Ozono sluoksnis

Skirtingose atmosferos sluoksniai  yra sluoksnis, kurio ozono koncentracija yra didžiausia visoje planetoje. Tai yra vadinamasis ozono sluoksnis. Ši sritis yra stratosferoje apie 60 km virš jūros lygio jis turi būtiną poveikį planetos gyvybei.

Žmonėms į atmosferą išmetant tam tikras kenksmingas dujas, šis sluoksnis buvo retinamas, o tai kėlė pavojų jo gyvenimui planetoje. Tačiau šiandien atrodo, kad jis atsigauna. Ar norite sužinoti, kokią funkciją turi ozono sluoksnis ir koks jis svarbus žmonėms?

Ozono dujos

Norėdami pradėti žinoti ozono sluoksnio funkciją, pirmiausia turime žinoti jį sudarančių dujų savybes: ozono dujas. Jo cheminė formulė yra O3, ir tai yra alotropinė deguonies forma, tai yra viena iš modalumų, kurioje ją galima rasti gamtoje.

Ozonas yra dujos, suskaidomos į įprastą deguonį esant įprastai temperatūrai ir slėgiui. Taip pat jis skleidžia skvarbų sieros kvapą, o jo spalva yra švelniai melsva. Jei ozonas būtų ant žemės paviršiaus tai būtų toksiška augalams ir gyvūnams. Tačiau jis natūraliai egzistuoja ozono sluoksnyje ir be tos didelės koncentracijos šių dujų stratosferoje negalėtume išeiti į lauką.

Ozono sluoksnio vaidmuo

Ozonas yra svarbus Žemės paviršiaus gyvybės gynėjas. Taip yra dėl jo kaip apsauginio filtro nuo saulės ultravioletinių spindulių funkcijos. Ozonas yra atsakingas už tai, kad sugeria saulės spindulius, esančius bangos ilgis tarp 280 ir 320 nm.

Kai saulės ultravioletinė spinduliuotė patenka į ozoną, molekulė suskaidoma į atominį deguonį ir įprastą deguonį. Kai bendras ir atomas deguonis vėl susitinka stratosferoje, jie vėl jungiasi ir sudaro ozono molekulę. Šios reakcijos stratosferoje yra pastovios, o ozonas ir deguonis tuo pačiu metu egzistuoja kartu.

Cheminės ozono savybės

Ozonas yra dujos, kurias galima aptikti per audras ir šalia aukštos įtampos ar kibirkščių įrangos. Pavyzdžiui, maišytuvuose, kai kibirkštys atsiranda kontaktuojant teptukus, susidaro ozonas. Jį galima lengvai atpažinti iš kvapo.

Šios dujos gali kondensuotis ir pasirodyti kaip labai nestabilus mėlynas skystis. Tačiau jei jis užšals, jis bus juodai violetinės spalvos. Šiose dviejose būsenose tai yra labai sprogi medžiaga, turinti didelę oksidacinę galią.

Skildamas į chlorą, ozonas sugeba oksiduoti daugumą metalų ir, nors jo koncentracija žemės paviršiuje yra labai maža (tik apie 20 ppb), ji sugeba oksiduoti metalus.

Jis yra sunkesnis ir aktyvesnis už deguonį. Jis taip pat labiau oksiduojasi, todėl ir naudojamas kaip dezinfekantas ir germicidas, dėl bakterijų oksidacijos, kad šis poveikis. Jis buvo naudojamas vandeniui valyti, organinėms medžiagoms ar orui sunaikinti ligoninėse, povandeniniuose laivuose ir kt.

Kaip ozonas susidaro stratosferoje?

Ozonas gaminamas daugiausia tada, kai deguonies molekulėms tenka didelis energijos kiekis. Kai taip atsitinka, šios molekulės tampa atominiais deguonies laisvaisiais radikalais. Šios dujos yra nepaprastai nestabilios, todėl, susidūrusios su kita įprasta deguonies molekule, jos susijungia ir sudaro ozoną. Ši reakcija vyksta maždaug kas dvi sekundes.

Šiuo atveju energijos šaltinis, kuriam būdingas bendras deguonis, yra saulės ultravioletinė spinduliuotė. Ultravioletinė spinduliuotė yra tai, kas išskiria molekulinį deguonį į atominį deguonį. Kai atominės ir molekulinės deguonies molekulės susitinka ir suformuoja ozoną, jis paeiliui sunaikinamas veikiant pačiai ultravioletinei spinduliuotei.

Ozono sluoksnis yra nuolat kuriant ir naikinant ozono molekules, molekulinis deguonis ir atominis deguonis. Tokiu būdu susidaro dinaminė pusiausvyra, kurios metu sunaikinamas ir susidaro ozonas. Taip ozonas veikia kaip filtras, neleidžiantis minėtai kenksmingai spinduliuotei patekti į Žemės paviršių.

Ozono sluoksnis

Pats terminas „ozono sluoksnis“ yra neteisingai suprantamas. Tai reiškia, kad koncepcija yra tam tikrame stratosferos aukštyje yra didelė ozono koncentracija, kuri uždengia ir apsaugo Žemę. Daugmaž tai vaizduojama taip, tarsi dangų dengtų debesuotas sluoksnis.

Tačiau taip nėra. Tiesa ta, kad ozonas nėra susitelkęs sluoksnyje ir nėra tam tikrame aukštyje, veikiau tai yra negausios dujos, kurios yra labai praskiestos ore ir kurios, be to, pasirodo nuo žemės iki už stratosferos. Tai, ką mes vadiname „ozono sluoksniu“, yra stratosferos sritis, kurioje yra ozono molekulių koncentracija yra palyginti didelis (kelios dalelės milijonui) ir daug didesnės nei kitos ozono koncentracijos paviršiuje. Tačiau ozono koncentracija, palyginti su kitų atmosferos dujų, tokių kaip azotas, yra maža.

Jei ozono sluoksnis išnyktų, saulės ultravioletiniai spinduliai patektų į žemės paviršių be jokio tipo filtro ir sukeltų paviršiaus sterilizavimą, sunaikinti visą žemišką gyvenimą. 

Ozono dujų koncentracija ozono sluoksnyje yra maždaug 10 milijonų dalių. Stratosferos ozono koncentracija kinta priklausomai nuo aukščio, tačiau ji niekada neviršija šimto tūkstantosios atmosferos dalies, kurioje jis yra. Ozonas yra toks menkas dujos, kad jei per akimirką norėtume jį atskirti nuo likusio oro ir pritraukti prie žemės, jis būtų tik 3 mm storio.

Ozono sluoksnio sunaikinimas

Ozono sluoksnis pradėjo blogėti dar aštuntajame dešimtmetyje, kai buvo pastebėtas žalingas azoto oksido dujų poveikis. Šias dujas išstūmė viršgarsiniai lėktuvai.

Azoto oksidas reaguoja su ozonu, todėl susidaro azoto oksidas ir bendras deguonis. Nors taip atsitinka, poveikis ozono sluoksniui yra minimalus. Dujos, kurios iš tikrųjų pažeidžia ozono sluoksnį, yra CFC (chlorfluorinti angliavandeniliai). Šios dujos yra sintetinių chemikalų naudojimo rezultatas.

Pirmą kartą apie ozono sluoksnio išeikvojimą buvo žinoma 1977 m. Antarktidoje. 1985 m. Buvo galima išmatuoti, kad žalinga saulės ultravioletinė spinduliuotė padidėjo 10 kartų ir kad ozono sluoksnis virš Antarktidos sumažėjo 40%. Nuo tada ji pradėjo kalbėti apie ozono skylę.

Ozono sluoksnio plonėjimas ilgai buvo paslaptis. Paaiškinimai, susiję su saulės ciklais ar dinaminėmis atmosferos charakteristikomis, atrodo nepagrįsti, ir šiandien atrodo įrodyta, kad tai yra dėl padidėjusio freonų (chlorfluorangliavandenilio arba CFC) kiekio aerozolių pramonėje naudojamos dujos, plastikų ir šaldymo bei oro kondicionavimo grandinės.

CFC yra labai stabilios dujos atmosferoje, nes jos nėra nei toksiškos, nei degios. Tai suteikia jiems ilgą gyvenimą, leidžiantį jums sunaikinti ilgą laiką jūsų kelyje esančias ozono molekules.

Jei ozono sluoksnis būtų sunaikintas, padidėjus UV spinduliuotei, įvyktų katastrofiškos biologinių reakcijų serijos, tokios kaip infekcinių ligų ir odos vėžio dažnio padidėjimas.

Kita vertus, gaminant šiltnamio efektą sukeliančias dujas (išskiriamas iš Žemės paviršiaus veikiant daugiausia žmogui), kurios sukuria vadinamuosius "Šiltnamio efektas", tai sukels visuotinį atšilimą ir regioninius temperatūros pokyčius, dėl kurių, be kitų veiksnių, palaipsniui tirpstant didelėms poliarinio ledo masėms, pakils jūros lygis.

Tai panašu į uodegą įkandusią žuvį. Kuo didesnis saulės spindulių kiekis veikia žemės paviršių, tuo didesnis poveikis temperatūrai. Jei pridėsime visuotinio atšilimo padarinius, kuriuos sukelia padidėjęs šiltnamio efektas ir didesnis UV spindulių iš Saulės dažnis ledo masėse, tokiose kaip Antarktida, galime pamatyti, kad Žemė yra panardinta į perkaitimas, kurį paskatino visa tai.

Kaip matote, ozono sluoksnis yra gyvybiškai svarbus gyvybei planetoje, tiek žmonėms, tiek augmenijai, tiek gyvūnams. Geros būklės ozono sluoksnio išlaikymas yra prioritetas, todėl vyriausybės turi toliau dirbti uždraudžiant ozoną naikinančias dujas.