Zničení ozonové vrstvy příčiny, proces, důsledky

The ničení ozonové vrstvy Je to způsobeno poklesem hladin molekuly ozonu (O₃) v pozemské stratosféře v důsledku uvolňování znečišťujících plynů, jako jsou CFC, rozpouštědla, halokarbová chladiva, pohonné látky, mimo jiné.

Tato díra v ozonové vrstvě představuje nebezpečí pro život na Zemi, protože tato plynná vrstva je ochranným štítem proti ultrafialovému záření. Ozonová vrstva (ozonosféra) je pás ozonového plynu (O₃), která se formuje ve spodní stratosféře vysoké přibližně 25 km.

Ozon vzniká, když molekula kyslíku (O_dva) působením ultrafialového záření za vzniku dvou atomů kyslíku. Následně je atom kyslíku (O) fúzován s molekulou kyslíku (O_dva), produkující O₃ (ozón).

V roce 1985 byla na jižním pólu objevena díra v ozonové vrstvě, která vznikla během australského jara (červenec-září). Vědci zjistili, že ničení ozonu je důsledkem působení určitých plynů emitovaných do životního prostředí lidskou činností.

Zničení ozonové vrstvy ve vysokých proporcích vyvolalo poplachy a podpořilo mezinárodní dohodu o příčinách tohoto jevu. Mezi hlavní plyny, které ničí ozonovou vrstvu, patří chlorfluoruhlovodíky (CFC) a oxidy dusíku (NOx).

V průběhu roku 1989 vstoupil v platnost Montrealský protokol, aby se snížilo používání plynů, které degradují ozonovou vrstvu. To vedlo k tomu, že díra v ozonové vrstvě nad Antarktidou dosáhla v roce 2019 svého minimálního rozsahu..

Na druhou stranu v lednu 2011 byla na severním pólu zjištěna malá díra, která trvala jen ten měsíc. Později, v březnu 2020, byla objevena další díra o délce přibližně 20 milionů km, která byla dočasná.

Rejstřík článků

• 1 Příčiny destrukce ozonové vrstvy
  • 1.1 - Emise plynů, které ničí ozonovou vrstvu
  • 1.2 - Nárůst průmyslové činnosti
  • 1.3 - Zemědělství závislé na agrochemikáliích
  • 1.4 - Nedodržování mezinárodních dohod
  • 1.5 - Zvýšení znečištění životního prostředí a změna ekosystémů
  • 1.6 - Model ekonomického rozvoje
• 2 procesy
  • 2.1 Případ chlorfluoruhlovodíků (CFC)
  • 2.2 Pouzdro na oxidy dusíku (NOx)
  • 2.3 Otvor v ozonové vrstvě: Antarktida a Arktida
• 3 Důsledky ozonové díry
  • 3.1 - Biologicky škodlivé záření
  • 3.2 - Globální oteplování
  • 3.3 - Zhoršení mořské ekologie
  • 3.4 - Omezení dodávek potravin
• 4 řešení
  • 4.1 - Omezení výroby a používání plynů, které ničí ozonovou vrstvu
  • 4.2 - Rozklad plynů potenciálně poškozujících ozonovou vrstvu
  • 4.3 - Obnova a recyklace
  • 4.4 - Injekce stratosférického ozonu
  • 4.5 - Alternativní technologie
  • 4.6 - Ochrana ekosystémů
  • 4.7 - Změna modelu vývoje
• 5 Reference

Příčiny destrukce ozonové vrstvy

Je třeba vycházet ze skutečnosti, že ozon je nestabilní forma kyslíku, takže se neustále tvoří a znovu se rozkládá na molekulární kyslík (O_dva) a volný kyslík (O). To vytváří křehkou rovnováhu, kterou mohou ovlivnit různé faktory..

- Emise plynů, které ničí ozonovou vrstvu

Základní příčinou destrukce ozonové vrstvy je emise průmyslových plynů, které disociují stratosférický ozon. Mezi tyto plyny patří chlorfluoruhlovodíky (CFC) a oxidy dusíku (NOx) a další plyny, jako jsou fluorované uhlovodíky (HFC).

Jinými jsou perfluorovaný uhlovodík (PFC) a hexafluorid sírový (SF₆), methylchloroform používaný v průmyslových procesech a halon používaný v hasicích přístrojích.

- Nárůst průmyslové činnosti

Rostoucí celosvětová industrializace není odpovědná pouze za emise plynů, které ničí ozonovou vrstvu; Má také nepřímé účinky, protože ovlivňuje rozhodující procesy pro udržování ozonové vrstvy, jako je produkce kyslíku znečišťující vodou..

Na druhé straně se generují další plyny, které přispívají ke globálnímu oteplování, kromě těch, které přímo poškozují ozonovou vrstvu, což zase ovlivňuje vzorce atmosférické cirkulace a usnadňuje vytváření otvorů v ozonové vrstvě..

- Agrochemicky závislé zemědělství

Dnešní zemědělství je vysoce závislé na používání chemických látek, které přímo a nepřímo ovlivňují ozonovou vrstvu. Přímo pomocí pesticidů, které ničí ozonovou vrstvu, jako je methylbromid.

Podobně chemická hnojiva přispívají k tvorbě oxidů dusíku. Kromě toho se nepřímým vytvářením eutrofizačních procesů snižuje produkce kyslíku ve sladké a mořské vodě.

- Nedodržování mezinárodních dohod

Přednost ekonomických zájmů nad udržováním planetárních ekologických bilancí je vyjádřena porušením mezinárodních dohod. Průmyslové země, jako jsou USA a Čína, otevřeně omezují nebo popírají svou podporu dohodám zaměřeným na snižování globálního oteplování a argumentují svými ekonomickými zájmy..

- Zvýšení znečištění životního prostředí a změna ekosystémů

Globální znečištění životního prostředí způsobuje přímé i nepřímé ničení ozonové vrstvy.

- Model ekonomického rozvoje

Obecně řečeno, základem problému ničení ozonové vrstvy je ekonomický model. Model založený na rostoucí spotřebě surovin, na bezuzdné industrializaci, která generuje velké množství odpadu.

Procesy

Zničení ozonové vrstvy je způsobeno soutokem řady faktorů, přírodních i lidských. Hlavním prvkem je emise do atmosféry různých plynů, které se při interakci s ozonem rozkládají.

Atmosférické víry způsobené vývojem nízkotlakých zón nad póly v zimě koncentrují tyto plyny při nízkých teplotách. Ledové krystaly, které se tvoří ve studeném a vlhkém vzduchu ve stratosféře, poskytují povrch pro různé reakce..

Na začátku jara pak intenzifikace slunečního záření řídí chemické reakce, které se podílejí na ničení ozonu.

Pouzdro s chlorfluoruhlovodíky (CFC)

Začíná to, když jsou chlorofluorované uhlovodíky (CFC) fotodisokyanizovány, to znamená, že se rozkládají působením vysokoenergetického ultrafialového záření. Tak vznikají atomy chloru a další halogeny..

Tyto atomy chloru interagují s ozonem (O₃) způsobují jejich rozklad ztrátou atomu kyslíku. K tomu dochází takzvanou řetězovou reakcí chlorového cyklu, ve které se atom chloru spojuje s jedním z atomů kyslíku ozonu:

Tak vznikne oxid chloričitý (ClO) a dioxygen nebo molekulární kyslík (O_dva) a ClO reaguje s atomem kyslíku a vytváří více dioxygenu. Atom chloru se tedy znovu uvolňuje, opakuje se cyklus a jediný atom chloru je schopen zničit kolem 100 000 molekul ozonu..

• Cl + O₃ → ClO + O_dva
• ClO + O₃ → Cl + 2 O_dva

Molekula ClO odstraňuje kyslík z molekuly ozonu a chlor se může vrátit do kroku 1.

Pouzdro na oxidy dusíku (NOx)

V tomto případě se jedná o řetězovou reakci cyklu dusíku, přičemž oxid dusnatý (NO) interaguje s ozonem (O₃). NO zachycuje kyslík (O) z ozonu (O₃ ), produkující oxid dusičitý (NO_dva) a molekulární kyslík (O._dva).

Poté oxid dusičitý (NO_dva) reaguje s volným kyslíkem (O) a oxidem dusnatým (NO) a molekulárním kyslíkem (O_dva). Tímto způsobem cyklus pokračuje na neurčito a ničí tisíce molekul ozonu.

Otvor v ozonové vrstvě: Antarktida a Arktida

Ačkoli ke zničení ozonové vrstvy dochází v celé stratosféře, největší dopad má na póly, zejména na jižní pól. Ačkoli se v ozonové vrstvě na severním pólu vytvářejí také díry, jsou méně časté a mají kratší trvání..

Základem reakcí degradace ozonu je tvorba stratosférických mraků ledových krystalů. Tyto mraky se tvoří při teplotách pod -85 ° C a v arktickém (severním pólu) teploty zřídka klesají pod -80 ° C.

Proto jsou v této oblasti stratosférické mraky tvořeny krystaly trihydrátu kyseliny dusičné. Zatímco Antarktida (jižní pól) je mnohem chladnější, s teplotami -90 ° C tvoří ledové krystaly.

Důsledky ozonové díry

Zásadním důsledkem destrukce ozonové vrstvy je nárůst ultrafialového záření, kterému se podaří proniknout směrem k Zemi. To zase přináší řadu negativních důsledků pro ekologickou rovnováhu a život na planetě..

- Biologicky škodlivé záření

Ultrafialové záření je součástí elektromagnetického spektra vyzařovaného Sluncem a má vysokou energii. Tato vysoká energie zhoršuje buněčné membrány a ovlivňuje také DNA a generuje mutace..

Úroveň poškození, které způsobí, závisí na intenzitě, s jakou dosáhne zemského povrchu, a na toleranci každého živého organismu. Toto poškození sahá od destrukce listové tkáně v rostlinách až po rakovinu kůže u lidí..

U lidí také způsobuje předčasné stárnutí, šedý zákal, spáleniny od slunce a depresi imunitního systému. Díky tomu je náchylnější k nemocem, protože to je systém, který ničí viry, bakterie a další škodlivé látky.

- Globální oteplování

Když je zničena ozonová vrstva, zvyšuje se vstup ultrafialového záření s vysokou energetickou hodnotou. To způsobuje větší planetární oteplování, které spolu se snížením úniku zemského tepla v důsledku skleníkového efektu zvyšuje průměrnou teplotu..

- Zhoršení mořské ekologie

Ultrafialové záření zasahuje hluboké vrstvy vody oceánu a poškozuje plankton, který je hlavním základem mořských potravinových sítí. Na druhou stranu je plankton hlavním zdrojem kyslíku, a proto se kyslíkový cyklus mění.

To vytváří negativní zpětnou vazbu, protože redukce kyslíku ovlivňuje tvorbu ozonové vrstvy.

- Omezení dodávek potravin

Vyšší výskyt ultrafialového záření způsobený ničením ozonové vrstvy negativně ovlivňuje zemědělskou a živočišnou výrobu i produktivitu vodních ekosystémů. Proto má rozhodující dopad na množství dostupného jídla a přispívá k hladu ve světě..

Řešení

Existuje několik řešení ke zvýšení hladiny ozonu:

- Omezení výroby a použití plynů, které ničí ozonovou vrstvu

Nejprve je třeba zaútočit na bezprostřední příčinu poškození ozonové vrstvy, to znamená vyloučit použití plynů, které poškozují ozon. To je cílem Montrealského protokolu od roku 1989, je však nutné jeho rozšíření.

To je způsobeno skutečností, že v uvedeném protokolu nejsou zahrnuty nové vysoce nárazové plyny, jako jsou oxidy dusíku..

- Degradace plynů potenciálně poškozujících ozonovou vrstvu

Použití mikrovlnných zdrojů plazmy bylo experimentováno s degradací plynů, které ovlivňují ozonovou vrstvu. Při použití této techniky bylo možné rozložit plyn Freon HFC-134a o 84% na kouřovou čerň, vodík a fluor..

- Obnova a recyklace

Dalším řešením je implementace systémů, které umožňují regeneraci a recyklaci těch plynů, které ovlivňují ozonovou vrstvu..

- Injekce stratosférického ozonu

Ačkoli někteří kvalifikují tento návrh jako utopický, navrhuje se masivně produkovat a vstřikovat čerstvý ozon do stratosféry, aby se vyrovnaly jeho ztráty..

- Alternativní technologie

Jedním ze způsobů, jak čelit tomuto problému, je vývoj technologických variant, které nevyžadují plyny potenciálně ničivé pro ozonovou vrstvu. To si zaslouží hledání nových technologií v oblastech, jako je chlazení, doprava, hasicí přístroje, ochrana proti škůdcům v zemědělství a různé průmyslové procesy..

- Ochrana ekosystémů

Obzvláště důležité je snížení znečištění moří a ztráty lesů v důsledku negativního vlivu na kyslíkový cyklus.

- Změna modelu vývoje

Je nezbytné zavést model udržitelného rozvoje, který snižuje závislost na fosilních palivech a tvorbě odpadu.

Reference

1. Canan, P., Andersen, S.O., Reichman, N. a Gareau, B. (2015). Úvod do zvláštního čísla o ochraně ozonové vrstvy a změně klimatu: mimořádné zkušenosti s budováním Montrealského protokolu, získané zkušenosti a naděje do budoucích snah o změnu klimatu. Journal of Environmental Studies and Sciences.
2. Colsa-Gómez, M.E., Heydrich, S.C. a Flores-Vklez, L.M. (1991). Příčiny a důsledky destrukce ozonové vrstvy. Ekochemie.
3. Jasiński, M., Dors, M. a Mizeraczyk, J. (2009). Zničení Freonu HFC-134a pomocí mikrovlnného zdroje bez trysek. Chemie plazmy a zpracování plazmy.
4. Kerr, R.A. (1991). Zničení ozónu se zhoršuje. Věda.
5. Ravishankara, A.R., Daniel, J.S. a Portmann, R.W. (2009). Oxid dusný (N2O): dominantní látka poškozující ozonovou vrstvu emitovaná v 21. století. Věda.
6. Sánchez-Vega, M.V. (2008) Ozonová vrstva. Biocenóza.
7. Shevtsova-de Vargas, G. (1992). Heterogenní procesy v zemské atmosféře a jejich důsledky při ničení ozonové vrstvy. Chemistry Magazine.