30. Озоновий шар.

Озоносфе́ра — шар озону в атмосфері на висоті 20—25 км. Завдяки порівняно високій концентрації озону тут інтенсивно поглинається ультрафіолетова частина сонячної радіації. Тому озоновий шар має виняткове значення для розвитку життя на Землі, перешкоджаючи проникненню на поверхню планети згубного для всього живого ультрафіолетового проміння. Озо́новий екран або озоновий шар — шар атмосфери (стратосфери), в межах якого концентрація молекул озону (О3) в 10 разів вища, ніж біля поверхні Землі. Озоновий шар лежить в стратосфері на висоті від 15 до 35 км.

Озоновий шар відкрили 1913 року Шарль Фабрі та Анрі Буїсон. У 1920-х роках озоновий шар активно досліджував професор оксфордського університету Ґордон Добсон, на честь якого названо одиницю вимірювання товщини озонового шару - одиниця Добсона. 1928 року Добсон організував світову мережу нагляду за озоновим шаром[Джерело?], яка працює й досі. Озонова діра- локальне падіння концентрації озону в озоновому шарі Землі. Пов'язано це з дією фреонів, зменшенням кількості кисню при запусках космічних кораблів та польотами реактивних літаків. Озоновий шар поглинає ультрафіолетове випромінювання, небезпечне для живих організмів. Проте життя на планеті Земля зародилося, вочевидь, в умовах відсутності озонового шару, оскільки збагачена киснем атмосфера - результат діяльності живих організмів.

31. Проблеми озону (екологічна точка зору).

Безсумнівно, це питання хвилює багатьох. Для того щоб відповісти на нього, нам слід розібратися, що таке озон і які його властивості. Озон - це хімічна сполука. У молекулі озону О₃ з'єднані три атоми кисню, а не два, як у звичайній молекулі кисню О₂. В атмосфері Землі озон міститься як дуже мала домішка - його концентрація ніде не перевищує тисячної відсотка. Незважаючи на це, озон відіграє дуже важливу роль в атмосфері Землі за рахунок своєї здатності поглинати випромінювання в деяких ділянках спектра, особливо в ультрафіолетовій та інфрачервоній. Ця здатність робить озон захисником усього живого на Землі від небезпечного для біологічних організмів (зокрема й людини) ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі 200 - 320 нм. Озон присутній в атмосфері на усіх висотах від поверхні Землі до приблизно 100 км. Його розподіл по висоті нерівномірний - найбільша концентрація молекул О₃ спостерігається в стратосфері на висоті 15-25 км. Величина максимальної концентрації змінюється залежно від різних обставин: пори року широти і т. д. Часто для зручності говорять лише про шар озону в стратосфері. Якщо зібрати весь озон, що знаходиться в стовпі атмосфери від її верхньої межі до поверхні Землі, і опустити ці молекули О3 на поверхню, то при нормальних тиску і температурі ми матимемо шар товщиною близько 3 мм. Товщину такого шару, що дорівнює одній сотій міліметра, називають одиницею Добсона (о. Д.) і використовують для опису загальної кількості озону в атмосфері над певним місцем, що позначається N (О3). Таким чином, у середньому по Землі N (О3) = 300 о. Д. Загальна кількість озону значно змінюється в просторі і часі. Вона максимальна навесні у високих (70—80°) широтах і мінімальна в екваторіальній зоні. Бувають окремі дні, тижні і навіть місяці, коли в тому чи іншому місці на Землі спостерігаються дуже високі чи дуже низькі значення N (O3). Такі коливання загальної кількості озону відчутно ускладнюють виявлення тенденції зміни (трендів) N (О3) за останні десятиліття внаслідок антропогенного забруднення атмосфери.

Але вже сьогодні нам загрожують «озонові діри». Що ж це таке - «озонна діра»? «Озоновою дірою» називають тимчасове зменшення загальної кількості озону над певною ділянкою поверхні Землі. Найбільш чітко вона зареєстрована над Антарктикою з максимумом активності у весняні (вересень-листопад для південної півкулі) місяці. Але чому саме над Антарктикою, адже там немає ніяких викидів в атмосферу? Це пояснюється особливостями глобальної циркуляції атмосфери. Узимку в полярній стратосфері південної півкулі утворюється стійкий циклон - циркумполярний вихор. Повітря усередині цього вихору рухається в основному по замкнутих траєкторіях, не виходячи за його межі. При цьому в "Антарктиці узимку практично не відбувається обмін повітрям між полярними і помірними широтами. До кінця зими повітря усередині вихора дуже охолоджується (до -7...-8°С), і в стратосфері з'являються полярні хмари, що складаються з крижинок і крапель переохолодженої рідини. Частки полярних хмар зв'язують азотні сполуки (насамперед NО2) і створюють умови для хлорного циклу руйнування озону. З прогріванням антарктичної стратосфери циркумполярний вихор руйнується, при цьому відновлюється обмін повітря з багатими озоном середніми широтами, і стратосферні хмари зникають. Звільняються молекули NО2 і зв'язують молекули окису хлору. Руйнівна дія хлорного циклу на озон слабшає, і його кількість відновлюється до безпечних концентрацій. Що ж далі?. Для багатьох компонентів цього забруднення (фреони, метан, закис азоту) отримані достовірні дані про збільшення їхньої кількості в повітрі (у тому числі й у стратосфері) протягом останніх десятиліть.

Загроза для озону. До шкідливих для озону речовин належать сполуки азоту. водню і хлору. Азот потрапляє в атмосферу переважно у вигляді азотних оксидів (NO, NО2, N2O) при використанні азотних добрив і викиді відпрацьованих газів при польотах висотних літаків. Джерелом водневих з'єднань є промислові підприємства, що виділяють в атмосферу метан, а також польоти висотних літаків і ракет, при яких безпосередньо на стратосферних висотах викидаються випари води. Нарешті, хлор потрапляє в атмосферу через дуже активне використання в промисловості і побуті хлоровмісних органічних сполук, насамперед, так званих, фреонів (хлорфторвуглеводів). За рахунок хімічної активності кисню, якого багато в атмосферному газі, утворюються цілі групи (сімейства) сполук азоту, водню і хлору. Система хімічних взаємодій, котра виникає при цьому, досить складна. Сам лише цикл процесів за участю азотних сполук об'єднує десятки реакцій. Однак остаточний ефект, важливий для нашої розповіді, досить простий. Кожне із сімейств бере участь у своєму циклі каталітичних реакцій руйнування озону. При цьому члени сімейств відіграють роль каталізаторів - вони прискорюють реакції загибелі озону, але не витрачаються самі. Постає запитання: чи вже помітне регулярне зменшення кількості озону? Спроби це точно встановити пов'язані із серйозними труднощами. Очікуване зменшення загальної кількості озону поки що відносно невелике - усього кілька відсотків. Зареєструвати таку зміну за досить довгий термін (скажімо, за 10 років) складно, тому що вона перебуває на межі точності існуючих методів вимірювання N(О3). Проте пошуки тенденцій і характеру зміни NО3) (так званих трендів) останніми роками йдуть безупинно. Встановлено, що зменшення озону існує і становить близько 2% N(О2) протягом останніх двох десятиліть. Цей показник не малий і свідчить про загрозливу тенденцію. Якщо людство не зупинить своє втручання в атмосферу через забруднення сполуками, про які йшла мова вище, то незабаром концентрація озону в атмосфері упаде нижче мінімально допустимого рівня.