Hậu quả của việc mở rộng lỗ thủng tầng ozone là gì? Lỗ thủng tầng ozone là gì và nó có ý nghĩa gì?

hiệu ứng nhà kính

Hiệu ứng nhà kính là sự gia tăng nhiệt độ của tầng khí quyển thấp hơn của hành tinh do sự tích tụ khí nhà kính. Cơ chế của nó như sau: tia nắng mặt trời xuyên qua bầu khí quyển và làm nóng bề mặt hành tinh. Bức xạ nhiệt phát ra từ bề mặt sẽ quay trở lại không gian, nhưng bầu khí quyển phía dưới quá đậm đặc nên chúng không thể xuyên qua. Nguyên nhân là do khí nhà kính. Các tia nhiệt tồn tại trong khí quyển, làm tăng nhiệt độ của nó.

Lịch sử nghiên cứu hiệu ứng nhà kính

Mọi người lần đầu tiên bắt đầu nói về hiện tượng này vào năm 1827. Sau đó, một bài báo của Jean Baptiste Joseph Fourier xuất hiện, “Ghi chú về Nhiệt độ của Trái đất và các Hành tinh Khác”, trong đó ông trình bày chi tiết ý tưởng của mình về cơ chế gây ra hiệu ứng nhà kính và lý do xuất hiện của nó trên Trái đất. Trong nghiên cứu của mình, Fourier không chỉ dựa vào thí nghiệm của chính mình mà còn dựa vào nhận định của M. De Saussure. Sau này đã tiến hành thí nghiệm với một bình thủy tinh được làm đen từ bên trong, đậy kín và đặt dưới ánh sáng mặt trời. Nhiệt độ bên trong tàu cao hơn nhiều so với bên ngoài. Điều này được giải thích bởi yếu tố sau: bức xạ nhiệt không thể xuyên qua kính tối màu, nghĩa là nó vẫn ở bên trong vật chứa. Đồng thời, ánh sáng mặt trời dễ dàng xuyên qua các bức tường, vì bên ngoài tàu vẫn trong suốt.

nguyên nhân

Bản chất của hiện tượng này được giải thích là do độ trong suốt khác nhau của khí quyển đối với bức xạ từ không gian và từ bề mặt hành tinh. Đối với tia nắng mặt trời, bầu khí quyển của hành tinh này trong suốt, giống như thủy tinh nên chúng dễ dàng xuyên qua nó. Và đối với bức xạ nhiệt, các tầng thấp hơn của khí quyển là “không thể xuyên thủng”, quá dày đặc để có thể đi qua. Đó là lý do tại sao một phần bức xạ nhiệt vẫn còn trong khí quyển, giảm dần xuống các lớp thấp nhất. Đồng thời, lượng khí nhà kính làm dày bầu khí quyển ngày càng tăng. Hồi đi học chúng ta được dạy rằng nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính là do hoạt động của con người. Sự tiến hóa đã đưa chúng ta đến với ngành công nghiệp, chúng ta đốt hàng tấn than, dầu và khí đốt, chúng ta có nhiên liệu, những con đường đầy ô tô. Hậu quả của việc này là việc giải phóng các khí nhà kính và các chất vào khí quyển. Trong số đó có hơi nước, khí metan, carbon dioxide và oxit nitric. Rõ ràng tại sao chúng được đặt tên như vậy. Bề mặt của hành tinh được làm nóng bởi các tia mặt trời, nhưng nó nhất thiết phải “trả lại” một phần nhiệt lượng. Bức xạ nhiệt phát ra từ bề mặt Trái đất được gọi là tia hồng ngoại. Khí nhà kính ở phần dưới của khí quyển ngăn chặn các tia nhiệt quay trở lại không gian và giữ chúng lại. Kết quả là nhiệt độ trung bình của hành tinh ngày càng tăng và điều này dẫn đến những hậu quả nguy hiểm. Có thực sự không có gì có thể điều chỉnh lượng khí nhà kính trong khí quyển? Tất nhiên là có thể. Oxy thực hiện công việc này một cách hoàn hảo. Nhưng vấn đề là dân số hành tinh đang tăng lên một cách không thể tránh khỏi, điều đó có nghĩa là ngày càng có nhiều oxy được tiêu thụ. Sự cứu rỗi duy nhất của chúng ta là thảm thực vật, đặc biệt là rừng. Chúng hấp thụ lượng carbon dioxide dư thừa và giải phóng nhiều oxy hơn mức tiêu thụ của con người.

Hiệu ứng nhà kính và khí hậu Trái đất

Khi nói về hậu quả của hiệu ứng nhà kính, chúng ta hiểu tác động của nó đối với khí hậu Trái đất. Trước hết đó là hiện tượng nóng lên toàn cầu. Nhiều người đánh đồng khái niệm “hiệu ứng nhà kính” và “sự nóng lên toàn cầu”, nhưng chúng không bằng nhau mà có mối liên hệ với nhau: cái thứ nhất là nguyên nhân của cái thứ hai. Sự nóng lên toàn cầu có liên quan trực tiếp đến các đại dương. Đây là một ví dụ về hai mối quan hệ nhân quả. Nhiệt độ trung bình của hành tinh ngày càng tăng, chất lỏng bắt đầu bay hơi. Điều này cũng áp dụng cho Đại dương Thế giới: một số nhà khoa học lo ngại rằng trong vài trăm năm nữa nó sẽ bắt đầu “cạn kiệt”. Đồng thời, do nhiệt độ cao, sông băng và băng biển sẽ bắt đầu tan chảy tích cực trong thời gian tới. Điều này sẽ dẫn đến mực nước biển dâng cao không thể tránh khỏi. Chúng tôi đã quan sát thấy lũ lụt thường xuyên ở các khu vực ven biển, nhưng nếu mực nước Đại dương Thế giới tăng lên đáng kể, tất cả các khu vực đất liền gần đó sẽ bị ngập lụt và mùa màng sẽ bị chết.

Tác động tới đời sống người dân

Đừng quên rằng sự gia tăng nhiệt độ trung bình của Trái đất sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống của chúng ta. Hậu quả có thể rất nghiêm trọng. Nhiều khu vực trên hành tinh của chúng ta, vốn vốn dễ bị hạn hán, sẽ trở nên hoàn toàn không thể tồn tại được, mọi người sẽ bắt đầu di cư ồ ạt sang các khu vực khác. Điều này chắc chắn sẽ dẫn đến các vấn đề kinh tế - xã hội và sự bùng nổ của các cuộc chiến tranh thế giới thứ ba và thứ tư. Thiếu lương thực, mùa màng bị tàn phá - đây là điều đang chờ đợi chúng ta trong thế kỷ tới. Nhưng có phải đợi không? Hoặc vẫn có thể thay đổi một cái gì đó? Liệu loài người có thể giảm bớt tác hại từ hiệu ứng nhà kính? Các vùng đất ngập nước có thể ngăn chặn hiệu ứng nhà kính, vùng đầm lầy lớn nhất thế giới Vasyugan.

Những hành động có thể cứu Trái đất

Ngày nay, tất cả các yếu tố có hại dẫn đến sự tích tụ khí nhà kính đều đã được biết đến và chúng ta biết cần phải làm gì để ngăn chặn điều đó. Đừng nghĩ rằng một người sẽ không thay đổi được điều gì. Tất nhiên, chỉ toàn thể nhân loại mới có thể đạt được hiệu quả, nhưng ai biết được - có thể có thêm hàng trăm người đang đọc một bài báo tương tự vào lúc này? Bảo tồn rừng Chấm dứt nạn phá rừng. Thực vật là sự cứu rỗi của chúng ta! Ngoài ra, không chỉ cần bảo tồn những khu rừng hiện có mà còn phải tích cực trồng rừng mới. Mọi người nên hiểu vấn đề này. Quá trình quang hợp mạnh đến mức nó có thể cung cấp cho chúng ta lượng oxy khổng lồ. Nó sẽ đủ cho cuộc sống bình thường của con người và loại bỏ các khí độc hại ra khỏi khí quyển. Sử dụng xe điện Từ chối sử dụng xe chạy bằng nhiên liệu. Mỗi chiếc ô tô đều thải ra một lượng lớn khí nhà kính mỗi năm, vậy tại sao không đưa ra lựa chọn lành mạnh hơn cho môi trường? Các nhà khoa học đã cung cấp cho chúng ta ô tô điện - ô tô thân thiện với môi trường, không sử dụng nhiên liệu. Điểm trừ của ô tô “nhiên liệu” là một bước nữa hướng tới việc loại bỏ khí nhà kính. Trên toàn thế giới, họ đang cố gắng đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này, nhưng cho đến nay sự phát triển hiện đại của những cỗ máy như vậy vẫn chưa hoàn hảo. Ngay cả ở Nhật Bản, nơi những chiếc xe như vậy được sử dụng nhiều nhất, họ vẫn chưa sẵn sàng chuyển đổi hoàn toàn sang mục đích sử dụng. Thay thế cho nhiên liệu hydrocarbon Phát minh ra năng lượng thay thế. Nhân loại không đứng yên, vậy tại sao chúng ta cứ mãi sử dụng than, dầu, khí đốt? Việc đốt cháy các thành phần tự nhiên này dẫn đến sự tích tụ khí nhà kính trong khí quyển, vì vậy đã đến lúc chuyển sang dạng năng lượng thân thiện với môi trường. Chúng ta không thể từ bỏ hoàn toàn mọi thứ thải ra khí độc hại. Nhưng chúng ta có thể giúp tăng lượng oxy trong khí quyển. Không chỉ một người đàn ông đích thực mới nên trồng cây - điều này mỗi người đều phải làm! Điều quan trọng nhất trong việc giải quyết bất kỳ vấn đề là gì? Đừng nhắm mắt với cô ấy. Chúng ta có thể không nhận thấy tác hại từ hiệu ứng nhà kính nhưng các thế hệ tương lai chắc chắn sẽ nhận thấy điều đó. Chúng ta có thể ngừng đốt than và dầu, bảo tồn thảm thực vật tự nhiên trên hành tinh, từ bỏ ô tô thông thường để chuyển sang một loại ô tô thân thiện với môi trường - và tất cả để làm gì? Để Trái Đất của chúng ta tồn tại sau chúng ta

lỗ thủng tầng ozone

Lỗ thủng tầng ozone - sự sụt giảm cục bộ nồng độ ozone trong tầng ozone của Trái đất

Mọi người đều biết rằng hành tinh của chúng ta được bao bọc bởi một tầng ozone khá dày đặc, nằm ở độ cao 12–50 km so với bề mặt trái đất. Khe hở không khí này là sự bảo vệ đáng tin cậy cho mọi sinh vật khỏi bức xạ cực tím nguy hiểm và cho phép bạn tránh tác hại của bức xạ mặt trời.

Chính nhờ tầng ozone mà các vi sinh vật đã từng có thể thoát ra khỏi đại dương để vào đất liền và góp phần vào sự xuất hiện của các dạng sống phát triển cao. Tuy nhiên, kể từ đầu thế kỷ 20, tầng ozone bắt đầu sụp đổ, dẫn đến các lỗ thủng tầng ozone bắt đầu xuất hiện ở một số nơi trong tầng bình lưu.

Lỗ thủng tầng ozone là gì?

Trái ngược với niềm tin phổ biến rằng lỗ thủng tầng ozone là một khoảng trống trên bầu trời, nó thực sự là khu vực có nồng độ ozone trong tầng bình lưu bị suy giảm đáng kể. Ở những nơi như vậy, tia cực tím dễ dàng xuyên qua bề mặt hành tinh hơn và gây ra tác động hủy diệt đối với mọi sinh vật sống trên đó.

Khác với những nơi có nồng độ ozone bình thường, hàm lượng lỗ thủng của chất “xanh” chỉ khoảng 30%.

Lỗ thủng tầng ozone ở đâu?

Lỗ thủng tầng ozone lớn đầu tiên được phát hiện ở Nam Cực vào năm 1985. Đường kính của nó khoảng 1000 km, xuất hiện hàng năm vào tháng 8 và biến mất vào đầu mùa đông. Sau đó, các nhà nghiên cứu xác định rằng nồng độ ozone trên đất liền đã giảm 50% và mức giảm lớn nhất được ghi nhận ở độ cao từ 14 đến 19 km.
Sau đó, một lỗ lớn khác (kích thước nhỏ hơn) được phát hiện ở Bắc Cực, nhưng giờ đây các nhà khoa học đã biết hàng trăm hiện tượng tương tự, mặc dù lỗ lớn nhất vẫn là hiện tượng xuất hiện ở Nam Cực.

Tầng ozone là một vành đai khí quyển rộng kéo dài từ 10 đến 50 km so với bề mặt Trái đất. Về mặt hóa học, ozone là một phân tử gồm ba nguyên tử oxy (một phân tử oxy chứa hai nguyên tử). Nồng độ ozone trong khí quyển rất thấp và những thay đổi nhỏ về lượng ozone sẽ dẫn đến những thay đổi lớn về cường độ bức xạ cực tím tới bề mặt trái đất. Không giống như oxy thông thường, ozone không ổn định; nó dễ dàng chuyển đổi thành dạng oxy ổn định, ổn định. Ozone là chất oxy hóa mạnh hơn nhiều so với oxy và điều này khiến nó có khả năng tiêu diệt vi khuẩn và ức chế sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Tuy nhiên, do nồng độ thấp trong các lớp không khí trên bề mặt trong điều kiện bình thường nên những đặc điểm này thực tế không ảnh hưởng đến trạng thái của các hệ thống sống.

Quan trọng hơn nhiều là đặc tính khác của nó, khiến loại khí này thực sự cần thiết cho mọi sự sống trên đất liền. Đặc tính này là khả năng của ozone hấp thụ bức xạ cực tím (UV) cứng (sóng ngắn) từ Mặt trời. Lượng tử UV cứng có đủ năng lượng để phá vỡ một số liên kết hóa học, vì vậy nó được phân loại là bức xạ ion hóa. Giống như các loại bức xạ khác, tia X và bức xạ gamma, nó gây ra nhiều rối loạn trong tế bào của các sinh vật sống. Ozone được hình thành dưới tác động của bức xạ mặt trời năng lượng cao, kích thích phản ứng giữa O2 và các nguyên tử oxy tự do. Khi tiếp xúc với bức xạ vừa phải, nó phân hủy, hấp thụ năng lượng của bức xạ này. Như vậy, quá trình mang tính chu kỳ này “ăn” bức xạ cực tím nguy hiểm.

Các phân tử ozon, giống như oxy, trung hòa về điện, tức là không mang điện tích. Do đó, bản thân từ trường Trái đất không ảnh hưởng đến sự phân bố ozon trong khí quyển. Tầng trên của khí quyển, tầng điện ly, gần như trùng khớp với tầng ozone.

Ở các vùng cực, nơi các đường sức từ của Trái đất nằm sát trên bề mặt của nó, sự biến dạng của tầng điện ly là rất đáng kể. Số lượng ion, bao gồm cả oxy bị ion hóa, ở các tầng trên của khí quyển ở các vùng cực bị giảm đi. Nhưng lý do chính khiến hàm lượng ozone thấp ở vùng cực là cường độ bức xạ mặt trời thấp, thậm chí rơi vào ban ngày ở những góc nhỏ so với đường chân trời và hoàn toàn không có trong đêm vùng cực. Diện tích của các “lỗ hổng” cực trong tầng ozone là một chỉ số đáng tin cậy về sự thay đổi tổng hàm lượng ozone trong khí quyển.

Hàm lượng ozone trong khí quyển dao động do nhiều nguyên nhân tự nhiên. Biến động định kỳ gắn liền với chu kỳ hoạt động của mặt trời; Nhiều thành phần của khí núi lửa có khả năng phá hủy tầng ozone, do đó, hoạt động núi lửa tăng lên sẽ làm giảm nồng độ của nó. Do tốc độ cao như bão của các luồng không khí trong tầng bình lưu, các chất làm suy giảm tầng ozone được vận chuyển trên diện rộng. Không chỉ các chất làm suy giảm tầng ozone được vận chuyển mà còn cả chính tầng ozone, do đó, sự xáo trộn về nồng độ ozone nhanh chóng lan rộng trên các khu vực rộng lớn và các “lỗ hổng” nhỏ cục bộ trên lá chắn ozone, chẳng hạn như do một vụ phóng tên lửa gây ra, sẽ được đóng lại tương đối nhanh chóng. Chỉ ở các vùng cực thì không khí không hoạt động, do đó sự biến mất của ôzôn ở đó không được bù đắp bằng việc nhập vào từ các vĩ độ khác, và các “lỗ thủng ôzôn” ở vùng cực, đặc biệt là ở Nam Cực, rất ổn định.

Nguồn phá hủy tầng ozone. Trong số các chất làm suy giảm tầng ozone là:

1) Freon.

Ozone bị phá hủy bởi các hợp chất clo được gọi là freon, hợp chất này cũng bị phá hủy bởi bức xạ mặt trời, giải phóng clo, chất này “xé tách” nguyên tử “thứ ba” khỏi các phân tử ozone. Clo không tạo thành hợp chất mà đóng vai trò là chất xúc tác “phá vỡ”. Như vậy, một nguyên tử clo có thể “phá hủy” rất nhiều tầng ozone. Người ta tin rằng các hợp chất clo có thể tồn tại trong khí quyển từ 50 đến 1500 năm (tùy thuộc vào thành phần chất) của Trái đất. Việc quan sát tầng ozone của hành tinh đã được thực hiện bởi các đoàn thám hiểm Nam Cực từ giữa những năm 50.

Lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực, tăng kích thước vào mùa xuân và giảm dần vào mùa thu, được phát hiện vào năm 1985. Sự phát hiện của các nhà khí tượng học đã gây ra một chuỗi hậu quả kinh tế. Thực tế là sự tồn tại của “lỗ hổng” được cho là do ngành công nghiệp hóa chất sản xuất ra các chất có chứa freon góp phần phá hủy tầng ozone (từ chất khử mùi đến thiết bị làm lạnh).

Không có sự đồng thuận về câu hỏi con người phải chịu trách nhiệm đến mức nào trong việc hình thành “lỗ thủng tầng ozone”.

Một mặt, vâng, anh ta chắc chắn có tội. Việc sản xuất các hợp chất dẫn đến suy giảm tầng ozone cần được giảm thiểu hoặc tốt hơn là dừng hoàn toàn. Tức là phải từ bỏ cả một ngành công nghiệp có doanh thu nhiều tỷ USD. Và nếu bạn không từ chối thì hãy chuyển nó sang đường ray “an toàn”, việc này cũng tốn tiền.

Quan điểm của những người hoài nghi: ảnh hưởng của con người đến các quá trình khí quyển, mặc dù tính tàn phá của nó ở cấp độ địa phương, là không đáng kể trên quy mô hành tinh. Chiến dịch chống freon của “những người xanh” có nền tảng kinh tế và chính trị hoàn toàn minh bạch: với sự giúp đỡ của nó, các tập đoàn lớn của Mỹ (chẳng hạn như Dupont) đang bóp nghẹt các đối thủ cạnh tranh nước ngoài của họ, áp đặt các thỏa thuận về “bảo vệ môi trường” ở cấp tiểu bang và buộc phải đưa ra một giai đoạn công nghệ mới mà các quốc gia yếu kém hơn về kinh tế không thể chống chọi được.

2) Máy bay tầm cao.

Sự phá hủy tầng ozone được tạo điều kiện thuận lợi không chỉ bởi các freon được giải phóng vào khí quyển và đi vào tầng bình lưu. Các oxit nitơ, được hình thành trong các vụ nổ hạt nhân, cũng liên quan đến sự phá hủy tầng ozone. Nhưng oxit nitơ cũng được hình thành trong buồng đốt của động cơ phản lực của máy bay tầm cao. Oxit nitơ được hình thành từ nitơ và oxy được tìm thấy ở đó. Nhiệt độ càng cao, tức là công suất động cơ càng lớn thì tốc độ hình thành oxit nitơ càng lớn.

Vấn đề không chỉ là sức mạnh của động cơ máy bay mà còn là độ cao mà nó bay và giải phóng các oxit nitơ làm suy giảm tầng ozone. Hàm lượng oxit nitơ hoặc oxit được hình thành càng cao thì khả năng phá hủy tầng ozone càng lớn.

Tổng lượng oxit nitơ thải vào khí quyển mỗi năm ước tính khoảng 1 tỷ tấn, khoảng một phần ba lượng này được thải ra từ máy bay trên mực đối lưu trung bình (11 km). Đối với máy bay, lượng khí thải độc hại nhất là từ máy bay quân sự, số lượng lên tới hàng chục nghìn. Chúng bay chủ yếu ở độ cao trong tầng ozone.

3) Phân khoáng.

Ozone trong tầng bình lưu cũng có thể giảm do oxit nitơ N2O xâm nhập vào tầng bình lưu, được hình thành trong quá trình khử nitơ do vi khuẩn đất liên kết. Quá trình khử nitơ cố định tương tự cũng được thực hiện bởi các vi sinh vật ở tầng trên của đại dương và biển. Quá trình khử nitơ liên quan trực tiếp đến lượng nitơ cố định trong đất. Vì vậy, bạn có thể chắc chắn rằng với việc tăng lượng phân khoáng bón vào đất, lượng oxit nitơ N2O tạo ra cũng sẽ tăng ở mức tương tự. Hơn nữa, các oxit nitơ được hình thành từ oxit nitơ, dẫn đến sự phá hủy tầng ozone tầng bình lưu.

4) Vụ nổ hạt nhân.

Vụ nổ hạt nhân giải phóng rất nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt. Nhiệt độ 60.000 K được thiết lập trong vòng vài giây sau vụ nổ hạt nhân. Đây là năng lượng của quả cầu lửa. Trong bầu không khí rất nóng, sự biến đổi của các chất hóa học xảy ra không xảy ra trong điều kiện bình thường hoặc diễn ra rất chậm. Đối với ozone và sự biến mất của nó, nguy hiểm nhất đối với nó là các oxit nitơ được hình thành trong quá trình biến đổi này. Như vậy, trong giai đoạn từ 1952 đến 1971, do hậu quả của các vụ nổ hạt nhân, khoảng 3 triệu tấn oxit nitơ đã được hình thành trong khí quyển. Số phận xa hơn của chúng như sau: do sự trộn lẫn của khí quyển, chúng kết thúc ở các độ cao khác nhau, bao gồm cả bầu khí quyển. Ở đó, chúng tham gia vào các phản ứng hóa học với sự tham gia của ozone, dẫn đến sự phá hủy nó. hệ sinh thái tầng bình lưu lỗ thủng tầng ozone

5) Đốt cháy nhiên liệu.

Oxit nitơ cũng được tìm thấy trong khí thải của các nhà máy điện. Trên thực tế, việc nitơ oxit và điôxit có mặt trong các sản phẩm cháy đã được biết đến từ lâu. Nhưng những oxit cao hơn này không ảnh hưởng đến tầng ozone. Tất nhiên, chúng gây ô nhiễm bầu khí quyển và góp phần hình thành sương mù trong đó, nhưng chúng nhanh chóng bị loại khỏi tầng đối lưu. Oxit nitơ, như đã đề cập, rất nguy hiểm cho ozone. Ở nhiệt độ thấp nó được hình thành trong các phản ứng sau:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Quy mô của hiện tượng này là rất đáng kể. Bằng cách này, khoảng 3 triệu tấn oxit nitơ được hình thành trong khí quyển hàng năm! Con số này cho thấy nguồn phá hủy tầng ozone này là rất đáng kể.

Lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực

Sự sụt giảm đáng kể về tổng lượng ozone ở Nam Cực được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1985 bởi Cơ quan Khảo sát Nam Cực của Anh dựa trên phân tích dữ liệu từ trạm ozone Halley Bay (76°S). Dịch vụ này cũng quan sát thấy sự sụt giảm ozone ở Quần đảo Argentina (65 độ Nam).

Từ ngày 28 tháng 8 đến ngày 29 tháng 9 năm 1987, 13 chuyến bay của máy bay thí nghiệm đã được thực hiện trên Nam Cực. Thí nghiệm đã cho phép ghi lại sự ra đời của lỗ thủng tầng ozone. Kích thước của nó đã thu được. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng lượng ozone giảm mạnh nhất xảy ra ở độ cao 14 - 19 km. Đây cũng là nơi các thiết bị ghi nhận số lượng sol khí (lớp khí dung) lớn nhất. Hóa ra là càng có nhiều sol khí ở một độ cao nhất định thì càng có ít ozone. Phòng thí nghiệm máy bay ghi nhận mức ozone giảm tới 50%. Dưới 14 km. sự thay đổi tầng ozone là không đáng kể.

Vào đầu tháng 10 năm 1985, lỗ thủng tầng ozone (lượng ozone tối thiểu) bao phủ các mức có áp suất từ ​​100 đến 25 hPa, và vào tháng 12, phạm vi độ cao mà nó được quan sát sẽ mở rộng.

Nhiều thí nghiệm không chỉ đo lượng ozone và các thành phần nhỏ khác của khí quyển mà còn đo cả nhiệt độ. Mối liên hệ chặt chẽ nhất được thiết lập giữa lượng ozone trong tầng bình lưu và nhiệt độ không khí ở đó. Hóa ra bản chất của sự thay đổi lượng ozone có liên quan chặt chẽ đến chế độ nhiệt của tầng bình lưu trên Nam Cực.

Sự hình thành và phát triển của lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực được các nhà khoa học Anh quan sát vào năm 1987. Vào mùa xuân, tổng hàm lượng ozone giảm 25%.

Các nhà nghiên cứu Mỹ đã thực hiện các phép đo ở Nam Cực vào mùa đông và đầu mùa xuân năm 1987 về ozone và các thành phần nhỏ khác của khí quyển (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) bằng máy quang phổ đặc biệt. Dữ liệu từ các phép đo này giúp xác định được khu vực xung quanh Nam Cực trong đó lượng ozone giảm đi. Hóa ra khu vực này gần như trùng khớp với xoáy cực bình lưu ở cực. Khi đi qua rìa xoáy, lượng không chỉ ozon mà cả các thành phần nhỏ khác có tác động phá hủy ozon cũng thay đổi mạnh. Bên trong lỗ thủng tầng ozone (hay nói cách khác là xoáy cực bình lưu), nồng độ HCl, NO2 và axit nitric thấp hơn đáng kể so với bên ngoài xoáy. Điều này xảy ra vì clorin, trong đêm cực lạnh, phá hủy ozone trong các phản ứng tương ứng, đóng vai trò là chất xúc tác trong chúng. Chính trong chu trình xúc tác có sự tham gia của clo, nồng độ ozone giảm chủ yếu xảy ra (ít nhất 80% mức giảm này).

Những phản ứng này xảy ra trên bề mặt của các hạt tạo nên các đám mây tầng bình lưu vùng cực. Điều này có nghĩa là diện tích bề mặt này càng lớn, tức là càng có nhiều hạt của đám mây tầng bình lưu và do đó, bản thân các đám mây thì tầng ozone phân hủy càng nhanh và do đó lỗ thủng tầng ozone được hình thành càng hiệu quả.

Tầng ozone được các nhà khoa học khám phá lần đầu tiên tại Trạm Nam Cực của Anh vào năm 1957. Ozone đã được coi là một dấu hiệu khả dĩ về những thay đổi lâu dài trong khí quyển. Năm 1985, tạp chí Nature công bố hàng năm tầng ozone bị suy giảm và hình thành các lỗ thủng tầng ozone.

Lỗ thủng tầng ozone là gì và lý do cho sự xuất hiện của nó

Ozone được tạo ra với số lượng lớn ở tầng bình lưu phía trên vùng nhiệt đới, nơi bức xạ tia cực tím mạnh nhất. Sau đó nó lưu thông trong bầu khí quyển của trái đất về phía các cực. Lượng ozone thay đổi tùy theo vị trí, thời gian trong năm và điều kiện khí hậu hàng ngày. Sự giảm nồng độ ozone trong khí quyển, được quan sát thấy ở các cực của Trái đất, được gọi là lỗ thủng tầng ozone.

Tầng ozone càng mỏng thì kích thước lỗ thủng tầng ozone càng lớn. Có 3 lý do chính cho sự hình thành của chúng:

• Sự phân phối lại tự nhiên nồng độ ozone trong khí quyển. Lượng ozone tối đa được tìm thấy ở xích đạo, giảm dần về phía cực, hình thành các khu vực có nồng độ nguyên tố này giảm.
• Yếu tố công nghệ . Clorofluorocarbon chứa trong bình xịt và chất làm lạnh được thải vào khí quyển bởi các hoạt động của con người. Các phản ứng hóa học xảy ra trong khí quyển phá hủy các phân tử ozone. Điều này làm mỏng tầng ozone và làm giảm khả năng hấp thụ tia cực tím.
• Sự nóng lên toàn cầu. Nhiệt độ trên bề mặt trái đất không ngừng tăng lên, trong khi các tầng trên của tầng bình lưu đang nguội đi. Điều này đi kèm với sự hình thành các đám mây ngọc trai, trong đó xảy ra phản ứng phá hủy tầng ozone.

Hậu quả của việc mở rộng lỗ thủng tầng ozone

Sự tồn tại của sự sống trên Trái đất chỉ có thể có được nhờ sự hiện diện của tầng ozone. Nó bảo vệ hành tinh một cách hiệu quả khỏi bức xạ UV có hại, có tính phản ứng cao.

• Khi tiếp xúc với tia cực tím, DNA bị hư hỏng. Điều này có thể dẫn đến những đột biến không mong muốn ở sinh vật sống.
• Tia UV thậm chí còn xuyên qua nước và gây ra cái chết của tế bào thực vật và vi sinh vật làm thức ăn cho động vật phát triển hơn. Kết quả là số lượng của họ ngày càng giảm.
• Ở người, bức xạ UV quá mức có thể gây ung thư da. (Nồng độ ozone giảm 1% sẽ làm tăng tỷ lệ mắc ung thư da lên 5%).
• Sự tiếp xúc trực tiếp của tia cực tím với võng mạc của mắt gây ra đục thủy tinh thể. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng thị lực và có thể gây mù lòa.

Năm 1987, một thỏa thuận quốc tế đã được ký kết - Nghị định thư Montreal - để điều chỉnh việc phát thải các loại khí độc hại vào khí quyển có tác dụng phá hủy các phân tử ozone. Việc thực hiện theo giao thức này giúp giảm dần sự suy giảm tầng ozone trong khí quyển và ngăn chặn sự mở rộng của các lỗ thủng tầng ozone.

Lỗ thủng tầng ozone là sự sụt giảm cục bộ nồng độ ozone trong tầng ozone của Trái đất. Ban đầu, các chuyên gia cho rằng nồng độ ozone có xu hướng thay đổi do các hạt phát ra trong bất kỳ vụ nổ nguyên tử nào.

Từ lâu, các chuyến bay của máy bay và tàu vũ trụ ở độ cao lớn được coi là thủ phạm gây ra sự xuất hiện của lỗ thủng tầng ozone trong bầu khí quyển Trái đất.

Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu và thí nghiệm đã chỉ ra rằng nồng độ ozone có thể thay đổi về chất do một số chất gây ô nhiễm không khí có chứa nitơ xuất hiện tự nhiên.

Nguyên nhân chính gây ra lỗ thủng tầng ozone

Từ lâu, người ta đã xác định rằng phần lớn ozone tự nhiên được tìm thấy ở độ cao từ 15 đến 50 km so với bề mặt Trái đất - trong tầng bình lưu. Ozone mang lại lợi ích lớn nhất bằng cách hấp thụ một lượng đáng kể bức xạ mặt trời cực tím, nếu không sẽ có tác dụng hủy diệt đối với các sinh vật sống trên hành tinh của chúng ta. Sự giảm nồng độ ozone ở một vị trí nhất định có thể là do hai loại ô nhiễm không khí. Bao gồm các:

1. Các quá trình tự nhiên gây ô nhiễm không khí.
2. Ô nhiễm nhân tạo của bầu khí quyển Trái đất.

Các quá trình khử khí liên tục diễn ra trong lớp vỏ Trái đất, dẫn đến giải phóng nhiều loại hợp chất hữu cơ. Núi lửa bùn và miệng phun thủy nhiệt có thể tạo ra các loại khí này.

Ngoài ra, trong vỏ trái đất còn có một số loại khí ở trạng thái tự do. Một số trong số chúng có thể chạm tới bề mặt trái đất và khuếch tán vào khí quyển thông qua các vết nứt trên vỏ trái đất. Do đó, không khí bề mặt trên các lưu vực dầu khí thường chứa hàm lượng khí mê-tan cao. Những loại ô nhiễm này có thể được phân loại là tự nhiên - xảy ra liên quan đến các hiện tượng tự nhiên.

Ô nhiễm không khí do con người gây ra có thể do các vụ phóng tên lửa không gian và các chuyến bay phản lực siêu thanh gây ra. Ngoài ra, một số lượng lớn các hợp chất hóa học khác nhau được thải vào khí quyển trong quá trình khai thác và chế biến nhiều khoáng chất từ ​​lòng trái đất.

Các thành phố công nghiệp lớn, là nguồn độc nhất do con người tạo ra, cũng đóng một vai trò quan trọng trong ô nhiễm không khí. Khối không khí ở những khu vực như vậy bị ô nhiễm do lưu lượng giao thông đường bộ rộng khắp, cũng như do khí thải từ các doanh nghiệp công nghiệp khác nhau.

Lịch sử phát hiện lỗ thủng tầng ozone trong khí quyển

Lỗ thủng tầng ozone được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1985 bởi một nhóm các nhà khoa học người Anh do Joe Farman dẫn đầu. Đường kính của hố là hơn 1000 km và nó nằm phía trên Nam Cực - ở Nam bán cầu. Xuất hiện hàng năm vào tháng 8, lỗ thủng tầng ozone này biến mất trong khoảng thời gian từ tháng 12 đến tháng 1.

Năm 1992 được đánh dấu đối với các nhà khoa học bằng việc một lỗ thủng tầng ozone khác, với đường kính nhỏ hơn nhiều, đã hình thành trên Bắc bán cầu ở Nam Cực. Và vào năm 2008, đường kính của hiện tượng ozone đầu tiên được phát hiện ở Nam Cực đã đạt kích thước kỷ lục tối đa - 27 triệu km2.

Hậu quả có thể xảy ra của việc mở rộng lỗ thủng tầng ozone

Vì tầng ozone được thiết kế để bảo vệ bề mặt hành tinh của chúng ta khỏi sự dư thừa của bức xạ cực tím mặt trời, lỗ thủng tầng ozone có thể được coi là một hiện tượng thực sự nguy hiểm đối với các sinh vật sống. Sự suy giảm tầng ozone làm tăng đáng kể dòng bức xạ mặt trời, điều này có thể góp phần làm tăng mạnh số lượng bệnh ung thư da. Sự xuất hiện của lỗ thủng tầng ozone có sức tàn phá không kém đối với thực vật, động vật trên Trái đất.

Nhờ sự quan tâm của công chúng, Công ước Vienna về bảo vệ tầng ôzôn đã được thông qua vào năm 1985. Sau đó, cái gọi là Nghị định thư Montreal được thông qua năm 1987 và xác định danh sách các chất chlorofluorocarbons nguy hiểm nhất. Đồng thời, các quốc gia sản xuất các chất gây ô nhiễm không khí này đã cam kết hạn chế phát thải và đến năm 2000 sẽ ngăn chặn hoàn toàn.

Những giả thuyết về nguồn gốc tự nhiên của lỗ thủng tầng ozone

Nhưng các nhà khoa học Nga đã công bố xác nhận giả thuyết về nguồn gốc tự nhiên của lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực. Năm 1999, tại Đại học quốc gia Moscow, NPO Typhoon đã xuất bản một công trình khoa học, trong đó, theo tính toán của các nhà địa vật lý A.P. Kapitsa và A.A. Gavrilova, lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực tồn tại trước khi nó được phát hiện bằng phương pháp thử nghiệm trực tiếp vào năm 1982, theo các nhà khoa học Nga, điều này xác nhận giả thuyết về nguồn gốc tự nhiên của lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực.

Tác giả của công trình khoa học này là A.P. Kapitsa (Thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Nga) và A.A. Gavrilov (Đại học Bang Moscow). Hai nhà khoa học này đã có thể chứng minh rằng số lượng sự thật mâu thuẫn với giả thuyết nhân tạo về nguồn gốc của lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực đang không ngừng tăng lên, và sau khi chứng minh rằng dữ liệu về các giá trị thấp bất thường của tổng hàm lượng ozone ở Nam Cực vào năm 1957-1959 là đúng, rõ ràng là nguyên nhân gây ra lỗ thủng tầng ozone khác với nguyên nhân do con người gây ra.

Kết quả nghiên cứu của Kapitsa và Gavrilov được công bố trong Báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học, 1999, tập 366, số 4, tr. 543-546

Ozone (O 3) được hình thành trong khí quyển từ oxy trong quá trình phóng điện khi có giông bão và dưới tác động của bức xạ cực tím từ Mặt trời trong tầng bình lưu. Tầng ozone (màn chắn ozone, tầng ozon) nằm trong khí quyển ở độ cao 10-50 km với nồng độ ozone tối đa ở độ cao 20-25 km (phía trên các cực, nó mỏng hơn, giống như toàn bộ bầu khí quyển, và dày hơn phía trên xích đạo). Nếu toàn bộ lượng ozone được thu gom ở điều kiện bình thường (áp suất 760 mm Hg và nhiệt độ 20 o C) thì độ dày của lớp này sẽ chỉ còn 2,5 - 3 mm.

Tầm quan trọng của tầng ozone

Màn chắn ozone làm trì hoãn sự xâm nhập của bức xạ UV nghiêm trọng nhất từ ​​Mặt trời, “dải B” chết người, ảnh hưởng đến mọi sinh vật, tới bề mặt trái đất. Việc giảm tầng ozone dẫn đến tỷ lệ ung thư tăng mạnh (lớp này giảm 1% nghĩa là bức xạ cực tím tăng 2% và dẫn đến ung thư da tăng 5–6%), tổn thương giác mạc và mù lòa, sự phát triển của các đột biến, giảm năng suất của một số loài thực vật và giảm mạnh - dẫn đến sự hủy diệt của mọi sinh vật.

Bức xạ UV dư thừa sẽ phá vỡ khả năng phòng vệ miễn dịch của cơ thể, góp phần làm xuất hiện các bệnh ở người như lupus (lao da), bệnh quầng, bệnh đậu mùa, bệnh leishmania, bệnh mụn rộp do virus, v.v..

Người ta đã chứng minh rằng việc giảm hàm lượng ozone trong khí quyển có thể góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính đáng kể hơn là tăng nồng độ carbon dioxide.

Dòng bức xạ tia cực tím quá mức có hại cho thực vật, động vật phù du và ấu trùng của nhiều loài cá.

Một ít lịch sử

Các lỗ thủng tầng ozone thường xuất hiện nhiều nhất ở các cực, nơi độ dày của khí quyển ít hơn và chúng đạt giá trị lớn nhất ở Nam Cực (nơi lạnh hơn). Hiện tượng này bắt đầu được ghi nhận từ những năm 70 của thế kỷ XX, nhưng nó đạt đến mức tối đa vào giữa những năm 80.

Do đó, vào tháng 10 năm 1985, có báo cáo cho rằng nồng độ ozone trong tầng bình lưu phía trên nhà ga Halley Bay (Nam Cực) của Anh đã giảm 40% so với giá trị tối thiểu và so với ở Nhật Bản - gần gấp 2 lần... Hiện tượng này được đặt tên là " lỗ thủng tầng ozone”. Theo quy luật, các lỗ thủng ôzôn có kích thước đáng kể ở Nam Cực xuất hiện vào mùa xuân năm 1987, 1992, 1997, khi tổng hàm lượng ôzôn tầng bình lưu (TO) giảm 40-60%. Vào mùa xuân năm 1998, lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực đạt diện tích kỷ lục 26 triệu mét vuông. km (gấp 3 lần lãnh thổ Úc). Và ở độ cao 14-25 km trong khí quyển, tầng ozone đã bị phá hủy gần như hoàn toàn.

Hiện tượng tương tự cũng được quan sát thấy ở Bắc Cực (đặc biệt là kể từ mùa xuân năm 1986), nhưng kích thước lỗ thủng tầng ozone ở đây nhỏ hơn gần 2 lần so với ở Nam Cực. Vào tháng 3 năm 1995, tầng ozone ở Bắc Cực đã bị suy giảm khoảng 50% và các “lỗ nhỏ” hình thành trên các khu vực phía bắc Canada và Bán đảo Scandinavi, Quần đảo Scotland (Anh).

Lỗ thủng tầng ozone không chỉ được quan sát ở các cực. Có những trường hợp các hố lan tới Nam Mỹ đã dẫn đến việc vật nuôi, chủ yếu là gia súc, bị mù. Tại Cộng hòa Kyrgyzstan, lỗ thủng tầng ozone được quan sát thấy vào tháng 5 năm 1995 trên các vùng núi cao. Quy mô và thời gian tồn tại (khoảng 4-5 ngày) của nó là không đáng kể và không dẫn đến bất kỳ hậu quả nào.

Nguyên nhân hình thành lỗ thủng tầng ozone

Nhiều cuộc thám hiểm quốc tế để nghiên cứu các lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực đến Bắc Cực đã xác định rằng, ngoài các yếu tố tự nhiên khác nhau, yếu tố chính là sự hiện diện của một lượng đáng kể CFC (freon) trong khí quyển.

Freon (chlorofluorocarbons) - các chất trơ về mặt hóa học, dễ bay hơi gần bề mặt trái đất (được tổng hợp vào những năm 1930), kể từ những năm 1960. đã được sử dụng rộng rãi làm chất làm lạnh (tủ lạnh, máy điều hòa, tủ lạnh), chất tạo bọt khí dung, v.v. Freon, bay lên các tầng trên của khí quyển, trải qua quá trình phân hủy quang hóa, tạo thành oxit clo, có tác dụng phá hủy mạnh ozon (mỗi nguyên tử clo có khả năng phá hủy 100.000 phân tử ozon). Thời gian tồn tại của freon trong khí quyển trung bình là 50-200 năm.

Các biện pháp an ninhtầng ozone

Năm 1985, Công ước Vienna về bảo vệ tầng ôzôn được thông qua.

Năm 1987, tại Montréal, đại diện của 36 quốc gia đã ký Nghị định thư, theo đó họ cam kết giảm sử dụng và sau đó loại bỏ việc sử dụng các chất làm suy giảm tầng ozone (ODS) trong công nghiệp và hộ gia đình. Sau 10 năm, số quốc gia ký kết Nghị định thư này tăng lên 163.

Ở một số quốc gia, để bảo vệ tầng ozone, người ta đã tìm ra các chất thay thế thân thiện với ozone cho freon, đặc biệt, các công ty ở Đức, Ý, Thụy Sĩ và Anh đã bắt đầu sử dụng chất làm lạnh isobutane, chất làm lạnh không có ozone. tiềm năng cạn kiệt. Ở nhiều quốc gia, freon thân thiện với môi trường, một chất đẩy hydrocarbon, đã bắt đầu được sử dụng để sản xuất bình xịt (80% tổng số bình xịt được sản xuất trên thế giới).

Ở Mỹ và Nga, nghiên cứu đã bắt đầu về các phương pháp tích cực dựa trên các quá trình vật lý và hóa học phức tạp giúp giảm tốc độ phá hủy tầng ozone trong tầng bình lưu hoặc đẩy nhanh quá trình hình thành tầng bình lưu. Như vậy, để thắt chặt lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực, có thể sử dụng phương pháp bơm (đưa) ethane (C 2 H b) hoặc propane (C 3 H 8) vào tầng bình lưu, chúng sẽ liên kết với clo nguyên tử, phá hủy tầng ozone, thành hydro clorua, chất này thụ động với nó. Ngoài ra còn có các phương pháp hóa lý giúp đẩy nhanh quá trình hình thành ôzôn trong tầng bình lưu, đặc biệt là các phương pháp bức xạ điện từ, sử dụng phóng điện (nguyên lý ozon hóa) và bức xạ laser.

Ngoài ra, để ngăn chặn việc giải phóng CFC từ nhiều thiết bị làm mát hiện có, các phương pháp tái chế đã được phát triển.