13)Механизм образования и разрушения озонового слоя земли

Озон образуется в верхних слоях стратосферы и нижних слоях мезосферы в результате протекания следующих реакций:

где M - различные составляющие атмосферы, например, кислород или азот.

Озон поглощает УФ-излучение, значительно уменьшая его интенсивность вблизи поверхности Земли. При этом канцерогенным является УФ-излучение с длиной волны короче 320 нм.

Озон и атомарный кислород могут реагировать в кислородной атмосфере согласно реакциям

Все эти реакции образуют так называемый цикл Чепмена. Общее содержание озона иногда выражают в виде числа молекул озона в результате их суммирования по всем широтам, долготам и высотам. На сегодняшний день это приблизительно 4×1037 молекул озона. Наиболее распространенной количественной оценкой присутствия озона в атмосфере является приведенная толщина озонного слоя, которая представляет собой толщину слоя озона, приведенного к нормальным условиям, и которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 мм до 5 мм. Области с уменьшенным содержанием озона в атмосфере на 40-50% называют «озонными дырами».

Озоновый слой образуется под воздействием солнечных лучей. Реакция образования озона:

О2+О=О3

Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встреченные в стратосфере вещ-ва, возникающие в результате природных процессов (извержения вулканов), или эмитированные (высвобожденные) человеком, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br), а также метан или оксид азота (1) – (NO2).

14) Роль хфу в разрушении озонового слоя земли

Около 90% атмосферного озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонного слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления. Однако в 1974 году американские ученые в области химии атмосферы Ш. Роуленд и М. Молина обнаружили разрушительное воздействие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон. В 1996 году за открытия в этой области им была присуждена Нобелевская премия. С тех пор не раз предпринимались попытки ограничить выброс ХФУ в атмосферу и, тем не менее, сейчас во всем мире производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных разрушить озонный слой. ХФУ, часто встречающиеся в быту и в промышленности, служат пропеллентами в аэрозольных упаковках, используются как хладагенты (фреоны) в холодильниках и кондиционерах, применяются при изготовлении упаковок из вспененного полиуретана и при чистке электронной техники. ХФУ являются высокостабильными соединениями и не поглощают солнечное излучение с большой длиной волны. Следовательно, они не могут подвергнуться его воздействию в нижних слоях атмосферы Земли и постепенно поднимаются в верхние ее слои. Преодолев озонный слой, они разрушаются под действием коротковолнового излучения, высвобождая при этом свободный хлор и разрушая озонный слой, спасающий от УФ-излучения.

Таким образом, разложение ХФУ солнечным излучением создает каталитическую цепную реакцию, согласно которой каждый атом хлора способен разрушить до 100 тысяч молекул озона.

Время жизни двух самых активных фреонов Ф-11 и Ф-12 от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно, чтобы в ближайшее время ощутить на себе последствия сегодняшней экологической неграмотности. Если сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие десятилетия количество стратосферного озона уменьшится в несколько раз. По различным данным это уменьшение может составить от 30 до 90%. При этом весьма вероятно, что:

а) рак кожи примет эпидемический характер, так как ожидается, что каждый процент уменьшения толщины озонного слоя повлечет за собой увеличение числа случаев заболевания раком кожи на 5-6%;

б) резко сократится количество планктона в мировом океане;

в) исчезнут многие виды животных, например, ракообразные;

г) УФ-излучение неблагоприятно скажется на сельскохозяйственных культурах.

Все эти явления нарушат равновесие во многих экосистемах Земли. Кроме того в результате образования так называемого «летнего» смога, одним из самых важных токсичных компонентов которого является озон, может ухудшиться общее состояние атмосферы Земли и усилится «парниковый эффект».