Tầng ozone

Trong khác các lớp của bầu khí quyển  có một tầng có nồng độ ôzôn cao nhất trên toàn hành tinh. Đây là cái gọi là tầng ôzôn. Khu vực này nằm ở tầng bình lưu khoảng 60 km trên mực nước biển nó có những tác dụng cần thiết cho sự sống trên hành tinh.

Với việc con người phát thải một số khí độc hại vào bầu khí quyển, lớp này đã trải qua quá trình mỏng đi gây nguy hiểm cho chức năng của nó đối với sự sống trên hành tinh. Tuy nhiên, hôm nay nó có vẻ đang phục hồi. Bạn có muốn biết tầng ozon có chức năng gì và tầm quan trọng của nó đối với con người không?

Khí ozon

Để bắt đầu biết tầng ôzôn có chức năng gì, trước hết chúng ta phải biết tính chất của loại khí tạo ra nó: khí ôzôn. Công thức hóa học của nó là O3, và nó là dạng thù hình của oxy, tức là một trong những phương thức mà nó có thể được tìm thấy trong tự nhiên.

Ozone là một loại khí phân hủy thành oxy thông thường ở nhiệt độ và áp suất thông thường. Tương tự như vậy, nó tạo ra mùi lưu huỳnh thẩm thấu và màu của nó là màu xanh nhạt. Nếu ôzôn có trên bề mặt trái đất nó sẽ độc hại đối với thực vật và động vật. Tuy nhiên, nó tồn tại tự nhiên trong tầng ôzôn và nếu không có nồng độ cao của khí này trong tầng bình lưu, chúng ta sẽ không thể ra ngoài.

Vai trò của tầng ôzôn

Ozone là chất bảo vệ quan trọng của sự sống trên bề mặt Trái đất. Điều này là do chức năng của nó như một bộ lọc bảo vệ chống lại bức xạ cực tím từ Mặt trời. Ôzôn chịu trách nhiệm chủ yếu hấp thụ các tia Mặt trời được tìm thấy trong bước sóng từ 280 đến 320 nm.

Khi bức xạ tia cực tím của mặt trời chiếu vào ôzôn, phân tử này bị phân hủy thành ôxy nguyên tử và ôxy chung. Khi oxy nguyên tử và chung gặp lại nhau trong tầng bình lưu, chúng liên kết lại để tạo thành phân tử ozon. Các phản ứng này diễn ra không đổi trong tầng bình lưu và ôzôn và ôxy đồng thời tồn tại.

Đặc điểm hóa học của ozone

Ozone là một loại khí có thể được phát hiện trong các cơn bão điện và gần thiết bị điện cao thế hoặc phát tia lửa điện. Ví dụ, trong máy trộn, khi tia lửa được tạo ra do sự tiếp xúc của các chổi, ozone sẽ được tạo ra. Có thể dễ dàng nhận ra nó bằng mùi.

Khí này có thể ngưng tụ và xuất hiện dưới dạng chất lỏng màu xanh lam và rất không ổn định. Tuy nhiên, nếu nó bị đóng băng, nó sẽ có màu tím đen. Ở hai trạng thái này, nó là một chất rất dễ nổ do có khả năng oxy hóa rất lớn.

Khi ozone phân hủy thành clo, nó có khả năng oxy hóa hầu hết các kim loại và mặc dù nồng độ của nó rất nhỏ trên bề mặt trái đất (chỉ khoảng 20 ppb), nó có khả năng oxy hóa kim loại.

Nó nặng hơn và hoạt động mạnh hơn oxy. Nó cũng có tính oxy hóa cao hơn, đó là lý do tại sao nó được sử dụng như một chất khử trùng và diệt vi trùng, do quá trình oxy hóa của vi khuẩn mà tác dụng này. Nó đã được sử dụng để làm sạch nước, tiêu hủy chất hữu cơ hoặc không khí trong bệnh viện, tàu ngầm, v.v.

Làm thế nào ozone được tạo ra trong tầng bình lưu?

Ozone được tạo ra chủ yếu khi các phân tử oxy phải chịu một lượng lớn năng lượng. Khi điều này xảy ra, các phân tử này trở thành các gốc tự do oxy nguyên tử. Khí này cực kỳ không ổn định, vì vậy khi gặp một phân tử oxy thông thường khác, nó sẽ liên kết với nhau để tạo thành ozone. Phản ứng này xảy ra sau mỗi hai giây hoặc lâu hơn.

Trong trường hợp này, nguồn năng lượng mà oxy phổ biến là bức xạ tia cực tím của mặt trời. Bức xạ tử ngoại là thứ phân tách oxy phân tử thành oxy nguyên tử. Khi các phân tử ôxy nguyên tử và phân tử gặp nhau và tạo thành ôzôn, nó lần lượt bị phá hủy bởi tác động của chính bức xạ tử ngoại.

Tầng ôzôn liên tục tạo và phá hủy các phân tử ozone, oxy phân tử và oxy nguyên tử. Bằng cách này, một trạng thái cân bằng động được tạo ra trong đó ozone bị phá hủy và hình thành. Đây là cách ozone hoạt động như một bộ lọc không cho phép các bức xạ có hại đi qua bề mặt Trái đất.

Tầng ô zôn

Bản thân thuật ngữ "tầng ôzôn" thường bị hiểu nhầm. Đó là, khái niệm là ở một độ cao nhất định trong tầng bình lưu có nồng độ ôzôn cao bao phủ và bảo vệ Trái đất. Ít nhiều nó được thể hiện như thể bầu trời bị bao phủ bởi một lớp mây.

Tuy nhiên, đây không phải là như vậy. Sự thật là ozon không tập trung ở một tầng, cũng không nằm ở độ cao cụ thể, mà nó là một loại khí khan hiếm được pha loãng nhiều trong không khí và ngoài ra, nó còn xuất hiện từ mặt đất đến ngoài tầng bình lưu. . Cái mà chúng ta gọi là "tầng ôzôn" là một khu vực của tầng bình lưu nơi tập trung các phân tử ôzôn tương đối cao (một vài hạt trên triệu) và cao hơn nhiều so với các nồng độ ozone khác trên bề mặt. Nhưng nồng độ của ôzôn so với nồng độ của các khí khác trong khí quyển như nitơ, là rất nhỏ.

Nếu tầng ôzôn biến mất, tia cực tím của mặt trời sẽ chiếu thẳng vào bề mặt trái đất mà không cần bất kỳ loại màng lọc nào và sẽ khiến bề mặt bị khử trùng, tiêu diệt tất cả sự sống trên cạn. 

Nồng độ của khí ôzôn trong tầng ôzôn là khoảng 10 phần triệu. Nồng độ của ôzôn ở tầng bình lưu thay đổi theo độ cao, nhưng nó không bao giờ lớn hơn một phần trăm nghìn khí quyển mà nó được tìm thấy. Ozone là một loại khí khan hiếm đến mức, nếu trong giây lát chúng ta tách nó ra khỏi phần còn lại của không khí và hút nó xuống đất, nó sẽ chỉ dày 3mm.

Sự phá hủy tầng ôzôn

Tầng ôzôn bắt đầu suy thoái vào những năm 70, khi người ta thấy tác động gây hại của khí nitơ oxit lên nó. Các khí này đã được trục xuất bằng máy bay siêu thanh.

Nitơ oxit phản ứng với ozon tạo ra oxit nitric và oxi chung. Mặc dù điều này xảy ra, tác động lên tầng ôzôn là rất ít. Các khí thực sự làm hỏng tầng ôzôn là CFCs (chlorofluorocarbons). Các khí này là kết quả của việc sử dụng các hóa chất tổng hợp.

Lần đầu tiên người ta biết đến sự suy giảm của tầng ôzôn là vào năm 1977 ở Nam Cực. Năm 1985, người ta có thể đo được rằng bức xạ tia cực tím có hại từ Mặt trời đã tăng lên 10 lần và tầng ôzôn trên Nam Cực đã giảm 40%. Từ đó bắt đầu nói đến lỗ thủng ôzôn.

Sự mỏng đi của tầng ôzôn từ lâu đã là một bí ẩn. Những giải thích liên quan đến chu kỳ mặt trời hoặc đặc điểm động của khí quyển dường như không có cơ sở và ngày nay nó dường như đã được chứng minh rằng đó là do sự gia tăng phát thải freon (Chlorofluorocarbon hoặc CFC), một loại khí được sử dụng trong ngành công nghiệp bình xịt, chất dẻo và các mạch điện lạnh và điều hòa không khí.

CFC là khí rất ổn định trong khí quyển, vì chúng không độc và không dễ cháy. Điều này mang lại tuổi thọ cao cho chúng, cho phép bạn phá hủy các phân tử ozone cản đường bạn lâu ngày.

Nếu Tầng Ôzôn bị phá hủy, sự gia tăng bức xạ UV sẽ gây ra một loạt các phản ứng sinh học thảm khốc như sự gia tăng tần suất các bệnh truyền nhiễm và ung thư da.

Mặt khác, việc sản xuất khí nhà kính (phát thải từ bề mặt Trái đất do hoạt động chủ yếu của con người) tạo ra cái gọi là "Hiệu ứng nhà kính", nó sẽ dẫn đến hiện tượng ấm lên toàn cầu cùng với sự thay đổi nhiệt độ trong khu vực, dẫn đến mực nước biển dâng cao, cùng với các yếu tố khác, sự tan chảy dần dần của các khối lớn băng ở cực.

Điều này giống như con cá cắn câu. Lượng bức xạ mặt trời ảnh hưởng đến bề mặt trái đất càng lớn thì tác động lên nhiệt độ càng lớn. Nếu chúng ta cộng thêm các tác động của sự nóng lên toàn cầu do hiệu ứng nhà kính gia tăng và tỷ lệ tia UV từ Mặt trời lên các khối băng như Nam Cực cao hơn, chúng ta có thể thấy rằng Trái đất đang chìm trong tình trạng quá nóng được cung cấp bởi tất cả.

Như bạn có thể thấy, tầng ôzôn có tầm quan trọng thiết yếu đối với sự sống trên hành tinh, đối với cả con người, cũng như thảm thực vật và động vật. Giữ cho tầng ôzôn trong tình trạng tốt là ưu tiên hàng đầu và để làm được điều này, các chính phủ phải tiếp tục nỗ lực ngăn cấm phát thải các khí phá hủy tầng ôzôn.