Osoonikiht

Erinevas atmosfääri kihid  on kiht, mille osooni kontsentratsioon on kogu planeedil suurim. See on nn osoonikiht. See piirkond asub stratosfääris umbes 60 km kõrgusel merepinnast sellel on vajalikud tagajärjed planeedi elule.

Teatavate kahjulike gaaside atmosfääri sattumisel inimestel on see kiht läbis hõrenemise, mis ohustas selle funktsiooni kogu elu planeedil. Kuid täna näib see taastuvat. Kas soovite teada, millist funktsiooni osoonikiht täidab ja kui oluline on see inimeste jaoks?

Osoonigaas

Selleks, et teada saada, millist funktsiooni osoonikiht täidab, peame kõigepealt teadma seda moodustava gaasi omadusi: osoongaas. Selle keemiline valem on O3 ja see on hapniku allotroopne vorm, see tähendab üks modaalsusi, milles seda looduses leidub.

Osoon on gaas, mis laguneb tavalisel hapnikul tavalistel temperatuuridel ja rõhul. Samamoodi eraldab see tungivat väävelõhna ja selle värvus on pehme sinakas. Kui osoon oleks maakera pinnal see oleks taimedele ja loomadele mürgine. Kuid see eksisteerib osoonikihis loomulikult ja ilma selle gaasi kõrge kontsentratsioonita stratosfääris ei saaks me välja minna.

Osoonikihi roll

Osoon on oluline elu kaitsja Maa pinnal. Selle põhjuseks on selle funktsioon kaitsva filtrina Päikese ultraviolettkiirguse eest. Osoon vastutab peamiselt päikesekiirte neeldumise eest lainepikkus 280 kuni 320 nm.

Kui Päikese ultraviolettkiirgus tabab osooni, laguneb molekul aatomhapnikuks ja tavaliseks hapnikuks. Kui tavaline ja aatomihapnik kohtuvad stratosfääris uuesti, liituvad nad taas osoonimolekuliga. Need reaktsioonid on stratosfääris konstantsed ning osoon ja hapnik eksisteerivad samaaegselt.

Osooni keemilised omadused

Osoon on gaas, mida on võimalik tuvastada elektritormides ning kõrgepinge- või sädemevahendite läheduses. Näiteks mikserites tekib harjade kokkupuutel sädemeid osoon. Selle saab hõlpsasti ära tunda lõhna järgi.

See gaas võib kondenseeruda ja tunduda väga ebastabiilse sinise vedelikuna. Külmumisel on aga must-lilla värv. Nendes kahes olekus on see suure oksüdeerivuse tõttu väga plahvatusohtlik aine.

Kui osoon laguneb klooriks, on see võimeline oksüdeerima enamikku metalle ja ehkki selle kontsentratsioon maakera pinnal on väga väike (ainult umbes 20 ppb), on see võimeline metalle oksüdeerima.

See on raskem ja aktiivsem kui hapnik. Samuti on see rohkem oksüdeeriv, mistõttu seda kasutatakse desinfitseeriva ja idutõrjevahendina, bakterite oksüdeerumise tõttu, et see mõju. Seda on kasutatud vee puhastamiseks, orgaaniliste ainete või õhu hävitamiseks haiglates, allveelaevades jne.

Kuidas tekib osoon stratosfääris?

Osooni toodetakse peamiselt siis, kui hapnikumolekule mõjutatakse suurel hulgal energiat. Kui see juhtub, muutuvad need molekulid aatomi hapnikuvabaks radikaaliks. See gaas on äärmiselt ebastabiilne, seondudes teise tavalise hapniku molekuliga, seondub see osooniks. See reaktsioon toimub umbes iga kahe sekundi järel.

Sel juhul on energiaallikas, mis allutab tavalist hapnikku ultraviolettkiirgus päikesest. Ultraviolettkiirgus lahutab molekulaarse hapniku aatomhapnikuks. Kui aatomi ja molekulaarse hapniku molekulid kohtuvad ja moodustavad osooni, hävitatakse see omakorda ultraviolettkiirguse enda toimel.

Osoonikiht on pidevalt osoonimolekulide loomine ja hävitamine, molekulaarne hapnik ja aatomhapnik. Nii tekib dünaamiline tasakaal, mille käigus osoon hävib ja tekib. Nii toimib osoon filtrina, mis ei lase mainitud kahjulikul kiirgusel Maa pinnale minna.

Osoonikiht

Mõiste "osoonikiht" ise mõistetakse üldiselt valesti. See tähendab, et kontseptsioon on see, et stratosfääris on teatud kõrgus seal on suur osooni kontsentratsioon, mis katab ja kaitseb Maad. Enam-vähem on seda kujutatud nii, nagu oleks taevast katnud pilvine kiht.

Kuid see pole nii. Tõsi on see, et osoon ei ole kontsentreerunud ega asu kindlal kõrgusel, vaid pigem on see õhus väga lahjendatud napp gaas, mis lisaks ilmub maapinnast stratosfääri taha. See, mida me nimetame "osoonikihiks", on stratosfääri piirkond, kus osooni molekulide kontsentratsioon on suhteliselt kõrge (mõned osakesed miljoni kohta) ja palju suuremad kui teised osooni kontsentratsioonid pinnal. Kuid osooni kontsentratsioon võrreldes teiste atmosfääris olevate gaaside, näiteks lämmastikuga, on väike.

Kui osoonikiht kaoks, lööksid päikese ultraviolettkiired otse maapinda ilma igasuguse filtrita ja põhjustaksid pinna steriliseerimist, hävitades kogu maapealse elu. 

Osoonigaasi kontsentratsioon osoonikihis on umbes 10 miljoni kohta. Stratosfääri osooni kontsentratsioon varieerub sõltuvalt kõrgusest, kuid see ei ole kunagi suurem kui sada tuhandikku atmosfäärist, milles seda leidub. Osoon on nii napp gaas, et kui peaksime selle hetkega ülejäänud õhust eraldama ja maapinnale meelitama, oleks selle paksus vaid 3 mm.

Osoonikihi hävitamine

Osoonikiht hakkas halvenema juba 70ndatel aastatel, kui nähti lämmastikoksiidgaaside kahjulikku mõju sellele. Need gaasid väljutati ülehelikiirusega lennukitega.

Dilämmastikoksiid reageerib osooniga, mille tulemuseks on lämmastikoksiid ja tavaline hapnik. Kuigi see juhtub, on osoonikihi toime minimaalne. Gaasid, mis tõesti osoonikihti kahjustavad, on CFC-d (klorofluorosüsivesinikud). Need gaasid on sünteetiliste kemikaalide kasutamise tulemus.

Esimest korda teatati osoonikihi kahanemisest 1977. aastal Antarktikas. 1985. aastal oli võimalik mõõta, et Päikese kahjulik ultraviolettkiirgus on suurenenud kümme korda ja et osoonikiht Antarktika kohal oli vähenenud 40%. Sealt on see siis, kui hakati rääkima osooniaugust.

Osoonikihi hõrenemine oli kaua mõistatus. Päikesetsüklite või atmosfääri dünaamiliste omadustega seotud seletused tunduvad alusetud ja täna näib olevat tõestatud, et see on tingitud freooniheitmete (klorofluorosüsinik või CFC) suurenemisest, gaas, mida kasutatakse aerosoolitööstuses, plasti ning külmutus- ja konditsioneerimisahelad.

CFC-d on atmosfääris väga stabiilsed gaasid, kuna need ei ole mürgised ega tuleohtlikud. See annab neile pika eluea, võimaldades teil pikka aega teie teel olevaid osoonimolekule hävitada.

Osoonikihi hävitamise korral käivitaks UV-kiirguse suurenemine katastroofilise rea bioloogilisi reaktsioone, näiteks nakkushaiguste ja nahavähi sageduse suurenemine.

Seevastu kasvuhoonegaaside tootmine (eraldub peamiselt inimese toimel Maa pinnalt), mis tekitavad nn. "Kasvuhooneefekt", selle tulemuseks on globaalne soojenemine koos piirkondlike temperatuurimuutustega, mille tulemuseks on merepinna tõus teiste tegurite tagajärjel suurte polaarjääde järkjärgulise sulamise tagajärjel.

See on nagu kala, kes saba hammustab. Mida suurem on päikesekiirgus, mis mõjutab maakera pinda, seda suurem on mõju temperatuuridele. Kui lisada kasvuhooneefekti suurenemisest ja Päikesest tulenevate UV-kiirte suuremast esinemisest jäämassidele, nagu Antarktika, põhjustatud globaalse soojenemise mõjud, näeme, et Maa on vee ülekuumenemine, mida see kõik toidab.

Nagu näete, on osoonikiht planeedi elu jaoks elulise tähtsusega, seda nii inimeste kui ka taimestiku ja loomade jaoks. Osoonikihi heas korras hoidmine on esmatähtis ja selleks peavad valitsused jätkama tööd osooni hävitavate gaaside heitkoguste keelustamise nimel.