Resposta: A camada de ozônio é uma camada da atmosfera com alto teor de ozônio. A concentração de ozônio na camada é muito baixa, e se for isolado em sua forma pura e comprimido até a densidade que o ar tem na superfície da Terra, a espessura da camada de ozônio não ultrapassará 5 mm. O ozônio absorve a radiação de ondas curtas do Sol, protegendo os organismos vivos de seus efeitos nocivos. A destruição da camada de ozônio atraiu pela primeira vez a atenção do público em geral em 1985, quando uma grande área com baixo teor de ozônio (até 50%), chamada de “buraco de ozônio”, foi descoberta acima da Antártica. Acredita-se que a principal razão para a ocorrência de “buracos de ozônio” seja o conteúdo significativo de freons na atmosfera. Freon(clorofluorcarbonos) são substâncias altamente voláteis e quimicamente inertes próximas à superfície da Terra, amplamente utilizadas na produção e na vida cotidiana como refrigerantes (condicionadores de ar, refrigeradores, refrigeradores), pulverizadores (aerossóis) e agentes espumantes. Os freons, subindo para as camadas superiores da atmosfera, sofrem decomposição fotoquímica com a formação de óxido de cloro, que destrói intensamente o ozônio. No entanto, vários cientistas continuam a insistir na origem natural do “buraco de ozono”. Eles veem as razões de sua ocorrência na variabilidade natural da ozonosfera, na atividade cíclica do Sol, nos processos de desgaseificação da Terra, etc. O esgotamento da camada de ozônio leva a níveis mais elevados de radiação ultravioleta na superfície da Terra, que contribui para o aumento dos casos de câncer de pele, diminuição da produtividade das culturas agrícolas e desaceleração do processo de fotossíntese nas plantas, etc.

7. Razões para a formação da chuva ácida e seu impacto nos ecossistemas

Resposta: Qualquer precipitação (chuva, nevoeiro, neve) cuja acidez seja superior ao normal é chamada de ácida. As propriedades ácidas do meio são determinadas por íons de hidrogênio. Quanto maior a concentração de íons hidrogênio em uma solução, maior será sua acidez. Unidades de índice de hidrogênio, ou pH, são usadas para expressar a concentração de íons de hidrogênio. A escala de pH varia de 0 (extremamente ácido) a 7 (neutro) a 14 (extremamente alcalino). A chuva ácida contém soluções de ácidos sulfúrico, nítrico e outros, nos quais a umidade do ar é convertida, absorvendo dióxido de enxofre e outros gases contidos no ar. A chuva ácida deprime a vegetação, reduz o crescimento das florestas e os rendimentos agrícolas e provoca a acidificação dos lagos, o que leva à morte de ovos, alevins, plâncton, algas e peixes. As consequências negativas da chuva ácida foram registadas nos EUA, Europa, Canadá, Rússia, Ucrânia, Bielorrússia e outros países.

8. Principais causas dos problemas ambientais

Resposta: Relações desequilibradas entre a sociedade e a natureza, ou seja, uma gestão ambiental irracional, muitas vezes levam a uma crise ambiental e a um desastre ambiental. Crise ecológica(emergência ecológica) é um desastre ambiental caracterizado por mudanças negativas persistentes no meio ambiente e que representa uma ameaça à saúde humana. Sob desastre ambiental(desastre ecológico) entendem o sofrimento ambiental, caracterizado por mudanças irreversíveis no meio ambiente e uma deterioração significativa na saúde pública. O principal e mais comum tipo de impacto humano negativo na biosfera é a poluição. Sob poluição compreender a entrada no ambiente de substâncias e (ou) energia cujas propriedades, localização ou quantidade tenham um impacto negativo no ambiente (Lei “Sobre a Protecção Ambiental”). A poluição também se refere à entrada no ambiente natural de quaisquer substâncias sólidas, líquidas ou gasosas, microrganismos ou energias (na forma de sons, ruídos, radiação) em quantidades prejudiciais à saúde humana, aos animais, ao estado das plantas e dos ecossistemas. Normalmente, são considerados dois tipos de poluição de origem diferente: natural, surgindo como resultado de fenômenos naturais sem participação humana; antropogênico, associada à atividade humana, cujo principal componente é a poluição tecnogênica causada pelas atividades industriais. Por estado de agregação Todos os poluentes de origem antropogênica são divididos em sólidos, líquidos e gasosos. Com base na natureza dos poluentes, distinguem-se os seguintes tipos de poluição: biológico(microrganismos patogênicos, produtos de engenharia genética, etc.), químico(poluição da biosfera com pesticidas, metais pesados, plásticos, certos produtos químicos e elementos), físico(ruído, térmico, eletromagnético, radiação). Com base nas características espaciais, eles distinguem global, regional, local(observado em uma pequena área) poluição. Por objetos de poluição, eles distinguem entre poluição do ar atmosférico, poluição das águas superficiais e subterrâneas, poluição do solo, etc., e até mesmo poluição do espaço próximo à Terra. Em 2005, foram observados 78 acidentes no território da Federação Russa (59 em 2004), levando à poluição ambiental. No mesmo ano, a rede de observação estacionária da Roshydromet registou 541 casos de poluição extremamente elevada das águas superficiais e 3 casos de poluição extremamente elevada do ar atmosférico com base em sinais visuais e organolépticos.

Recentemente, os jornais e revistas têm estado repletos de artigos sobre o papel da camada de ozono, nos quais as pessoas se sentem intimidadas por possíveis problemas no futuro. Você pode ouvir dos cientistas sobre as próximas mudanças climáticas, que afetarão negativamente toda a vida na Terra. Será que um perigo potencial, muito distante dos humanos, realmente se transformará em eventos tão horríveis para todos os terráqueos? Que consequências espera a humanidade da destruição da camada de ozono?

O processo de formação e significado da camada de ozônio

O ozônio é um derivado do oxigênio. Enquanto estão na estratosfera, as moléculas de oxigênio são quimicamente expostas à radiação ultravioleta, após o que se decompõem em átomos livres, que, por sua vez, têm a capacidade de se combinar com outras moléculas. Com essa interação de moléculas e átomos de oxigênio com terceiros corpos, surge uma nova substância - é assim que se forma o ozônio.

Estando na estratosfera, afeta o regime térmico da Terra e a saúde de sua população. Como “guardião” planetário, o ozônio absorve o excesso de radiação ultravioleta. Porém, quando entra na baixa atmosfera em grandes quantidades, torna-se bastante perigoso para a espécie humana.

Uma infeliz descoberta de cientistas - um buraco na camada de ozônio sobre a Antártica

O processo de destruição da camada de ozônio tem sido objeto de muito debate entre cientistas de todo o mundo desde o final dos anos 60. Naqueles anos, os ambientalistas começaram a levantar o problema das emissões para a atmosfera de produtos de combustão na forma de vapor d'água e óxidos de nitrogênio, produzidos por motores a jato de foguetes e aviões comerciais. A preocupação tem sido que o óxido de azoto emitido pelas aeronaves a 25 quilómetros de altitude, onde se forma o escudo da Terra, possa destruir o ozono. Em 1985, o British Antarctic Survey registou uma diminuição de 40% na concentração de ozono na atmosfera acima da sua base em Hally Bay.

Depois dos cientistas britânicos, muitos outros investigadores esclareceram este problema. Eles conseguiram delinear uma área com baixos níveis de ozônio já fora do continente meridional. Por causa disso, o problema da formação do buraco na camada de ozônio começou a surgir. Pouco depois, foi descoberto outro buraco na camada de ozônio, desta vez no Ártico. No entanto, era menor em tamanho, com vazamento de ozônio de até 9%.

Com base nos resultados da pesquisa, os cientistas calcularam que em 1979-1990 a concentração deste gás na atmosfera terrestre diminuiu cerca de 5%.

Destruição da camada de ozônio: o aparecimento de buracos na camada de ozônio

A espessura da camada de ozônio pode ser de 3 a 4 mm, seus valores máximos estão localizados nos pólos e seus mínimos estão localizados ao longo do equador. A maior concentração de gás pode ser encontrada a 25 quilómetros da estratosfera acima do Ártico. Camadas densas são por vezes encontradas em altitudes de até 70 km, geralmente nos trópicos. A troposfera não contém muito ozônio porque é altamente suscetível a mudanças sazonais e a vários tipos de poluição.

Assim que a concentração do gás diminui em um por cento, ocorre um aumento imediato na intensidade da radiação ultravioleta acima da superfície terrestre em 2%. A influência dos raios ultravioleta na matéria orgânica planetária é comparada à radiação ionizante.

A destruição da camada de ozônio poderia causar desastres associados ao aquecimento excessivo, ao aumento da velocidade do vento e à circulação do ar, o que poderia levar a novas áreas desérticas e reduzir os rendimentos agrícolas.

Encontrando o ozônio na vida cotidiana

Às vezes, depois da chuva, especialmente no verão, o ar fica extraordinariamente fresco e agradável, e as pessoas dizem que “cheira a ozônio”. Esta não é uma expressão figurativa. Na verdade, alguma parte do ozônio atinge as camadas inferiores da atmosfera com as correntes de ar. Esse tipo de gás é considerado o chamado ozônio benéfico, que traz à atmosfera uma sensação de frescor extraordinário. Principalmente esses fenômenos são observados após tempestades.

No entanto, existe também um tipo de ozônio muito prejudicial e extremamente perigoso para as pessoas. É produzido por gases de exaustão e emissões industriais e, quando exposto aos raios solares, entra em reação fotoquímica. Como resultado, ocorre a formação do chamado ozônio troposférico, extremamente prejudicial à saúde humana.

Substâncias que destroem a camada de ozônio: o efeito dos freons

Os cientistas provaram que os freons, usados ​​​​em massa para carregar geladeiras e condicionadores de ar, bem como inúmeras latas de aerossol, causam a destruição da camada de ozônio. Assim, acontece que quase todas as pessoas participam da destruição da camada de ozônio.

As causas dos buracos na camada de ozônio são que as moléculas de freon reagem com as moléculas de ozônio. A radiação solar faz com que os freons liberem cloro. Como resultado, o ozônio se divide, resultando na formação de oxigênio atômico e comum. Em locais onde ocorrem tais interações, ocorre o problema da destruição da camada de ozônio e ocorrem buracos na camada de ozônio.

É claro que o maior dano à camada de ozônio é causado pelas emissões industriais, mas o uso doméstico de preparações que contêm freon, de uma forma ou de outra, também tem impacto na destruição do ozônio.

Protegendo a camada de ozônio

Depois que os cientistas documentaram que a camada de ozônio ainda está sendo destruída e aparecem buracos na camada de ozônio, os políticos começaram a pensar em preservá-la. Consultas e reuniões foram realizadas em todo o mundo sobre estas questões. Participaram representantes de todos os estados com indústria bem desenvolvida.

Assim, em 1985, foi adotada a Convenção para a Proteção da Camada de Ozônio. Representantes de quarenta e quatro estados participantes da conferência assinaram este documento. Um ano depois, outro importante documento foi assinado, denominado Protocolo de Montreal. De acordo com as suas disposições, deveria ter havido uma restrição significativa da produção e consumo global de substâncias que levam à destruição da camada de ozono.

No entanto, alguns estados não estavam dispostos a submeter-se a tais restrições. Em seguida, foram determinadas cotas específicas de emissões perigosas para a atmosfera para cada estado.

Proteção da camada de ozônio na Rússia

De acordo com a legislação russa em vigor, a protecção jurídica da camada de ozono é uma das áreas mais importantes e prioritárias. A legislação relativa à proteção ambiental regulamenta um rol de medidas de proteção que visam proteger este objeto natural de diversos tipos de danos, poluição, destruição e esgotamento. Assim, o artigo 56 da Legislação descreve algumas atividades relacionadas com a proteção da camada de ozônio do planeta:

• Organizações de monitorização do efeito do buraco na camada de ozono;
• Controlo contínuo das alterações climáticas;
• Cumprimento rigoroso do quadro regulamentar sobre emissões nocivas para a atmosfera;
• Regulação da produção de compostos químicos que destroem a camada de ozono;
• Aplicação de penalidades e punições por violação da lei.

Possíveis soluções e primeiros resultados

Você deve saber que os buracos na camada de ozônio não são um fenômeno permanente. Com a redução da quantidade de emissões nocivas na atmosfera, começa um estreitamento gradual dos buracos na camada de ozônio - moléculas de ozônio de áreas vizinhas são ativadas. Porém, ao mesmo tempo, surge outro fator de risco - as áreas vizinhas são privadas de uma quantidade significativa de ozônio, as camadas tornam-se mais finas.

Cientistas de todo o mundo continuam a dedicar-se à investigação e são intimidados por conclusões sombrias. Eles calcularam que se a presença de ozônio diminuísse apenas 1% na alta atmosfera, haveria um aumento no câncer de pele de até 3-6%. Além disso, um grande número de os raios ultravioleta afetarão negativamente o sistema imunológico das pessoas. Eles se tornarão mais vulneráveis ​​a uma ampla variedade de infecções.

É possível que isto possa realmente explicar o facto de no século XXI o número de tumores malignos estar a aumentar. O aumento dos níveis de radiação ultravioleta também afeta negativamente a natureza. Ocorre a destruição das células nas plantas, inicia-se o processo de mutação, com o qual se produz menos oxigênio.

A humanidade enfrentará os desafios futuros?

De acordo com as estatísticas mais recentes, a humanidade enfrenta uma catástrofe global. No entanto, a ciência também apresenta relatórios otimistas. Após a adoção da Convenção para a Proteção da Camada de Ozônio, toda a humanidade se envolveu no problema da preservação da camada de ozônio. Após o desenvolvimento de uma série de medidas proibitivas e de proteção, a situação estabilizou ligeiramente. Assim, alguns investigadores argumentam que se toda a humanidade se envolver na produção industrial dentro de limites razoáveis, o problema dos buracos na camada de ozono pode ser resolvido com sucesso.

Se você tiver alguma dúvida, deixe-a nos comentários abaixo do artigo. Nós ou nossos visitantes teremos prazer em respondê-los

Introdução

1.2 Buraco na camada de ozônio sobre a Antártida

2. Principais medidas para proteger a camada de ozônio

3. Regra de complementaridade ótima de componentes

4. Lei N.F. Reimers sobre a destruição da hierarquia dos ecossistemas

Conclusão

Lista de literatura usada

Introdução

A moderna atmosfera de oxigênio da Terra é um fenômeno único entre os planetas sistema solar, e esta característica está associada à presença de vida em nosso planeta.

O problema ambiental é sem dúvida o mais importante para as pessoas atualmente. A realidade de uma catástrofe ambiental é indicada pela destruição da camada de ozono da Terra. O ozônio é uma forma triatômica de oxigênio, formada nas camadas superiores da atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta forte (ondas curtas) do Sol.

Hoje, o ozônio preocupa a todos, mesmo aqueles que antes não suspeitavam da existência de uma camada de ozônio na atmosfera, mas apenas acreditavam que o cheiro de ozônio era um sinal de ar puro. (Não é à toa que ozono significa “cheiro” em grego.) Este interesse é compreensível - estamos a falar do futuro de toda a biosfera da Terra, incluindo o próprio homem. Actualmente, é necessário tomar certas decisões que sejam vinculativas para todos, o que nos permitiria preservar a camada de ozono. Mas para que estas decisões sejam corretas, precisamos de informações completas sobre os fatores que alteram a quantidade de ozônio na atmosfera da Terra, bem como sobre as propriedades do ozônio, e como exatamente ele reage a esses fatores.

1. Buracos na camada de ozônio e as causas de sua ocorrência

A camada de ozônio é um amplo cinturão atmosférico que se estende de 10 a 50 km acima da superfície da Terra. Quimicamente, o ozônio é uma molécula composta por três átomos de oxigênio (uma molécula de oxigênio contém dois átomos). A concentração de ozônio na atmosfera é muito baixa e pequenas mudanças na quantidade de ozônio levam a grandes mudanças na intensidade da radiação ultravioleta que atinge a superfície terrestre. Ao contrário do oxigênio comum, o ozônio é instável e se transforma facilmente na forma diatômica e estável do oxigênio. O ozônio é um agente oxidante muito mais forte que o oxigênio, o que o torna capaz de matar bactérias e inibir o crescimento e desenvolvimento das plantas. No entanto, devido à sua baixa concentração nas camadas superficiais do ar em condições normais, estas características praticamente não têm efeito sobre o estado dos sistemas vivos.

Muito mais importante é a sua outra propriedade, que torna este gás absolutamente necessário para toda a vida na terra. Esta propriedade é a capacidade do ozônio de absorver a radiação ultravioleta (UV) forte (ondas curtas) do Sol. Os quanta UV duros têm energia suficiente para quebrar algumas ligações químicas, por isso são classificados como radiação ionizante. Como outras radiações deste tipo, os raios X e a radiação gama, causa numerosos distúrbios nas células dos organismos vivos. O ozônio é formado sob a influência da radiação solar de alta energia, que estimula a reação entre o O 2 e os átomos livres de oxigênio. Quando exposto a radiação moderada, desintegra-se, absorvendo a energia desta radiação. Assim, este processo cíclico “consome” a perigosa radiação ultravioleta.

As moléculas de ozônio, como o oxigênio, são eletricamente neutras, ou seja, não carregue carga elétrica. Portanto, o próprio campo magnético da Terra não afeta a distribuição do ozônio na atmosfera. A camada superior da atmosfera, a ionosfera, praticamente coincide com a camada de ozônio.

Nas zonas polares, onde as linhas do campo magnético da Terra se fecham na sua superfície, as distorções da ionosfera são muito significativas. O número de íons, incluindo oxigênio ionizado, nas camadas superiores da atmosfera das zonas polares é reduzido. Mas razão principal baixo teor de ozônio na região polar significa baixa intensidade de radiação solar, caindo mesmo durante o dia polar em pequenos ângulos em relação ao horizonte, e durante a noite polar está completamente ausente. A área dos “buracos” polares na camada de ozônio é um indicador confiável das mudanças no conteúdo total de ozônio na atmosfera.

O conteúdo de ozônio na atmosfera flutua devido a muitas razões naturais. As flutuações periódicas estão associadas aos ciclos de atividade solar; Muitos componentes dos gases vulcânicos são capazes de destruir o ozônio, portanto, um aumento na atividade vulcânica leva a uma diminuição na sua concentração. Devido às altas velocidades dos fluxos de ar na estratosfera, semelhantes às dos furacões, as substâncias que destroem a camada de ozônio são transportadas por grandes áreas. Não só os destruidores da camada de ozono são transportados, mas também o próprio ozono, pelo que as perturbações na concentração de ozono espalham-se rapidamente por grandes áreas e pequenos “buracos” locais no escudo de ozono, causados, por exemplo, pelo lançamento de um foguete, cicatrizam relativamente rapidamente. Apenas nas regiões polares o ar é inactivo, pelo que o desaparecimento do ozono não é compensado pela sua importação de outras latitudes, e os “buracos de ozono” polares, especialmente no Pólo Sul, são muito estáveis.

1.1 Fontes de destruição da camada de ozônio

Entre os destruidores da camada de ozônio estão:

1) Freons.

O ozônio é destruído por compostos de cloro conhecidos como freons, que, também destruídos pela radiação solar, liberam cloro, que “arranca” o “terceiro” átomo das moléculas de ozônio. O cloro não forma compostos, mas serve como catalisador de “quebra”. Assim, um átomo de cloro pode “destruir” muito ozônio. Acredita-se que os compostos de cloro podem permanecer na atmosfera de 50 a 1.500 anos (dependendo da composição da substância) da Terra. As observações da camada de ozônio do planeta são realizadas por expedições à Antártica desde meados da década de 50.

O buraco na camada de ozônio sobre a Antártica, que aumenta na primavera e diminui no outono, foi descoberto em 1985. A descoberta dos meteorologistas causou uma cadeia de consequências económicas. O facto é que a existência do “buraco” foi atribuída à indústria química, que produz substâncias contendo freons que contribuem para a destruição do ozono (desde desodorizantes a unidades de refrigeração).

Não há consenso sobre a questão de até que ponto os humanos são culpados pela formação de “buracos de ozono”.

Por um lado, sim, definitivamente culpado. A produção de compostos que levam à destruição da camada de ozônio deveria ser minimizada, ou melhor ainda, totalmente interrompida. Ou seja, abandonar todo um setor industrial que movimenta muitos bilhões de dólares. E se você não recusar, transfira-o para trilhos “seguros”, o que também custa dinheiro.

O ponto de vista dos céticos: a influência humana nos processos atmosféricos, apesar de toda a sua destrutividade em nível local, é insignificante em escala planetária. A campanha anti-freon dos “verdes” tem um contexto económico e político completamente transparente: com a sua ajuda, grandes corporações americanas (DuPont, por exemplo) estão a estrangular os seus concorrentes estrangeiros, impondo acordos de “protecção ambiental” a nível estatal e introduzir à força uma nova fase tecnológica que os Estados economicamente mais fracos são incapazes de suportar.

2) Aeronaves de alta altitude.

A destruição da camada de ozônio é facilitada não apenas pelos freons liberados na atmosfera e que entram na estratosfera. Os óxidos de nitrogênio, formados durante as explosões nucleares, também estão envolvidos na destruição da camada de ozônio. Mas os óxidos de nitrogênio também são formados nas câmaras de combustão dos motores turbojato de aeronaves de alta altitude. Os óxidos de nitrogênio são formados a partir do nitrogênio e do oxigênio ali encontrados. Quanto maior a temperatura, ou seja, quanto maior a potência do motor, maior a taxa de formação de óxidos de nitrogênio.

Não é apenas a potência do motor de um avião que importa, mas também a altitude em que ele voa e libera óxidos de nitrogênio que destroem a camada de ozônio. Quanto mais alto o óxido ou óxido nitroso é formado, mais destrutivo ele é para o ozônio.

A quantidade total de óxido de nitrogênio emitida para a atmosfera por ano é estimada em 1 bilhão de toneladas. Cerca de um terço dessa quantidade é emitida por aeronaves acima do nível médio da tropopausa (11 km). Quanto às aeronaves, as emissões mais nocivas provêm das aeronaves militares, cujo número chega a dezenas de milhares. Eles voam principalmente em altitudes na camada de ozônio.

3) Fertilizantes minerais.

O ozônio na estratosfera também pode diminuir devido ao fato de o óxido nitroso N2O entrar na estratosfera, que é formado durante a desnitrificação do nitrogênio ligado às bactérias do solo. A mesma desnitrificação do nitrogênio fixo também é realizada por microrganismos na camada superior dos oceanos e mares. O processo de desnitrificação está diretamente relacionado à quantidade de nitrogênio fixado no solo. Assim, você pode ter certeza de que com o aumento na quantidade de fertilizantes minerais aplicados ao solo, a quantidade de óxido nitroso N2O formado também aumentará na mesma medida. Além disso, os óxidos de nitrogênio são formados a partir do óxido nitroso, que levam à formação de óxido nitroso. destruição do ozônio estratosférico.

4) Explosões nucleares.

As explosões nucleares liberam muita energia na forma de calor. Uma temperatura de 6.000 0 K é estabelecida alguns segundos após uma explosão nuclear. Esta é a energia da bola de fogo. Em uma atmosfera altamente aquecida, tais transformações ocorrem substancias químicas, que em condições normais não ocorrem ou ocorrem muito lentamente. Quanto ao ozônio e seu desaparecimento, os mais perigosos para ele são os óxidos de nitrogênio formados durante essas transformações. Assim, no período de 1952 a 1971, em decorrência de explosões nucleares, formaram-se na atmosfera cerca de 3 milhões de toneladas de óxidos de nitrogênio. Seu destino posterior é o seguinte: como resultado da mistura atmosférica, eles acabam em alturas diferentes, inclusive na atmosfera. Lá eles entram em reações químicas com a participação do ozônio, levando à sua destruição.

5) Combustão de combustível.

Este enorme buraco na camada de ozônio da Terra foi descoberto em 1985; Tem mais de mil quilômetros de diâmetro e aproximadamente nove milhões de quilômetros quadrados de área.

Todos os anos, no mês de Agosto, o buraco desaparece e acontece como se esta enorme lacuna de ozono nunca tivesse existido.

Buraco de ozônio – definição

Um buraco na camada de ozônio é uma diminuição ou ausência completa da concentração de ozônio na camada de ozônio da Terra. De acordo com o relatório da Organização Meteorológica Mundial e a teoria geralmente aceita na ciência, uma diminuição significativa na camada de ozônio é causada por um fator antropogênico cada vez maior - a liberação de freons contendo bromo e cloro.

Há outra hipótese, segundo a qual o próprio processo de formação de buracos na camada de ozônio é natural e de forma alguma relacionado com os resultados das atividades da civilização humana.

Uma combinação de fatores causa uma diminuição na concentração de ozônio na atmosfera. Uma das principais é a destruição das moléculas de ozônio durante reações com diversas substâncias de origem natural e antropogênica, bem como a ausência luz solar e radiação durante o inverno polar. Isto inclui o vórtice polar, que é particularmente estável e impede a penetração do ozônio das latitudes circumpolares, e as nuvens polares estratosféricas resultantes, cuja superfície as partículas atuam como um catalisador para a reação de decaimento do ozônio.

Esses fatores são típicos da Antártica, e no Ártico o vórtice polar é muito mais fraco devido ao fato de não haver superfície continental ali. A temperatura aqui é um pouco mais alta, ao contrário da Antártida. As nuvens estratosféricas polares são menos comuns no Ártico e tendem a se desintegrar no início do outono.

O que é ozônio?

O ozônio é uma substância tóxica prejudicial aos seres humanos. Em pequenas quantidades tem um cheiro muito agradável. Para ter certeza disso, você pode dar um passeio na floresta durante uma tempestade - aproveitaremos a tempo ar fresco, mas depois você se sentirá muito mal.

Em condições normais, praticamente não há ozônio na parte inferior da atmosfera terrestre - essa substância está presente em grandes quantidades na estratosfera, começando em algum lugar a cerca de 11 quilômetros acima da Terra e estendendo-se até 50-51 quilômetros. A camada de ozônio fica bem no topo, ou seja, aproximadamente 51 quilômetros acima da Terra. Esta camada absorve os raios mortais do sol e, assim, protege as nossas vidas e não apenas as nossas.

Antes da descoberta dos buracos na camada de ozônio, o ozônio era considerado uma substância que envenena a atmosfera. Acreditava-se que a atmosfera estava repleta de ozônio e que era este o principal culpado do “efeito estufa”, com o qual algo precisava ser feito.

Actualmente, a humanidade, pelo contrário, está a tentar tomar medidas para restaurar a camada de ozono, uma vez que a camada de ozono está a tornar-se mais fina em toda a Terra, e não apenas na Antárctida.

Buracos de ozônio - “filhos” de vórtices estratosféricos

Embora haja pouco ozônio na atmosfera moderna - não mais do que um três milionésimos dos outros gases - seu papel é extremamente grande: ele atrasa a forte radiação ultravioleta (a parte de ondas curtas do espectro solar), que destrói proteínas e núcleos. ácidos. Além disso, o ozônio estratosférico é um importante fator climático que determina mudanças climáticas locais e de curto prazo.

A taxa de reações de destruição do ozônio depende de catalisadores, que podem ser óxidos atmosféricos naturais ou substâncias liberadas na atmosfera como resultado de desastres naturais (por exemplo, poderosas erupções vulcânicas). Porém, na segunda metade do século passado, descobriu-se que substâncias de origem industrial também podem servir como catalisadores para reações de destruição da camada de ozônio, e a humanidade ficou seriamente preocupada...

O ozônio (O3) é uma forma molecular relativamente rara de oxigênio que consiste em três átomos. Embora haja pouco ozônio na atmosfera moderna - não mais do que um três milionésimos dos outros gases - seu papel é extremamente grande: ele bloqueia a forte radiação ultravioleta (a parte de ondas curtas do espectro solar), que destrói proteínas e núcleos. ácidos. Portanto, antes do advento da fotossíntese - e, consequentemente, do oxigênio livre e da camada de ozônio na atmosfera - a vida só poderia existir na água.

Além disso, o ozônio estratosférico é um importante fator climático que determina mudanças climáticas locais e de curto prazo. Ao absorver a radiação solar e transferir energia para outros gases, o ozônio aquece a estratosfera e, assim, regula a natureza dos processos térmicos e circulares planetários em toda a atmosfera.

Em condições naturais, moléculas instáveis ​​de ozônio são formadas e desintegradas sob a influência de vários fatores da natureza viva e inanimada e, no decorrer de uma longa evolução, esse processo atingiu um certo equilíbrio dinâmico. A taxa de reações de destruição do ozônio depende de catalisadores, que podem ser óxidos atmosféricos naturais ou substâncias liberadas na atmosfera como resultado de desastres naturais (por exemplo, poderosas erupções vulcânicas).

Porém, na segunda metade do século passado, descobriu-se que substâncias de origem industrial também podem servir como catalisadores para reações de destruição da camada de ozônio, e a humanidade ficou seriamente preocupada. A opinião pública ficou especialmente entusiasmada com a descoberta do chamado “buraco” de ozono sobre a Antárctida.

"Buraco" sobre a Antártida

Uma perda notável da camada de ozônio sobre a Antártida - o buraco na camada de ozônio - foi descoberta pela primeira vez em 1957, durante o Ano Geofísico Internacional. Sua verdadeira história começou 28 anos depois com um artigo na edição de maio da revista Natureza, onde foi sugerido que a causa do mínimo anômalo da primavera TO sobre a Antártica é a poluição atmosférica industrial (incluindo freons) (Farman e outros., 1985).

Verificou-se que o buraco na camada de ozônio sobre a Antártida geralmente aparece uma vez a cada dois anos, dura cerca de três meses e depois desaparece. Não se trata de um buraco passante, como pode parecer, mas de uma depressão, por isso é mais correto falar em “flacidez da camada de ozônio”. Infelizmente, todos os estudos subsequentes sobre o buraco na camada de ozono visaram principalmente provar a sua origem antropogénica (Roan, 1989).

Hoje, existem diferentes hipóteses sobre os mecanismos químicos e dinâmicos de formação do buraco na camada de ozônio. No entanto, muitos fatos conhecidos não se enquadram na teoria antropogênica química. Por exemplo, um aumento nos níveis de ozono estratosférico em certas regiões geográficas.

Aqui está a pergunta mais “ingênua”: por que se forma um buraco no hemisfério sul, embora os freons sejam produzidos no norte, apesar de não se saber se há comunicação aérea entre os hemisférios neste momento?

Nenhuma das teorias existentes é baseada em medições detalhadas em larga escala do TOC e em estudos de processos que ocorrem na estratosfera. Foi possível responder à questão do grau de isolamento da estratosfera polar sobre a Antártica, bem como a uma série de outras questões relacionadas ao problema da formação de buracos na camada de ozônio, apenas com a ajuda de um novo método de rastreamento do fluxo de ar. movimentos propostos por V. B. Kashkin (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin e outros., 2002).

Os fluxos de ar na troposfera (até uma altura de 10 km) têm sido monitorados há muito tempo pela observação dos movimentos de translação e rotação das nuvens. O ozônio, na verdade, também é uma enorme “nuvem” sobre toda a superfície da Terra, e pelas mudanças em sua densidade podemos julgar o movimento das massas de ar acima de 10 km, assim como sabemos a direção do vento olhando para um céu nublado em um dia nublado. Para estes fins, a densidade do ozono deve ser medida em pontos da grelha espacial num determinado intervalo de tempo, por exemplo, a cada 24 horas. Ao acompanhar como o campo de ozônio mudou, você pode estimar o ângulo de sua rotação por dia, a direção e a velocidade do movimento.

Usando um novo método, a dinâmica da camada de ozônio foi estudada em 2000, quando um grande buraco de ozônio foi observado sobre a Antártida (Kashkin e outros., 2002). Para isso, utilizaram dados de satélite sobre a densidade do ozono em todo o hemisfério sul, do equador ao pólo. Como resultado, constatou-se que o teor de ozônio é mínimo no centro do funil do chamado vórtice circumpolar, que se formou acima do pólo, que discutiremos em detalhes a seguir. Com base nesses dados, foi levantada uma hipótese sobre o mecanismo natural de formação dos “buracos” de ozônio.

Dinâmica global da estratosfera: uma hipótese

Os vórtices circumpolares são formados quando as massas de ar estratosféricas se movem nas direções meridional e latitudinal. Como isso acontece? No equador quente a estratosfera é mais alta e no pólo frio é mais baixa. As correntes de ar (junto com o ozônio) descem da estratosfera como se descessem uma colina e se movem cada vez mais rápido do equador ao pólo. O movimento de oeste para leste ocorre sob a influência da força de Coriolis associada à rotação da Terra. Como resultado, as correntes de ar parecem enrolar-se, como fios de um fuso, nos hemisférios sul e norte.

O “fuso” das massas de ar gira ao longo do ano em ambos os hemisférios, mas é mais pronunciado no final do inverno e início da primavera, porque a altura da estratosfera no equador permanece quase inalterada ao longo do ano, e nos pólos ela é maior no verão e menor no inverno, quando está especialmente frio.

A camada de ozônio em latitudes médias é criada por um poderoso influxo do equador, bem como por reações fotoquímicas que ocorrem in situ. Mas o ozono na região polar deve a sua origem principalmente ao equador e às latitudes médias, e o seu conteúdo aí é bastante baixo. As reações fotoquímicas no pólo, onde os raios solares incidem em um ângulo baixo, ocorrem lentamente, e uma parte significativa do ozônio proveniente do equador consegue ser destruída ao longo do caminho.

Mas as massas de ar nem sempre se movem desta forma. Nos invernos mais frios, quando a estratosfera acima do pólo desce muito acima da superfície da Terra e o “deslizamento” se torna especialmente acentuado, a situação muda. As correntes estratosféricas descem tão rapidamente que o efeito é familiar para qualquer pessoa que tenha observado a água fluir através de um buraco numa banheira. Ao atingir uma certa velocidade, a água começa a girar rapidamente e um funil característico se forma ao redor do buraco, criado pela força centrífuga.

Algo semelhante acontece na dinâmica global dos fluxos estratosféricos. Quando os fluxos de ar estratosféricos ganham velocidade suficientemente alta, a força centrífuga começa a empurrá-los para longe do pólo em direção às latitudes médias. Como resultado, as massas de ar se movem do equador e do pólo em direção umas às outras, o que leva à formação de um “eixo” de vórtice de rotação rápida na região de latitudes médias.

A troca de ar entre as regiões equatorial e polar cessa; o ozônio não flui do equador e das latitudes médias para o pólo. Além disso, o ozônio que permanece no pólo, como numa centrífuga, é pressionado em direção às latitudes médias pela força centrífuga, uma vez que é mais pesado que o ar. Como resultado, a concentração de ozônio dentro do funil cai drasticamente - um “buraco” de ozônio é formado acima do pólo, e nas latitudes médias - uma região de alto teor de ozônio correspondente ao “eixo” do vórtice circumpolar.

Na primavera, a estratosfera antártica aquece e sobe mais alto - o funil desaparece. A comunicação aérea entre latitudes médias e altas é restaurada e as reações fotoquímicas de formação de ozônio são aceleradas. O buraco na camada de ozônio desaparece antes de um novo inverno frio no Pólo Sul.

O que há no Ártico?

Embora a dinâmica dos fluxos estratosféricos e, consequentemente, da camada de ozônio nos hemisférios norte e sul sejam geralmente semelhantes, o buraco na camada de ozônio só aparece de tempos em tempos no Pólo Sul. Não há buracos na camada de ozônio no Pólo Norte porque os invernos lá são mais amenos e a estratosfera nunca cai o suficiente para que as correntes de ar atinjam a velocidade necessária para formar um buraco.

Há outra diferença importante. No hemisfério sul, o vórtice circumpolar gira quase duas vezes mais rápido que no hemisfério norte. E isso não é surpreendente: a Antártida é cercada por mares e há uma corrente marítima circumpolar ao seu redor - essencialmente, massas gigantes de água e ar giram juntas. O quadro é diferente no hemisfério norte: nas latitudes médias existem continentes com cadeias de montanhas, e o atrito da massa de ar na superfície terrestre não permite que o vórtice circumpolar ganhe uma velocidade suficientemente elevada.

No entanto, nas latitudes médias do hemisfério norte, às vezes aparecem pequenos “buracos” de ozônio de origem diferente. De onde eles vêm? O movimento do ar na estratosfera das latitudes médias do hemisfério norte montanhoso assemelha-se ao movimento da água em um riacho raso com fundo rochoso, quando numerosos redemoinhos se formam na superfície da água. Nas latitudes médias do hemisfério norte, o papel da topografia da superfície inferior é desempenhado pelas diferenças de temperatura nas fronteiras dos continentes e oceanos, cadeias de montanhas e planícies.

Uma mudança brusca de temperatura na superfície da Terra leva à formação de fluxos verticais na troposfera. Os ventos estratosféricos, encontrando esses fluxos, criam vórtices que podem girar em ambas as direções com igual probabilidade. Dentro deles aparecem áreas com baixo teor de ozônio, ou seja, buracos de ozônio de tamanho muito menor do que no Pólo Sul. E deve-se notar que tais vórtices com diferentes direções de rotação foram descobertos na primeira tentativa.

Assim, a dinâmica dos fluxos de ar estratosféricos, que rastreamos através da observação da nuvem de ozônio, nos permite fornecer uma explicação plausível para o mecanismo de formação do buraco de ozônio sobre a Antártida. Aparentemente, mudanças semelhantes na camada de ozônio, causadas por fenômenos aerodinâmicos na estratosfera, ocorreram muito antes do advento do homem.

Tudo o que foi dito acima não significa que os freons e outros gases de origem industrial não tenham um efeito destrutivo na camada de ozônio. No entanto, os cientistas ainda não descobriram qual é a relação entre os factores naturais e antropogénicos que influenciam a formação dos buracos na camada de ozono - para tirar conclusões precipitadas num contexto tão questões importantes inaceitável.