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:

1. Тропосфера
2. стратосфера
3. мезосфера
4. 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 ,