Réponse : La couche d’ozone est une couche de l’atmosphère à forte teneur en ozone. La concentration d'ozone dans la couche est très faible, et s'il est isolé sous sa forme pure et comprimé à la densité de l'air à la surface de la Terre, alors l'épaisseur de la couche d'ozone ne dépassera pas 5 mm. L'ozone absorbe le rayonnement à ondes courtes du Soleil, protégeant ainsi les organismes vivants de ses effets nocifs. L’appauvrissement de la couche d’ozone a attiré l’attention du grand public pour la première fois en 1985, lorsqu’une vaste zone à faible teneur en ozone (jusqu’à 50 %), appelée « trou d’ozone », a été découverte au-dessus de l’Antarctique. On pense que la principale raison de l'apparition des « trous d'ozone » est la teneur importante en fréons dans l'atmosphère. Fréons(chlorofluorocarbures) sont des substances hautement volatiles et chimiquement inertes proches de la surface de la Terre, largement utilisées dans la production et dans la vie quotidienne comme réfrigérants (climatiseurs, réfrigérateurs, réfrigérateurs), pulvérisateurs (aérosols) et agents moussants. Les fréons, s'élevant dans les couches supérieures de l'atmosphère, subissent une décomposition photochimique avec formation d'oxyde de chlore, qui détruit intensément l'ozone. Cependant, de nombreux scientifiques continuent d’insister sur l’origine naturelle du « trou dans la couche d’ozone ». Ils voient les raisons de son apparition dans la variabilité naturelle de l'ozonosphère, l'activité cyclique du Soleil, les processus de dégazage de la Terre, etc. L'appauvrissement de la couche d'ozone entraîne des niveaux plus élevés de rayonnement ultraviolet à la surface de la Terre, ce qui contribue à une augmentation des cas de cancer de la peau, une diminution de la productivité des cultures agricoles, un ralentissement du processus de photosynthèse des plantes, etc.

7. Raisons de la formation des pluies acides et leur impact sur les écosystèmes

Réponse : Toute précipitation (pluie, brouillard, neige) dont l'acidité est supérieure à la normale est dite acide. Les propriétés acides du milieu sont déterminées par les ions hydrogène. Plus la concentration d’ions hydrogène dans une solution est élevée, plus son acidité est élevée. Les unités d'indice d'hydrogène, ou pH, sont utilisées pour exprimer la concentration d'ions hydrogène. L'échelle de pH va de 0 (extrêmement acide) à 7 (neutre) jusqu'à 14 (extrêmement alcalin). Les pluies acides contiennent des solutions d'acides sulfurique, nitrique et autres, dans lesquelles l'humidité de l'air est convertie, absorbant le dioxyde de soufre et d'autres gaz contenus dans l'air. Les pluies acides dépriment la végétation, réduisent la croissance des forêts et les rendements agricoles et provoquent l'acidification des lacs, ce qui entraîne la mort des œufs, des alevins, du plancton, des algues et des poissons. Les conséquences négatives des pluies acides ont été enregistrées aux États-Unis, en Europe, au Canada, en Russie, en Ukraine, en Biélorussie et dans d'autres pays.

8. Principales causes des problèmes environnementaux

Réponse : Des relations déséquilibrées entre la société et la nature, c'est-à-dire une gestion irrationnelle de l'environnement, conduisent souvent à une crise environnementale et à un désastre environnemental. Crise écologique(urgence écologique) est une catastrophe environnementale caractérisée par des changements négatifs persistants dans l'environnement et constituant une menace pour la santé humaine. Sous catastrophe environnementale(catastrophe écologique) comprendre la détresse environnementale, caractérisée par des changements irréversibles de l'environnement et une détérioration significative de la santé publique. Le type principal et le plus courant d'impact humain négatif sur la biosphère est la pollution. Sous pollution comprendre l'entrée dans l'environnement de substances et (ou) d'énergie dont les propriétés, la localisation ou la quantité ont un impact négatif sur l'environnement (loi « sur la protection de l'environnement »). La pollution désigne également l'entrée dans le milieu naturel de toutes substances solides, liquides ou gazeuses, de micro-organismes ou d'énergies (sous forme de sons, de bruits, de rayonnements) en quantités nocives pour la santé humaine, les animaux, l'état des plantes et des écosystèmes. Typiquement, deux types de pollution d’origine différente sont considérés : naturel, survenant à la suite de phénomènes naturels sans participation humaine ; anthropique, associée à l'activité humaine, dont la principale composante est la pollution technogène causée par les activités industrielles. Par état d'agrégation Tous les polluants d'origine anthropique sont divisés en solides, liquides et gazeux. Selon la nature des polluants, on distingue les types de pollution suivants : biologique(micro-organismes pathogènes, produits du génie génétique, etc.), chimique(pollution de la biosphère par les pesticides, les métaux lourds, les plastiques, certains produits chimiques et éléments), physique(bruit, thermique, électromagnétique, rayonnement). Sur la base des caractéristiques spatiales, ils distinguent mondial, régional, local(observée sur une petite zone) pollution. Par objets de pollution, ils distinguent la pollution de l'air atmosphérique, la pollution des eaux de surface et souterraines, la pollution des sols, etc., et même la pollution de l'espace proche de la Terre. En 2005, 78 accidents ont été observés sur le territoire de la Fédération de Russie (59 en 2004), entraînant une pollution de l'environnement. La même année, le réseau d'observation stationnaire de Roshydromet a enregistré 541 cas de pollution extrêmement élevée des eaux de surface et 3 cas de pollution extrêmement élevée de l'air atmosphérique sur la base de signes visuels et organoleptiques.

Récemment, les journaux et les magazines ont regorgeé d'articles sur le rôle de la couche d'ozone, dans lesquels les gens sont intimidés par d'éventuels problèmes à l'avenir. Les scientifiques vous parleront des changements climatiques à venir, qui affecteront négativement toute vie sur Terre. Un danger potentiel très éloigné des humains se transformera-t-il réellement en événements aussi horribles pour tous les Terriens ? Quelles conséquences l’humanité attend-elle de la destruction de la couche d’ozone ?

Le processus de formation et l'importance de la couche d'ozone

L'ozone est un dérivé de l'oxygène. Dans la stratosphère, les molécules d'oxygène sont chimiquement exposées au rayonnement ultraviolet, après quoi elles se décomposent en atomes libres, qui, à leur tour, ont la capacité de se combiner avec d'autres molécules. Avec cette interaction des molécules et des atomes d'oxygène avec des corps tiers, une nouvelle substance apparaît - c'est ainsi que se forme l'ozone.

Situé dans la stratosphère, il affecte le régime thermique de la Terre et la santé de sa population. En tant que « gardien » planétaire, l’ozone absorbe l’excès de rayonnement ultraviolet. Cependant, lorsqu’il pénètre en grande quantité dans la basse atmosphère, il devient très dangereux pour l’espèce humaine.

Une malheureuse découverte des scientifiques : un trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique

Le processus de destruction de la couche d’ozone fait l’objet de nombreux débats parmi les scientifiques du monde entier depuis la fin des années 60. Au cours de ces années-là, les écologistes ont commencé à soulever le problème des émissions dans l'atmosphère de produits de combustion sous forme de vapeur d'eau et d'oxydes d'azote, produits par les moteurs à réaction des fusées et des avions de ligne. On craint que l'oxyde d'azote émis par les avions à 25 kilomètres d'altitude, là où se forme le bouclier terrestre, puisse détruire l'ozone. En 1985, le British Antarctic Survey a enregistré une diminution de 40 % de la concentration d’ozone dans l’atmosphère au-dessus de leur base de Hally Bay.

Après les scientifiques britanniques, de nombreux autres chercheurs ont éclairé ce problème. Ils ont réussi à délimiter une zone avec de faibles niveaux d'ozone déjà en dehors du continent sud. Pour cette raison, le problème de la formation du trou dans la couche d’ozone a commencé à se poser. Peu de temps après, un autre trou dans la couche d’ozone a été découvert, cette fois dans l’Arctique. Cependant, sa taille était plus petite, avec des fuites d'ozone pouvant atteindre 9 %.

Sur la base des résultats de la recherche, les scientifiques ont calculé qu’entre 1979 et 1990, la concentration de ce gaz dans l’atmosphère terrestre a diminué d’environ 5 %.

Appauvrissement de la couche d'ozone : apparition de trous d'ozone

L'épaisseur de la couche d'ozone peut être de 3 à 4 mm, ses valeurs maximales sont situées aux pôles et ses valeurs minimales sont situées le long de l'équateur. La plus forte concentration de gaz se trouve à 25 kilomètres dans la stratosphère au-dessus de l’Arctique. Des couches denses se trouvent parfois à des altitudes allant jusqu'à 70 km, généralement sous les tropiques. La troposphère ne contient pas beaucoup d’ozone car elle est très sensible aux changements saisonniers et à divers types de pollution.

Dès que la concentration de gaz diminue d'un pour cent, l'intensité du rayonnement ultraviolet au-dessus de la surface de la Terre augmente immédiatement de 2 %. L’influence des rayons ultraviolets sur les matières organiques planétaires est comparée aux rayonnements ionisants.

L'appauvrissement de la couche d'ozone pourrait provoquer des catastrophes liées à un chauffage excessif, à une augmentation de la vitesse du vent et de la circulation de l'air, ce qui pourrait conduire à la création de nouvelles zones désertiques et réduire les rendements agricoles.

À la rencontre de l’ozone au quotidien

Parfois, après la pluie, surtout en été, l’air devient inhabituellement frais et agréable, et les gens disent qu’il « sent l’ozone ». Ce n’est pas du tout une formulation figurative. En fait, une partie de l’ozone atteint les couches inférieures de l’atmosphère grâce aux courants d’air. Ce type de gaz est considéré comme l’ozone dit bénéfique, qui apporte une sensation de fraîcheur extraordinaire à l’atmosphère. La plupart du temps, de tels phénomènes sont observés après des orages.

Cependant, il existe également un type d’ozone très nocif et extrêmement dangereux pour l’homme. Il est produit par les gaz d'échappement et les émissions industrielles et, lorsqu'il est exposé aux rayons du soleil, il entre dans une réaction photochimique. Il en résulte la formation d’ozone troposphérique, extrêmement nocif pour la santé humaine.

Substances qui détruisent la couche d'ozone : l'effet des fréons

Les scientifiques ont prouvé que les fréons, utilisés en masse pour charger les réfrigérateurs et les climatiseurs, ainsi que de nombreuses bombes aérosols, provoquent la destruction de la couche d'ozone. Ainsi, il s’avère que presque tout le monde participe à la destruction de la couche d’ozone.

Les causes des trous dans la couche d’ozone sont dues à la réaction des molécules de fréon avec les molécules d’ozone. Le rayonnement solaire provoque la libération de chlore par les fréons. En conséquence, l’ozone se divise, entraînant la formation d’oxygène atomique et ordinaire. Là où de telles interactions se produisent, le problème de l’appauvrissement de la couche d’ozone se pose et des trous dans la couche d’ozone se forment.

Bien entendu, les émissions industrielles causent les plus grands dommages à la couche d'ozone, mais l'utilisation domestique de préparations contenant du fréon, d'une manière ou d'une autre, a également un impact sur la destruction de l'ozone.

Protéger la couche d'ozone

Après que les scientifiques ont démontré que la couche d’ozone était toujours en train d’être détruite et que des trous dans la couche d’ozone apparaissaient, les politiciens ont commencé à réfléchir à la préservation de cette couche. Des consultations et des réunions ont eu lieu partout dans le monde sur ces questions. Des représentants de tous les États dotés d'une industrie bien développée y ont participé.

Ainsi, en 1985, la Convention pour la protection de la couche d'ozone a été adoptée. Les représentants de quarante-quatre États participants à la conférence ont signé ce document. Un an plus tard, un autre document important appelé le Protocole de Montréal était signé. Conformément à ses dispositions, il aurait dû y avoir une restriction significative de la production et de la consommation mondiales de substances conduisant à l'appauvrissement de la couche d'ozone.

Toutefois, certains États ne sont pas disposés à se soumettre à de telles restrictions. Ensuite, des quotas spécifiques d'émissions dangereuses dans l'atmosphère ont été déterminés pour chaque État.

Protection de la couche d'ozone en Russie

Conformément à la législation russe en vigueur, la protection juridique de la couche d'ozone est l'un des domaines les plus importants et prioritaires. La législation relative à la protection de l'environnement réglemente une liste de mesures de protection visant à protéger cet objet naturel de divers types de dommages, de pollution, de destruction et d'épuisement. Ainsi, l’article 56 de la Législation décrit certaines activités liées à la protection de la couche d’ozone de la planète :

• Organismes de surveillance de l'effet du trou dans la couche d'ozone ;
• Contrôle continu du changement climatique ;
• Respect strict du cadre réglementaire sur les émissions nocives dans l'atmosphère ;
• Réguler la production de composés chimiques qui détruisent la couche d'ozone ;
• Application de sanctions et de sanctions en cas de violation de la loi.

Solutions possibles et premiers résultats

Il faut savoir que les trous dans la couche d’ozone ne sont pas un phénomène permanent. Avec une réduction de la quantité d'émissions nocives dans l'atmosphère, un resserrement progressif des trous dans la couche d'ozone commence - les molécules d'ozone des zones voisines sont activées. Cependant, en même temps, un autre facteur de risque apparaît : les zones voisines sont privées d'une quantité importante d'ozone, les couches deviennent plus minces.

Les scientifiques du monde entier continuent de mener des recherches et sont intimidés par les sombres conclusions. Ils ont calculé que si la présence d’ozone diminuait de seulement 1 % dans la haute atmosphère, il y aurait une augmentation du cancer de la peau pouvant atteindre 3 à 6 %. De plus, un grand nombre de les rayons ultraviolets affecteront négativement le système immunitaire des gens. Ils deviendront plus vulnérables à une grande variété d’infections.

Il est possible que cela explique en réalité le fait qu’au 21e siècle, le nombre de tumeurs malignes augmente. L’augmentation des niveaux de rayonnement ultraviolet a également un impact négatif sur la nature. La destruction des cellules des plantes se produit, le processus de mutation commence, ce qui entraîne la production de moins d'oxygène.

L’humanité fera-t-elle face aux défis qui l’attendent ?

Selon les dernières statistiques, l’humanité est confrontée à une catastrophe mondiale. Cependant, la science présente également des rapports optimistes. Après l'adoption de la Convention pour la protection de la couche d'ozone, l'humanité entière s'est impliquée dans le problème de la préservation de la couche d'ozone. Suite à l'élaboration d'un certain nombre de mesures d'interdiction et de protection, la situation s'est légèrement stabilisée. Ainsi, certains chercheurs affirment que si l’ensemble de l’humanité s’engageait dans la production industrielle dans des limites raisonnables, le problème des trous dans la couche d’ozone pourrait être résolu avec succès.

Si vous avez des questions, laissez-les dans les commentaires sous l'article. Nous ou nos visiteurs serons ravis d'y répondre

Introduction

1.2 Trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique

2. Principales mesures pour protéger la couche d'ozone

3. Règle de complémentarité optimale des composants

4. Loi N.F. Reimers sur la destruction de la hiérarchie des écosystèmes

Conclusion

Liste de la littérature utilisée

Introduction

L’atmosphère moderne d’oxygène de la Terre est un phénomène unique parmi les planètes système solaire, et cette caractéristique est associée à la présence de vie sur notre planète.

Le problème environnemental est sans aucun doute le problème le plus important pour les gens d’aujourd’hui. La destruction de la couche d'ozone de la Terre témoigne de la réalité d'une catastrophe environnementale. L'ozone est une forme triatomique d'oxygène, formée dans les couches supérieures de l'atmosphère sous l'influence du rayonnement ultraviolet dur (ondes courtes) du Soleil.

Aujourd'hui, l'ozone inquiète tout le monde, même ceux qui auparavant ne soupçonnaient pas l'existence d'une couche d'ozone dans l'atmosphère, mais croyaient seulement que l'odeur de l'ozone était le signe de l'air frais. (Ce n'est pas pour rien que l'ozone signifie « odeur » en grec.) Cet intérêt est compréhensible : nous parlons de l'avenir de toute la biosphère de la Terre, y compris l'homme lui-même. Actuellement, il est nécessaire de prendre certaines décisions contraignantes pour tous, ce qui permettrait de préserver la couche d'ozone. Mais pour que ces décisions soient correctes, nous avons besoin d’informations complètes sur les facteurs qui modifient la quantité d’ozone dans l’atmosphère terrestre, ainsi que sur les propriétés de l’ozone et sur la manière exacte dont il réagit à ces facteurs.

1. Trous d'ozone et causes de leur apparition

La couche d'ozone est une large ceinture atmosphérique s'étendant de 10 à 50 km au-dessus de la surface de la Terre. Chimiquement, l'ozone est une molécule composée de trois atomes d'oxygène (une molécule d'oxygène contient deux atomes). La concentration d'ozone dans l'atmosphère est très faible et de petits changements dans la quantité d'ozone entraînent de grands changements dans l'intensité du rayonnement ultraviolet atteignant la surface de la Terre. Contrairement à l’oxygène ordinaire, l’ozone est instable ; il se transforme facilement en forme diatomique et stable. L'ozone est un agent oxydant beaucoup plus puissant que l'oxygène, ce qui le rend capable de tuer les bactéries et d'inhiber la croissance et le développement des plantes. Cependant, en raison de leur faible concentration dans les couches superficielles de l'air dans des conditions normales, ces caractéristiques n'ont pratiquement aucun effet sur l'état des systèmes vivants.

Bien plus importante est son autre propriété, qui rend ce gaz absolument nécessaire à toute vie sur terre. Cette propriété est la capacité de l’ozone à absorber le rayonnement ultraviolet (UV) dur (ondes courtes) du Soleil. Les quanta d’UV durs ont une énergie suffisante pour rompre certaines liaisons chimiques, ils sont donc classés comme rayonnements ionisants. Comme d’autres rayonnements de ce type, rayons X et rayonnements gamma, il provoque de nombreuses perturbations dans les cellules des organismes vivants. L'ozone se forme sous l'influence du rayonnement solaire à haute énergie, qui stimule la réaction entre l'O 2 et les atomes d'oxygène libres. Lorsqu'il est exposé à un rayonnement modéré, il se désintègre et absorbe l'énergie de ce rayonnement. Ainsi, ce processus cyclique « mange » un dangereux rayonnement ultraviolet.

Les molécules d'ozone, comme l'oxygène, sont électriquement neutres, c'est-à-dire ne portent pas de charge électrique. Par conséquent, le champ magnétique terrestre lui-même n’affecte pas la répartition de l’ozone dans l’atmosphère. La couche supérieure de l’atmosphère, l’ionosphère, coïncide pratiquement avec la couche d’ozone.

Dans les zones polaires, où les lignes du champ magnétique terrestre se rapprochent à sa surface, les distorsions de l'ionosphère sont très importantes. Le nombre d'ions, y compris l'oxygène ionisé, dans les couches supérieures de l'atmosphère des zones polaires est réduit. Mais raison principale une faible teneur en ozone dans la région polaire signifie une faible intensité du rayonnement solaire, tombant même pendant la journée polaire à de petits angles par rapport à l'horizon, et pendant la nuit polaire, il est complètement absent. La superficie des « trous » polaires dans la couche d’ozone est un indicateur fiable des changements dans la teneur totale en ozone de l’atmosphère.

La teneur en ozone dans l'atmosphère fluctue pour de nombreuses raisons naturelles. Les fluctuations périodiques sont associées aux cycles d'activité solaire ; De nombreux composants des gaz volcaniques sont capables de détruire l'ozone, donc une augmentation de l'activité volcanique entraîne une diminution de sa concentration. En raison de la vitesse élevée des flux d’air dans la stratosphère, semblable à celle d’un ouragan, les substances appauvrissant la couche d’ozone sont transportées sur de vastes zones. Non seulement les substances qui appauvrissent la couche d'ozone sont transportées, mais aussi l'ozone lui-même, de sorte que les perturbations de la concentration d'ozone se propagent rapidement sur de vastes zones et que les petits « trous » locaux dans le bouclier d'ozone, provoqués par exemple par le lancement d'une fusée, guérissent relativement rapidement. Ce n'est que dans les régions polaires que l'air est inactif, de sorte que la disparition de l'ozone n'y est pas compensée par son importation en provenance d'autres latitudes, et les « trous d'ozone » polaires, notamment au pôle Sud, sont très stables.

1.1 Sources de l'appauvrissement de la couche d'ozone

Parmi les éléments qui appauvrissent la couche d’ozone figurent :

1) Fréons.

L'ozone est détruit par des composés chlorés appelés fréons, qui, également détruits par le rayonnement solaire, libèrent du chlore, qui « arrache » le « troisième » atome des molécules d'ozone. Le chlore ne forme pas de composés, mais sert de catalyseur de « cassure ». Ainsi, un atome de chlore peut « détruire » une grande quantité d’ozone. On pense que les composés chlorés peuvent rester dans l'atmosphère pendant 50 à 1 500 ans (selon la composition de la substance) de la Terre. Des observations de la couche d'ozone de la planète sont réalisées par des expéditions antarctiques depuis le milieu des années 50.

Le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique, dont la taille augmente au printemps et diminue à l’automne, a été découvert en 1985. La découverte des météorologues a provoqué une série de conséquences économiques. Le fait est que l'existence du « trou » a été imputée à l'industrie chimique, qui produit des substances contenant des fréons qui contribuent à la destruction de l'ozone (des déodorants aux appareils de réfrigération).

Il n’y a pas de consensus sur la question de savoir dans quelle mesure les humains sont responsables de la formation des « trous dans la couche d’ozone ».

D’un côté, oui, définitivement coupable. La production de composés qui entraînent l’appauvrissement de la couche d’ozone devrait être minimisée, ou mieux encore arrêtée complètement. C’est-à-dire abandonner tout un secteur industriel avec un chiffre d’affaires de plusieurs milliards de dollars. Et si vous ne refusez pas, transférez-le sur des rails « sûrs », ce qui coûte également de l'argent.

Le point de vue des sceptiques : l'influence humaine sur les processus atmosphériques, malgré tout son caractère destructeur au niveau local, est négligeable à l'échelle planétaire. La campagne anti-fréon des « verts » a un contexte économique et politique totalement transparent : avec son aide, les grandes entreprises américaines (Dupont, par exemple) étranglent leurs concurrents étrangers, imposant des accords sur la « protection de l'environnement » au niveau des États et introduire de force une nouvelle étape technologique à laquelle les États économiquement plus faibles ne sont pas en mesure de résister.

2) Avions à haute altitude.

La destruction de la couche d'ozone n'est pas seulement facilitée par les fréons libérés dans l'atmosphère et pénétrant dans la stratosphère. Les oxydes d'azote, formés lors des explosions nucléaires, participent également à la destruction de la couche d'ozone. Mais des oxydes d’azote se forment également dans les chambres de combustion des turboréacteurs des avions à haute altitude. Les oxydes d'azote se forment à partir de l'azote et de l'oxygène qui s'y trouvent. Plus la température est élevée, c'est-à-dire plus la puissance du moteur est élevée, plus le taux de formation d'oxydes d'azote est élevé.

Ce n'est pas seulement la puissance du moteur d'un avion qui compte, mais aussi l'altitude à laquelle il vole et libère des oxydes d'azote appauvrissant la couche d'ozone. Plus le protoxyde d’azote ou l’oxyde est élevé, plus il est destructeur pour l’ozone.

La quantité totale d'oxyde d'azote émise chaque année dans l'atmosphère est estimée à 1 milliard de tonnes. Environ un tiers de cette quantité est émise par les avions au-dessus du niveau moyen de tropopause (11 km). Quant aux avions, les émissions les plus nocives proviennent des avions militaires, dont le nombre s'élève à des dizaines de milliers. Ils volent principalement à des altitudes situées dans la couche d'ozone.

3) Engrais minéraux.

L'ozone dans la stratosphère peut également diminuer du fait que l'oxyde nitreux N2O pénètre dans la stratosphère, qui se forme lors de la dénitrification de l'azote lié par les bactéries du sol. La même dénitrification de l’azote fixe est également réalisée par les micro-organismes des couches supérieures des océans et des mers. Le processus de dénitrification est directement lié à la quantité d’azote fixé dans le sol. Ainsi, vous pouvez être sûr qu'avec une augmentation de la quantité d'engrais minéraux appliqués au sol, la quantité d'oxyde nitreux N2O formé augmentera également dans la même mesure. De plus, des oxydes d'azote se forment à partir du protoxyde d'azote, ce qui conduit à la formation d'oxydes d'azote. destruction de l'ozone stratosphérique.

4) Explosions nucléaires.

Les explosions nucléaires libèrent beaucoup d’énergie sous forme de chaleur. Une température de 6 000 0 K s'établit quelques secondes après une explosion nucléaire. C'est l'énergie de la boule de feu. Dans une atmosphère très chauffée, de telles transformations se produisent substances chimiques, qui dans des conditions normales ne se produisent pas ou se produisent très lentement. Quant à l'ozone et sa disparition, les plus dangereux pour lui sont les oxydes d'azote formés lors de ces transformations. Ainsi, entre 1952 et 1971, à la suite d'explosions nucléaires, environ 3 millions de tonnes d'oxydes d'azote se sont formées dans l'atmosphère. Leur sort ultérieur est le suivant : en raison du mélange atmosphérique, ils se retrouvent à différentes hauteurs, y compris dans l'atmosphère. Là, ils entrent dans des réactions chimiques avec la participation de l'ozone, conduisant à sa destruction.

5) Combustion de carburant.

Cet énorme trou dans la couche d'ozone terrestre a été découvert en 1985 ; il est apparu au-dessus de l'Antarctique. Il mesure plus de mille kilomètres de diamètre et environ neuf millions de kilomètres carrés de superficie.

Chaque année, au mois d’août, le trou disparaît et tout se passe comme si cet énorme trou d’ozone n’avait jamais existé.

Trou d'ozone - définition

Un trou dans la couche d'ozone est une diminution ou une absence totale de concentration d'ozone dans la couche d'ozone terrestre. Selon le rapport de l'Organisation météorologique mondiale et la théorie scientifique généralement acceptée, une diminution significative de la couche d'ozone est causée par un facteur anthropique toujours croissant - la libération de fréons contenant du brome et du chlore.

Il existe une autre hypothèse selon laquelle le processus même de formation de trous dans la couche d'ozone est naturel et n'a rien à voir avec les résultats des activités de la civilisation humaine.

Une combinaison de facteurs provoque une diminution de la concentration d’ozone dans l’atmosphère. L'un des principaux est la destruction des molécules d'ozone lors de réactions avec diverses substances d'origine naturelle et anthropique, ainsi que l'absence lumière du soleil et le rayonnement pendant l'hiver polaire. Cela inclut le vortex polaire, qui est particulièrement stable et empêche la pénétration de l'ozone depuis les latitudes circumpolaires, et les nuages ​​polaires stratosphériques qui en résultent, dont la surface des particules agit comme un catalyseur pour la réaction de désintégration de l'ozone.

Ces facteurs sont typiques de l'Antarctique et, dans l'Arctique, le vortex polaire est beaucoup plus faible en raison de l'absence de surface continentale. La température ici est quelque peu plus élevée, contrairement à l’Antarctique. Les nuages ​​​​stratosphériques polaires sont moins courants dans l’Arctique et ont tendance à se dissiper au début de l’automne.

Qu’est-ce que l’ozone ?

L'ozone est une substance toxique et nocive pour l'homme. En petite quantité, il dégage une odeur très agréable. Pour vous en assurer, vous pouvez vous promener en forêt pendant un orage - nous en profiterons à temps air frais, mais plus tard, vous vous sentirez très mal.

Dans des conditions normales, il n'y a pratiquement pas d'ozone au fond de l'atmosphère terrestre - cette substance est présente en grande quantité dans la stratosphère, commençant à environ 11 kilomètres au-dessus de la terre et s'étendant jusqu'à 50 à 51 kilomètres. La couche d'ozone se trouve tout en haut, soit à environ 51 kilomètres au-dessus de la terre. Cette couche absorbe les rayons mortels du soleil et protège ainsi nos vies et pas seulement les nôtres.

Avant la découverte des trous dans la couche d’ozone, l’ozone était considéré comme une substance toxique pour l’atmosphère. On pensait que l'atmosphère était pleine d'ozone et que c'était celui-ci qui était le principal responsable de « l'effet de serre », contre lequel il fallait agir.

À l’heure actuelle, l’humanité essaie au contraire de prendre des mesures pour restaurer la couche d’ozone, car celle-ci s’amincit sur toute la Terre, et pas seulement au-dessus de l’Antarctique.

Trous d'ozone - « enfants » des vortex stratosphériques

Bien qu'il y ait peu d'ozone dans l'atmosphère moderne - pas plus d'un trois millionième des autres gaz - son rôle est extrêmement important : il retarde le rayonnement ultraviolet dur (la partie à ondes courtes du spectre solaire), qui détruit les protéines et les noyaux nucléiques. acides. De plus, l’ozone stratosphérique est un facteur climatique important qui détermine les changements météorologiques locaux et à court terme.

La vitesse des réactions de destruction de l'ozone dépend de catalyseurs, qui peuvent être soit des oxydes atmosphériques naturels, soit des substances rejetées dans l'atmosphère à la suite de catastrophes naturelles (par exemple, de puissantes éruptions volcaniques). Cependant, dans la seconde moitié du siècle dernier, on a découvert que des substances d'origine industrielle pouvaient également servir de catalyseurs aux réactions de destruction de l'ozone, ce qui a sérieusement inquiété l'humanité...

L'ozone (O3) est une forme moléculaire relativement rare d'oxygène composée de trois atomes. Bien qu'il y ait peu d'ozone dans l'atmosphère moderne - pas plus d'un trois millionième des autres gaz - son rôle est extrêmement important : il bloque le rayonnement ultraviolet dur (la partie à ondes courtes du spectre solaire), qui détruit les protéines et les noyaux nucléiques. acides. Par conséquent, avant l’avènement de la photosynthèse – et, par conséquent, de l’oxygène libre et de la couche d’ozone dans l’atmosphère – la vie ne pouvait exister que dans l’eau.

De plus, l’ozone stratosphérique est un facteur climatique important qui détermine les changements météorologiques locaux et à court terme. En absorbant le rayonnement solaire et en transférant de l'énergie à d'autres gaz, l'ozone chauffe la stratosphère et régule ainsi la nature des processus thermiques et circulaires planétaires dans toute l'atmosphère.

Dans des conditions naturelles, des molécules d'ozone instables se forment et se désintègrent sous l'influence de divers facteurs de nature vivante et inanimée, et au cours d'une longue évolution, ce processus a atteint un certain équilibre dynamique. La vitesse des réactions de destruction de l'ozone dépend de catalyseurs, qui peuvent être soit des oxydes atmosphériques naturels, soit des substances rejetées dans l'atmosphère à la suite de catastrophes naturelles (par exemple, de puissantes éruptions volcaniques).

Cependant, dans la seconde moitié du siècle dernier, on a découvert que des substances d'origine industrielle pouvaient également servir de catalyseurs aux réactions de destruction de l'ozone, ce qui a sérieusement inquiété l'humanité. L’opinion publique a été particulièrement enthousiasmée par la découverte de ce que l’on appelle le « trou » de la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique.

"Trou" au-dessus de l'Antarctique

Une perte notable de la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique - le trou dans la couche d'ozone - a été découverte pour la première fois en 1957, lors de l'Année géophysique internationale. Sa véritable histoire a commencé 28 ans plus tard avec un article dans le numéro de mai du magazine Nature, où il a été suggéré que la cause du minimum anormal de TO printanier au-dessus de l'Antarctique est la pollution atmosphérique industrielle (y compris les fréons) (Farman et coll., 1985).

Il a été constaté que le trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique apparaît généralement une fois tous les deux ans, dure environ trois mois, puis disparaît. Il ne s’agit pas d’un trou traversant, comme cela pourrait paraître, mais d’une dépression, il est donc plus correct de parler d’« affaissement de la couche d’ozone ». Malheureusement, toutes les études ultérieures sur le trou dans la couche d’ozone visaient principalement à prouver son origine anthropique (Roan, 1989).

Il existe aujourd’hui différentes hypothèses concernant les mécanismes chimiques et dynamiques de la formation du trou dans la couche d’ozone. Cependant, de nombreux faits connus ne correspondent pas à la théorie chimique anthropique. Par exemple, une augmentation des niveaux d’ozone stratosphérique dans certaines régions géographiques.

Voici la question la plus « naïve » : pourquoi un trou se forme-t-il dans l'hémisphère sud, alors que des fréons sont produits dans l'hémisphère nord, malgré le fait qu'on ne sait pas s'il existe actuellement une communication aérienne entre les hémisphères ?

Aucune des théories existantes n'est basée sur des mesures détaillées à grande échelle du COT et sur des études des processus se produisant dans la stratosphère. Il n'a été possible de répondre à la question sur le degré d'isolement de la stratosphère polaire au-dessus de l'Antarctique, ainsi qu'à un certain nombre d'autres questions liées au problème de la formation des trous d'ozone, qu'à l'aide d'une nouvelle méthode de suivi des mouvements. des flux d'air proposés par V. B. Kashkin (Kashkin, Sukhinin, 2001 ; Kashkin et coll., 2002).

Les flux d'air dans la troposphère (jusqu'à 10 km d'altitude) sont suivis depuis longtemps par l'observation des mouvements de translation et de rotation des nuages. L'ozone, en fait, est aussi un énorme « nuage » sur toute la surface de la Terre, et par les changements de sa densité, nous pouvons juger du mouvement des masses d'air au-dessus de 10 km, tout comme nous connaissons la direction du vent en regardant un ciel nuageux par temps nuageux. À ces fins, la densité de l’ozone doit être mesurée à des points de la grille spatiale à un certain intervalle de temps, par exemple toutes les 24 heures. En suivant l'évolution du champ d'ozone, vous pouvez estimer l'angle de sa rotation par jour, la direction et la vitesse de déplacement.

Grâce à une nouvelle méthode, la dynamique de la couche d'ozone a été étudiée en 2000, lorsqu'un trou d'ozone record a été observé au-dessus de l'Antarctique (Kashkin et coll., 2002). Pour ce faire, ils ont utilisé des données satellitaires sur la densité de l’ozone dans tout l’hémisphère sud, de l’équateur au pôle. En conséquence, il a été constaté que la teneur en ozone est minime au centre de l'entonnoir du vortex dit circumpolaire, qui s'est formé au-dessus du pôle, dont nous parlerons en détail ci-dessous. Sur la base de ces données, une hypothèse a été émise sur le mécanisme naturel de formation des « trous » dans la couche d’ozone.

Dynamique globale de la stratosphère : une hypothèse

Les vortex circumpolaires se forment lorsque les masses d'air stratosphériques se déplacent dans les directions méridionale et latitudinale. Comment cela peut-il arriver? À l’équateur chaud, la stratosphère est plus haute et au pôle froid, elle est plus basse. Les courants d’air (ainsi que l’ozone) descendent de la stratosphère comme s’ils descendaient une colline et se déplacent de plus en plus vite de l’équateur au pôle. Le mouvement d'ouest en est se produit sous l'influence de la force de Coriolis associée à la rotation de la Terre. En conséquence, les courants d’air semblent s’enrouler, comme les fils d’un fuseau, sur les hémisphères sud et nord.

Le « fuseau » des masses d'air tourne tout au long de l'année dans les deux hémisphères, mais est plus prononcé à la fin de l'hiver et au début du printemps, car la hauteur de la stratosphère à l'équateur reste presque inchangée tout au long de l'année, et aux pôles elle est plus élevé en été et plus faible en hiver, quand il fait particulièrement froid.

La couche d'ozone aux latitudes moyennes est créée par un puissant afflux venant de l'équateur, ainsi que par des réactions photochimiques qui se produisent in situ. Mais l'ozone dans la région polaire doit son origine principalement à l'équateur et aux latitudes moyennes, et sa teneur y est assez faible. Les réactions photochimiques au pôle, là où les rayons du soleil tombent sous un angle faible, se déroulent lentement et une partie importante de l'ozone provenant de l'équateur parvient à être détruite en cours de route.

Mais les masses d’air ne se déplacent pas toujours de cette façon. Lors des hivers les plus froids, lorsque la stratosphère au-dessus du pôle descend très bas au-dessus de la surface de la Terre et que le « glissement » devient particulièrement abrupt, la situation change. Les courants stratosphériques descendent si rapidement que cet effet est familier à quiconque a observé l’eau s’écouler par un trou dans une baignoire. Après avoir atteint une certaine vitesse, l'eau commence à tourner rapidement et un entonnoir caractéristique se forme autour du trou, créé par la force centrifuge.

Quelque chose de similaire se produit dans la dynamique globale des flux stratosphériques. Lorsque les flux d’air stratosphériques atteignent une vitesse suffisamment élevée, la force centrifuge commence à les éloigner des pôles vers les latitudes moyennes. En conséquence, les masses d'air se déplacent de l'équateur et du pôle les unes vers les autres, ce qui conduit à la formation d'un « arbre » de vortex à rotation rapide dans la région des latitudes moyennes.

L'échange d'air entre les régions équatoriales et polaires s'arrête ; l'ozone ne circule pas de l'équateur et des latitudes moyennes vers le pôle. De plus, l’ozone restant au pôle, comme dans une centrifugeuse, est poussé vers les latitudes moyennes par la force centrifuge, car il est plus lourd que l’air. En conséquence, la concentration d'ozone à l'intérieur de l'entonnoir diminue fortement - un «trou» d'ozone se forme au-dessus du pôle et, aux latitudes moyennes, une région à forte teneur en ozone correspondant au «puits» du vortex circumpolaire.

Au printemps, la stratosphère antarctique se réchauffe et monte plus haut - l'entonnoir disparaît. La communication aérienne entre les latitudes moyennes et élevées est rétablie et les réactions photochimiques de formation d'ozone sont accélérées. Le trou dans la couche d'ozone disparaît avant un nouveau hiver froid au pôle Sud.

Qu'y a-t-il dans l'Arctique ?

Bien que la dynamique des flux stratosphériques et, par conséquent, de la couche d’ozone dans les hémisphères nord et sud soient généralement similaires, le trou d’ozone n’apparaît que de temps en temps au-dessus du pôle Sud. Il n’y a pas de trou d’ozone au-dessus du pôle Nord car les hivers y sont plus doux et la stratosphère ne descend jamais assez bas pour que les courants d’air atteignent la vitesse nécessaire pour former un trou.

Il existe une autre différence importante. Dans l’hémisphère sud, le vortex circumpolaire tourne presque deux fois plus vite que dans l’hémisphère nord. Et cela n’est pas surprenant : l’Antarctique est entouré de mers et il y a un courant marin circumpolaire autour de lui – essentiellement, des masses géantes d’eau et d’air tournent ensemble. La situation est différente dans l'hémisphère nord : aux latitudes moyennes se trouvent des continents avec des chaînes de montagnes, et le frottement de la masse d'air sur la surface terrestre ne permet pas au vortex circumpolaire d'atteindre une vitesse suffisamment élevée.

Cependant, aux latitudes moyennes de l’hémisphère nord, de petits « trous » d’ozone d’origine différente apparaissent parfois. D'où viennent-ils? Le mouvement de l'air dans la stratosphère des latitudes moyennes de l'hémisphère nord montagneux ressemble au mouvement de l'eau dans un ruisseau peu profond au fond rocheux, lorsque de nombreux tourbillons se forment à la surface de l'eau. Aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord, le rôle de la topographie de la surface inférieure est joué par les différences de température aux limites des continents et des océans, des chaînes de montagnes et des plaines.

Un changement brusque de température à la surface de la Terre entraîne la formation de flux verticaux dans la troposphère. Les vents stratosphériques, rencontrant ces flux, créent des tourbillons qui peuvent tourner dans les deux sens avec une probabilité égale. À l’intérieur d’eux apparaissent des zones à faible teneur en ozone, c’est-à-dire des trous d’ozone beaucoup plus petits qu’au pôle Sud. Et il convient de noter que de tels vortex avec des sens de rotation différents ont été découverts dès la première tentative.

Ainsi, la dynamique des flux d'air stratosphérique, que nous avons suivis en observant le nuage d'ozone, permet de fournir une explication plausible au mécanisme de formation du trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique. Apparemment, des changements similaires dans la couche d'ozone, provoqués par des phénomènes aérodynamiques dans la stratosphère, ont eu lieu bien avant l'avènement de l'homme.

Tout ce qui précède ne signifie pas que les fréons et autres gaz d'origine industrielle n'ont pas d'effet destructeur sur la couche d'ozone. Cependant, les scientifiques doivent encore découvrir quelle est la relation entre les facteurs naturels et anthropiques qui influencent la formation des trous d'ozone - pour tirer des conclusions hâtives dans une telle situation questions importantes inacceptable.