Хімізм утворення озону в атмосфері

Екологічна криза торкнулася вже й навколоземних просторів біосфери. Одним із вражаючих наслідків антропогенного забруднення атмосфери стало зменшення загального вмісту озону в атмосфері, перш за все в стратосфері, де зосереджена основна його кількість. Озоновому екрану, який формувався мільярди років і завдяки якому організмами заповнився весь земний простір, загрожує небезпека, створюється загроза існуванню життя.

Життя на Землі залежить від енергії Сонця. Надходить ця енергія на Землю у вигляді світла видимого випромінювання, а також інфрачервоного, й ультрафіолетового випромінювань. Ультрафіолетове випромінювання (УФ) несе найбільшу енергію і є фізіологічно активним, тобто інтенсивно діє на живу речовину. Весь потік ультрафіолетового випромінювання Сонця, що доходить до земної атмосфери, умовно поділяють на три діапазони: УФ(А) (довжина хвилі 400-315 нм), УФ(В) (315-280 нм) і УФ(С) (280-100 нм).УФ(В)-і УФ(С)- випромінювання, так званий «жорсткий ультрафіолет», надзвичайно шкідливі для всього живого: вони призводять до порушення структури білків та нуклеїнових кислот і врешті-решт до загибелі клітини. [16]

Озоновий шар - це повітряний шар у верхніх шарах атмосфери ( стратосфері), що складається з особливої форми кисню - озону. Озоновий шар починається на висоті близько 8 км над полюсами ( чи 17 км над екватором ) і сягає приблизно 50 км. Однак щільність озону дуже низька, і якщо стиснути його до щільності, яку має поверхня землі, то товщина озонового шару не перевищить 3,5 мм. Озон добре поглинає ультрафіолетову радіацію. При цьому коефіцієнти поглинання озону в ультрафіолетовій ділянці спектра настільки значні, що енергія сонячних променів цього діапазону довжин хвиль повністю поглинається вже у найвищій частині шару озону ( на висоті приблизно 45-50 км ), завдяки чому повітря сильно розігрівається, досягаючи на вказаних висотах 0° С. Відомо також, що ультрафіолетові промені володіють високою біологічною активністю - вбивають бактерії багатьох видів, викликають засмагу та навіть опіки людського тіла, сприяють утворенню в організмі людини вітаміну D і т. д. Але корисні лише невеликі дози ультрафіолетової радіації. [9]

Однак загальна кількість озону у вертикальному стовпі повітря незначна. Якщо його привести до нормального тиску ( 1013,2 гПа)при температурі 0° С, то шар озону на земній поверхні коливався б від 1 до 6 мм ( це так звана приведена товща шару озону ). Дослідження показують, що приведена товща шару озону має значні коливання як у просторі, так і в часі. Так, у високих широтах північної півкулі, особливо в межах від 70 - 75° північної широти товща цього шару значна, а в зоні від 35° північної широти до 35°південної широти приведена товща шару озону порівняно менша. На південь від цієї зони товща шару озону знову зростає, досягаючи максимуму в поясі від 50° до 60° південної широти. Що стосується зміни приведеної товщі шару озону на протязі року, то коливання її розміру найбільше виявляються у високих широтах земної кулі, а в середніх та низьких широтах річна амплітуда коливань незначна. [1]

Озоновий шар в атмосфері Землі з’явився на світанку її геологічної історії, коли в повітря став надходити кисень, що вироблявся в процесі фотосинтезу мікроскопічними морськими водоростями. За розрахунками вчених, коли вміст кисню в атмосфері досяг приблизно 10 % сучасного, сформувався озоновий шар, і життя змогло вийти з моря на суходіл ( до цього поверхня суші була випалена, стерилізована ультрафіолетом). [8]

Озон був відкритий в 1839 році за час спостережень за електричними розрядами К.Ф. Шонбейном. Після 1850 року було встановлено, що озон є однією з природних складових атмосфери. Спостереження були розпочаті в 20-ті роки минулого століття.

Перші кількісні виміри повного вмісту озону проведені оксфордським ученим Г. Добсоном в 1920 році. Він удосконалив свій прилад - спектрофотометр -- він став головним приладом для вимірювань повного вмісту озону в глобальній системі спостережень майже в 100 обсерваторіях світу протягом 50 років. Спектрофотометр Г. Добсона під номером 031 був встановлений на українській антарктичній станції “ Академік Вернадський”. За допомогою цього приладу українські вчені проваджують спостереження озону в Антарктиці розпочаті британськими вченими на станції “Фарадей” ще в 1957 році.

Фізичні та хімічні процеси, під впливом яких утворюється озон в атмосфері, мають складну природу. Озон - модифікація кисню ( ), синій газ із різким запахом, сильний окисник, добре розчинний у воді, вибухонебезпечний і токсичний. У природі в стратосфері утворюється з кисню ( ) під час грозових розрядів та під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця. Озон в стратосфері утворюється, коли сонячне ультрафіолетове випромінювання бомбардує молекули кисню. Він є продуктом дії ультрафіолетових променів на молекули кисню (). Ще досить багато кисню в стратосфері, тому під дією сильного ультрафіолетового випромінювання Сонця кисень розбивається на окремі атоми (фотодисоціація):

Цікаві статті з розділу

Екологічні коридори екологія та економіка
Поняття про екологічний коридор тісно пов’язане з поняттям екологічної мережи (екомережа); він є невід’ємною складовою екомережі і може включати в себе різні за функціональним призначенням к ...

Екологічний стан Ємільчинського району Житомирської області
На Землі скорочуються ареали і знижується чисельність багатьох видів живих організмів. Багато з них зникає через діяльність людини. У природи ми беремо все необхідне для нашого життя. Ал ...

Аналіз впливу діяльності станції вулканізації і зміни масел Буран на повітряний басейн та медико-екологічну безпеку
Екологічний аудит - підприємницька діяльність екологічних аудиторів по здійсненню перевірок господарської діяльності, що здійснює вплив на навколишнє середовище, а також надання рекомендації ...