Что вызывает дыру в озоновом слое?
Загрязнение воздуха может повлиять на всю экосистему Земли, как поняли ученые-экологи, когда обнаружили прямую связь между разрушением озонового слоя и антропогенными загрязнителями, называемыми ХФУ. Чтобы понять озоновый слой, нужно знать атмосферу в целом. Земля окружена слоями газа разной температуры, давления и состава.
На этом рисунке показаны все слои земной атмосферы.
Начиная с уровня земли, слои продвигаются вверх следующим образом:
- Тропосфера
- стратосфера
- мезосфера
- Термосфера
Так где же в этом списке озоновый слой? На самом деле озоновый слой — это не какой-то определенный уровень атмосферы; скорее, это толстая полоса молекул озона наверху стратосферного уровня.
Как создается озоновый слой?
земли озоновый слой состоит из молекул озон, или О3. Эти молекулы создают защитный слой вокруг земли, поглощая большую часть солнечной радиации, особенно некоторые вредные ультрафиолетовые (УФ) лучи, вызывающие солнечные ожоги.
Озон образуется естественным образом, когда УФ-излучение попадает на молекулы газообразного кислорода ( O2) и разбивает некоторые из них на отдельные атомы кислорода. Эти отдельные атомы кислорода затем связываются с другими O2 молекулы газа, образуя O3. В аналогичной реакции O3 молекулы могут быть разбиты на атомы O и молекулы O2.
Таким образом, озон, газообразный кислород и свободные атомы кислорода постоянно объединяются, распадаются и рекомбинируются в стратосфере. Эти реакции вызываются энергией УФ-излучения, которая поглощается в процессе.
Эти формулы и рисунок иллюстрируют этот процесс:
О2 + O + УФ-энергия → O3
О3 + УФ-энергия → O2 + О
Как истощается озоновый слой?
В 1980-х годах ученые заметили, что озоновый слой над Южным полюсом становится намного тоньше, чем обычно. После некоторого исследования ученые-атмосферщики признали, что это разрушение озонаеция был результатом загрязнения воздуха в результате деятельности человека, в частности, выброса нетоксичных аэрозольных молекул газа, называемых хлорфторуглеродами.
хлорфторуглероды, или CFC, химически неактивные (инертные) молекулы газа, обычно используемые в огнетушителях, многих различных типах аэрозольных баллончиков (таких как лак для волос) и хладагентах холодильников, начиная с 1920-х годов. Использование таких продуктов приводит к выбросу хлорфторуглеродов в атмосферу, что никого особо не беспокоило в течение многих десятилетий; в конце концов, молекулы химически инертны и нетоксичны, так что никаких проблем, верно? Не так быстро.
После того, как стабильные и инертные ХФУ попадают в атмосферу, они не разрушаются и не реагируют ни с чем вокруг себя, пока не достигнут стратосферы, где УФ-излучение очень интенсивное. Высокие уровни энергии УФ-излучения достаточно сильны, чтобы оторвать атомы хлора от молекулы CFC. Эти свободные атомы хлора затем расщепляют молекулы озона в следующей реакции:
О3 + Cl → ClO + О2
Хотя третий атом кислорода в O3 молекула связана с атомом хлора, она больше притягивается к другим, одиночным атомам кислорода, поэтому после создания соединения ClO она снова быстро меняется, вот так:
ClO + O → Cl + O2
В этих реакциях хлор из молекулы CFC действует как катализатор — это помогает расстаться O3 молекулы и образуя O2 молекулы.В результате, в отличие от естественного цикла образования и повторного использования озона, озон распадается на O.2 и не перерабатывается обратно в O3 потому что для O не осталось свободных атомов кислорода2 сочетать с. На этом рисунке показан этот процесс.
Присутствие атомов хлора в атмосфере меняет естественную реакцию озона (тот, который поглощает УФ-энергию) реакцию с
О2 + О ↔ О3
О3 + О → 2О2
Вторая реакция обусловлена присутствием атомов хлора и не поглощает УФ-энергию. В результате в стратосфере отсутствуют молекулы озона; из-за этого изменения защитный слой озона постепенно стал тоньше и менее защитным во всем мире.
Об этой статье
Эта статья из книги:
- Наука об окружающей среде для чайников ,
Об авторе книги:
Алисия М. Спунер преподает науки о Земле и окружающей среде в общественном колледже и с удовольствием разрабатывает программы активного обучения для взрослых. Алисия также является автором Геология для чайников.
Эту статью можно найти в категории:
- Наука об окружающей среде ,