День охраны озонового слоя | Озоновая дыра и наука
Озоновая дыра и наука
Что такое озон?
Озоном является особая форма кислорода, имеющая химическую формулу O3. Кислород, которым мы дышим и который так важен для жизни на Земле, имеет формулу O2.
Озон представляет собой очень малую часть нашей атмосферы, но его присутствие имеет не менее большое значение для благосостояния человека. Большая часть озона находится высоко в атмосфере, на высоте между 10 и 40 км над поверхностью Земли. Эта область называется стратосферой и здесь содержится около 90% всего атмосферного озона.
Почему мы заботимся об атмосферном озоне?
Озон в стратосфере поглощает часть биологически вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Из-за этой своей благотворной роли стратосферный озон считается «хорошим» озоном. С другой стороны, избыток озона на поверхности Земли, который образуется в результате загрязнения, считается «плохим» озоном, поскольку он может быть вредным для человека, растений и животных.
Озоновая дыра и наука
После публикации в мае 1985 года статьи с выводами Британского антарктического обследования, феномен истощения озонового слоя над Антарктидой был назван «озоновой дырой». Предполагается, что впервые этот термин использовал лауреат Нобелевской премии Шервуд Роуленд. Спутниковый снимок озоновой дыры стал глобальным символом этой экологической угрозы, который помог мобилизовать общественную поддержку для осуществления Монреальского протокола.
Работа ученых и атмосферных экологических исследователей продолжает играть первостепенную роль в информационном обеспечении политики в рамках Монреальского протокола. Изображения и научные бюллетени, посвященные процессу истощения озонового слоя, являются полезным инструментом коммуникации для информирования широкой общественности о достигнутом прогрессе и задачах.
Последние данные озоновых измерений
Некоторые озоноразрушающие вещества в различных отраслях промышленности
Аэрозоли, стерилизаторы и тетрахлорметан
ХФУ (хлорфторуглероды) используются в аэрозольной продукции, при производстве веществ для стерилизации медицинского оборудования, а также имеют широкий спектр различных практических применений, включая замораживание пищи, обработку табачного сырья, фумигацию и терапию рака. Тетрахлорметан используется в качестве сырья в производстве ХФУ-11 и ХФУ-12, в производстве основных лекарственных препаратов и сельскохозяйственных химикатов, а также в качестве промотора катализатора.
ХФУ и тетрахлорметан являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.
Пены
ХФУ широко использовались в производстве полиуретановых, фенольных, полистирольных и полиолефиновых полимеров пены, используемых в различных продуктах. К общим пенообразователям относятся ХФУ-11, ХФУ-12, ХФУ-113 и ХФУ-114.
ХФУ являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.
Галоны
Галон 1211 широко применяется для заправки переносных огнетушителей. Галон 1301 нашел широкое промышленное и коммерческое применение в стационарных системах, а также в морской, обороной и авиационной промышленности. Галон 2402 в основном используется в оборонной, промышленной, морской и авиационной отрасли в некоторых странах.
Галоны являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола.
При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.
Стратегия в секторе галонов по существу состоит из двух подходов: заменены галонов альтернативными вариантами и создания запасов или банка галонов. Альтернативными вариантами замены галонов являются галоидоуглеводороды, инертные газы, водяной туман, тонкодисперсные частицы аэрозолей и потоковые агенты. В некоторых случаях, стратегии противопожарной защиты могут быть пересмотрены и потребность в галонах устранена. Вариант создания банка галонов, который включает в себя рекуперацию, рециркуляцию и накопление запасов, используется компаниями и странами в области регулирования существующих поставок галонов для удовлетворения потребностей в контексте остающихся видов применения.
ГХФУ (гидрохлорфторуглероды)
ГХФУ (гидрохлорфторуглероды) широко применяются в холодильной промышленности, при производстве пены, растворителей, аэрозолей и средств пожаротушения, как переходные вещества-заменители ХФУ.
ГХФУ используются также в качестве сырья в производстве других химических продуктов.
ГХФУ были внедрены в 1990-х годах как альтернативные ХФУ химические вещества и добавлены в список веществ, регулируемых Монреальским протоколом. В то время считалось, что эти химические вещества, со значительно меньшей озоноразрушающей способностью (ОРС), были переходным этапом и их производство и потребление также будет ликвидировано в рамках Монреальского протокола. Многие ГХФУ, хотя и обладают значительно меньшей, чем ХФУ, озоноразрушающей способностью, имеют высокие потенциалы глобального потепления (почти в 2000 раз больше углекислого газа).
В 2006 году объем мирового производства ГХФУ составил 34 400 тонн ОРС и около 75% мирового потребления ГХФУ в системах кондиционирования и охлаждения. Чаще всего используется ГХФУ-22 или хлордифторметан.
На заседании, посвященном 20-й годовщине Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, было достигнуто соглашение, скорректировать график поэтапного отказа от ГХФУ в рамках Монреальского протокола с тем, чтобы ускорить темпы поэтапного отказа от производства и потребления ГХФУ.
Это решение приведет как к значительному уменьшению масштабов истощения озонового слоя, так и снижению темпов глобального потепления.
Бромистый метил
Бромистый метил широко используется как фумигант в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями в помещениях и на базах хранения продукции, а также для карантинной обработки. Дезинфекция позволяет с помощью газа бороться с вредителями, которые находятся в почве, в товарах длительного пользования, в скоропортящихся продуктах, а также в конструкционных деталях помещений и блоках подвижного состава, используемого при транспортировке продукции. Это химическое вещество позволяет вести борьбу с широким спектром вредителей, в том числе патогенными микроорганизмами (грибками, бактериями и передающимися через почву вирусами), насекомыми, клещами, нематодой и грызунами.
Бромистый метил является озоноразрушающим веществом, производство и потребление которого регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола и Глобального экологического фонда развивающиеся страны и страны с переходной экономикой осуществляют сокращение и, в конечном счете, поэтапный отказ от потребления этого химического вещества.
Потребление бромистого метила может быть уменьшено, а потребность вовсе устранена путем принятия альтернативных вариантов, которые были выявлены для более 90 процентов областей применения. К ним относятся химические вещества, нехимические меры — включая комплексный подход к защите растений от вредителей — или их комбинации.
Растворители, покрытия и клеи
В прошлом использование ХФУ-113 имело большое значение во многих секторах промышленности: на линиях сборки электронной продукции, для точной очистки и обезжиривании металлических поверхностей при общем процессе производства, а также в химической чистке и других промышленных областях применения. ХФУ-113 начал использоваться в 1970-х годах для обезжиривания металлических поверхностей и в других областях в связи с опасной токсичностью хлорированных растворителей использовавшихся ранее.
На протяжении многих лет 1,1,1-трихлорэтан был растворителем, заменяющим другие, более токсичные хлорсодержащие растворители для чистки металла.
Тетрахлорметан в большинстве стран больше не используется в качестве растворителя из-за своей токсичности.
ХФУ-113, 1,1,1-трихлорэтан, CTC и бромхлорметан являются озоноразрушающими веществами, производство и потребление которых регулируется в рамках Монреальского протокола. При поддержке со стороны Многостороннего фонда Монреальского протокола, оказываемой с ЮНЕП, ПРООН, ЮНИДО, Всемирным банком и двусторонними агентствами, развивающиеся страны осуществляют поэтапный отказ от этих озоноразрушающих веществ в этом секторе.
Названа одна из причин истощения озонового слоя Земли — Российская газета
Международная команда ученых впервые провела количественный анализ содержания йода в нижней стратосфере Земли. Результаты исследования, опубликованные в журнале PNAS, говорят о том, что йод оказывает разрушающее действие на озоновый слой Земли и, по-видимому, замедляет его регенерацию.
Снижение объемов выбросов в атмосферу гидрофторуглеродов (ХФУ) привело к тому, что в отдельных частях стратосферы озон медленно восстанавливается, и озоновая дыра над Антарктикой стала меньше.
Но, как ни странно, не во всех: часть этого важного для планеты защитного слоя восстанавливается крайне медленно.
«Хотя озоновый слой в верхней стратосфере показывает признаки регенерации, озон в нижней стратосфере продолжает уменьшаться по необъяснимым причинам», — говорит ведущий автор исследования Райнер Волкамер из университета Колорадо (США). Одной из возможных причин ученые называют незаконный выброс от неизвестного производства в Китае запрещенных ХФУ, таких как четыреххлористый углерод и трихлорфторметан.
Но есть и другое объяснение, о чем сообщает команда Волкамера. По оценкам ученых, причиной истощения озонового слоя в нижней стратосфере может быть йод, который содержится в антропогенных выбросах. «Йод обладает в 600 раз большим потенциалом для разрушения озона в нижних слоях стратосферы, чем хлор», — сообщают они.
Оба вещества действуют как катализаторы, которые способствуют озоноразрушающим реакциям и могут приводить к образованию новых частиц, изменяющих состав облаков и их отражательную способность.
Однако до сих пор было неясно, какое количество йода может достичь озонового слоя из нижних слоев атмосферы. «Мы знали, что йод должен быть там, но не могли определить его количество: измерительные приборы были недостаточно точными», — говорит соавтор исследования Теодор Кениг.
И вот ситуация изменилась благодаря оптическому абсорбционному спектрометру, установленному в самолет. Ученые выполнили серию полетов и с помощью спектрометра определили содержание частиц йода в нижней стратосфере.
Анализы показали, что доля йода в стратосфере составляет 0,77 триллиона, что, на первый взгляд, кажется крайне мало. Это количество сопоставимо с парой бутылок воды, которая смешалась бы с общим годовым притоком воды среднего по величине озера.
Однако из-за того, что йод активно вступает в реакции на частицах льда в верхней тропосфере, этого количества достаточно, чтобы оказать влияние на стратосферный озон. Как считают авторы, это влияние йода как минимум в 4-5 раз выше, чем у всех короткоживущих соединений брома и хлора за последние 20 лет.
«Поразительно, что эти изменения уровня озона, вызванные йодом, достаточно высоки, чтобы объяснить, почему озон в нижней стратосфере не восстанавливается, — говорит Волкамер. — До сих пор считалось, что это результат изменения воздушного обмена между тропосферой и стратосферой. Но наши измерения показывают, что тому есть и химическое объяснение».
Однако возникает вопрос, откуда поступает йод и как он попадает в стратосферу. Как это ни парадоксально, говорят исследователи, решающую роль может сыграть концентрация озона в нижних слоях атмосферы, вызванная выбросами производств и выхлопных газов. Если приземный озон достигает океана, он вступает в реакцию с морской водой и может переносить растворенный в нем йод в атмосферу. Через воздушные потоки этот йод, образуя летучие соединения, затем достигает нижней стратосферы.
По прогнозам, выбросы йода в стратосферу будут расти с повышением концентрации озона в нижних слоях атмосферы. «Поэтому необходимо продолжить изучение причин истощения озонового слоя, связанных с повышенным содержанием йода в нижней стратосфере из-за антропогенных выбросов», — говорят исследователи.
Атмосфера озонный слой
Атмосфера Водоемы Почва Диффузия в верхние слои, осаждающияея на почву и в водоем, фотохимическое разложение, нейтрализация, рассеивание в атмосфере, вымывание с атмосферными осадками, гидролиз, окисление кислородом и озоном. Поглощение гидробионтами, фотохимическое разложение, метаболическое разложение гидробионтами, осаждение на дно водоема, нейтрализация, гидролиз, рассеивание в водоеме. Минерализация органических веществ, синтез новых органических веществ, физикохимическое разложение, биохимическое разложение, испарение в атмосферу, просачивание в подземные воды, вымывание в поверхностные водоемы, транслокация в растения.[ …]
Озон содержится в атмосфере в концентрации 10 5-10 6% (масс.) и в основном распределяется в слое атмосферы на высоте 25—40 км. Он образуется в результате фотохимических процессов и при электрических разрядах.[ …]
Озон Оз — газ, образующийся из 02 в спокойном электрическом разряде в концентрации до 10 %, диамагнитен, имеет темно-голубой (синий) цвет.
Атмосфера (греч. «атмос» — пар) — газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли (табл. 6.3, по Н. Реймерсу, 1990). Общая масса атмосферы — 5,15-1015т. На высоте от 10 до50км, смаксимумом концентрации на высоте 20—25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов.[ …]
Озон — газ бледно-фиолетового цвета. В природе находится в верхних слоях атмосферы. При температуре —]11,9°С озон превращается в нестойкую жидкость темно-синего цвета. Чистый озон взрывоопасен, так как при его разложении высвобождается значительное количество тепла; очень токсичен. Максимальная допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны равна 0,0001 мг/м3. Обеззараживающее действие озона основано па высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода (0з = 02+0).
Озон окисляет все металлы, кроме золота, превращая их в окислы.[ …]
Озон (03) — аллотропная модификация кислорода. Максимальная концентрация озона наблюдается на высоте 20 — 35 км. Создаётся особый озоновый слой атмосферы, выполняющий функции защиты Земли от ультрафиолетовой радиации Солнца (практически полностью поглощает её). Кроме того, озоновый слой задерживает около 20 % инфракрасного теплового излучения Земли, создавая благоприятные условия для её теплового режима. Но излишне высокое содержание озона также нежелательно, поскольку он может оказывать токсичное, разрушительное воздействие на живые организмы из-за высоких окислительных свойств.[ …]
Озон образуется в верхних слоях атмосферы из кислорода в результате фотохимической реакции под влиянием солнечной радиации, которая вызывает диссоциацию молекул кислорода. В незначительных количествах озон образуется и в нижних слоях атмосферы при грозовых электрических разрядах, а также в результате некоторых химических процессов, ведущих к повышению концентрации озона в лесах.
[ …]
Озон как фильтр коротковолнового излучения. Химические процессы, происходящие в атмосфере, в слоях, которые расположены ниже 90 км, кроме фотодиссоциации 02, существенным образом отличаются от тех процессов, что наблюдаются на больших высотах. В мезо- и стратосфере, в отличие от более высоких слоев, концентрация 02 увеличивается, поэтому вероятность столкновения О2 с О, которое ведет к образованию 03, резко возрастает.[ …]
Озон при обычных температуре и давлении представляет собой газ бледно-фиолетового цвета. Он тяжелее воздуха, при нормальном давлении и температуре 0°С масса его 2,22 кг/м3 (масса сухого воздуха при тех же условиях 1,293 кг/м3). В нижних слоях земной атмосферы озон практически отсутствует, в высоких слоях он возникает фотохимическим путем под действием солнечной радиации.[ …]
Атмосферой называют газовую, воздушную оболочку, окружающую земной шар и связанную с ним силой тяжести. Она подразделяется на нижний слой — тропосферу (до высоты 8-18 км) и вышележащие слои — стратосферу (до 40-55 км), мезосферу (до 80-85 км), ионосферу (до 500-800 км) и экзосферу (800-2000 км).
Наиболее освоенными человеком являются тропосфера и стратосфера (последняя в значительно меньшей степени). Общая масса атмосферы составляет 1,15 1015т. Ее основные компоненты — азот (78,08%), кислород (20,95%), аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%), остальные элементы (водород, озон и др.) находятся в чрезвычайно малых количествах. Кроме газов в атмосфере присутствуют также различные аэрозоли и водяной пар.[ …]
Озон поглощает жесткие ультрафиолетовые излучения Солнца как Хвз в той спектральной области, которая является наиболее опасной для организмов, т.к. этим излучением разрушаются органичес-кие молекулы ДНК, отвечающие за передачу наследственных признаков. Поэтому исчезновение озонного слоя означало бы исчезновение высших форм жизни. Изменение концентрации озона в атмоофере служит предвестником потеплений о похолоданий, изменений направлений ветра, влияет на биолога ческу ю опстему человека, особенно нэ кожу. Строение атмосферы показано на рво. 3.[ …]
Атмосфера — газовая оболочка Земли.
Состав сухого атмосферного воздуха: азот — 78,08 %, кислород — 20,94 %, диоксид углерода — 0,033 %, аргон — 0,93 %. Остальное — примеси: неон, гелий, водород и др. Пары воды составляют 3-4 % от объема воздуха. Плотность атмосферы на уровне моря 0,001 г/см ’. Атмосфера защищает живые организмы от вредного воздействия космических лучей и ультрафиолетового спектра солнца, а также предотвращает резкое колебание температуры планеты. На высоте 20-50 км основная часть энергии ультрафиолетовых лучей поглощается за счет превращения кислорода в озон, образуя озоновый слой. Суммарное содержание озона не более 0,5 % массы атмосферы, составляющей 5,15-1013 т. Максимум концентрации озона на высоте 20-25 км . Озоновый экран — важнейший фактор сохранения жизни на Земле. Давление в тропосфере (приземный слой атмосферы) уменьшается на 1 мм рт. столба при подъеме на каждые 100 метров.[ …]
Молекулы озона, как и кислорода, электрически нейтральны, т. е. не несут электрического заряда. Поэтому само по себе магнитное поле Земли не влияет на распределение озона в атмосфере.
Верхние слои атмосферы, где под воздействием космических и солнечных лучей образуются ионы различных газов (аэроионы), называют ионосферой. Она практически совпадает с озоновым слоем.[ …]
Озоновый слой Земли — это слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7—8 (на полюсах), 17—18 (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для всего живого на Земле. Его концентрация на высоте 20—22 км от поверхности Земли, где она достигает максимума, ничтожно мала. Эта естественная защитная пленка очень тонка: в тропиках ее толщина составляет всего 2 мм, у полюсов она вдвое больше.[ …]
Озоновый слой рассматривается в качестве одного из основных климатообразующих элементов атмосферы. Активно поглощающий ультрафиолетовое излучение озоновый слой создает оптимальные световой и термический режимы земной поверхности, благоприятные для существования живых организмов на Земле.
Концентрация озона в стратосфере непостоянна, увеличиваясь от низких широт к высоким, и подвержена сезонным изменениям с максимумом весной.[ …]
Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар я располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20—25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.[ …]
Озоновый слой является своеобразным стабилизатором и демпфером в механизме температурного режима атмосферы. Стратосферный слой озона во многом определяет температурный режим атмосферы. На более верхних уровнях атмосферы за счет поглощения коротковолновой части УФ излучения атомами водорода, азота, кислорода их кинетическая энергия возрастает, а, следовательно, возрастает и температура атмосферы. До высот 80 км достигает ослабленная часть УФ излучения Солнца. В этой области поглощение незначительно, поэтому температура принимает минимальное значение («180 К).
[ …]
Нарушение озонного слоя существенно влияет на прохождение через атмосферу жесткого ультрафиолетового излучения, что ведет к серьезным биологическим последствиям, а также повлияет на распределение температуры в стратосфере, а следовательно, и на климат Земли.[ …]
Поскольку озонный слой выполняет важную защитную функцию в атмосфере — не пропускает к поверхности земли губительное УФ излучение с длинами волн короче 300 нм, вопрос устойчивости озонного слоя является одной из основных проблем физики атмосферы.[ …]
Каждые 100 м хода луча и каждые 10 млрд-1 концентрации озона дают оптическую плотность 0,0125. В продаже имеется УФ-озон-фото-метр, изготовляемый фирмой Harold Kruger Instrument (г. Сан-Габриэль, штат Калифорния, США).[ …]
Озоновый экран — слой атмосферы с наибольшей концентрацией молекул озона Оз на высоте около 20-25 км, поглощающий жесткое ультрафиолетовое излучение, гибельное для организмов. Разрушение о.э. в результате антропогенного загрязнения атмосферы таит угрозу всему живому, и прежде всего человеку.
[ …]
Среди компонентов атмосферы, связанных с проблемой климата, озон занимает особое место в связи с его определяющей ролью в поглощении солнечного излучения в коротковолновой части ультрафиолетовой области. Хорошо известно, что озонная оболочка атмосферы Земли обеспечивает практически полное поглощение этого излучения, губительного для всего живого на Земле, хотя ее толщина, если собрать все молекулы озоиа, содержащиеся в вертикальном столбе атмосферы в ее приземном слое, составит всего несколько миллиметров. В связи с этим разрушение озонного слоя не может не волновать все человечество. Явление образования озонных дыр в стратосфере впервые обнаружено более 10 лет назад в высоких широтах южного полушария космическими средствами.[ …]
В настоящее время в атмосфере наблюдается рост содержания некоторых малых газов, таких как углекислый газ СО2, закись азота N20, метан СН4, озон О3, пары воды, хлорфторуглероды и другие галогенпроизводные углерода (фреоны). Эти так называемые парниковые газы, как и основные составляющие атмосферы (азот, кислород), пропускают к поверхности Земли видимую (световую) часть солнечного излучения оптического диапазона.
Поглощаемая земной поверхностью солнечная энергия нагревает ее, что приводит к тепловому длинноволновому (инфракрасному1) излучению в окружающее пространство. Однако это излучение в значительной степени задерживается компонентами атмосферы и прежде всего парниковыми газами; часть тепла вновь отражается на поверхность Земли. Задержание тепловой энергии у приповерхностного слоя приводит к повышению его температуры («парниковый эффект»).[ …]
Разрушение «озонового слоя». Озоновый слой (озоносфера) — слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона (03) на высоте 20—25 (22—24) км. Содержащееся в озоновом слое количество озона невелико: в приземных условиях атмосферы (при давлении 760 мм и температуре +20° С) он образовал бы слой толщиной всего 3 мм. В атмосфере озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения (рис. 27).[ …]
Наблюдаемые изменения в озонном слое атмосферы Земли, в частности обнаружение антарктической «озонной» дыры, привлекли внимание широких кругов не только специалистов по атмосферным наукам, но и ученых разных специальностей, активистов «зеленого» движения за защиту окружающей среды и, можно сказать, народные массы.
Среди многочисленных статей и заметок в специальных и научно-популярных журналах и в разных газетах, многие из которых в целом верно излагают явление и ход его изучения, встречаются совсем неквалифицированные, однако с претензией на «научность».[ …]
Озоновый экран (озоносфера) — это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию молекул) озона на высоте 22-26 км.[ …]
Добсона единица — единица содержания озона (еД), равная одной сотой приведенной толщины слоя озона, т. е. толщины слоя, которая получилась бы, если весь содержащийся в атмосфере озон был бы приведен к нормальным условиям. 1 еД равна 0,03 мм.[ …]
При решении теоретической задачи о режиме озона надо учитывать, кроме того, возможное различие констант фотохимических реакций в лабораторных условиях и в реальной атмосфере [43] в условиях быстро меняющейся при затмении радиации [126]. Возможно также включение других, кроме чисто фотохимических, механизмов, нарушающих устойчивость озонного слоя во время затмения, например, связанного с изменением динамических и турбулентных параметров атмосферы в условиях резких изменений радиации при затмении [92, 268].
Таким образом, имеется ряд новых, неучтенных факторов, на которые надо обратить внимание при решении теоретической задачи о режиме озона во время затмения.[ …]
В 1985 г. принята Венская конвенция по защите озонного слоя Земли, которая потом дополнялась Монреальским протоколом в 1987 г. и поправками к нему Лондонской (1990 г.) и Копенгагенской (1992 г.) конференций. Ныне производство агрессивных по отношению к озоновой оболочке фреонов запрещено. Однако время пребывания в атмосфере уже попавших туда этих газов оценивается периодом от 60 до 400 лет и поэтому озоновый слой продолжает больше и больше каталитически разрушаться свободным хлором, а также оксидами азота.[ …]
Настоящая работа посвящена исследованию суммарного озона (ОС). Под суммарным озоном, или общим содержанием атмосферного озона, имеется в виду количество озона в вертикальном столбе атмосферы. Наиболее подробные и систематические сведения об атмосферном озоне были получены в результате измерения ОС на сети станций.
Данные о вертикальном распределении озона в атмосфере менее надежны, чем о суммарном озоне, содержат большую погрешность, собраны с меньшего числа станций и за менее продолжительные периоды. Поэтому в настоящей работе в качестве основной величины, характеризующей озонный слой в атмосфере, используется ОС.[ …]
Согласно упрощенным расчетам, продолжение выброса галогеноуглеводородов в атмосферу со скоростями на уровне 1972 г. приведет к уменьшению содержания озона в стратосфере на 6,5 %, с особенно резким уменьшением концентрации Оз (на 14—17 %) на высотах 35—40 км.[ …]
Фотохимические реакции не являются единственными реакциями в атмосфере. Там происходят многочисленные превращения с участием десятков тысяч химических соединений, течение которых ускоряется радиацией (солнечная радиация, космическое излучение, радиоактивное излучение), а также каталитическими свойствами присутствующих в воздухе твердых частиц и следов тяжелых металлов. Значительные изменения претерпевают попадающие в воздух диоксид серы и сероводород, галогены и межгалогенные соединения, оксиды азота и аммиак, альдегиды и амины, сульфиды и меркаптаны, нитросоединения и олефины, полиядерные ароматические углеводороды и пестициды.
Иногда эти реакции могут служить причиной не только качественных, но и количественных изменений в глобальном составе атмосферы планеты, приводящих к изменению климата на Земле. Аккумулируясь в верхних слоях атмосферы, фтор-хлоруглеводороды фотолитически разлагаются с образованием оксидов хлора, которые взаимодействуют с озоном, уменьшая его концентрацию в стратосфере [5]. Аналогичный эффект наблюдается и при реакциях озона с оксидами серы, оксидами азота и углеводородами. В результате разложения вносимых в почву азотных удобрений происходит эмиссия в атмосферу оксида азота N0, который взаимодействует с атмосферным озоном, превращая его в кислород. Все эти реакции уменьшают содержание озона в слоях атмосферы на высоте 20—40 км, которые защищают приземный слой атмосферы от солнечной радиации высокой энергии. Подобные превращения приводят к глобальным изменениям климата планеты.[ …]
После завершения МГГ ВМО уделяла лишь частичное внимание проблеме озона. В составе ее Комиссии по атмосферным наукам (КАН ВМО) имелась должность «докладчика по озону», который должен был ежегодно в кратком отчете информировать ВМО о состоянии проблемы.
Так было до сессии КАН в Версале в 1973 г. Однако прогресс- исследований последних лет, и в том числе возникшая идея о возможной опасности загрязнения атмосферы для слоя озона, должны были отразиться и [ …]
Эти реакции образуют так называемый цикл Чепмена. Общее содержание озона иногда выражают как число молекул, получаемое в результате суммирования по всем широтам, долготам и высотам. На сегодняшний день это количество приблизительно равно 4 1037 молекул озона. Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя X — это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40—50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».[ …]
В связи с развитием исследований по вопросу антропогенного воздействия на озонный слой отмечается значительное увеличение работ по фотохимии атмосферы и, в частности, по фотохимической теории атмосферного озона.
При этом заметно возросло количество атмосферных составляющих, привлекаемых для различных модельных расчетов распределения озона в атмосфере [3,14,76,159,205].[ …]
Биосфера — общепланетарная оболочка Земли, где существует жизнь. Учение о биосфере создано В.И.Вернадским (1863-1945). В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном -тонким слоем озона на высоте 16-20 км. Океан насыщен жизнью целиком. В глубину твердой части Земли активная жазнь проникает местами до 3 км (бактерии). Биосфера представляет собой глобальную жи-сксгему, поддерживаемую биологическим круговоротом вещества и потоками солнечной энергии.[ …]
Одним из основных загрязнителей, влияющих на прозрачность воздуха, является диоксид углерода. Ежегодно количество С02 в атмосфере возрастает на 0,4%. Подсчитано, что содержание С02 в атмосфере при сегодняшнем уровне технологии будет удваиваться каждые 23 года, что может привести к глобальному повышению температуры. Принимая во внимание, что при сжигании топлива за год в окружающую среду поступает 14,2- 1016 кДж теплоты, можно предположить, что, рассеиваясь в околоземном пространстве, эта теплота приведет к существенному изменению его температурного режима.
Следует отметить, что в процессах, обеспечивающих нормальные условия развития экосистем, важную роль играет озон. Хотя в атмосфере содержание озона невелико (2 ■ 10 б % по объему), тем не менее его роль в защите поверхности Земли от жесткого ультрафиолетового излучения трудно переоценить. Разрушение озонового слоя на 50% повлечет за собой увеличение дозы ультрафиолетового облучения в 10 раз.[ …]
После многочисленных международных экспедиций в Антарктиде было установлено, что помимо различных физико-географических факторов все же основным является наличие в атмосфере значительного количества хлорфторуглеродов (фпеонов). Последние широко применяются и производстве и быту в качестве хладоагентов, пенообразователей, растворителей в аэрозольных упаковках и т.д. Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Всего в мире производится около 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ. В последние годы установлено, что выбросы сверхзвуковых самолетов могут привести к разрушению 10% озонного слоя атмосферы, так один запуск космического корабля типа “Шаттл” приводит к “гашению” не менее 10 млн т озона.
Одновременно с истощением озонового слоя в стратосфере отмечается увеличение концентрации озона в тропосфере у поверхности Земли, но это не сможет компенсировать истощение озонового слоя, так как его масса в тропосфере едва составляет 10% от массы в озоносфере.[ …]
Таким образом, очевидно, что ядерные взрывы, особенно при массированном ударе, не только приведут к разрушительным, поражающим эффектам локального масштаба, но и вызовут серьезнейшие глобальные нарушения биосферы — необратимые изменения климата, разрушение озонного слоя Земли, нарушение атмосферы в целом, существенную перестройку земных и водных экосистем.[ …]
Возможные геофизические и экологические последствия воздействия этих поражающих факторов перечислены в табл. 10.1 и 10.4. Среди них прежде всего следует назвать массовые радиационные и иные поражения биотической составляющей экосистем (в том числе связанные с уменьшением прохождения через атмосферу солнечного излучения), возможные изменения погоды и климата, разрушение озонного слоя Земли, изменение радиационных и электрических свойств тропосферы, нарушение состояния ионосферы и магнитосферы.
[ …]
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА КЛИМАТ — в некоторых регионах земного шара в последние годы эти воздействия стали критическими и опасными для биосферы и для существования самого человека. Все это приводит к увеличению концентрации в атмосферном воздухе антропогенных загрязнителей: моноксида и диоксида углерода, метана, оксидов азота, диоксида серы, озона, фреонов и др. Они оказывают существенное воздействие на глобальный климат, вызывая негативные последствия (рис. 39): “парниковый эффект”, истощение “озонного слоя”, кислотные дожди, фотохимический смог и др., что более подробно будет рассмотрено при освещении данных терминов и понятий.[ …]
В настоящее время повышенное содержание оксидантов регистрируется также в атмосферном воздухе ряда городов Канады, Мексики, Западной Европы и Японии [5, 6]. Поданным эпизодических измерений содержания оксидантов в загрязненном воздухе городов нашей страны [7—9] можно заключить, что их максимальная концентрация (с 10—20-минутным усреднением) довольно низкая, ОД—0,15 мг/м3, что близко к максимально возможному естественному содержанию в атмосфере озона (0,1 мг/м3), заносимого из стратосферы.
Необходимы дальнейшие исследования с целью подтверждения фотохимической природы образования оксидантов на улицах наших городов, что может быть сделано, например, снятием вертикального профиля озона в нижнем слое тропосферы.[ …]
ХИМИЯ И АЛХИМИЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ
В рубрике “Гипотезы, предположения, догадки” журнала (см. “Наука и жизнь” № 9, 2000 г.) была опубликована статья кандидата технических наук Н. Чугунова “Озоновый слой и миф об опасности из космоса”. В этой статье автор выдвигает свою точку зрения на механизм поглощения солнечного ультрафиоле та земной атмосферой. Суть его гипотезы заключается в том, что все живое на Земле защищает не озоновый слой, как считает большинство исследователей, а кислород верхних слоев атмосферы. Редакция получила несколько писем с просьбой рассказать, насколько она оправдана. По мнению доктора физико-математических наук, заведующего лабораторией института энергетичес ких проблем химической физики РАН профессора И. К. Ларина, гипотеза не выдерживает критики, а порой и прямо противоречит известным фактам.
Распределение температуры атмосферы и концентрации озона в ней по высоте. Максимальное количество озона находится на высоте 20-25 км, минимальная температура — на высоте около 85 км, отмечая границу между мезосферой и термосферой.
Всю зиму над Антарктикой висит устойчивый циклон.
Зависимость высоты, на которой происходит поглощение 90% солнечного света, от длины волны излучения.
Механизм образования озона по Чепмену (1) и цепные процессы разрушения озона (2).
Механизм образования весенней антарктической озоновой дыры.
‹
›
Четыреста миллионов лет назад в атмосфере появился слой озона, достаточно плотный, чтобы жизнь из океана смогла шагнуть на сушу. Это дало начало уникальной, быть может единственной во Вселенной, эволюционной цепи, породившей громадное разнообразие живых форм, включая человека. А в наши дни (ирония судьбы!) человек чуть не погубил то, благодаря чему он появился на Земле.
Однако у человечества хватило ума и здравого смысла, чтобы вовремя остановиться. Озоновый слой стал предметом всеобщего внимания. К его изучению привлекли сотни тысяч специалистов во всем мире, затратили громадные материальные средства. В результате стало значительно яснее, какие процессы происходят как в озоносфере, так и во всей атмосфере.
Озон поглощает солнечный ультрафиолет в диапазоне 200—300 нм, проникающий в длинноволновом участке этого диапазона вплоть до верхней тропосферы. С высоты около 20 км (нижняя граница озонового слоя) начинается рост температуры, который продолжается до высот около 50 км (верхняя граница озонового слоя). Если бы не было озонового слоя или если он не поглощал бы ультрафиолет, падение температуры, имеющее место в тропосфере, продолжалось бы вплоть до высоты порядка 80 км. Там уже появляется жесткое ультрафиолетовое излучение, способное ионизовать молекулы воздуха. Его энергия в конце концов превращаетс я в тепло, нагревающее воздух и вызывающее рост температуры выше 80 км.
(Кстати, эту точку зрения на роль озона в термической стратификации атмосферы разделяет и Прокофьева И.А., автор книги “Атмосферный озон” (М.; Л., 1951), которую Н. Чугунов указал в списке литературы.)
Поглощая солнечный ультрафиолет, молекулы озона разрушаются, образуя атомы кислорода. Но озоновый слой при этом не исчезает — устанавливается равновесие между количеством озона и атомами кислорода, причем более высокому уровню ультрафиолета соответствует более низкая концентрация озона. Это, в частности, объясняет , почему в тропиках, где интенсивность ультрафиолета велика, озона мало, а в высоких широтах, где солнечное излучение слабо, — много.
Теоретически и практически доказано, что в диапазоне длин волн 200—300 нм определяющую роль в распределении солнечного излучения по высоте земной атмосферы играет его поглощение молекулами озона, слой которого простирается от 10—15 км до высоты более 50 км с наибольшей концентрацией на высоте 20—25 км. Озон чрезвычайно сильно поглощает ультрафиолет длиной волны около 250 нм, и уже к высоте 40 км от этого излучения остается только 10%, а все остальное поглощается вышележащим слоем.
А до высот 20—25 км излучение в диапазоне длин волн 255—266 нм, чрезвычайно опасное в биологическом отношении, практически не доходит. Поэтому о нем можно спокойно забыть: его интенсивность не изменится, даже если озона станет в десять раз меньше.
Разнообразные и многочисленные эксперименты показали, что излучение в диапазоне длин волн 280—320 нм также опасно. Именно это излучение при истощении озонового слоя будет усиливаться, приводя к разнообразным негативным последствиям.
Таким образом (повторим еще раз), интенсивность проходящего солнечного излучения в диапазоне длин волн 200—300 нм на разных высотах полностью определяется только распределением озона в атмосфере.
Распределение стабильных молекул в атмосфере до высот порядка 100 км определяется исключительно барометрическим законом, согласно которому давление падает с высотой по экспоненте. А поскольку молекулы озона рождаются в самой атмосфере, их высотное распределение стремится стать таким же, как у воздуха (попросту говоря, много внизу и мало наверху).
И в зависимости от времени жизни частиц оно будет в той или иной мере приближаться к барометрическому.
Озон в атмосфере образуется по механизму, предложенному выдающимся английским геофизиком С. Чепменом семьдесят лет назад. Суть этого механизма состоит в том, что на высотах 20—45 км молекулярный кислород распадается на атомы под действием солнечного ультрафиолета. Образовавшиеся атомы быстро прилипают к молекулам кислорода, давая молекулы озона. Распадаются они в результате реакции с атомами кислорода (возникающими главным образом при фотораспаде озона), образуя две молекулы кислорода. Схема Чепмена просуществовала без изменений до середины 60-х годов, когда была создана теория цепных процессов разрушения озона с участием водородных, азотно-окисных и галоидных (хлор—бром—йод) соединений, попадающих в атмосферу в основном из промышленных выбросов. Однако основа этих новых механизмов осталась “чепменовской”.
Из механизма Чепмена следует, что отсутствие ультрафиолетового излучения способствует сохранению и накоплению озона — ночью его содержание в атмосфере практичес ки не меняется.
Именно этим и объясняется накопление озона в стратосфере Антарктики и Арктики в течение полярной зимы.
Влияние солнечного света проявляется и в механизме образования “озонной дыры”, который заключается в следующем.
В течение холодной антарктической зимы, когда температура нижней стратосферы падает до 80 градусов ниже нуля, холодный воздух начинает опускаться вниз, в результате чего под действием сил Кориолиса на высотах 10—20 км образуется полярный вихрь, изолирующий воздух внутри своего объема от остального пространства. В этом воздухе образуются стратосферные полярные облака, содержащие молекулы воды и азотной кислоты (она в небольших количествах постоянно образуется из окислов азота природного происхождения). На поверхности частиц облаков протекают реакции, приводящие к образованию из слабоактивных, достаточно устойчивых соединений хлора малоустойчивых молекул Cl2 и HOCl. Процессы идут в течение всей зимы, в результате чего к ее концу в полярном вихре накапливается значительное количество этих слабосвязанных компонент.
С восходом солнца в начале весны, то есть в начале сентября, они легко распадаются, и образуются активные хлорные частицы, начинающие разрушать озон цепным путем.
Поскольку вихрь еще существует и никакого обмена с соседними, богатыми озоном областями стратосферы нет, содержание озона быстро уменьшается, и внутри вихря, на высоте 10—15 км, озон полностью исчезает. Далее происходит разогрев воздуха, распад вихря и расползание остатков дыры по Южному полушарию.
Таковы в общих чертах механизмы образования и разрушения озона. Их справедли вость подтверждена многочисленными измерениями и теорией. Несмотря на это, Н. Чугунов считает их ошибочными. Рассуждал он следующим образом: если бы ультрафиолетовое излучение поглощалось озоном, то следствием этого было бы либо “…нагревание озонового слоя. Однако он расположен на высоте устойчиво холодной атмосферы”; либо “…разрушение озона”, но тогда он не мог бы выполнять свои защитные функции; либо неограниченное накопление энергии в озоновом слое вплоть до взрыва.
Отсюда и следует, “что мнение о поглощении озоновым слоем жесткого ультрафиолета не обосновано”.
Развивая эту мысль, Чугунов пишет: “На высоте 34 км излучений с длиной волн короче 280 нм не обнаружено. Наиболее же биологически опасным считается излучение с длинами волн от 255 до 266 нм. Из этого следует, что губительный ультрафиолет поглощается, не достигнув озонового слоя, то есть высот 20—25 км. А до поверхности Земли доходит излучение с минимальной длиной волны 293 нм, опасности не представляющее. Таким образом, озоновый слой не принимает участия в поглощении биологически опасного излучения”.
На самом же деле, как уже говорилось выше, излучение в диапазоне 200—300 нм поглощается озоном, образуются атомы кислорода, и происходит нагрев окружающего воздуха, а излучение в диапазоне 300—400 нм действительно почти без потерь доходит до земной поверхности.
Пытаясь объяснить образование озонового слоя с помощью своей гипотезы, согласно которой этот слой ничего не поглощает, Чугунов пишет: “При поглощении энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения часть молекул ионизуется, теряя электрон и приобретая положительный заряд, а часть диссоциирует на два нейтральных атома.
Свободный электрон, образовавшийся при ионизации, соединяется с одним из атомов, образуя отрицательный ион кислорода. Разноименно заряженные ионы соединяются, образуя нейтральную молекулу озона”. По описанному механизму озон образуется главным образом в мезосфере, хотя механизм “работает” и в стратосфе ре, и в тропосфере. Из мезосферы озон (будучи тяжелее воздуха в 1,62 раза) опускается вниз, где на высоте 20—25 км приходит в равновесное состояние, образуя наиболее плотный слой. А согласно его версии образования озоновых дыр, “…летом и осенью над Антарктидой и зимой и весной над Северным полюсом атмосфера Земли практически не подвергается воздействию ультрафиолета. Полюса Земли в эти периоды находятся в “тени”, над ними нет источника энергии, необходимой для образования озона…”. На самом же деле механизм, предложенный Чугуновым, в принципе не работает не только в тропосфере и стратосфере, но даже и в мезосфере по той простой причине, что ионизующее молекулярный кислород коротковолновое излучение Солнца не проникает в атмосферу глубже 90 км.
Что же касается механизма образования антарктической озонной дыры, то мы обсудили его выше. Здесь добавим только, что в противовес гипотезе Чугунова она возникает весной, при появлении в Антарктиде солнечного света.
Решающий аргумент в пользу антиозоновой гипотезы заключается в следующем. Если иметь в виду, что при нормальном атмосферном давлении толщина озонового слоя составляла бы 3—4 мм, то “практически невозможно представить, до каких сверхвысо ких температур должен был разогреться столь маломощный слой, если бы он действительно поглощал почти всю энергию ультрафиолетового излучения”. Выше, однако, уже неоднократно говорилось, что озон распределен в атмосфере на десятки километров по высоте. На одну молекулу озона приходится около миллиона молекул воздуха. Поэтому никаких сверхвысоких температур в результате поглощения ультрафиолета озоновым слоем не возникает.
Падение температуры с высотой в тропосфере Чугунов объясняет тем, что при поглощении энергии молекулами воздуха происходит его охлаждение.
Это неверно, поскольку поглощенная энергия неизбежно превращается в тепло. В действительности падение температуры происходит потому, что с высотой уменьшается “греющий” тропосферу поток инфракрасного излучения, который идет с поверхности Земли и поглощается по мере продвижения вверх парами воды и другими парниковыми газами.
Образование в стратосфере молекул озона в результате реакции возбужденной и невозбужденной молекул кислорода (как это утверждается в “Подробностях…” статьи Чугунова) невозможно по энергетическим причинам. Так же, как невозможна ионизация молекул кислорода на высоте 50 км, — на этих высотах нет излучения, способного вызвать такие процессы. Понижение температуры с высотой на высотах 60—80 км происходит не в результате поглощения “фотонов излучения”, а как раз наоборот: здесь никакое излучение не поглощается — ни идущий сверху (и неспособный ионизовать воздух) ультрафиолет из-за малой плотности поглощающих компонент, ни тем более идущее снизу инфракрасное излучение.
Более подробное изложение затронутых вопросов можно найти на сайте автора “Озоновый слой Земли” по адресу http://iklarin.narod.ru/index.htm
НАСА сообщило о рекордно низком уровне озона над Арктикой
https://ria.ru/20200417/1570210817.html
НАСА сообщило о рекордно низком уровне озона над Арктикой
НАСА сообщило о рекордно низком уровне озона над Арктикой — РИА Новости, 17.04.2020
НАСА сообщило о рекордно низком уровне озона над Арктикой
Исследователи НАСА сообщают о беспрецедентном истощение озонового слоя над Арктикой. Анализ спутниковых наблюдений показывает, что уровень озона достиг своей… РИА Новости, 17.04.2020
2020-04-17T18:21
2020-04-17T18:21
2020-04-17T18:21
наука
сша
антарктида
наса
арктика
земля — риа наука
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/04/11/1570209360_1:0:1466:824_1920x0_80_0_0_8e7b1fc3b82184f9463e2ec61d2b469d.
jpg
МОСКВА, 17 апр — РИА Новости. Исследователи НАСА сообщают о беспрецедентном истощение озонового слоя над Арктикой. Анализ спутниковых наблюдений показывает, что уровень озона достиг своей самой низкой точки в 205 единиц Добсона 12 марта 2020 года.Стратосферный озоновый слой, расположенный в диапазоне от 11 до 40 километров над поверхностью Земли, поглощает вредное ультрафиолетовое излучение, которое может нанести вред растениям и животным и воздействовать на людей, вызывая катаракту, рак кожи и подавляя иммунную систему.НАСА совместно с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) осуществляет мониторинг стратосферного озона с использованием спутников, в том числе спутника НАСА «Аура», спутника НАСА-НОАА «Суоми» и Объединенной полярной спутниковой системы NOAA-20. Микроволновый эхолот на борту спутника «Аура» также оценивает стратосферные уровни озоноразрушающего хлора.В отличие от Антарктики, где ежегодно в сентябре и октябре во время весны в Южном полушарии возникает настоящая озоновая «дыра», по отношению к озоновому слою над Арктикой исследователи НАСА предпочитают применять термин «истощение».
Для сравнения, уровни озона над Антарктидой весной обычно падают примерно до 120 единиц Добсона. В Арктике мартовские значения иногда опускаются до 240 единиц. Подобные низкие уровни озона имели место в верхних слоях атмосферы — в стратосфере — в 1997 и 2011 годах. Но в этом году был побит рекорд.»Такой низкий уровень арктического озона, как в этом году, случается примерно раз в десятилетие, — приводятся в пресс-релизе НАСА слова Пола Ньюмана (Paul Newman), главного специалиста по наукам о Земле в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. — Это касается общего состояния озонового слоя, поскольку уровень арктического озона обычно высокий в марте и апреле».Мартовское истощение озонового слоя в Арктике, по мнению ученых, было вызвано сочетанием факторов, возникших из-за необычайно слабых «волновых» событий в верхней атмосфере с декабря по март. Эти волны управляют движением воздуха в верхних слоях атмосферы, аналогично погодным факторам, которые мы наблюдаем в нижних слоях атмосферы, но в гораздо больших масштабах.
Обычно эти волны распространяются вверх от нижних слоев атмосферы в средних широтах и разрушают контур циркумполярных ветров, которые циркулируют вокруг Арктики. При этом они приносят с собой озон из других частей стратосферы, пополняя резервуар над Арктикой, а также способствуют нагреванию арктического воздуха. Более высокие температуры создают неблагоприятные условия для формирования полярных стратосферных облаков, выделяющих хлор, который участвует в озоноразрушающих реакциях.С декабря 2019 года по март 2020 года стратосферные волновые явления были слабыми и не нарушали полярных ветров. Таким образом, ветры действовали как барьер, не позволяя озону из других частей атмосферы восполнять его уровень над Арктикой. Кроме того, стратосфера оставалась холодной, что привело к образованию полярных стратосферных облаков, которые позволили химическим реакциям высвободить реактивные формы хлора, такие как хлорфторуглероды, и вызвать истощение озонового слоя.Напомним, что применение хлорфторуглеродов в промышленности было запрещено в конце 1980-х годов Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой.
«Мы не знаем, что послужило причиной слабой динамики волн в этом году, — сказал Ньюман. — Но мы знаем, что, если бы мы не прекратили выбрасывать хлорфторуглероды в атмосферу из-за Монреальского протокола, истощение арктических ресурсов озона в этом году было бы намного сильнее».
https://ria.ru/20200305/1568176467.html
https://ria.ru/20200311/1568432418.html
сша
антарктида
арктика
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
сша, антарктида, наса, арктика, земля — риа наука
МОСКВА, 17 апр — РИА Новости. Исследователи НАСА сообщают о беспрецедентном истощение озонового слоя над Арктикой. Анализ спутниковых наблюдений показывает, что уровень озона достиг своей самой низкой точки в 205 единиц Добсона 12 марта 2020 года.Стратосферный озоновый слой, расположенный в диапазоне от 11 до 40 километров над поверхностью Земли, поглощает вредное ультрафиолетовое излучение, которое может нанести вред растениям и животным и воздействовать на людей, вызывая катаракту, рак кожи и подавляя иммунную систему.
В отличие от Антарктики, где ежегодно в сентябре и октябре во время весны в Южном полушарии возникает настоящая озоновая «дыра», по отношению к озоновому слою над Арктикой исследователи НАСА предпочитают применять термин «истощение».
Для сравнения, уровни озона над Антарктидой весной обычно падают примерно до 120 единиц Добсона. В Арктике мартовские значения иногда опускаются до 240 единиц. Подобные низкие уровни озона имели место в верхних слоях атмосферы — в стратосфере — в 1997 и 2011 годах. Но в этом году был побит рекорд.5 марта 2020, 09:15НаукаУченые предупредили о резком разрушении озонового слоя над Арктикой«Такой низкий уровень арктического озона, как в этом году, случается примерно раз в десятилетие, — приводятся в пресс-релизе НАСА слова Пола Ньюмана (Paul Newman), главного специалиста по наукам о Земле в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА.
— Это касается общего состояния озонового слоя, поскольку уровень арктического озона обычно высокий в марте и апреле».
Мартовское истощение озонового слоя в Арктике, по мнению ученых, было вызвано сочетанием факторов, возникших из-за необычайно слабых «волновых» событий в верхней атмосфере с декабря по март. Эти волны управляют движением воздуха в верхних слоях атмосферы, аналогично погодным факторам, которые мы наблюдаем в нижних слоях атмосферы, но в гораздо больших масштабах.
Обычно эти волны распространяются вверх от нижних слоев атмосферы в средних широтах и разрушают контур циркумполярных ветров, которые циркулируют вокруг Арктики. При этом они приносят с собой озон из других частей стратосферы, пополняя резервуар над Арктикой, а также способствуют нагреванию арктического воздуха. Более высокие температуры создают неблагоприятные условия для формирования полярных стратосферных облаков, выделяющих хлор, который участвует в озоноразрушающих реакциях.
С декабря 2019 года по март 2020 года стратосферные волновые явления были слабыми и не нарушали полярных ветров.
Таким образом, ветры действовали как барьер, не позволяя озону из других частей атмосферы восполнять его уровень над Арктикой. Кроме того, стратосфера оставалась холодной, что привело к образованию полярных стратосферных облаков, которые позволили химическим реакциям высвободить реактивные формы хлора, такие как хлорфторуглероды, и вызвать истощение озонового слоя.
Напомним, что применение хлорфторуглеродов в промышленности было запрещено в конце 1980-х годов Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой.
«Мы не знаем, что послужило причиной слабой динамики волн в этом году, — сказал Ньюман. — Но мы знаем, что, если бы мы не прекратили выбрасывать хлорфторуглероды в атмосферу из-за Монреальского протокола, истощение арктических ресурсов озона в этом году было бы намного сильнее».
11 марта 2020, 14:09НаукаУченые подтвердили права России на арктический шельф16 сентября — Всемирный день озона
Всемирная метеорологическая организация вместе с остальным международным сообществом отмечает Всемирный день озона 16 сентября.
Он подчеркивает важность защиты защитного озонового слоя Земли и показывает, что коллективные действия, руководимые наукой, являются лучшим способом решения основных глобальных проблем.Восстановление озонового слоя — это история успеха для окружающей среды
Всемирная метеорологическая организация вместе с остальным международным сообществом отмечает Всемирный день озона 16 сентября. Он подчеркивает важность защиты защитного озонового слоя Земли и показывает, что коллективные действия, руководимые наукой, являются лучшим способом решения основных глобальных проблем.
Озоновый слой в верхних слоях атмосферы блокирует ультрафиолетовое (УФ) излучение, которое наносит вред живым тканям, в том числе людям и растениям. Озоновая «дыра», открытая в 1985 году, является результатом выбросов хлорфторуглеродов (ХФУ), которые являются озоноразрушающими химическими веществами и парниковыми газами, используемыми в качестве хладагентов в холодильниках и в аэрозольных баллончиках.
Около 200 стран подписали Монреальский протокол в 1987 году, согласно которому производство и потребление ХФУ было прекращено.
Новое исследование в Nature демонстрирует, что, защищая озоновый слой, который блокирует вредное УФ-излучение, Монреальский протокол также защищает растения и их способность извлекать углерод из атмосферы.
«Монреальский протокол зародился как механизм защиты и исцеления озонового слоя. За последние три десятилетия он хорошо справился со своей задачей. Озоновый слой находится на пути к восстановлению. Сотрудничество, которое мы наблюдаем в рамках Монреальского протокола, — это именно то, что необходимо сейчас, чтобы противостоять изменению климата, не менее серьезной угрозе для наших обществ», — сказал Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш в послании.
В самой последней научной оценке разрушения озонового слоя Программы ВМО / ООН по окружающей среде, выпущенной в 2018 г., сделан вывод о том, что меры в соответствии с протоколом приведут к восстановлению озонового слоя и к потенциальному возвращению озона в Арктике и Северном полушарии.
— озон в широтах до середины века (~ 2035 г.), затем в южном полушарии в средних широтах около середины века и в районе Антарктики к 2060 г.
Хотя использование галонов и хлорфторуглеродов прекращено, они будут оставаться в атмосфере в течение многих десятилетий. Даже если бы не было новых выбросов, в атмосфере все еще присутствует более чем достаточно хлора и брома, чтобы разрушить озон на определенных высотах над Антарктидой с августа по декабрь. Ожидается, что образование озоновой дыры будет ежегодным весенним событием. Его размер и глубина во многом определяются метеорологическими условиями, характерными для года.
По состоянию на первую неделю августа 2021 года озоновая дыра снова появилась и быстро растет и 13 сентября увеличилась до 23 миллионов квадратных километров, что выше среднего показателя с середины 1980-х годов. Самое низкое значение озона в это время года составляло около 140 DU. Размер отверстия колеблется ежегодно, и обычно он достигает своей наибольшей площади в самые холодные месяцы в южном полушарии, с конца сентября до начала октября.
Его эволюция отслеживается с помощью спутников и наземных станций наблюдения Глобальной службы атмосферы ВМО. Эти наблюдения в настоящее время в сочетании с численным моделированием различными организациями и учреждениями ( НАСА , то Коперник Атмосферный Служба мониторинга осуществляется ECMWF , ЧПСК , КНМИ и другие) , чтобы обеспечить около -REAL информации о времени и анализы на уровни озона в разных частях стратосферы , расположение и размеры зоны, обедненной озоном.
В 2020 году над Антарктикой и Арктикой наблюдались исключительно большие озоновые дыры, отражающие экстремальные метеорологические условия. Особые динамические условия в стратосфере в 2019 году привели к самой маленькой озоновой дыре в Антарктике с момента ее открытия. Это показывает необходимость постоянной бдительности и наблюдений.
Озон и климат
Тема этого года — Монреальский протокол — держать нас, нашу пищу и вакцины в прохладном состоянии.
Озоноразрушающие вещества (ОРВ) также являются парниковыми газами (ПГ), и их концентрация в атмосфере с годами внесла важный вклад в радиационное воздействие на климат.
Хотя ожидается, что концентрации ОРВ будут продолжать снижаться, концентрация долгоживущих парниковых газов растет.
Распределение и количество стратосферного озона зависит от температуры и циркуляции, поэтому изменения климата повлияют на распределение озона. Долгоживущие парниковые газы нагревают тропосферу, но охлаждают стратосферу, что приводит к изменениям глобальной циркуляции, влияющим на стабильность полярных зимних вихрей и изменению погодных условий.
Следовательно, на будущую эволюцию озонового слоя будут влиять концентрации этих долгоживущих парниковых газов и изменение климата.
Монреальский протокол привел к очень значительному предотвращению потепления, а поправка Кигали, которая регулирует использование газов-заменителей гидрофторуглеродов (ГФУ), ХФУ и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), добавляет еще один уровень важной защиты климата. Избегание ультрафиолетового излучения и изменения климата также имеют сопутствующие преимущества для растений и их способности накапливать углерод посредством фотосинтеза.
Некоторые недавние научные открытия указывают на то, что истощение озонового слоя в арктическом полярном вихре может усилиться к концу века, если глобальные парниковые газы не будут быстро и систематически сокращены. В будущем это также может означать усиление воздействия УФ-излучения в Европе, Северной Америке и Азии, когда части полярного вихря дрейфуют на юг.
Ученые следят за тем, в какой степени изменение климата приводит к похолоданию в стратосфере, что расширяет возможности наблюдения за температурами ниже -78 ° C, особенно в Арктике, где есть свидетельства того, что самые холодные стратосферные зимы становятся холоднее. Эти температуры необходимы для формирования полярных стратосферных облаков, в которых происходит разрушение озона.
УФ-излучение
Некоторые обратные связи с изменением климата происходят из-за воздействия УФ-излучения на биосферу. Например, разложение или фотодеградация мертвого растительного материала приводит к выбросу углерода в атмосферу, увеличивая количество углекислого газа и других парниковых газов.
Усиление таяния снега, льда и вечной мерзлоты в Арктике также приводит к выбросу парниковых газов и отрицательно сказывается на уязвимых экосистемах.
Исследования показывают, что температура, УФ-излучение и частота осадков являются ключевыми факторами, определяющими наличие или диапазон подходящих местообитаний для выживания определенных видов растений. УФ-В излучение и факторы, связанные с изменением климата, влияют на рост растений, защиту от патогенов и вредителей, а также на качество пищевых культур.
Для здоровья человека УФ-излучение может иметь серьезные отрицательные последствия, например, вызывать рак кожи и некоторые заболевания глаз, такие как катаракта. Однако Монреальский протокол сыграл важную роль в предотвращении большого числа случаев заболевания и смерти.
Что касается загрязнения, УФ-излучение может оказывать существенное влияние на состав и качество атмосферы; по здоровью человека, земной и водной среды. Он способствует разложению пластиковых загрязнителей с последствиями для здоровья человека и окружающей среды.
УФ-излучение является основным фактором загрязнения воздуха в городских и континентальных масштабах, поскольку многие органические соединения, выделяемые в результате деятельности человека и естественных процессов, превращаются под действием солнечного УФ-излучения в токсичные продукты, снижая качество воздуха и нанося вред здоровью человека. УФ-излучение также является ключевым фактором разложения загрязняющих веществ в водной среде с образованием токсичных и канцерогенных продуктов.
Качество воздуха зависит от солнечного УФ-излучения в тропосфере и, следовательно, от толщины стратосферного озонового слоя, и на него влияет перенос озона из стратосферы в тропосферу.
Ионы тяжелых металлов в водных системах концентрируются микропластиками после окисления поверхности УФ-излучением, способствуя связыванию металлов с полимерами, тем самым увеличивая токсичность.
Сеть наблюдений Программы Глобальной службы атмосферы ВМО
Измерения и анализ атмосферы позволили выявить возобновление выбросов некоторых контролируемых веществ и привели к их своевременному сокращению.
Сеть Глобальной службы атмосферы ВМО имеет станции в Арктике, которые выполняют высококачественные измерения озона, ОРВ, парниковых газов и УФ-излучения.
В этот день мы воздаем должное национальным метеорологическим службам и другим партнерам за продолжающийся жизненно важный мониторинг атмосферы и наблюдения, несмотря на ограничения эпохи COVID-19. Протокол и соответствующие конвенции требуют, чтобы Стороны и другие субъекты работали в партнерстве на комплексной основе, объединяя финансовые ресурсы, знания и опыт.
Источник: сайт ВМО
🌐What’s going on with the Antarctic #OzoneHole? It has considerably grown in the last weeks & at present it is in the 25% largest in our data record since 1979. Can you see it form & grow over the last few months in this animation?
CAMS ozone monitoring➡️https://t.co/c2tPB8OBuQ pic.twitter.com/jaRDzYctzw
— Copernicus ECMWF (@CopernicusECMWF) September 16, 2021
GISMETEO: Погода и перламутровые облака истощили озоновый слой над Арктикой — Природа
В марте 2020 года концентрация озона в стратосфере над Арктикой достигла рекордно низкого месячного уровня.
Минимум, составивший 205 единиц Добсона, был зафиксирован спутниками 12 марта. В нормальных условиях самый низкий уровень озона над Арктикой в марте должен составлять не менее 240 единиц Добсона.
Хотя столь низкий уровень озона является необычным для марта, подобное уже имело место в арктической стратосфере в 1997 и 2011 годах. «Низкий уровень арктического озона, как в этом году, наблюдается примерно раз в десятилетие. Для общего состояния озонового слоя это важно, так как уровень арктического озона в марте и апреле обычно высокий», — отметил Пол Ньюман, ученый в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА и эксперт по озоновому слою Земли.
На представленных изображениях можно видеть среднемесячные концентрации озона над Арктикой в марте 2019 года и марте 2020 года. На графике показаны дневные минимальные уровни озона за последние два года и долгосрочные средние значения.
© NASAОзон является высокореактивной молекулой, состоящей из трех атомов кислорода. Стратосферный озоновый слой, расположенный на высоте около 10–40 километров над поверхностью Земли, выступает естественным солнцезащитным средством, поглощающим опасное ультрафиолетовое излучение, которое способно повредить ДНК растений и нанести вред людям и животным, вызвав катаракту, рак кожи и подавление иммунной системы.
Истощение арктического озонового слоя в этом году было вызвано необычайно слабыми «волновыми событиями» в верхних слоях атмосферы в период с декабря 2019 года по март 2020 года. Эти волны проводят массы воздуха через верхние слои атмосферы, подобно погодным фронтам в нижних слоях, но гораздо масштабнее. В обычный год эти волны распространяются вверх от нижней атмосферы в средних широтах и разрушают циркумполярные ветры, которые кружат вокруг Арктики.
Когда такие волны разрушают полярные ветра, они приносят озон из других частей стратосферы и пополняют арктический резервуар. Это смешение имеет и еще один эффект: нагревание воздуха над Арктикой. Более высокая температура делает условия неблагоприятными для формирования полярных стратосферных облаков, которые способствуют озоноразрушающим реакциям, выделяя хлор.
Большая часть хлора и брома в атмосфере поступает из хлорфторуглеродов и галонов, химически активных форм хлора и брома, которые когда-то использовались в хладагентах, пенах и аэрозольных баллончиках, а в настоящее время запрещены Монреальским протоколом.
Смешение в верхних слоях атмосферы обычно предотвращает истощение озонового слоя, вызванное воздействием хлора и брома. Однако с декабря 2019 года по март 2020 года стратосферные волновые события по неизвестным причинам были слабыми и не разрушали циркумполярные ветра. В результате эти ветра действовали как барьер, не позволяя озону из других частей атмосферы пополнять его арктические запасы. Стратосфера в регионе также оставалась холодной, что привело к активному образованию полярных стратосферных облаков, вызывающих озоноразрушающие реакции.
В отношении уровня озона над Арктикой исследователи предпочитают использовать термин «истощение», поскольку потеря озона там все еще намного меньше, чем озоновая дыра, которая образуется над Антарктидой каждый сентябрь и октябрь, — там уровень озона падает до 120 единиц Добсона.
Анимация показывает концентрации озона над Северным и Южным полюсами с 1 августа 2019 года по 31 марта 2020 года.
youtube.com/embed/nnVlWPZFUDg?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
Аура | Озон
Озоновый слой / Озоновая дыра: в чем разница?
Озоновый слой — это слой в атмосфере Земли, который поглощает большую часть солнечного УФ-излучения. Он содержит относительно высокие концентрации озона, хотя он все же очень мал по сравнению с обычным кислородом. Озон представляет собой газ, состоящий из трех атомов кислорода (O 3 ). Он встречается в природе в небольших количествах в верхних слоях атмосферы (стратосфере).Озон защищает жизнь на Земле от ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. Девяносто процентов озона в атмосфере находится в стратосфере, слое атмосферы на высоте от 10 до 50 километров.
Озоновая дыра — это потеря стратосферного озона над Антарктидой.
Площадь озоновой дыры определяется как размер региона с общим содержанием озона ниже 220 единиц Добсона (ЕД). Единицы Добсона — это единица измерения, которая относится к толщине озонового слоя в вертикальном столбе от поверхности до верхней части атмосферы, величина, называемая «общее количество озона в столбе».«До 1979 года общее содержание озона в столбе над Антарктидой никогда не опускалось ниже 220 е.Д. Было доказано, что дыра возникла в результате деятельности человека — выброса в атмосферу огромного количества хлорфторуглеродов (ХФУ) и других веществ, разрушающих озоновый слой.
А я думал, что озон «плохой»?!
Для живых существ на Земле есть хороший озон и плохой озон. Хороший озон находится в стратосфере, намного выше поверхности Земли. На этой высоте он поглощает и рассеивает ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца, особенно наиболее опасные формы УФ-В и УФ-С.Озон — естественный солнцезащитный крем планеты. Растения, животные и все формы жизни развивались под небом, которое защищало их от разрушительного и мутирующего излучения.
Используйте солнцезащитный крем! Надень шляпу!
Полезная или вредная молекула не имеет ничего общего с химическим составом, а только с местоположением. Около 10% озона в атмосфере находится в тропосфере, слое, в котором мы живем. Этот озон создается химическими реакциями между загрязнителями воздуха из выхлопных газов автомобилей, паров бензина и других выбросов.На уровне земли высокие концентрации озона токсичны для людей и растений.
Озоновая дыра становится все больше? Смотрите данные сами!
30 лет наблюдений
Aura представляет свой последний постер, иллюстрирующий данные пяти различных миссий, которые отслеживали образование озоновой дыры из космоса.Часы с озоновой дырой
Просмотрите последнее состояние озонового слоя над Антарктикой. Спутниковые инструменты следят за озоновым слоем, и мы используем их данные для создания изображений, отображающих количество озона.
com/embed/7bWQQWvJymc» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/> Научные особенности
Когда мир действительно решил экологический кризис
В 1985 году исследователи атмосферы в Антарктиде заметили кое-что тревожное. В течение десятилетий они измеряли толщину озонового слоя в верхних слоях атмосферы, слоя газа, который отражает большую часть солнечного излучения. Начиная с 1970-х годов он начал стремительно падать. К середине 1980-х они заметили, что в ближайшие несколько десятилетий он будет уничтожен.
Их открытие вызвало тревогу во всем мире и беспрецедентные действия. Вскоре международное сообщество мобилизовало свои ресурсы — научные, экономические, дипломатические — для развертывания кампании по запрету химического вещества, причинившего ущерб, хлорфторуглеродов (ХФУ), и по восстановлению озонового слоя.
Перенесемся в сегодняшний день: Озон находится на пути к восстановлению, если не полностью восстановлен.
Этот прогресс не обошлось без неудач. Озоновая дыра в среднем уменьшается, но некоторые годы бывают плохими — дыра была заметно больше в 2020 году после 2019 года, когда она была необычно маленькой.Исследователи также высказали подозрение, что темпы снижения содержания ХФУ в атмосфере свидетельствуют о том, что не все стороны, подписавшие соглашение о запрете нового производства ХФУ, соблюдают это соглашение. Поэтапный отказ от ХФУ с другим химическим веществом привел к непредвиденным последствиям, что нанесло ущерб нашей борьбе с изменением климата (подробнее об этом ниже).
Но ущерб, нанесенный нами в прошлом веке, был обращен вспять. Даже с усложнениями и предостережениями мировой ответ на озоновый кризис следует рассматривать как поучительную и даже вдохновляющую историю успеха, которая, возможно, может дать информацию о наших ответах на климатический кризис.
Такова цель премии «Будущее жизни» в этом году от Института будущего жизни, некоммерческой организации, которая изучает способы снижения рисков для нашего мира.
Награда , за 2021 год, врученная в прошлом месяце, была вручена трем людям, сыгравшим значительную роль в нашей победе над разрушением озонового слоя: атмосферному химику Сьюзан Соломон, геофизику Джозефу Фарману и сотруднику Агентства по охране окружающей среды Стивену Андерсену.
Награда, которая включает приз в размере 50 000 долларов США для каждого получателя, вручается незамеченным героям, которые сделали наш мир более безопасным от экзистенциальных или глобальных катастрофических рисков.В прошлом году институт наградил Уильяма Фоге и Виктора Жданова, сыгравших ключевую роль в борьбе за ликвидацию оспы. В прошлом году он достался Мэтью Мезельсону за его работу над Конвенцией о биологическом оружии.
Награда этого года восходит к кризису, который нервировал — и воодушевлял — человечество в 1980-х и 90-х годах. Озоновый слой уменьшает количество радиации, попадающей на поверхность Земли. Без него солнечный свет был бы значительно опаснее для жизни на планете.
Исследователи обнаружили, что главным виновником его истончения были фреоны, химическое соединение, которое присутствовало во всем: от аэрозольных баллончиков до холодильников и растворителей. Поскольку ХФУ разлагают в верхних слоях атмосферы, они могут разрушать озон.
«По прогнозам, озоновый слой рухнет к 2050 году, — сказала мне Джорджиана Гилгаллон из Института будущего жизни. «У нас будут разрушающиеся экосистемы, сельское хозяйство, генетические дефекты». Внезапное падение атмосферного озона предвещало грядущую катастрофу.
Но мир откликнулся.
Благодаря потребительским бойкотам, политическим акциям, крупному международному договору под названием Монреальский протокол и огромным инвестициям в новые технологии для замены ХФУ во всех сферах их коммерческого и промышленного использования производство новых ХФУ было фактически остановлено в 1990-х и начале 2000-е годы.Поэтапный отказ от существующих устройств, в которых использовались ХФУ, занял некоторое время, но выбросы ХФУ неуклонно снижаются с тех пор, как протокол вступил в силу.
«Мы рассматриваем это как потенциально первый случай, когда человечество осознало глобальный катастрофический риск и устранило его», — сказал мне Гилгаллон. Предстоит еще многое сделать и решить некоторые новые проблемы, но измерения сегодняшнего дня ясно показывают, что процесс восстановления озонового слоя идет полным ходом.
Объяснение озоновой «дыры»
Озон представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода.(Кислород, которым мы дышим, состоит всего из двух.
) В слое атмосферы, которым мы дышим, не так много озона, и это хорошо, поскольку он на самом деле раздражает легкие и связан с респираторными заболеваниями.
Но в стратосфере его много (по крайней мере, в сравнении; это все же лишь крошечная часть всего воздуха). Это слой озона, который поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение, особенно определенные длины волн, называемые УФ-В.
УФ-В излучение вызывает солнечные ожоги, а в высоких концентрациях вызывает еще больше проблем.Это может привести ко многим видам рака, повреждая нашу ДНК; большинство растений и животных также страдают при выращивании в среде с высоким уровнем УФ-излучения.
В 1970-х годах исследователи заметили, что озоновый слой начал истончаться, особенно вокруг полюсов. (Поскольку озоновый слой составляет всего лишь три из миллиона атомов в стратосфере, термин «дыра» технически является неправильным — «озоновая дыра» на самом деле была просто областью, где уровни озона упали более чем на 30 процентов в десятилетие.
)
К тому времени, когда было измерено истончение озонового слоя, исследователи Марио Молина и Шерри Роуленд уже установили возможную причину: ХФУ.
ХФУбыли повсюду, и, насколько всем было известно, они были идеальным химическим веществом: нереакционноспособным, дешевым и высокоэффективным в самых разных производственных областях. Они накапливались в атмосфере, но считалось, что, поскольку они не вступали в реакцию, это не могло быть проблемой.
Молина и Роуленд поняли, что это предположение было неверным . Существует (возможно, апокрифическая) история о том, как жена Роуленда спросила его, как продвигается его работа, и Роуленд ответил: «Ну, работа фантастическая, но я думаю, что Земле приходит конец».
Проблема заключалась в том, что ХФУ разрушаются в верхних слоях атмосферы. А хлор в фреонах на самом деле был реакционноспособным, связываясь с озоном с образованием кислорода и монооксида хлора.
Статья
Молины и Роуленда 1974 года в Nature , излагающая проблему, вызвала дискуссии и дебаты, и активисты-экологи начали настаивать на переменах.Но это не побудило правительства к скоординированным международным действиям. В то время точные следствия теории Молины и Роуленда горячо оспаривались. Многие исследователи считали, что истощение озонового слоя будет проблемой только в масштабе веков. Были некоторые ранние тревожные измерения, которые были отвергнуты как случайность.
Измерения в Антарктике, проведенные десятилетием позже , окончательно показали, что это происходило намного, намного быстрее.«Где-то в конце 70-х он начал падать, как камень — истощение озонового слоя было сильнее, чем Молина и Роуленд когда-либо могли себе представить», — сказал Соломон.
От диагностики к глобальным действиям
Борьба 1980-х годов против истощения озонового слоя имела несколько этапов, которые могут показаться знакомыми тем, кто пытается объединить мир для борьбы с другими проблемами.
Во-первых, нужно было определить, действительно ли существовала угроза и что причиной были ХФУ.Первоначальную работу там проделали Молина и Роуленд. Но из измерений 1985 года, сделанных Джозефом Фарманом — геофизиком Британской антарктической службы — и его коллегами, казалось, что озоновый слой исчезал намного быстрее, чем предсказывали их модели.
Сьюзан Соломон была ведущим исследователем в группе, которая выяснила, как хлор из фреонов разрушает так много озона. В 1986 и 1987 годах она возглавляла Национальную озоновую экспедицию в Антарктиду, чтобы собрать доказательства, подтверждающие ее теорию.Первоначально ученые думали, что, хотя хлор будет взаимодействовать с озоном, процесс будет естественным образом ограничен — в конце концов, не так уж много свободных атомов хлора.
Соломон и ее команда утверждали, что процесс, посредством которого хлор разрушает озон, на самом деле не так ограничен, как первоначально предполагалось, и что распад озона может быстро выйти из-под контроля: окись хлора, образовавшаяся в результате взаимодействия хлора с озоном, затем распадется.
, выпуская атом хлора, чтобы сломать больше озона.
«Вы можете разрушить сотни тысяч молекул озона одним атомом хлора из молекулы CFC за то время, что это вещество находится в стратосфере», — сказал Соломон.
Следующим этапом борьбы было убедить мир что-то сделать с проблемой. В 1986 году начались переговоры ООН по соглашению о запрещении веществ, реагирующих с озоном в верхних слоях атмосферы, в основном ХФУ. Стивен Андерсен, в то время чиновник Агентства по охране окружающей среды США , был главной фигурой в переговорах.«Он действительно сделал это возможным, — говорит директор программы Future of Life Institute Дэвид Николсон.
Профессор Массачусетского технологического института Марио Молина (слева) со своей женой, химиком Луизой Молиной, после получения Нобелевской премии по химии за исследование воздействия искусственных химикатов на озоновый слой. Молина была со-получателем вместе с Фрэнком «Шерри» Роулендом.
AFP через Getty Images Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, был согласован и открыт для подписания в 1987 году.Он вступил в силу в 1989 году. Страны постепенно начали отказываться от ХФУ. По словам Николсона, команда Андерсена «систематически выявляла сотни решений для поэтапного отказа от ХФУ в сотнях отраслей промышленности», что позволило перевести производственные процессы во всем мире на химические вещества, не разрушающие озоновый слой.
Эти химические вещества в некоторых случаях представляли свои проблемы. Что касается хладагентов, мир перешел на гидрофторуглероды (ГФУ), которые гораздо меньше угрожают озоновому слою.Однако, как и ХФУ, которые они заменили, ГФУ являются мощными парниковыми газами — в тысячи раз более эффективными, чем двуокись углерода в удержании тепла в нашей атмосфере. Двадцать лет назад ГФУ были экологическим шагом вперед, позволившим нам поэтапно отказаться от ХФУ. Сегодня политики и ученые также пытаются постепенно отказаться от ГФУ.
Человеческая изобретательность может решить наши проблемы, но она также может создать новые.
Но с точки зрения основной цели — восстановления озонового слоя — усилия всего мира увенчались огромным успехом.Потребление ХФУ сократилось с более чем 800 000 метрических тонн в 1980-х годах до примерно 156 метрических тонн в 2014 году. По оценкам экспертов, к 2050 году озоновый слой вернется к состоянию, в котором он находился в 1980 году.
Падение потребления ХФУ (синий) и других озоноразрушающих веществ, которые также были ограничены Монреальским протоколом в рамках всемирных усилий по сохранению озонового слоя. Наш мир в данных И сохранение озона в неприкосновенности дает нам время в борьбе с изменением климата.Да, ГФУ являются мощным парниковым газом. Но ХФУ также способствовали глобальному потеплению: они сами по себе были мощными парниковыми газами, и, разрушая озоновый слой, они способствовали потеплению, позволяя большему количеству энергии достигать поверхности планеты.
Одно исследование показало, что химические вещества, разрушающие озоновый слой, вызвали половину потепления в Арктике в 20-м веке.
При этом ГФУ по-прежнему представляют большую климатическую проблему. В последние годы правительства работали над расширением чрезвычайно успешного Монреальского протокола, чтобы также поэтапно отказаться от них.Справедливо сказать, что в некотором смысле глобальная борьба с озоновым кризисом была сложной историей, которую продолжают писать.
Но с другой стороны, он предлагает некоторую бодрящую ясность. Та скорость, с которой мир принялся за работу и принял глобальный договор для решения насущной экологической проблемы, в глазах современников просто сбивает с толку. Для общественности, , привыкшей к многолетним тупикам в климатической политике, услышать, как страны быстро выстраиваются в очередь, чтобы подписать соглашение о спасении планеты, может показаться почти упреком за наши неудачи.
Во многих отношениях международное сообщество 1980-х столкнулось с более легкой задачей.
ХФУ были промышленно полезны, но существовали заменители; Экономически эффективные заменители ископаемого топлива начинают производиться сейчас, спустя десятилетия после климатического кризиса, но их определенно не существовало, когда мы впервые начали решать эту проблему.
Политики были более едины в решении проблемы озонового слоя, чем в решении проблемы изменения климата. Сенат ратифицировал Монреальский протокол 83–0.Маргарет Тэтчер, не слишком известная своим дружелюбием к регулированию, была лидером в продвижении Монреальского протокола и усилиях по обеспечению его соблюдения бедными странами.
Напротив, сегодняшние политики (особенно в США) резко расходятся во мнениях относительно надлежащей роли правительства в прекращении изменения климата, и общественность также разделяется по партийным линиям.
Борьба за восстановление озонового слоя показала нам, что конкретные люди сыграли огромную роль в изменении траектории человечества, но они сделали это в основном благодаря общественной активности, международной дипломатии и коллективным действиям.
В борьбе за улучшение мира нам не обойтись без личностей и не обойтись без координационных механизмов. Но мы должны помнить, как много мы можем сделать, когда у нас есть и то, и другое.
Восстановление озонового слоя — история успеха в области защиты окружающей среды
Всемирная метеорологическая организация присоединяется к остальному международному сообществу в праздновании Всемирного дня озона 16 сентября. В нем подчеркивается важность защиты защитного озонового слоя Земли и показано, что коллективные действия, направляемые наукой, — лучший способ решить основные глобальные проблемы.
Озоновый слой в верхних слоях атмосферы блокирует ультрафиолетовое (УФ) излучение, наносящее вред живым тканям, в том числе людям и растениям. Озоновая «дыра», обнаруженная в 1985 году, является результатом выброса человеком хлорфторуглеродов (ХФУ), которые являются озоноразрушающими химическими веществами и парниковыми газами, используемыми в качестве хладагентов в холодильниках и аэрозольных распылителях.
Почти 200 стран подписали Монреальский протокол в 1987 году, который поэтапно прекратил производство и потребление ХФУ.
Новое исследование в журнале Nature показывает, что, защищая озоновый слой, блокирующий вредное ультрафиолетовое излучение, Монреальский протокол также защищает растения и их способность поглощать углерод из атмосферы.
«Монреальский протокол зародился как механизм защиты и восстановления озонового слоя. За последние три десятилетия он хорошо справлялся со своей задачей. Озоновый слой находится на пути к восстановлению. Сотрудничество, которое мы наблюдаем в рамках Монреальского протокола, — это именно то, что сейчас необходимо для борьбы с изменением климата, столь же экзистенциальной угрозой для наших обществ», — заявил в своем послании Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш.
В самой последней научной оценке истощения озонового слоя ВМО/Программы ООН по окружающей среде, опубликованной в 2018 г., сделан вывод о том, что меры, предусмотренные протоколом, приведут к восстановлению озонового слоя и к потенциальному возвращению озона в Арктике и Северном полушарии.
озон в средних широтах до середины века (~ 2035 г.), затем в средних широтах Южного полушария примерно в середине века и в антарктическом регионе к 2060 г.
Хотя использование галонов и хлорфторуглеродов прекращено, они будут оставаться в атмосфере в течение многих десятилетий. Даже если бы не было новых выбросов, хлора и брома в атмосфере по-прежнему более чем достаточно, чтобы разрушить озон на определенных высотах над Антарктидой с августа по декабрь. Ожидается, что образование озоновой дыры станет ежегодным весенним событием. Его размер и глубина в значительной степени определяются метеорологическими условиями, характерными для года.
По состоянию на первую неделю августа 2021 года озоновая дыра вновь появилась и быстро растет, а 13 сентября она увеличилась до 23 миллионов квадратных километров, что превышает средний показатель с середины 1980-х годов. Самое низкое значение озона в течение этого сезона составляло около 140 е.Д. Отверстие ежегодно колеблется в размерах и обычно достигает наибольшей площади в самые холодные месяцы в южном полушарии, с конца сентября до начала октября.
Его эволюция отслеживается спутниками и наземными наблюдательными станциями Программы Глобальной службы атмосферы ВМО.Эти наблюдения объединяются с цифровым моделированием различными организациями и учреждениями (НАСА, Службой атмосферного мониторинга Коперника, реализованной ЕЦСПП, ECCC, KNMI и другими) для предоставления информации и анализа уровней озона в различных частях стратосферы в режиме, близком к реальному времени. , расположение и размеры зоны истощения озонового слоя.
В 2020 году над Антарктикой и Арктикой образовались исключительно большие озоновые дыры, отражающие экстремальные метеорологические условия.Особые динамические условия в стратосфере в 2019 году привели к возникновению самой маленькой озоновой дыры в Антарктике с момента ее открытия. Это свидетельствует о необходимости постоянной бдительности и наблюдения.
Озон и климат
Тема этого года — Монреальский протокол — сохраняя нас, нашу еду и вакцины прохладными.
Вещества, разрушающие озоновый слой (ОРВ), также являются парниковыми газами (ПГ), и их изобилие в атмосфере на протяжении многих лет вносит важный вклад в радиационное воздействие на климат.
Хотя ожидается, что концентрации ОРВ будут продолжать снижаться, концентрации долгоживущих парниковых газов увеличиваются.
Распределение и количество стратосферного озона зависит от температуры и циркуляции, поэтому изменения климата будут влиять на распределение озона. Долгоживущие парниковые газы нагревают тропосферу, но охлаждают стратосферу, что приводит к изменениям глобальной циркуляции, влияя на устойчивость полярных зимних вихрей и изменяя погодные условия.
Таким образом, на будущую эволюцию озонового слоя будут влиять концентрации этих долгоживущих парниковых газов и изменение климата.
Монреальский протокол привел к очень значительному предотвращению потепления, а Кигалийская поправка, регулирующая использование гидрофторуглеродов (ГФУ), ХФУ и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) в качестве заменителей газов, добавляет еще один важный уровень защиты климата.
Избегание ультрафиолетового излучения и изменение климата также имеют сопутствующие преимущества для растений и их способности накапливать углерод посредством фотосинтеза.
Некоторые недавние научные данные указывают на то, что истощение озонового слоя в арктическом полярном вихре может усилиться к концу века, если глобальные парниковые газы не будут быстро и систематически сокращаться. В будущем это также может означать усиление воздействия УФ-излучения в Европе, Северной Америке и Азии, когда части полярного вихря дрейфуют на юг.
Ученые отслеживают, в какой степени изменение климата приводит к охлаждению стратосферы, что расширяет возможности наблюдения за температурами ниже -78 °C, особенно в Арктике, где есть свидетельства того, что самые холодные стратосферные зимы становятся еще холоднее.Эти температуры необходимы для образования полярных стратосферных облаков, в которых происходит разрушение озона.
УФ-излучение
Воздействие УФ-излучения на биосферу имеет несколько обратных связей с изменением климата.
Например, разложение или фотодеградация мертвого растительного материала приводит к выбросу углерода в атмосферу, что увеличивает количество углекислого газа и других парниковых газов.
Повышенное таяние или таяние снега, льда и вечной мерзлоты в Арктике также приводит к выбросу парниковых газов и оказывает негативное воздействие на открытые экосистемы.
Исследования показывают, что температура, УФ-излучение и частота осадков являются ключевыми факторами, определяющими наличие или диапазон подходящих мест обитания для выживания определенных видов растений. УФ-В излучение и факторы, связанные с изменением климата, влияют на рост растений, защиту от патогенов и вредителей, а также на качество продовольственных культур.
Для здоровья человека УФ-излучение может иметь значительные негативные последствия, например, вызывая рак кожи и некоторые заболевания глаз, такие как катаракта.Однако Монреальский протокол сыграл важную роль в предотвращении большого числа случаев заболевания и смерти.
Что касается загрязнения, то УФ-излучение может оказывать существенное влияние на состав и качество атмосферы; на здоровье человека, наземной и водной среды. Он способствует разложению пластиковых загрязнителей, что имеет последствия для здоровья человека и окружающей среды.
УФ-излучение является основным фактором загрязнения воздуха в городах и на континентах, поскольку многие органические соединения, выделяемые в результате деятельности человека и природных процессов, преобразуются солнечным УФ-излучением в токсичные продукты, ухудшая качество воздуха и нанося ущерб здоровью человека.УФ-излучение также является ключевым фактором разрушения загрязняющих веществ в водной среде с образованием токсичных и канцерогенных продуктов.
Качество воздуха зависит от солнечного УФ-излучения в тропосфере и, следовательно, от толщины стратосферного озонового слоя, а также от переноса озона из стратосферы в тропосферу.
Ионы тяжелых металлов в водных системах концентрируются микропластиками после поверхностного окисления УФ-излучением, способствуя связыванию металлов с полимерами, тем самым увеличивая токсичность.
ВМО Глобальная служба атмосферы Сеть программных наблюдений
Атмосферные измерения и анализ позволили обнаружить возобновившиеся выбросы некоторых контролируемых веществ и привели к их своевременному сокращению. В сети Глобальной службы атмосферы ВМО есть станции в Арктике, которые выполняют высококачественные измерения озона, ОРВ, парниковых газов и УФ-излучения.
В этот день мы воздаем должное национальным метеорологическим службам и другим партнерам за продолжение жизненно важной деятельности по мониторингу атмосферы и наблюдению, несмотря на ограничения эпохи COVID-19.Протокол и соответствующие конвенции требуют, чтобы Стороны и другие участники работали в партнерстве на комплексной основе, объединяя финансовые ресурсы, знания и опыт.
Солнцезащитный крем Земли, озоновый слой
Познакомьтесь с ультрафиолетовым семейством
Электромагнитное излучение делится на различные типы в зависимости от его длины волны.
Видимый свет — это лишь малая часть всего спектра. Ультрафиолетовое (УФ) излучение, как вы можете понять из его названия, находится за пределами фиолетового диапазона видимого света и имеет более короткие длины волн.
Ультрафиолет обычно используется для описания излучения с длиной волны от 100 до 400 нанометров. (Нанометр — это одна миллионная миллиметра.) Как и в случае любого электромагнитного излучения, чем короче длина волны, тем больше переносимой энергии.
Семейство ультрафиолетовых лучей можно разделить на три части:
- UV-A (315–400 нанометров) имеет самую большую длину волны в семействе и наносит наименьший вред. Тем не менее, он вызывает солнечные ожоги и вызывает преждевременное старение кожи и некоторые виды рака.Это форма ультрафиолета, производимая в большинстве соляриев.
- UV-B (280–315 нанометров) может вызывать рак кожи и повреждение глаз. Это также вызывает солнечные ожоги. Излучение с длиной волны близкой к 280 нм сильно поглощается белками, изменяя и часто повреждая их функцию.
Таким образом, УФ-В может снизить иммунный ответ, а также препятствует фотосинтезу у некоторых сельскохозяйственных культур. Для выработки витамина D в коже человека требуется очень небольшое количество УФ-В. - UV-C (100–280 нанометров) — самый опасный член семейства. Длины волн около 260 нанометров поглощаются ДНК, поэтому почти все формы жизни наносят непоправимый ущерб этому излучению.
Таким образом, УФ-В может снизить иммунный ответ, а также препятствует фотосинтезу у некоторых сельскохозяйственных культур. Для выработки витамина D в коже человека требуется очень небольшое количество УФ-В.Хорошая новость заключается в том, что стратосферный озоновый слой поглощает все УФ-С, самую смертоносную форму, и даже тонкий озоновый слой вряд ли пропустит многое.
Однако неповрежденный озоновый слой пропускает некоторое количество УФ-А, особенно когда солнце находится высоко в небе, и очень небольшое количество УФ-В.Доля обоих из них, достигающих уровня земли, будет увеличиваться с потерей озона.
Многие виды имеют некоторую естественную защиту от УФ-А. Например, мы можем производить меланин, темный пигмент, во внешнем слое нашей кожи.
Однако люди с бледной кожей не могут вырабатывать достаточное количество меланина для защиты от ультрафиолетового излучения, которое наблюдается по всей Австралии большую часть года (даже в пасмурные дни). Даже темнокожие люди, у которых от природы высокая концентрация меланина в коже, могут страдать от солнечных ожогов после длительного пребывания на солнце.
Могут ли растения получить солнечный ожог?
Растения всегда подвергаются воздействию УФ-А и имеют механизмы для борьбы с повреждениями, вызванными УФ-излучением. Но было показано, что высокие уровни УФ-В — намного выше, чем где-либо в настоящее время — наносят большой ущерб. Основное воздействие оказывается на фотосинтетический аппарат — пигменты и ферменты, которые поглощают свет и используют его энергию для переработки углекислого газа в сахар.
Тесты показали, что растения различаются по своей чувствительности к УФ-В. Большинство испытанных до сих пор видов были сельскохозяйственными культурами.В экспериментах, в которых растения риса подвергались воздействию УФ-излучения на 33%, растения были заметно повреждены, а урожайность рисового зерна упала на 20%.
33-процентное увеличение УФ-В в средних широтах маловероятно. Однако возможно увеличение на 20 процентов.
Некоторые сорта риса более устойчивы к ультрафиолетовому излучению, чем другие. Как и следовало ожидать, они выращивались в высокогорных районах на протяжении поколений, где более разреженная атмосфера естественным образом обеспечивает более высокий уровень ультрафиолетового излучения.Вполне возможно, что неодомашненные дикие родственники продовольственных культур могут содержать ценные гены, кодирующие устойчивость к УФ-излучению или механизмы восстановления повреждений, вызванных УФ-излучением. Кроме того, многие растения могут производить соединения, поглощающие УФ-излучение; а повышенное воздействие УФ-излучения стимулирует увеличение производства до определенного момента. Как разные расы людей могут производить разное количество защитного меланина, так и растения различаются.
В море фитопланктон также подвергается риску. Фитопланктон важен, потому что он удаляет углекислый газ из воздуха.
Они также лежат в основе многих морских пищевых цепочек.
Хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрофторуглероды (ГФУ)
Хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и галоны разрушают защитный озоновый слой земли, который защищает землю от вредных ультрафиолетовых (УФ-В) лучей, генерируемых солнцем. ХФУ и ГХФУ также нагревают нижние слои атмосферы земли, изменяя глобальный климат. Гидрофторуглероды (ГФУ) также согревают планету. Агентство по контролю за загрязнением Миннесоты (MPCA) работает с промышленностью, жителями и правительством, чтобы уменьшить ущерб, наносимый озоновому слою и глобальному климату ХФУ, ГХФУ, ГФУ и родственными химическими веществами.
Почему ХФУ и ГФУ вредны для окружающей среды?
Разрушение озонового слоя
Искусственные соединения, такие как хлорфторуглероды (ХФУ), гидрофторуглероды (ГХФУ) и галоны, разрушают озон в верхних слоях атмосферы (стратосфере). Стратосферный озоновый слой делает возможной жизнь, защищая землю от вредных ультрафиолетовых (УФ-В) лучей, генерируемых солнцем.
Пониженная концентрация стратосферного озона позволяет повышенному количеству УФ-В достигать поверхности земли.
Потеря стратосферного озона может нанести потенциальный вред здоровью человека и окружающей среде, в том числе:
- повышенная заболеваемость раком кожи и катарактой
- повреждение иммунной системы
- ущерб наземным и водным растениям
- повышенное образование приземного озона (смога)
В большинстве случаев истощение стратосферного озона происходит в результате реакции хлора или брома с озоном.Большая часть хлора, попадающего в стратосферу, поступает из искусственных источников (84%), таких как ХФУ и ГХФУ, а остальные 16% — из природных источников, таких как океан и вулканы. Около половины брома попадает в стратосферу из антропогенных источников, в основном из галонов.
Изменение климата
Воздействуя на разрушение озона, ХФУ и ГХФУ также улавливают тепло в нижних слоях атмосферы, вызывая нагревание земли и изменение климата и погоды.
ГФУ, которые первоначально были разработаны для замены ХФУ и ГХФУ, также поглощают и улавливают инфракрасное излучение или тепло в нижних слоях атмосферы земли.ГФУ, ХФУ и ГФУ являются частью более крупной группы газов, изменяющих климат, называемых парниковыми газами (ПГ). Ожидается, что в совокупности парниковые газы согреют планету на 2,5–8 градусов по Фаренгейту к концу века.
ГФУ, ХФУ и ГФУ составляют, по оценкам, 11,5% современного воздействия парниковых газов на климат и изменение климата. Некоторые последствия глобального изменения климата включают:
- Повышение уровня моря
- Исчезновение местных естественных видов и утрата среды обитания
- Более частые проливные дожди и наводнения
- Высокий тепловой стресс летом
- Увеличение риска для здоровья от насекомых и болезней, передающихся через воду
Производство ХФУ в США или их импорт запрещены с 1 января 1996 года.Использование ХФУ ограничено оборудованием, введенным в эксплуатацию до 1996 г.
Производство или импорт ГХФУ-22 и ГХФУ-142b для использования в новых установках или приложениях были запрещены в США с 1 января 2010 г., хотя производство и импорт для использование в существующем оборудовании разрешено до 2019 г. Производство или импорт ГХФУ-141b для любых целей запрещены с 1 января 2004 г.
Большинство видов использования ГФУ в новых установках или приложениях постепенно прекращаются в соответствии с правилами АООС США по поэтапному графику, который начинается в 2016 году и продлится до 2024 года.В соответствии с этими Правилами большинство видов использования ГФУ в полиуретановых и других пеноматериалах, а также в новых холодильных шкафах для пищевых продуктов в розничной торговле будет постепенно прекращено в период с 1 января 2016 г. по 1 января 2020 г. Использование ГФУ в мобильных кондиционерах прекратится с 2020 модельного года, тогда как Использование ГФУ в новых системах пожаротушения, холодильных камерах, бытовых холодильных установках и чиллерах зданий вступит в силу с 1 января 2018, 2021, 2023 и 2024 годов соответственно.
Использование ГФУ в существующем оборудовании не регулируется правилами EPA.В Миннесоте насчитывается около 12 миллионов бытовых приборов и автомобильных кондиционеров, содержащих в общей сложности около 13 000 тонн ХФУ, ГХФУ и ГФУ.
Действуют правила, помогающие предотвратить выброс ХФУ, ГХФУ и ГФУ в окружающую среду. В дополнение к различным запретам на производство, обслуживающие и утилизирующие приборы и автомобильные кондиционеры воздуха должны получить сертификат технического специалиста, надлежащее оборудование для регенерации или рециркуляции хладагента, а также вести учет.
Дополнительная информация
NWS JetStream — слои атмосферы
Газовая оболочка, окружающая Землю, меняется снизу вверх. Пять различных слоев были идентифицированы с помощью…
- тепловые характеристики (температурные изменения),
- химический состав, механизм
- и плотность
- .
Каждый из слоев ограничен «паузами», где происходят наибольшие изменения тепловых характеристик, химического состава, движения и плотности.
Экзосфера
Это самый внешний слой атмосферы. Он простирается от вершины термосферы до 6 200 миль (10 000 90 383 км 90 384) над землей. В этом слое атомы и молекулы улетают в космос, а спутники вращаются вокруг Земли. В нижней части экзосферы находится термопауза, расположенная примерно в 375 милях (600 км) над землей.
Между примерно 53 милями (85 км) и 375 милями (600 км) лежит термосфера.Этот слой известен как верхняя атмосфера. Хотя газы термосферы все еще чрезвычайно разрежены, они становятся все более плотными по мере того, как человек спускается к Земле.
Таким образом, входящее высокоэнергетическое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца начинает поглощаться молекулами в этом слое и вызывает значительное повышение температуры.
Из-за этого поглощения температура увеличивается с высотой. От такой низкой, как -184 ° F (-120 ° C ) в нижней части этого слоя, температура может достигать 3600 ° F (2000 ° C) вверху.
Однако, несмотря на высокую температуру, этот слой атмосферы все еще будет казаться нашей коже очень холодным из-за очень тонкой атмосферы. Высокая температура указывает на количество энергии, поглощаемой молекулами, но из-за того, что в этом слое их так мало, общего количества молекул недостаточно, чтобы нагреть нашу кожу.
Доведите до МАКСИМАЛЬНОЙ! ИоносфераМезосфера
Этот слой простирается от 31 мили (50 км) над поверхностью Земли до 53 миль (85 км).Газы, включая молекулы кислорода, продолжают уплотняться по мере спуска. Таким образом, температура увеличивается по мере спуска, поднимаясь примерно до 5 ° F (-15 ° C) у основания этого слоя.
Газы в мезосфере теперь достаточно плотные, чтобы замедлять метеоры, летящие в атмосферу, где они сгорают, оставляя огненные следы в ночном небе. И стратосфера (следующий слой вниз), и мезосфера считаются средней атмосферой. Граница перехода, отделяющая мезосферу от стратосферы, называется стратопаузой.
Стратосфера
Стратосфера простирается примерно на 31 милю (50 км) до высоты от 4 до 12 миль (от 6 до 20 км) над поверхностью Земли.
Этот слой содержит 19 процентов атмосферных газов, но очень мало водяного пара.
В этом регионе температура увеличивается с высотой. В процессе образования озона выделяется тепло, и это тепло отвечает за повышение температуры в среднем от -60°F (-51°C) в тропопаузе до максимума примерно 5°F (-15°C) в вершина стратосферы.
Это увеличение температуры с высотой означает, что более теплый воздух расположен над более холодным. Это предотвращает «конвекцию», поскольку нет вертикального движения газов вверх. Таким образом, расположение нижней части этого слоя хорошо видно по «наковальне» вершинам кучево-дождевых облаков.
Тропосфера
Известный как нижняя атмосфера, почти вся погода наблюдается в этом регионе. Тропосфера начинается на поверхности Земли и простирается от 4 до 12 миль (от 6 до 20 км) в высоту.
Высота тропосферы меняется от экватора к полюсам. На экваторе он составляет около 11-12 миль (18-20 км) в высоту, на 50 ° с.
ш. и 50 ° ю.ш. , 5½ миль, а на полюсах чуть менее четырех миль в высоту.
Поскольку плотность газов в этом слое уменьшается с высотой, воздух становится тоньше. Поэтому температура в тропосфере также снижается с высотой в ответ. По мере того, как человек поднимается выше, температура падает в среднем с 62 ° F (17 ° C) до -60 ° F (-51 ° C) в тропопаузе.
Профиль средней температуры для нижних слоев атмосферыХлорфторуглероды и разрушение озонового слоя — Американское химическое общество
Значение озона
С экологической точки зрения молекула озона запутана. В тропосфере, области атмосферы от поверхности Земли до примерно 6 миль, озон является загрязнителем, который является компонентом фотохимического смога. Но в стратосфере, области атмосферы от 6 до 31 мили, озон поглощает потенциально вредное ультрафиолетовое (УФ) излучение.
Как заявила Шведская королевская академия наук в объявлении о присуждении Нобелевской премии по химии за 1995 год: «Даже несмотря на то, что озон встречается в таких малых количествах, он играет исключительно важную роль в жизни на Земле.
Это связано с тем, что озон вместе с обычным молекулярным кислородом (O 2 ) способен поглощать большую часть солнечного ультрафиолетового излучения и тем самым предотвращать попадание этого опасного излучения на поверхность. Без защитного озонового слоя в атмосфере животные и растения не могли бы существовать, по крайней мере, на суше.
Интерес Роуленда к судьбе ХФУ в атмосфере был вызван докладом, который он услышал на конференции в 1972 году. Докладчик обсуждал результаты, полученные Джеймсом Лавлоком (*1919), британским ученым, который изобрел высокочувствительный способ измерения следовых количеств. газы. Лавлок измерил количество трихлорфторметана (ХФУ-11) в атмосфере, которое предполагало, что практически весь когда-либо произведенный ХФУ-11 все еще присутствует в атмосфере.
Роуленд решил посвятить часть своих исследований пониманию судьбы ХФУ в атмосфере.Хотя ХФУ инертны в нижней тропосфере, Роуленд понял, что они могут быть разрушены УФ-излучением, когда они поднимаются в стратосферу.
В конце 1973 года Роуленд и Молина, которые недавно присоединились к лаборатории Роуленда, использовали данные из различных опубликованных источников, чтобы рассчитать, что молекулы ХФУ, выпущенные вблизи поверхности Земли, спустя десятилетия окажутся в стратосфере, где УФ-излучение будет отщепляться. атомы хлора. Каждый атом хлора немедленно прореагирует с молекулой озона, запустив цепную реакцию, которая уничтожит тысячи молекул озона.В своей статье они подсчитали, что если немедленно запретить использование ХФУ, потеря озона будет продолжаться годами. Однако, если производство ХФУ продолжится, потери озона будут еще больше.
«Когда мы поняли, что существует очень эффективная цепная реакция, которая превратила исследование CFC из интересной научной проблемы в проблему, имеющую серьезные экологические последствия», — сказал Роуленд Chemical & Engineering News в обширном интервью в 2007 году. Нечасто у тебя мурашки по спине пробегают, когда смотришь на научные результаты, — добавил он, но это был один из таких моментов.