Dziury ozonowe nie powstają. Warstwa ozonowa Ziemi została przebita dziurami ozonowymi: czy ludzkość stoi w obliczu globalnej katastrofy?

Około czterdzieści lat temu po raz pierwszy odkryto, że warstwa ozonowa w atmosferze ziemskiej zaczęła się wyczerpywać. Jako pierwsi zauważyli to brytyjscy naukowcy, którzy pracowali w bazie badawczej na Antarktydzie. Odkryli, że nad stacją Halley Bay grubość ozonu zmniejszyła się prawie o połowę! W tym czasie możliwe przyczyny tego zjawiska nie były jeszcze badane, więc naukowcom pozostało tylko obserwować rozwój sytuacji. A wyniki wcale ich nie zadowoliły - dziury ozonowe nie tylko się nie zamknęły, ale nawet rozprzestrzeniły daleko poza biegun południowy. Pojawiły się więc informacje o nowej globalnej katastrofie.

Czym dokładnie są dziury ozonowe?

Ozon to gaz wytwarzany z tlenu przez promieniowanie ultrafioletowe słońca. To z kolei zapobiega przechodzeniu tego promieniowania, którego działanie jest szkodliwe dla wszystkich żywych organizmów. Warstwa tego gazu znajduje się na wysokości około dwudziestu kilometrów nad powierzchnią i chroni planetę przed negatywnymi skutkami energii słonecznej. Dziury ozonowe to miejsca, w których z jakiegoś powodu zmniejsza się gęstość gazu. Na tym etapie wystarczy jeszcze opóźnić ultrafiolet, ale jeśli ludzkość nie zrobi nic, aby zmienić sytuację, po pewnym czasie zubożenie warstwy ozonowej doprowadzi do tego, że szkodliwe promieniowanie może swobodnie przenikać do atmosfery, a następnie zaistnieć życia na Ziemi po prostu stanie się niemożliwe.

Dlaczego pojawiają się dziury ozonowe?

Eksploracja kosmosu

A jednak, pomimo dużej różnorodności możliwych wersji, najbardziej prawdopodobna z nich pozostaje antropogeniczna. Rzeczywiście, w połowie ubiegłego wieku miały miejsce liczne starty rakiet kosmicznych, z których każda, startując, pozostawiła „dziurę” w atmosferze, przedzierając się przez warstwę ozonową. W ciągu zaledwie trzydziestu lat eksploracji kosmosu zniszczono 30% ochronnej bariery Ziemi, która uformowała się w ciągu czterech miliardów lat!

Freon

Freon jest substancją niszczącą ozon, która znajduje szerokie zastosowanie zarówno w życiu codziennym, jak iw przemyśle. Znajdował się w prawie wszystkich nabojach gazowych ubiegłego wieku: w lakierach do włosów, perfumach, dezodorantach, gaśnicach. Było to nawet w lodówkach i klimatyzatorach! Nic dziwnego, że z każdym dniem pojawiało się coraz więcej nowych dziur ozonowych, a warstwa ochronna stawała się coraz cieńsza.

Rozwiązania

Do tej pory problem pozostaje ostry i aktualny. Przyjęto wiele porozumień, na mocy których substancje szkodliwe dla warstwy ozonowej są zakazane w produkcji i przemyśle. Ale to nie wystarczy, bo chodzi nie tylko o powstrzymanie niszczenia ozonu, ale także o jego przywrócenie. I ten problem nie został jeszcze rozwiązany.

Nie jest tajemnicą, że nasza planeta Ziemia jest wyjątkowa w Układzie Słonecznym, ponieważ jest jedyną planetą, na której istnieje życie. A włączenie pochodzenia życia na Ziemi było możliwe dzięki specjalnej ochronnej kuli ozonu, która pokrywa naszą planetę na wysokości 20-50 km. Co to jest ozon i dlaczego jest potrzebny? Samo słowo „ozon” jest tłumaczone z greckiego jako „pachnący”, ponieważ to właśnie jego zapach możemy później poczuć. Ozon to niebieski gaz, składający się z cząsteczek trójatomowych, w rzeczywistości taki jeszcze bardziej stężony tlen. Wartość ozonu jest ogromna, ponieważ to on chroni Ziemię przed szkodliwym działaniem promieni ultrafioletowych pochodzących ze Słońca. Niestety, my, ludzie, nie doceniamy tego, co stworzyła natura (lub Bóg) przez miliardy lat, a jednym z rezultatów niszczącej działalności człowieka było pojawienie się dziur ozonowych, o czym porozmawiamy w dzisiejszym artykule.

Czym są dziury ozonowe?

Na początek zdefiniujmy samo pojęcie „dziury ozonowej”, co to jest. Faktem jest, że wiele osób błędnie wyobraża sobie dziurę ozonową jako rodzaj luki w atmosferze naszej planety, miejsce, w którym kula ozonowa jest całkowicie nieobecna. W rzeczywistości nie jest to do końca prawdą, nie chodzi o to, że jest całkowicie nieobecny, po prostu stężenie ozonu w miejscu dziury ozonowej jest kilkakrotnie niższe niż powinno. Dzięki temu promienie ultrafioletowe łatwiej docierają do powierzchni planety i działają destrukcyjnie właśnie w miejscach dziur ozonowych.

Gdzie znajdują się dziury ozonowe?

Cóż, w tym przypadku kwestia lokalizacji dziur ozonowych będzie naturalna. Pierwsza dziura ozonowa w historii została odkryta w 1985 roku nad Antarktydą, według naukowców średnica tej dziury ozonowej wynosiła 1000 km. Co więcej, ta dziura ozonowa ma bardzo dziwne zachowanie: pojawia się za każdym razem w sierpniu i znika na początku zimy, by pojawić się ponownie w sierpniu.

Nieco później kolejną dziurę ozonową, choć mniejszą, odkryto już nad Arktyką. W naszych czasach w różnych miejscach znaleziono wiele małych dziur ozonowych, ale dziura ozonowa nad Antarktydą zajmuje wielkość dłoni.

Zdjęcie dziury ozonowej nad Antarktydą.

Jak powstają dziury ozonowe?

Faktem jest, że na biegunach, ze względu na panującą tam niską temperaturę, tworzą się obłoki stratosferyczne zawierające kryształki lodu. Kiedy te chmury wchodzą w kontakt z cząsteczkowym chlorem przedostającym się do atmosfery, cała seria cząsteczek ozonu ulega rozkładowi, zmniejszając ilość ozonu w atmosferze. W rezultacie powstaje dziura ozonowa.

Przyczyny dziur ozonowych

Jakie są przyczyny dziur ozonowych? Przyczyn tego zjawiska jest kilka, a najważniejszą z nich jest zanieczyszczenie środowiska. Wiele fabryk, fabryk, elektrociepłowni spalinowych emituje do atmosfery, w tym nieszczęsny chlor, który już wchodząc w reakcje chemiczne powoduje w atmosferze boom.

Również pojawienie się dziur ozonowych w dużej mierze przyczyniło się do testów jądrowych przeprowadzonych w ubiegłym stuleciu. Podczas wybuchów jądrowych do atmosfery przedostają się tlenki azotu, które wchodząc w reakcje chemiczne z ozonem również ją niszczą.

Samoloty lecące w chmurach również przyczyniają się do powstawania dziur ozonowych, ponieważ każdemu z ich lotów towarzyszy uwalnianie do atmosfery tego samego tlenku azotu, co jest szkodliwe dla naszego ochronnego balonu ozonowego.

Konsekwencje dziur ozonowych

Konsekwencje ekspansji dziur ozonowych oczywiście nie są najbardziej różowe - ze względu na zwiększone promieniowanie ultrafioletowe może wzrosnąć liczba osób z rakiem skóry. Ponadto spada ogólna odporność osoby, co prowadzi do wielu innych chorób. Jednak na wzmożone promieniowanie ultrafioletowe przechodzące przez dziurę ozonową mogą cierpieć nie tylko ludzie, ale także np. mieszkańcy górnych warstw oceanu: krewetki, kraby, glony. Dlaczego dziury ozonowe są dla nich niebezpieczne? Wszystkie te same problemy z odpornością.

Jak radzić sobie z dziurami ozonowymi

Rozwiązanie problemu dziur ozonowych naukowcy zaproponowali:

• Zacznij regulować uwalnianie do atmosfery pierwiastków chemicznych niszczących warstwę ozonową.
• Zacznij przywracać ilość ozonu od pracy akordowej zamiast dziur ozonowych. Aby to zrobić w taki sposób, za pomocą samolotu na wysokości 12-30 km, rozpyl kawałek ozonu w atmosferze. Wadą tej metody jest konieczność poniesienia znacznych kosztów ekonomicznych i, niestety, niemożliwym jest jednoczesne rozpylenie znacznej ilości ozonu do atmosfery przy użyciu nowoczesnych technologii.

Dziury ozonowe, wideo

I na koniec ciekawy film dokumentalny o dziurach ozonowych.

Przede wszystkim powinno być jasne, że dziura ozonowa wbrew nazwie nie jest dziurą w atmosferze. Cząsteczka ozonu różni się od zwykłej cząsteczki tlenu tym, że składa się nie z dwóch, ale z trzech połączonych ze sobą atomów tlenu. W atmosferze ozon koncentruje się w tzw warstwa ozonowa, na wysokości około 30 km w stratosferze. W tej warstwie zachodzi absorpcja promieni ultrafioletowych emitowanych przez Słońce – w przeciwnym razie promieniowanie słoneczne mogłoby wyrządzić wielką szkodę życiu na powierzchni Ziemi. Dlatego każde zagrożenie dla warstwy ozonowej zasługuje na jak najpoważniejsze podejście. W 1985 r. brytyjscy naukowcy pracujący na biegunie południowym odkryli, że podczas antarktycznej wiosny poziom ozonu w atmosferze był znacznie poniżej normy. Każdego roku o tej samej porze ilość ozonu malała – raz więcej, raz mniej. Podobne, ale mniej wyraźne dziury ozonowe pojawiły się również nad biegunem północnym podczas arktycznej wiosny.

W kolejnych latach naukowcy zorientowali się, dlaczego pojawia się dziura ozonowa. Kiedy słońce chowa się i zaczyna się długa noc polarna, następuje gwałtowny spadek temperatury i formowanie się wysokich chmur stratosferycznych zawierających kryształki lodu. Pojawienie się tych kryształów powoduje szereg złożonych reakcji chemicznych prowadzących do akumulacji chloru cząsteczkowego (cząsteczka chloru składa się z dwóch połączonych atomów chloru). Kiedy pojawia się słońce i zaczyna się antarktyczna wiosna, pod wpływem promieni ultrafioletowych wiązania wewnątrzcząsteczkowe zostają zerwane, a do atmosfery wdziera się strumień atomów chloru. Atomy te działają jak katalizatory przemiany ozonu w prosty tlen, zgodnie z następującym podwójnym schematem:

Cl + O 3 -> ClO + O 2 i ClO + O -> Cl + O 2

W wyniku tych reakcji cząsteczki ozonu (O 3) są przekształcane w cząsteczki tlenu (O 2), podczas gdy pierwotne atomy chloru pozostają w stanie wolnym i ponownie uczestniczą w tym procesie (każda cząsteczka chloru niszczy milion cząsteczek ozonu, zanim zostaną są usuwane z atmosfery w wyniku innych reakcji chemicznych). W wyniku tego łańcucha przemian ozon zaczyna znikać z atmosfery nad Antarktydą, tworząc dziurę ozonową. Jednak wkrótce, wraz z ociepleniem, wiry antarktyczne zapadają się, świeże powietrze (zawierające nowy ozon) wdziera się w ten obszar, a dziura znika.

W 1987 roku w Montrealu odbyła się Międzynarodowa Konferencja na temat zagrożenia warstwy ozonowej, na której kraje uprzemysłowione zgodziły się ograniczyć, a ostatecznie zatrzymać produkcję węglowodory chlorowane i fluorowane (chlorofluorowęglowodory, CFC) — chemikalia, które zubożają warstwę ozonową. Do 1992 roku zastąpienie tych substancji bezpiecznymi było tak skuteczne, że podjęto decyzję o ich całkowitym wyeliminowaniu do 1996 roku. Dziś naukowcy uważają, że za pięćdziesiąt lat warstwa ozonowa całkowicie się odbuduje.

Dziura ozonowa jest uważana za lokalny spadek stężenia ozonu w warstwie ozonowej Ziemi. Początkowo eksperci zakładali, że stężenie ozonu ma tendencję do zmiany z powodu cząstek emitowanych podczas każdej eksplozji atomowej.

Przez długi czas samoloty i statki kosmiczne na dużych wysokościach były uważane za winowajców pojawienia się dziur ozonowych w ziemskiej atmosferze.

Jednak w trakcie licznych badań i eksperymentów udowodniono, że zawartość ozonu może zmieniać się jakościowo ze względu na pewne naturalne zanieczyszczenia powietrza zawierające azot.

Główne przyczyny pojawienia się dziur ozonowych

Od dawna ustalono, że główna ilość naturalnego ozonu znajduje się na wysokości od 15 do 50 kilometrów nad powierzchnią Ziemi - w stratosferze. Ozon przynosi największe korzyści poprzez pochłanianie znacznej ilości ultrafioletowego promieniowania słonecznego, które w przeciwnym razie byłoby szkodliwe dla organizmów żywych na naszej planecie. Spadek stężenia ozonu w określonym miejscu może wynikać z dwóch rodzajów zanieczyszczenia powietrza. Obejmują one:

1. Naturalne procesy, w wyniku których dochodzi do zanieczyszczenia powietrza.
2. Antropogeniczne zanieczyszczenie atmosfery ziemskiej.

W płaszczu Ziemi nieustannie zachodzą procesy odgazowania, w wyniku których uwalniane są różnorodne związki organiczne. Wulkany błotne i źródła hydrotermalne mogą generować tego typu gazy.

Ponadto w skorupie ziemskiej znajdują się niektóre gazy, które są w stanie wolnym. Niektóre z nich są w stanie dotrzeć do powierzchni ziemi i przedostać się do atmosfery przez pęknięcia w skorupie ziemskiej. Dlatego powietrze powierzchniowe nad basenami naftowymi i gazowymi często zawiera podwyższony poziom metanu. Tego typu zanieczyszczenia można przypisać naturalnym – występującym w związku ze zjawiskami naturalnymi.

Antropogeniczne zanieczyszczenie powietrza może być spowodowane startami rakiet kosmicznych i lotami naddźwiękowych samolotów odrzutowych. Ponadto podczas wydobywania i przetwarzania licznych minerałów z wnętrzności ziemi do atmosfery uwalniana jest duża liczba różnych związków chemicznych.

Duże miasta przemysłowe, będące swego rodzaju źródłami antropogenicznymi, również odgrywają istotną rolę w zanieczyszczaniu atmosfery. Masy powietrza na takich obszarach są zanieczyszczone przez rozległy przepływ transportu drogowego, a także przez emisje z różnych przedsiębiorstw przemysłowych.

Historia odkrycia dziur ozonowych w atmosferze

Dziura ozonowa została po raz pierwszy odkryta w 1985 roku przez grupę brytyjskich naukowców kierowanych przez Joe Farmana. Średnica dziury wynosiła ponad 1000 kilometrów i znajdowała się nad Antarktydą - na półkuli południowej. Ta dziura ozonowa, występująca corocznie w sierpniu, znikała od grudnia do stycznia.

Rok 1992 dla naukowców oznaczał fakt, że już nad półkulą północną na Antarktydzie utworzyła się kolejna dziura ozonowa, o znacznie mniejszej średnicy. A w 2008 roku średnica pierwszego zjawiska ozonu odkrytego na Antarktydzie osiągnęła swój rekordowy rozmiar - 27 milionów kilometrów kwadratowych.

Możliwe konsekwencje rozszerzania się dziur ozonowych

Ponieważ warstwa ozonowa ma za zadanie chronić powierzchnię naszej planety przed nadmiarem ultrafioletowego promieniowania słonecznego, dziury ozonowe można uznać za zjawisko naprawdę niebezpieczne dla organizmów żywych. Spadek warstwy ozonowej znacznie zwiększa przepływ promieniowania słonecznego, co może wpływać na gwałtowny wzrost liczby nowotworów skóry. Nie mniej szkodliwe jest pojawienie się na Ziemi dziur ozonowych dla roślin i zwierząt.

Dzięki opinii publicznej Konwencja wiedeńska o ochronie warstwy ozonowej została przyjęta w 1985 roku. Potem był tak zwany Protokół Montrealski, przyjęty w 1987 roku i określający listę najniebezpieczniejszych chlorofluorowęglowodorów. Jednocześnie kraje produkujące te zanieczyszczenia atmosferyczne zobowiązały się do ograniczenia ich uwalniania, a do 2000 roku całkowitego zaprzestania ich uwalniania.

Hipotezy o naturalnym pochodzeniu dziury ozonowej

Ale rosyjscy naukowcy opublikowali potwierdzenie hipotezy o naturalnym pochodzeniu antarktycznej dziury ozonowej. W 1999 roku NPO Typhoon opublikował pracę naukową na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym, w której według obliczeń geofizyków A.P. Kapitsa i AA Gavrilov, antarktyczna dziura ozonowa istniała, zanim została odkryta bezpośrednimi metodami eksperymentalnymi w 1982 roku, co według rosyjskich naukowców potwierdza hipotezę o naturalnym pochodzeniu dziury ozonowej nad Antarktydą.

Autorami tej pracy naukowej byli A.P. Kapitsa (członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk) b A.A. Gavrilov (Moskiewski Uniwersytet Państwowy). Dwóm naukowcom udało się ustalić, że liczba faktów przeczących antropogenicznej hipotezie o powstaniu antarktycznej dziury ozonowej stale rośnie, a po udowodnieniu, że dane o nienormalnie niskich wartościach całkowitego ozonu na Antarktydzie w latach 1957-1959 są poprawnie, stało się jasne, że przyczyna dziur ozonowych jest inna niż antropogeniczna.

Wyniki badań Kapitsy i Gavrilova zostały opublikowane w Dokladach Akademii Nauk, 1999, t. 366, nr 4, s. 543-546

Warstwa ozonowa to szeroki pas atmosferyczny rozciągający się od 10 do 50 km nad powierzchnią Ziemi. Chemicznie ozon to cząsteczka składająca się z trzech atomów tlenu (cząsteczka tlenu zawiera dwa atomy). Stężenie ozonu w atmosferze jest bardzo niskie, a niewielkie zmiany ilości ozonu prowadzą do dużych zmian natężenia promieniowania ultrafioletowego docierającego do powierzchni ziemi. W przeciwieństwie do zwykłego tlenu, ozon jest niestabilny, łatwo przekształca się w dwuatomową, stabilną formę tlenu. Ozon jest znacznie silniejszym środkiem utleniającym niż tlen, dzięki czemu jest zdolny do zabijania bakterii oraz hamowania wzrostu i rozwoju roślin. Jednak ze względu na jego niską koncentrację w powierzchniowych warstwach powietrza w normalnych warunkach, te jego cechy praktycznie nie wpływają na stan żywych systemów.

O wiele ważniejsza jest jego inna właściwość, która sprawia, że ​​gaz ten jest absolutnie niezbędny do wszelkiego życia na lądzie. Ta właściwość to zdolność ozonu do pochłaniania twardego (krótkofalowego) promieniowania ultrafioletowego (UV) ze słońca. Kwasy twardego UV mają energię wystarczającą do zerwania niektórych wiązań chemicznych, dlatego nazywa się to promieniowaniem jonizującym. Podobnie jak inne tego typu promieniowanie, promieniowanie rentgenowskie i gamma, powoduje liczne zaburzenia w komórkach organizmów żywych. Ozon powstaje pod wpływem wysokoenergetycznego promieniowania słonecznego, które stymuluje reakcję między O2 a wolnymi atomami tlenu. Pod wpływem umiarkowanego promieniowania rozpada się, pochłaniając energię tego promieniowania. Tak więc ten cykliczny proces „zjada” niebezpieczne promieniowanie ultrafioletowe.

Cząsteczki ozonu, podobnie jak tlen, są elektrycznie obojętne, tj. nie mają ładunku elektrycznego. Dlatego samo pole magnetyczne Ziemi nie wpływa na rozkład ozonu w atmosferze. Górna warstwa atmosfery - jonosfera, prawie pokrywa się z warstwą ozonową.

W strefach polarnych, gdzie linie sił pola magnetycznego Ziemi zamykają się na jej powierzchni, zniekształcenie jonosfery jest bardzo duże. Zmniejsza się liczba jonów, w tym zjonizowanego tlenu, w górnych warstwach atmosfery stref polarnych. Ale głównym powodem niskiej zawartości ozonu w rejonie biegunów jest niskie natężenie promieniowania słonecznego, które nawet w dzień polarny pada pod niewielkimi kątami do horyzontu, a podczas nocy polarnej jest całkowicie nieobecne. Obszar „dziur” polarnych w warstwie ozonowej jest wiarygodnym wskaźnikiem zmian całkowitego ozonu atmosferycznego.

Zawartość ozonu w atmosferze zmienia się z wielu przyczyn naturalnych. Okresowe wahania są związane z cyklami aktywności słonecznej; wiele składników gazów wulkanicznych jest zdolnych do niszczenia ozonu, więc wzrost aktywności wulkanicznej prowadzi do spadku jego stężenia. Substancje niszczące warstwę ozonową rozprzestrzeniają się na dużych obszarach z powodu dużych, superhuraganowych prędkości prądów powietrza w stratosferze. Transportowane są nie tylko zubożacze ozonu, ale także sam ozon, dzięki czemu zaburzenia koncentracji ozonu szybko rozprzestrzeniają się na duże obszary, a lokalne małe „dziury” w osłonie ozonowej, spowodowane np. startem rakiety, są stosunkowo szybko wciągane. Jedynie w rejonach polarnych powietrze jest nieaktywne, w wyniku czego zanikanie tam ozonu nie jest kompensowane jego dryfem z innych szerokości geograficznych, a polarne „dziury ozonowe”, zwłaszcza na biegunie południowym, są bardzo stabilne.

Źródła niszczenia warstwy ozonowej. Wśród zubożających warstwę ozonową są:

1) Freony.

Ozon jest niszczony pod wpływem związków chloru zwanych freonami, które również niszczone pod wpływem promieniowania słonecznego uwalniają chlor, który „odrywa” „trzeci” atom z cząsteczek ozonu. Chlor nie tworzy związków, ale służy jako katalizator „rozerwania”. W ten sposób jeden atom chloru jest w stanie "zniszczyć" dużo ozonu. Uważa się, że związki chloru mogą pozostawać w atmosferze od 50 do 1500 lat (w zależności od składu substancji) Ziemi. Obserwacje warstwy ozonowej planety prowadzone były przez ekspedycje antarktyczne od połowy lat pięćdziesiątych.

Dziura ozonowa nad Antarktydą, która rośnie wiosną, a zmniejsza się jesienią, została odkryta w 1985 roku. Odkrycie meteorologów wywołało łańcuch konsekwencji natury ekonomicznej. Faktem jest, że za istnienie „dziury” obwiniono przemysł chemiczny, który wytwarza substancje zawierające freony, które przyczyniają się do niszczenia ozonu (od dezodorantów po urządzenia chłodnicze).

Nie ma zgody co do tego, ile dana osoba jest winna powstawania „dziur ozonowych”.

Z jednej strony tak, zdecydowanie winny. Produkcja związków zubożających warstwę ozonową powinna zostać zminimalizowana lub, jeszcze lepiej, całkowicie wstrzymana. To znaczy porzucić cały sektor przemysłu, którego obroty sięgają wielu miliardów dolarów. A jeśli nie odmówisz, przenieś go na „bezpieczny” tor, który również kosztuje.

Punkt widzenia sceptyków: wpływ człowieka na procesy atmosferyczne, przy całej jego destrukcyjności na poziomie lokalnym, w skali planetarnej, jest znikomy. Antyfreonowa kampania „zielonych” ma całkowicie przejrzyste tło gospodarcze i polityczne: z jej pomocą duże amerykańskie korporacje (np. DuPont) tłumią swoich zagranicznych konkurentów, narzucając porozumienia o „ochronie środowiska” na szczeblu państwowym i przymusowo. wprowadzenie nowej rewolucji technologicznej, której bardziej słabe gospodarczo państwa nie są w stanie wytrzymać.

2) Samoloty na dużych wysokościach.

Zniszczenie warstwy ozonowej ułatwiają nie tylko freony uwalniane do atmosfery i wchodzące do stratosfery. Tlenki azotu, które powstają podczas wybuchów jądrowych, biorą również udział w niszczeniu warstwy ozonowej. Ale tlenki azotu tworzą się również w komorach spalania silników turboodrzutowych latających na dużych wysokościach. Tlenki azotu powstają z azotu i tlenu, które się tam znajdują. Tempo powstawania tlenków azotu jest tym większe im wyższa temperatura, czyli im większa moc silnika.

Ważna jest nie tylko moc silnika samolotu, ale także wysokość, na której leci i emituje niszczące warstwę ozonową tlenki azotu. Im wyższy powstaje tlenek lub podtlenek azotu, tym bardziej niszczy ozon.

Całkowitą ilość tlenku azotu uwalnianego do atmosfery rocznie szacuje się na 1 miliard ton, z czego około jedna trzecia jest emitowana przez samoloty powyżej średniego poziomu tropopauzy (11 km). Jeśli chodzi o samoloty, najbardziej szkodliwe emisje to samoloty wojskowe, których liczba sięga dziesiątek tysięcy. Latają głównie na wysokości warstwy ozonowej.

3) Nawozy mineralne.

Ozon w stratosferze może się również zmniejszać ze względu na to, że do stratosfery przedostaje się podtlenek azotu N2O, który powstaje podczas denitryfikacji azotu związanego przez bakterie glebowe. Ta sama denitryfikacja związanego azotu jest również prowadzona przez mikroorganizmy w górnej warstwie oceanów i mórz. Proces denitryfikacji jest bezpośrednio związany z ilością związanego azotu w glebie. Można więc mieć pewność, że wraz ze wzrostem ilości stosowanych do gleby nawozów mineralnych, w takim samym stopniu wzrośnie również ilość powstającego podtlenku azotu N2O. Ponadto z podtlenku azotu powstają tlenki azotu, które prowadzą do niszczenia ozonu stratosferycznego.

4) Wybuchy jądrowe.

Wybuchy jądrowe uwalniają dużo energii w postaci ciepła. Temperatura równa 60 000 K jest ustalana w ciągu kilku sekund po wybuchu jądrowym. To jest energia kuli ognia. W silnie nagrzanej atmosferze zachodzą takie przemiany substancji chemicznych, które albo nie zachodzą w normalnych warunkach, albo przebiegają bardzo wolno. Jeśli chodzi o ozon, jego zanik, to najgroźniejsze dla niego są tlenki azotu powstające podczas tych przemian. Tak więc w okresie od 1952 do 1971 r. w wyniku wybuchów jądrowych w atmosferze powstało około 3 milionów ton tlenków azotu. Ich dalsze losy są następujące: w wyniku mieszania się atmosfery spadają na różne wysokości, w tym do atmosfery. Tam wchodzą w reakcje chemiczne z udziałem ozonu, prowadząc do jego zniszczenia. Ekosystem stratosfery z dziurą ozonową

5) Spalanie paliwa.

Podtlenek azotu znajduje się również w spalinach z elektrowni. Właściwie to, że tlenek i dwutlenek azotu są obecne w produktach spalania jest znany od dawna. Ale te wyższe tlenki nie wpływają na ozon. Zanieczyszczają one oczywiście atmosferę, przyczyniają się do powstawania w niej smogu, ale są szybko usuwane z troposfery. Podtlenek azotu, jak już wspomniano, jest niebezpieczny dla ozonu. W niskich temperaturach powstaje w następujących reakcjach:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Skala tego zjawiska jest bardzo znacząca. W ten sposób co roku w atmosferze powstaje około 3 mln ton podtlenku azotu! Ta liczba sugeruje, że to źródło zubożenia warstwy ozonowej jest znaczące.

Dziura ozonowa nad Antarktydą

Znaczący spadek całkowitego ozonu nad Antarktydą został po raz pierwszy odnotowany w 1985 r. przez British Antarctic Survey na podstawie analizy danych ze Stacji Ozonowej Halle Bay (76 stopni S). Zubożenie ozonu zostało również zaobserwowane przez tę służbę na Wyspach Argentyńskich (65 stopni S).

Od 28 sierpnia do 29 września 1987 roku nad Antarktydą wykonano 13 lotów samolotu laboratoryjnego. Eksperyment umożliwił zarejestrowanie pochodzenia dziury ozonowej. Uzyskano jego wymiary. Badania wykazały, że największy spadek ilości ozonu miał miejsce na wysokościach 14 – 19 km. Tu instrumenty zarejestrowały największą ilość aerozoli (warstw aerozolowych). Okazało się, że im więcej aerozoli na danej wysokości, tym mniej ozonu. Samoloty - laboratorium zarejestrowało spadek ozonu równy 50%. Poniżej 14 km. zmiany ozonu były nieznaczne.

Już na początku października 1985 r. dziura ozonowa (minimalna ilość ozonu) obejmuje poziomy ciśnienia od 100 do 25 hPa, aw grudniu rozszerza się zakres wysokości, na których jest obserwowany.

W wielu eksperymentach mierzono nie tylko ilość ozonu i innych drobnych składników atmosfery, ale także temperaturę. Najściślejszy związek ustalono między ilością ozonu w stratosferze a temperaturą powietrza tam. Okazało się, że charakter zmiany ilości ozonu jest ściśle związany z reżimem termicznym stratosfery nad Antarktydą.

Powstawanie i rozwój dziury ozonowej na Antarktydzie zaobserwowali brytyjscy naukowcy w 1987 roku. Wiosną całkowita zawartość ozonu spadła o 25%.

Amerykańscy naukowcy zmierzyli ozon i inne drobne składniki atmosfery (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) na Antarktydzie zimą i wczesną wiosną 1987 roku za pomocą specjalnego spektrometru. Dane z tych pomiarów umożliwiły wytyczenie obszaru wokół bieguna południowego, w którym ilość ozonu jest zmniejszona. Okazało się, że obszar ten pokrywa się niemal dokładnie z ekstremalnym polarnym wirem stratosferycznym. Podczas przechodzenia przez krawędź wiru ilość nie tylko ozonu zmieniła się dramatycznie, ale także innych drobnych składników, które wpływają na niszczenie ozonu. W obrębie dziury ozonowej (czyli polarnego wiru stratosferycznego) stężenia HCl, NO2 i kwasu azotowego były znacznie niższe niż poza wirem. Dzieje się tak, ponieważ chloryny podczas zimnej nocy polarnej niszczą ozon w odpowiednich reakcjach, działając w nich jako katalizatory. To właśnie w cyklu katalitycznym z udziałem chloru następuje główny spadek stężenia ozonu (co najmniej 80% tego spadku).

Reakcje te zachodzą na powierzchni cząstek tworzących polarne obłoki stratosferyczne. Oznacza to, że im większa powierzchnia tej powierzchni, czyli im więcej cząstek chmur stratosferycznych, a co za tym idzie samych chmur, tym szybciej ostatecznie rozpada się ozon, co oznacza, że ​​dziura ozonowa powstaje efektywniej.