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

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 ...

Екологічний рух світовий досвід та українські реалії
Актуальність теми дослідження проблем екологічної політики України на сучасному етапі зумовлена об’єктивними потребами національного розвитку, імперативами сучасної світової глобалізації та ...

Екологічна оцінка стану атмосферного повітря в зоні впливу викидів стаціонарного техногенного джерела
Метою даної роботи є обґрунтування теоретико-методологічних засад та набуття практичних навичок екологічної оцінки стану атмосферного повітря в зоні впливу викидів стаціонарного техногенного джерела. ...