Ozonosféra je vrstva atmosféry naší planety, která zpožďuje nejpřísnější část ultrafialového spektra. Některé druhy slunečního světla poškozují živé organismy. Ozonosféra se periodicky stává tenčí, v ní se objevují mezery různých velikostí. Nebezpečné paprsky mohou volně pronikat otvory na povrchu Země. Kde je umístěna ozonová vrstva? Co lze udělat pro jeho uložení? Navrhovaný článek je věnován diskusi o těchto problémech geografie a ekologie Země.
Co je ozon?
Kyslík na Zemi existuje ve formě dvou jednoduchých plynných sloučenin, je součástí vody a velmi velkého množství dalších běžných anorganických a organických látek (křemičitany, uhličitany, sírany, bílkoviny, uhlohydráty, tuky). Jednou z nejznámějších allotropických modifikací prvku je jednoduchá látka kyslík, její vzorec je O 2. Druhá modifikace atomů je O (ozon). Vzorec této látky je O 3. Triatomové molekuly se vytvářejí s nadbytkem energie, například v důsledku bleskových výbojů v přírodě. Dále zjistíme, co je ozonová vrstva Země, proč se její tloušťka neustále mění.
Za normálních podmínek je ozón modrý plyn s ostrou, specifickou vůní. Molekulová hmotnost látky je 48 (pro srovnání Mr (vzduch) = 29). Vůně ozonu připomíná bouřku, protože po tomto přírodním jevu se molekuly O 3 ve vzduchu zvětšují. Koncentrace se zvyšuje nejen tam, kde je ozonová vrstva, ale také blízko zemského povrchu. Tato chemicky aktivní látka je toxická pro živé organismy, ale rychle se disociuje (rozkládá). V laboratoři a průmyslu byly vytvořeny speciální přístroje - ozonizátory - pro průchod elektrických výbojů vzduchem nebo kyslíkem.
Co je ozonová vrstva?
Molekuly O3 mají vysokou chemickou a biologickou aktivitu. Připojení třetího atomu k diatomickému kyslíku je doprovázeno zvýšením energetické rezervy a nestability sloučeniny. Ozon se snadno rozkládá na molekulární kyslík a aktivní částici, která energeticky oxiduje další látky a ničí mikroorganismy. Častěji se však problémy související s vonící látkou týkají její akumulace v atmosféře nad Zemí. Co je ozonová vrstva a proč je její ničení škodlivé?
Přímo na povrchu naší planety je vždy určitý počet molekul O3, ale koncentrace sloučeniny se s výškou zvyšuje. K tvorbě této látky dochází ve stratosféře v důsledku ultrafialového záření slunce, které nese velkou zásobu energie.
Ozonosféra
Nad Zemí je oblast vesmíru, kde je ozon mnohem větší než v blízkosti povrchu. Obecně je však skořápka tvořená molekulami O3 tenká a nespojitá. Kde je ozonová vrstva Země nebo ozonosféra naší planety? Nekonzistence v tloušťce této obrazovky opakovaně zmátla vědce.
V zemské atmosféře je vždy přítomno určité množství ozonu, s výškou a v průběhu let se pozoruje významné kolísání její koncentrace. Tyto problémy se budeme zabývat poté, co zjistíme přesné umístění ochranného štítu vyrobeného z molekul O 3.
Kde je ozonová vrstva Země?
Znatelné zvýšení obsahu molekul ozonu začíná ve vzdálenosti 10 km a zůstává až 50 km nad Zemí. Ale množství látky, které je v troposféře, ještě není obrazovka. Když se vzdálíte od zemského povrchu, zvyšuje se hustota ozonu. Maximální hodnoty padají na stratosféru, její oblast v nadmořské výšce 20 až 25 km. Zde jsou molekuly O3 obsaženy 10krát více než na povrchu Země.
Ale proč je tloušťka, integrita ozonové vrstvy znepokojující pro vědce a obyčejné lidi? Boom nad stavem ochranného štítu vypukl v minulém století. Vědci zjistili, že ozonová vrstva atmosféry nad Antarktidou byla tenčí. Hlavní příčinou tohoto jevu byla disociace molekul O 3. Zničení nastává v důsledku kombinovaného vlivu mnoha faktorů, přičemž vedoucí mezi nimi je považován za antropogenní, spojený s činnostmi lidstva.
Ozónové díry
V posledních 30–40 letech vědci zaznamenali výskyt mezer v ochranném štítu nad povrchem Země. Vědecká komunita byla znepokojena zprávami, že ozonová vrstva - zemský štít - se aktivně zhoršuje. Všechna média v polovině 80. let publikovala zprávy o „díře“ nad Antarktidou. Vědci si všimli, že tato mezera v ozonové vrstvě se na jaře zvětšuje. Hlavním důvodem růstu poškození byly tzv. Umělé a syntetické látky - chlorfluoruhlovodíky. Nejběžnější skupiny těchto sloučenin jsou freony nebo chladogeny. Je známo více než 40 látek patřících do této skupiny. Pocházejí z mnoha zdrojů, protože aplikace zahrnují potravinářský, chemický, voňavkářský a další průmysl.
Složení freonů, kromě uhlíku a vodíku, zahrnuje halogeny: fluor, chlor, někdy brom. Velké množství takových látek se používá jako chladiva v chladničkách, klimatizacích. Freony samotné jsou stabilní, ale při vysokých teplotách a za přítomnosti aktivních chemických látek vstupují do oxidačních reakcí. Mezi reakční produkty mohou být sloučeniny toxické pro živé organismy.
Freony a ozónová obrazovka
Chlorofluorouhlíky interagují s molekulami O3 a ničí ochrannou vrstvu nad zemským povrchem. Zpočátku bylo ředění ozonosféry považováno za přirozené kolísání jeho tloušťky, k čemuž dochází neustále. Ale v průběhu času byly na severní polokouli vidět díry jako „díra“ nad Antarktidou. Počet těchto mezer se od prvního pozorování zvýšil, ale jsou menší než na ledovém kontinentu.
Vědci zpočátku pochybovali, že ničení ozonu způsobují freony. Jedná se o látky s velkou molekulovou hmotností. Jak mohou dosáhnout stratosféry, kde je ozonová vrstva, pokud je mnohem těžší než kyslík, dusík a oxid uhličitý? Pozorování vzestupných toků v atmosféře během bouřky i provedené experimenty prokázaly možnost proniknutí různých částic vzduchem do výšky 10–20 km nad Zemí, kde se nachází hranice troposféry a stratosféry.
Odrůda ničitelů ozónu
Oxidy dusíku vznikající spalováním paliva v motorech nadzvukových letadel a různých typů kosmických lodí vstupují také do zóny ozonové obrazovky. Doplňují seznam látek, ze kterých se ničí atmosféra, ozonová vrstva a emise suchozemských sopek. Někdy proudy plynu a prachu dosahují výšky 10 až 15 kilometrů a šíří se stovky tisíc kilometrů.
K disociaci molekul O 3 v atmosféře přispívá také smog nad velkými průmyslovými centry a megacity. Důvodem nárůstu velikosti ozonových děr je také zvýšení koncentrace tzv. Skleníkových plynů v atmosféře, kde je ozonová vrstva umístěna. Globální environmentální problém změny klimatu tedy přímo souvisí s otázkami týkajícími se vyčerpání ozonu. Skutečností je, že skleníkové plyny obsahují látky, které reagují s molekulami O 3. Ozon se disociuje, atom kyslíku způsobuje oxidaci dalších prvků.
Nebezpečí ztráty ozonového štítu
Byly v ozonosféře mezery před odletem do vesmíru, výskyt freonů a dalších látek znečišťujících ovzduší? Uvedená čísla jsou diskutabilní, ale jeden závěr je zřejmý: ozonová vrstva atmosféry musí být studována a chráněna před zničením. Naše planeta bez clony molekul O 3 ztrácí ochranu před tvrdými kosmickými paprsky určité délky absorbovanými vrstvou aktivní látky. Pokud je ozonová obrazovka tenká nebo chybí, jsou základní životní procesy na Zemi ohroženy. Nadměrné ultrafialové záření zvyšuje riziko mutací v buňkách živých organismů.
Ochrana ozonové vrstvy
Nedostatek údajů o tloušťce ochranného štítu v minulých stoletích a tisíciletích ztěžuje předpovědi. Co se stane, když se ozonosféra úplně zhroutí? Lékaři již několik desetiletí zaznamenali nárůst počtu lidí postižených rakovinou kůže. Toto je jedno z onemocnění, které způsobuje nadměrné ultrafialové záření.
V roce 1987 přistoupilo několik zemí k Montrealskému protokolu, který stanovil snížení a úplný zákaz výroby chlorfluoruhlovodíků. To bylo pouze jedno z opatření, které pomůže zachovat ozonovou vrstvu - ultrafialový štít Země. Ale freony jsou stále vyráběny průmyslem a vstupují do atmosféry. Dodržování Montrealského protokolu však vedlo ke snížení ozonových děr.
