Kus on osoonikiht? Mis on osoonikiht ja miks on selle hävitamine kahjulik?

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-12 06:22

Osonosfäär on meie planeedi atmosfääri kiht, mis blokeerib ultraviolettkiirguse spektri kõige raskema osa. Teatud tüüpi päikesevalgusel on elusorganismidele kahjulik mõju. Aeg-aj alt muutub osonosfäär õhemaks, sellesse tekivad erineva suurusega lüngad. Ohtlikud kiired võivad vab alt tungida läbi Maa pinnale tekkinud aukude. Kus asub osoonikiht? Mida saab selle päästmiseks teha? Kavandatav artikkel on pühendatud nende Maa geograafia ja ökoloogia probleemide käsitlemisele.

Mis on osoon?

Maal hapnik eksisteerib kahe lihtsa gaasilise ühendi kujul, on osa veest ja väga paljudest muudest levinud anorgaanilistest ja orgaanilistest ainetest (silikaadid, karbonaadid, sulfaadid, valgud, süsivesikud, rasvad). Üks tuntumaid elemendi allotroopseid modifikatsioone on lihtaine hapnik, selle valem on O₂. Teine aatomite modifikatsioon on O (osoon). Selle aine valem on O_{3. Kolmeaatomilised molekulid tekivad siis, kui looduses tekib üleliigne energia, näiteks pikselahenduste tagajärjel. Järgmisena saame teada, mis on Maa osoonikiht, miks selle paksus pidev alt muutub.}

Osoon on tavatingimustes sinine gaas, millel on terav ja spetsiifiline aroom. Aine molekulmass on 48 (võrdluseks - Mr_(õhk)=29). Osooni lõhn meenutab äikesetormi, sest pärast seda loodusnähtust on õhus rohkem O_{3 molekule. Kontsentratsioon ei suurene mitte ainult seal, kus osoonikiht asub, vaid ka Maa pinna lähedal. See keemiliselt aktiivne aine on elusorganismidele mürgine, kuid dissotsieerub kiiresti (laguneb). Laboris ja tööstuses on loodud spetsiaalsed seadmed - osonisaatorid - elektrilahenduste juhtimiseks läbi õhu või hapniku.}

Mis on osoonikiht?

O_{3 molekulidel on kõrge keemiline ja bioloogiline aktiivsus. Kolmanda aatomi kinnitumisega kaheaatomilise hapnikuga kaasneb energiavaru suurenemine ja ühendi ebastabiilsus. Osoon laguneb kergesti molekulaarseks hapnikuks ja aktiivseks osakeseks, mis oksüdeerib jõuliselt teisi aineid ja tapab mikroorganisme. Kuid sagedamini puudutavad lõhnaühendiga seotud küsimused selle akumuleerumist Maa kohal asuvas atmosfääris. Mis on osoonikiht ja miks on selle hävitamine kahjulik?}

Meie planeedi pinna lähedal on alati teatud kogus O_{3 molekule, kuid ühendi kontsentratsioon suureneb koos kõrgusega. Selle aine moodustumine toimub stratosfääris Päikese ultraviolettkiirguse tõttu, mis kannab endas suurt energiavarustust.}

Osoonisfäär

Seal onkosmosepiirkond Maa kohal, kus on palju rohkem osooni kui maapinnal. Kuid üldiselt on O_{3 molekulidest koosnev kest õhuke ja katkendlik. Kus asub Maa osoonikiht või meie planeedi osonosfäär? Selle ekraani paksuse varieeruvus on teadlasi korduv alt segadusse ajanud.}

Maa atmosfääris on alati teatud kogus osooni, selle kontsentratsioon kõigub oluliselt kõrguse ja aastate lõikes. Uurime neid probleeme pärast seda, kui oleme välja selgitanud molekulide kaitseekraani täpse asukoha O_3.

Kus on Maa osoonikiht?

Osoonimolekulide sisalduse märgatav kasv algab 10 km kauguselt ja püsib kuni 50 km kõrgusel Maast. Kuid troposfääris leiduva aine hulk ei ole veel ekraan. Maapinnast eemaldudes osooni tihedus suureneb. Maksimaalsed väärtused langevad stratosfäärile, selle piirkonnale 20–25 km kõrgusel. Siin on 10 korda rohkem O_{3 molekule kui Maa pinnal.}

Aga miks on osoonikihi paksus ja terviklikkus teadlastele ja tavainimestele muret tekitav? Möödunud sajandil puhkes buum kaitseekraani seisukorra üle. Teadlased avastasid, et Antarktika kohal olev atmosfääri osoonikiht on muutunud õhemaks. Selgitati välja nähtuse peamine põhjus - O_{3 molekulide dissotsiatsioon. Hävitamine toimub mitmete tegurite koosmõju tulemusena, millest juhtiv on inimtekkeline, mis on seotud inimkonna tegevusega.}

Osooniaugud

Viimase 30–40 aasta jooksul on teadlased märganud lünkade tekkimist kaitseekraanil Maa pinna kohal. Teadusringkondi on ärevaks teinud teated, et osoonikiht, Maa kilp, laguneb kiiresti. Kogu meedia trükkis 1980. aastate keskel teateid "august" Antarktika kohal. Teadlased märkasid, et see lõhe osoonikihis suureneb kevadel. Kahjustuse kasvu peamiseks põhjuseks nimetati kunstlikke ja sünteetilisi aineid – klorofluorosüsivesinikke. Nende ühendite levinumad rühmad on freoonid või külmutusagensid. Teada on üle 40 sellesse rühma kuuluva aine. Need on pärit paljudest allikatest, kuna rakendusi on toiduainete-, keemia-, parfüümi- ja muudes tööstusharudes.

Freoonide koostis sisaldab lisaks süsinikule ja vesinikule halogeene: fluori, kloori, mõnikord broomi. Suur hulk selliseid aineid kasutatakse külmikutes ja kliimaseadmetes külmutusagensitena. Freoonid ise on stabiilsed, kuid kõrgel temperatuuril ja aktiivsete keemiliste ainete juuresolekul osalevad nad oksüdatsioonireaktsioonides. Reaktsiooniproduktid võivad sisaldada elusorganismidele mürgiseid ühendeid.

Freoonid ja osooniekraan

Klorofluorosüsivesinikud interakteeruvad O3 molekulidega ja hävitavad Maa pinna kohal oleva kaitsekihi. Algul võeti osonosfääri hõrenemist selle paksuse loomuliku kõikumisena, mida juhtub kogu aeg. Kuid aja jooksul märgati selliseid auke nagu "auk" Antarktika kohalkogu põhjapoolkeral. Selliste tühimike arv on alates esimesest vaatlusest suurenenud, kuid nende suurus on väiksem kui jäisel mandril.

Alguses kahtlesid teadlased, et osooni hävimise põhjustasid just freoonid. Need on suure molekulmassiga ained. Kuidas võivad nad jõuda stratosfääri, kus asub osoonikiht, kui see on hapnikust, lämmastikust ja süsihappegaasist palju raskem? Äikese ajal atmosfääris ülespoole suunatud voogude vaatlused, aga ka katsed on tõestanud erinevate osakeste tungimise võimalust õhuga 10–20 km kõrgusele Maast, kus asub troposfääri ja stratosfääri piir.

Erinevad osoonikihti kahandavad ained

Osoonikaitse võtab vastu ka lämmastikoksiidid, mis tekivad kütuse põlemisel ülehelikiirusega lennukite ja erinevat tüüpi kosmosesõidukite mootorites. Täiendage nende ainete loetelu, mille tõttu atmosfäär, osoonikiht ja maapealsete vulkaanide heitkogused hävivad. Mõnikord ulatuvad gaasi- ja tolmuvood 10–15 kilomeetri kõrgusele ja levivad sadadele tuhandetele kilomeetritele.

Sudu suurte tööstuskeskuste ja megalinnade kohal aitab kaasa ka O₃ molekulide dissotsieerumisele atmosfääris. Osooniaukude suuruse suurenemise põhjuseks peetakse ka nn kasvuhoonegaaside kontsentratsioonide suurenemist atmosfääris, kus asub osoonikiht. Seega on kliimamuutuste globaalne keskkonnaprobleem otseselt seotud osoonikihi kahanemise probleemidega. Fakt on see, et kasvuhoonegaasid sisaldavadained, mis reageerivad O_{3 molekulidega. Osoon dissotsieerub, hapnikuaatom põhjustab teiste elementide oksüdeerumist.}

Oht kaotada osoonikaitse

Kas osonosfääris oli lünki enne kosmoselende, freoonide ja muude õhusaasteainete ilmumist? Eeltoodud küsimused on vaieldavad, kuid üks järeldus viitab iseenesest: atmosfääri osoonikihti tuleb uurida ja seda hävitamise eest kaitsta. Meie planeet ilma molekulide ekraanita O_{3 kaotab kaitse teatud pikkusega kõvade kosmiliste kiirte eest, mida neelavad toimeainekiht. Kui osoonikilp on õhuke või puudub, siis on põhilised eluprotsessid Maal ohus. Liigne ultraviolettkiirgus suurendab elusorganismide rakkude mutatsioonide riski.}

Osoonikihi kaitse

Andmete puudumine kaitseekraani paksuse kohta viimastel sajanditel ja aastatuhandetel muudab prognoosimise keeruliseks. Mis juhtub, kui osonosfäär täielikult kokku variseb? Arstid on juba mitu aastakümmet täheldanud nahavähi all kannatavate inimeste arvu kasvu. See on üks liigsest ultraviolettkiirgusest põhjustatud haigusi.

Aastal 1987 ühinesid mitmed riigid Montreali protokolliga, mis nägi ette klorofluorosüsivesinike tootmise vähendamise ja täieliku keelustamise. See oli vaid üks meetmetest, mis aitab säilitada osoonikihti – Maa ultraviolettkilpi. Kuid freoone toodab endiselt tööstus ja need sisenevad atmosfääri. Kuid vastavus MontrealileProtokoll viis osooniaukude vähendamiseni.

Mida saavad kõik osonosfääri päästmiseks teha?

Teadlaste hinnangul kulub kaitseekraani täielikuks taastamiseks veel mitu aastakümmet. Seda juhul, kui selle intensiivne hävitamine peatub, mis tekitab palju kahtlusi. Kasvuhoonegaaside sisenemine atmosfääri jätkub, rakette ja muid kosmoselaevu starditakse ning lennukipark erinevates riikides kasvab. See tähendab, et teadlased peavad veel välja töötama tõhusaid viise, kuidas kaitsta osoonikaitset hävimise eest.

Igapäevatasandil saavad kõik ka oma panuse anda. Osoon laguneb vähem, kui õhk muutub puhtamaks, sisaldab vähem tolmu, tahma ja sõidukite mürgiseid heitmeid. Õhukese osonosfääri kaitsmiseks on vaja lõpetada jäätmete põletamine, tagada nende ohutu kõrvaldamine kõikjal. Transport tuleks üle minna keskkonnasõbralikumatele kütustele ning igal pool säästa erinevaid energiaressursse.