα του όζοντος προκαλείται από έναν συνεχώς αυξανόμενο ανθρωπογενή παράγοντα - την απελευθέρωση φρεονών που περιέχουν βρώμιο και χλώριο.

Υπάρχει μια άλλη υπόθεση, σύμφωνα με την οποία η ίδια η διαδικασία σχηματισμού οπών στο στρώμα του όζοντος είναι φυσική και σε καμία περίπτωση δεν συνδέεται με τα αποτελέσματα των δραστηριοτήτων του ανθρώπινου πολιτισμού.

Ένας συνδυασμός παραγόντων προκαλεί μείωση της συγκέντρωσης του όζοντος στην ατμόσφαιρα. Ένα από τα κύρια είναι η καταστροφή των μορίων του όζοντος κατά τις αντιδράσεις με διάφορες ουσίες φυσικής και ανθρωπογενούς προέλευσης, καθώς και η απουσία ηλιακό φωςκαι ακτινοβολία κατά τον πολικό χειμώνα. Αυτό περιλαμβάνει την πολική δίνη, η οποία είναι ιδιαίτερα σταθερή και εμποδίζει τη διείσδυση του όζοντος από τα κυκλικά γεωγραφικά πλάτη, και τα προκύπτοντα στρατοσφαιρικά πολικά σύννεφα, η επιφάνεια της οποίας τα σωματίδια λειτουργούν ως καταλύτης για την αντίδραση διάσπασης του όζοντος.

Αυτοί οι παράγοντες είναι τυπικοί για την Ανταρκτική και στην Αρκτική η πολική δίνη είναι πολύ πιο αδύναμη λόγω του γεγονότος ότι δεν υπάρχει ηπειρωτική επιφάνεια εκεί. Η θερμοκρασία εδώ είναι υψηλότερη κατά ένα ποσό, σε αντίθεση με την Ανταρκτική. Τα πολικά στρατοσφαιρικά νέφη είναι λιγότερο κοινά στην Αρκτική και τείνουν να διασπώνται στις αρχές του φθινοπώρου.

Τι είναι το Όζον;

Το όζον είναι μια τοξική ουσία που είναι επιβλαβής για τον άνθρωπο. Σε μικρές ποσότητες έχει πολύ ευχάριστη μυρωδιά. Για να βεβαιωθείτε για αυτό, μπορείτε να κάνετε μια βόλτα στο δάσος κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας - θα το απολαύσουμε με τον καιρό καθαρός αέρας, αλλά αργότερα θα νιώσετε πολύ άσχημα.

Υπό κανονικές συνθήκες, δεν υπάρχει πρακτικά όζον στον πυθμένα της ατμόσφαιρας της Γης - αυτή η ουσία υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στη στρατόσφαιρα, ξεκινώντας κάπου περίπου 11 χιλιόμετρα πάνω από τη γη και εκτείνεται σε 50-51 χιλιόμετρα. Το στρώμα του όζοντος βρίσκεται ακριβώς στην κορυφή, δηλαδή περίπου 51 χιλιόμετρα πάνω από τη γη. Αυτό το στρώμα απορροφά τις θανατηφόρες ακτίνες του ήλιου και έτσι προστατεύει τη ζωή μας και όχι μόνο τη δική μας.

Πριν από την ανακάλυψη των τρυπών του όζοντος, το όζον θεωρούνταν ουσία που δηλητηριάζει την ατμόσφαιρα. Θεωρήθηκε ότι η ατμόσφαιρα ήταν γεμάτη όζον και ότι αυτός ήταν ο κύριος ένοχος του «φαινόμενου του θερμοκηπίου», με το οποίο έπρεπε να γίνει κάτι.

Στο παρόν, η ανθρωπότητα, αντίθετα, προσπαθεί να λάβει μέτρα για την αποκατάσταση της στιβάδας του όζοντος, αφού το στρώμα του όζοντος γίνεται πιο λεπτό σε όλη τη Γη και όχι μόνο πάνω από την Ανταρκτική.

Τρύπες του όζοντος - «παιδιά» στρατοσφαιρικών δίνων

Αν και υπάρχει ελάχιστο όζον στη σύγχρονη ατμόσφαιρα - όχι περισσότερο από το ένα τρία εκατομμύριο των άλλων αερίων - ο ρόλος του είναι εξαιρετικά μεγάλος: καθυστερεί τη σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία (το τμήμα βραχέων κυμάτων του ηλιακού φάσματος), η οποία καταστρέφει πρωτεΐνες και πυρηνικά οξέα. Επιπλέον, το στρατοσφαιρικό όζον είναι ένας σημαντικός κλιματικός παράγοντας που καθορίζει τις βραχυπρόθεσμες και τοπικές καιρικές αλλαγές.

Ο ρυθμός των αντιδράσεων καταστροφής του όζοντος εξαρτάται από τους καταλύτες, οι οποίοι μπορεί να είναι είτε φυσικά οξείδια της ατμόσφαιρας είτε ουσίες που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα φυσικών καταστροφών (για παράδειγμα, ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις). Ωστόσο, στο δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα, ανακαλύφθηκε ότι ουσίες βιομηχανικής προέλευσης μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως καταλύτες για αντιδράσεις καταστροφής του όζοντος και η ανθρωπότητα ανησυχούσε σοβαρά...

Το όζον (O3) είναι μια σχετικά σπάνια μοριακή μορφή οξυγόνου που αποτελείται από τρία άτομα. Αν και υπάρχει λίγο όζον στη σύγχρονη ατμόσφαιρα - όχι περισσότερο από το ένα τρία εκατομμυριοστό των άλλων αερίων - ο ρόλος του είναι εξαιρετικά μεγάλος: εμποδίζει τη σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία (το τμήμα βραχέων κυμάτων του ηλιακού φάσματος), η οποία καταστρέφει πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα. Ως εκ τούτου, πριν από την εμφάνιση της φωτοσύνθεσης - και, κατά συνέπεια, του ελεύθερου οξυγόνου και του στρώματος του όζοντος στην ατμόσφαιρα - ζωή θα μπορούσε να υπάρχει μόνο στο νερό.

Επιπλέον, το στρατοσφαιρικό όζον είναι ένας σημαντικός κλιματικός παράγοντας που καθορίζει τις βραχυπρόθεσμες και τοπικές καιρικές αλλαγές. Με την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας και τη μεταφορά ενέργειας σε άλλα αέρια, το όζον θερμαίνει τη στρατόσφαιρα και έτσι ρυθμίζει τη φύση των πλανητικών θερμικών και κυκλικών διεργασιών σε όλη την ατμόσφαιρα.

Υπό φυσικές συνθήκες, τα ασταθή μόρια του όζοντος σχηματίζονται και αποσυντίθενται υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων της ζωντανής και άψυχης φύσης, και κατά τη διάρκεια της μακράς εξέλιξης αυτή η διαδικασία έχει φτάσει σε μια ορισμένη δυναμική ισορροπία. Ο ρυθμός των αντιδράσεων καταστροφής του όζοντος εξαρτάται από τους καταλύτες, οι οποίοι μπορεί να είναι είτε φυσικά οξείδια της ατμόσφαιρας είτε ουσίες που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα φυσικών καταστροφών (για παράδειγμα, ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις).

Ωστόσο, στο δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα, ανακαλύφθηκε ότι ουσίες βιομηχανικής προέλευσης μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως καταλύτες για αντιδράσεις καταστροφής του όζοντος και η ανθρωπότητα ανησυχούσε σοβαρά. Η κοινή γνώμη ενθουσιάστηκε ιδιαίτερα από την ανακάλυψη της λεγόμενης «τρύπας» του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική.

«Τρύπα» πάνω από την Ανταρκτική

Μια αξιοσημείωτη απώλεια του στρώματος του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική - την τρύπα του όζοντος - ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1957, κατά τη διάρκεια του Διεθνούς Γεωφυσικού Έτους. Η πραγματική της ιστορία ξεκίνησε 28 χρόνια αργότερα με ένα άρθρο στο τεύχος Μαΐου του περιοδικού Φύση, όπου προτάθηκε ότι η αιτία της ανώμαλης άνοιξης στο ελάχιστο στην Ανταρκτική είναι η βιομηχανική (συμπεριλαμβανομένων των φρέον) ατμοσφαιρική ρύπανση (Farman et al., 1985).

Διαπιστώθηκε ότι η τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική εμφανίζεται συνήθως μία φορά κάθε δύο χρόνια, διαρκεί περίπου τρεις μήνες και στη συνέχεια εξαφανίζεται. Δεν είναι μια διαμπερής τρύπα, όπως μπορεί να φαίνεται, αλλά μια κατάθλιψη, επομένως είναι πιο σωστό να μιλάμε για «χάσιμο του στρώματος του όζοντος». Δυστυχώς, όλες οι μετέπειτα μελέτες της τρύπας του όζοντος στόχευαν κυρίως στην απόδειξη της ανθρωπογενούς προέλευσής της (Roan, 1989).

Σήμερα, υπάρχουν διαφορετικές υποθέσεις σχετικά με τους χημικούς και δυναμικούς μηχανισμούς σχηματισμού οπών του όζοντος. Ωστόσο, πολλά γνωστά γεγονότα δεν ταιριάζουν στη χημική ανθρωπογενή θεωρία. Για παράδειγμα, αύξηση των επιπέδων του όζοντος στη στρατόσφαιρα σε ορισμένες γεωγραφικές περιοχές.

Εδώ είναι η πιο «αφελή» ερώτηση: γιατί σχηματίζεται μια τρύπα στο νότιο ημισφαίριο, αν και τα φρέον παράγονται στο βόρειο, παρά το γεγονός ότι είναι άγνωστο αν υπάρχει αεροπορική επικοινωνία μεταξύ των ημισφαιρίων αυτή τη στιγμή;

Καμία από τις υπάρχουσες θεωρίες δεν βασίζεται σε μεγάλης κλίμακας λεπτομερείς μετρήσεις του TOC και σε μελέτες διεργασιών που συμβαίνουν στη στρατόσφαιρα. Ήταν δυνατή η απάντηση στην ερώτηση σχετικά με τον βαθμό απομόνωσης της πολικής στρατόσφαιρας πάνω από την Ανταρκτική, καθώς και σε μια σειρά άλλων ερωτήσεων που σχετίζονται με το πρόβλημα του σχηματισμού οπών του όζοντος, μόνο με τη βοήθεια μιας νέας μεθόδου παρακολούθησης της ροής του αέρα κινήσεις που προτείνονται από τον V. B. Kashkin (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et al., 2002).

Οι ροές αέρα στην τροπόσφαιρα (μέχρι ύψους 10 km) παρακολουθούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα παρατηρώντας τις μεταφορικές και περιστροφικές κινήσεις των νεφών. Το όζον, στην πραγματικότητα, είναι επίσης ένα τεράστιο «σύννεφο» σε ολόκληρη την επιφάνεια της Γης και από τις αλλαγές στην πυκνότητά του μπορούμε να κρίνουμε την κίνηση των μαζών αέρα πάνω από 10 km, όπως ακριβώς γνωρίζουμε την κατεύθυνση του ανέμου κοιτάζοντας ένας συννεφιασμένος ουρανός μια συννεφιασμένη μέρα. Για τους σκοπούς αυτούς, η πυκνότητα του όζοντος θα πρέπει να μετράται σε σημεία του χωρικού πλέγματος σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, για παράδειγμα, κάθε 24 ώρες. Παρακολουθώντας πώς έχει αλλάξει το πεδίο του όζοντος, μπορείτε να υπολογίσετε τη γωνία περιστροφής του ανά ημέρα, την κατεύθυνση και την ταχύτητα κίνησης.

Χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο, η δυναμική της στιβάδας του όζοντος μελετήθηκε το 2000, όταν παρατηρήθηκε μια μεγάλη τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική (Kashkin et al., 2002). Για να γίνει αυτό, χρησιμοποίησαν δορυφορικά δεδομένα για την πυκνότητα του όζοντος σε όλο το νότιο ημισφαίριο, από τον ισημερινό μέχρι τον πόλο. Ως αποτέλεσμα, διαπιστώθηκε ότι η περιεκτικότητα σε όζον είναι ελάχιστη στο κέντρο της χοάνης της λεγόμενης περιπολικής δίνης, η οποία σχηματίστηκε πάνω από τον πόλο, την οποία θα συζητήσουμε λεπτομερώς παρακάτω. Με βάση αυτά τα δεδομένα, διατυπώθηκε μια υπόθεση για τον φυσικό μηχανισμό σχηματισμού «τρυπών» του όζοντος.

Παγκόσμια δυναμική της στρατόσφαιρας: μια υπόθεση

Οι κυκλικές δίνες σχηματίζονται όταν οι στρατοσφαιρικές αέριες μάζες κινούνται προς τις μεσημβρινές και γεωγραφικές κατευθύνσεις. Πώς συμβαίνει αυτό; Στον θερμό ισημερινό η στρατόσφαιρα είναι υψηλότερη και στον ψυχρό πόλο είναι χαμηλότερη. Τα ρεύματα αέρα (μαζί με το όζον) κυλούν από τη στρατόσφαιρα σαν να κατεβαίνουν από έναν λόφο και κινούνται όλο και πιο γρήγορα από τον ισημερινό στον πόλο. Η κίνηση από τα δυτικά προς τα ανατολικά συμβαίνει υπό την επίδραση της δύναμης Coriolis που σχετίζεται με την περιστροφή της Γης. Ως αποτέλεσμα, τα ρεύματα αέρα φαίνεται να τυλίγονται, σαν νήματα σε έναν άξονα, στο νότιο και το βόρειο ημισφαίριο.

Η «άτρακτος» των μαζών αέρα περιστρέφεται καθ' όλη τη διάρκεια του έτους και στα δύο ημισφαίρια, αλλά είναι πιο έντονη στο τέλος του χειμώνα και στις αρχές της άνοιξης, επειδή το ύψος της στρατόσφαιρας στον ισημερινό παραμένει σχεδόν αμετάβλητο καθ' όλη τη διάρκεια του έτους και στους πόλους είναι υψηλότερο το καλοκαίρι και χαμηλότερο το χειμώνα, όταν έχει ιδιαίτερα κρύο.

Το στρώμα του όζοντος στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη δημιουργείται από μια ισχυρή εισροή από τον ισημερινό, καθώς και από φωτοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν in situ. Όμως το όζον στην πολική περιοχή οφείλει την προέλευσή του κυρίως στον ισημερινό και τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη και η περιεκτικότητά του εκεί είναι αρκετά χαμηλή. Οι φωτοχημικές αντιδράσεις στον πόλο, όπου οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν σε χαμηλή γωνία, προχωρούν αργά και ένα σημαντικό μέρος του όζοντος που προέρχεται από τον ισημερινό καταφέρνει να καταστραφεί στην πορεία.

Αλλά οι αέριες μάζες δεν κινούνται πάντα με αυτόν τον τρόπο. Τους πιο κρύους χειμώνες, όταν η στρατόσφαιρα πάνω από τον πόλο πέφτει πολύ χαμηλά πάνω από την επιφάνεια της Γης και η «γλίστρα» γίνεται ιδιαίτερα απότομη, η κατάσταση αλλάζει. Τα στρατοσφαιρικά ρεύματα κυλούν τόσο γρήγορα που το αποτέλεσμα είναι γνωστό σε όποιον έχει παρακολουθήσει το νερό να ρέει μέσα από μια τρύπα σε μια μπανιέρα. Έχοντας φτάσει σε μια ορισμένη ταχύτητα, το νερό αρχίζει να περιστρέφεται γρήγορα και μια χαρακτηριστική χοάνη σχηματίζεται γύρω από την τρύπα, που δημιουργείται από φυγόκεντρη δύναμη.

Κάτι παρόμοιο συμβαίνει στην παγκόσμια δυναμική των στρατοσφαιρικών ροών. Όταν οι ροές αέρα της στρατόσφαιρας αποκτούν αρκετά υψηλή ταχύτητα, η φυγόκεντρη δύναμη αρχίζει να τις ωθεί μακριά από τους πόλους προς τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη. Ως αποτέλεσμα, οι μάζες αέρα μετακινούνται από τον ισημερινό και από τον πόλο η μία προς την άλλη, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό ενός ταχέως περιστρεφόμενου «άξονα» δίνης στην περιοχή του μέσου γεωγραφικού πλάτους.

Η ανταλλαγή αέρα μεταξύ της ισημερινής και της πολικής περιοχής σταματάει να ρέει από τον ισημερινό και από τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη προς τον πόλο. Επιπλέον, το όζον που παραμένει στον πόλο, όπως σε μια φυγόκεντρο, πιέζεται προς τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη με φυγόκεντρο δύναμη, καθώς είναι βαρύτερο από τον αέρα. Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση του όζοντος μέσα στη χοάνη πέφτει απότομα - μια "τρύπα" του όζοντος σχηματίζεται πάνω από τον πόλο και στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη - μια περιοχή υψηλής περιεκτικότητας σε όζον που αντιστοιχεί στον "άξονα" της κυκλικής δίνης.

Την άνοιξη, η στρατόσφαιρα της Ανταρκτικής θερμαίνεται και ανεβαίνει ψηλότερα - η χοάνη εξαφανίζεται. Η αεροπορική επικοινωνία μεταξύ μεσαίων και μεγάλων γεωγραφικών πλάτη αποκαθίσταται και οι φωτοχημικές αντιδράσεις του σχηματισμού όζοντος επιταχύνονται. Η τρύπα του όζοντος εξαφανίζεται πριν από μια νέα κρύος χειμώναςστον Νότιο Πόλο.

Τι υπάρχει στην Αρκτική;

Αν και η δυναμική των ροών της στρατόσφαιρας και, κατά συνέπεια, της στιβάδας του όζοντος στο βόρειο και νότιο ημισφαίριο είναι γενικά παρόμοια, η τρύπα του όζοντος εμφανίζεται μόνο από καιρό σε καιρό πάνω από το Νότιο Πόλο. Δεν υπάρχουν τρύπες του όζοντος πάνω από τον Βόρειο Πόλο, επειδή οι χειμώνες εκεί είναι πιο ήπιοι και η στρατόσφαιρα δεν πέφτει ποτέ αρκετά χαμηλά ώστε τα ρεύματα του αέρα να φτάσουν την ταχύτητα που απαιτείται για να σχηματιστεί μια τρύπα.

Υπάρχει μια άλλη σημαντική διαφορά. Στο νότιο ημισφαίριο, η περιστροφική δίνη περιστρέφεται σχεδόν δύο φορές πιο γρήγορα από ό,τι στο βόρειο ημισφαίριο. Και αυτό δεν προκαλεί έκπληξη: η Ανταρκτική περιβάλλεται από θάλασσες και υπάρχει ένα κυκλικό θαλάσσιο ρεύμα γύρω της - ουσιαστικά, γιγάντιες μάζες νερού και αέρα περιστρέφονται μαζί. Η εικόνα είναι διαφορετική στο βόρειο ημισφαίριο: στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη υπάρχουν ηπείροι με οροσειρές και η τριβή της αέριας μάζας στην επιφάνεια της γης δεν επιτρέπει στην κυκλική δίνη να αποκτήσει αρκετά υψηλή ταχύτητα.

Ωστόσο, στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου, μερικές φορές εμφανίζονται μικρές «τρύπες» του όζοντος διαφορετικής προέλευσης. Από πού προέρχονται; Η κίνηση του αέρα στη στρατόσφαιρα των μεσαίων γεωγραφικών πλάτη του ορεινού βόρειου ημισφαιρίου μοιάζει με την κίνηση του νερού σε ένα ρηχό ρεύμα με βραχώδη βυθό, όταν σχηματίζονται πολυάριθμες δίνες στην επιφάνεια του νερού. Στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου, ο ρόλος της τοπογραφίας της κάτω επιφάνειας παίζεται από τις διαφορές θερμοκρασίας στα όρια των ηπείρων και των ωκεανών, των οροσειρών και των πεδιάδων.

Μια απότομη αλλαγή της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της Γης οδηγεί στο σχηματισμό κάθετων ροών στην τροπόσφαιρα. Οι στρατοσφαιρικοί άνεμοι, συναντώντας αυτές τις ροές, δημιουργούν δίνες που μπορούν να περιστρέφονται και προς τις δύο κατευθύνσεις με ίση πιθανότητα. Στο εσωτερικό τους εμφανίζονται περιοχές με χαμηλή περιεκτικότητα σε όζον, δηλαδή τρύπες του όζοντος πολύ μικρότερες σε μέγεθος από ό,τι στο Νότιο Πόλο. Και πρέπει να σημειωθεί ότι τέτοιες δίνες με διαφορετικές κατευθύνσεις περιστροφής ανακαλύφθηκαν με την πρώτη προσπάθεια.

Έτσι, η δυναμική των ροών του στρατοσφαιρικού αέρα, την οποία παρακολουθήσαμε παρατηρώντας το νέφος του όζοντος, μας επιτρέπει να παρέχουμε μια εύλογη εξήγηση για τον μηχανισμό σχηματισμού της τρύπας του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική. Προφανώς, τέτοιες αλλαγές στο στρώμα του όζοντος, που προκαλούνται από αεροδυναμικά φαινόμενα στη στρατόσφαιρα, έγιναν πολύ πριν από την έλευση του ανθρώπου.

Όλα τα παραπάνω δεν σημαίνουν ότι τα φρέον και άλλα αέρια βιομηχανικής προέλευσης δεν έχουν καταστροφική επίδραση στη στιβάδα του όζοντος. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη ανακαλύψει ποια είναι η σχέση μεταξύ φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων που επηρεάζουν τον σχηματισμό τρυπών του όζοντος - για να βγάλουν βιαστικά συμπεράσματα σε μια τέτοια σημαντικά ζητήματααπαράδεκτος.