Osoosfäär on meie planeedi atmosfääri kiht, mis lükkab edasi ultraviolettkiirguse spektri kõige jäigemat osa. Mõned päikesevalguse tüübid on elusorganismidele kahjulikud. Perioodiliselt muutub osonosfäär õhemaks, selles tekivad erineva suurusega lüngad. Ohtlikud kiired võivad vabalt tungida läbi Maa pinnal olevate avade. Kus asub osoonikiht? Mida saab selle salvestamiseks teha? Kavandatud artikkel on pühendatud Maa geograafia ja ökoloogia probleemide käsitlemisele.
Mis on osoon?
Hapnik Maal eksisteerib kahe lihtsa gaasilise ühendi kujul, on osa veest ja väga suure hulga muude tavaliste anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete (silikaadid, karbonaadid, sulfaadid, valgud, süsivesikud, rasvad). Üks elemendi tuntumaid allotroopseid modifikatsioone on lihtne aine hapnik, selle valem on O 2. Aatomite teine modifikatsioon on O (osoon). Selle aine valem on O 3. Triatoomilised molekulid moodustuvad liigse energiaga, näiteks looduses tekkiva välklambi tagajärjel. Järgnevalt saame teada, mis on Maa osoonikiht, miks selle paksus pidevalt muutub.
Normaaltingimustes on osoon terava, spetsiifilise aroomiga sinine gaas. Aine molekulmass on 48 (võrdluseks hr (õhk) = 29). Osooni lõhn tuletab meelde äikest, sest pärast seda loodusliku nähtuse O3 molekulide sisaldus õhus muutub suuremaks. Kontsentratsioon suureneb mitte ainult osoonikihi kohal, vaid ka Maa pinna lähedal. See keemiliselt aktiivne aine on mürgine elusorganismidele, kuid dissotsieerub (laguneb) kiiresti. Laboris ja tööstuses on loodud spetsiaalsed seadmed - osonisaatorid - elektriliste tühjenduste juhtimiseks õhu või hapniku kaudu.
Mis on osoonikiht?
O 3 molekulidel on kõrge keemiline ja bioloogiline aktiivsus. Kolmanda aatomi kinnitumisega diatoomilise hapnikuga kaasneb ühendi energiavaru ja ebastabiilsuse suurenemine. Osoon laguneb kergesti molekulaarseks hapnikuks ja aktiivseks osakeseks, mis oksüdeerib energeetiliselt teisi aineid ja tapab mikroorganisme. Kuid sagedamini on lõhnava ühendiga seotud probleemid seotud selle kogunemisega atmosfääri Maa kohal. Mis on osoonikiht ja miks on selle hävitamine kahjulik?
Otse meie planeedi pinnal on alati teatud arv O 3 molekule, kuid ühendi kontsentratsioon suureneb kõrgusega. Selle aine moodustumine toimub stratosfääris päikese ultraviolettkiirguse tõttu, mis kannab suurt energiavarustust.
Osoosfäär
Maa kohal on kosmoseala, kus osoon on palju suurem kui pinna lähedal. Kuid üldiselt on O 3 molekulidest koosnev kest õhuke ja katkendlik. Kus on Maa või meie planeedi osoonikiht? Selle ekraani paksuse ebakõla on teadlasi korduvalt segadusse ajanud.
Maa atmosfääris on alati teatud hulk osooni; selle kontsentratsiooni olulisi kõikumisi täheldatakse kõrguse ja aastate jooksul. Nende probleemidega tegeleme pärast seda, kui oleme välja selgitanud O 3 molekulidest valmistatud kaitsekilbi täpse asukoha.
Kus on Maa osoonikiht?
Osoonimolekulide sisalduse märgatav suurenemine algab 10 km kaugusel ja püsib kuni 50 km kõrgusel Maa kohal. Kuid see, kui palju aine on troposfääris, pole veel ekraan. Maapinnalt eemale liikudes suureneb osooni tihedus. Maksimaalsed väärtused langevad stratosfäärile, selle alale 20–25 km kõrgusel. Siin leidub O 3 molekule 10 korda rohkem kui Maa pinnal.
Kuid miks põhjustab osoonikihi paksus ja terviklikkus teadlastele ja tavainimestele muret? Kaitsekilbi seisundi buum puhkes möödunud sajandil. Teadlased leidsid, et Antarktika kohal asuva atmosfääri osoonikiht on muutunud õhemaks. Selgus nähtuse peamine põhjus - O 3 molekulide dissotsiatsioon. Hävitamine toimub mitmete tegurite koosmõjul, nende hulgast juhtivaid peetakse inimtekkelisteks, mis on seotud inimkonna tegevusega.
Osooniaugud
Viimase 30–40 aasta jooksul on teadlased täheldanud, et kaitsekilbis on maa pinna kohal lünki. Teadlaskonda äratasid teated, et osoonikiht - Maa kilp - laguneb aktiivselt. Kogu 1980. aastate keskpaiga ajakirjandus avaldas teateid Antarktika kohal asuva augu kohta. Teadlased märkasid, et see lõhe osoonikihis suureneb kevadel. Kahjude kasvu peamiseks põhjuseks nimetati kunstlikke ja sünteetilisi aineid - klorofluorosüsivesinikke. Nende ühendite kõige tavalisemad rühmad on freoonid või chladogeenid. On teada enam kui 40 sellesse rühma kuuluvat ainet. Neid on pärit paljudest allikatest, kuna rakendused hõlmavad toiduainetetööstust, keemia-, parfümeeriatooteid ja muud tööstust.
Freoonide koostis sisaldab lisaks süsinikule ja vesinikule halogeene: fluori, kloori, mõnikord ka broomi. Külmikutes, kliimaseadmetes kasutatakse suurt hulka selliseid aineid. Freoonid ise on stabiilsed, kuid kõrgetel temperatuuridel ja aktiivsete keemiliste ainete juuresolekul hakkavad nad oksüdeeruma. Reaktsioonisaaduste hulgas võivad olla elusorganismidele mürgised ühendid.
Freoonid ja osooniekraan
Klorofluorosüsinikud interakteeruvad O3 molekulidega ja hävitavad kaitsekihi Maa pinna kohal. Alguses võeti osoosfääri hõrenemist selle paksuse loomuliku kõikumisena, mida juhtub pidevalt. Kuid aja jooksul nähti kogu põhjapoolkeral Antarktika kohal auke nagu augud. Selliste lünkade arv on esimesest vaatlusest alates suurenenud, kuid need on väiksema suurusega kui üle mandriosa.
Algselt kahtlesid teadlased, kas osoon hävitas just freoonid. Need on suure molekulmassiga ained. Kuidas nad jõuavad stratosfääri, kus osoonikiht on, kui see on palju raskem kui hapnik, lämmastik ja süsinikdioksiid? Äikese ajal atmosfääris tõusvate voogude vaatlused ja läbi viidud katsed tõestasid erinevate õhku eralduvate osakeste tungimise võimalust 10–20 km kõrgusele Maast, kus asub troposfääri ja stratosfääri piir.
Erinevad osooni hävitajad
Ülehelikiirusega õhusõidukite mootorites ja erinevat tüüpi kosmoselaevades kütuse põlemisel tekkivad lämmastikoksiidid sisenevad ka osooni ekraanitsooni. Need täiendavad ainete loetelu, millest atmosfäär, osoonikiht ja maapealsete vulkaanide heitkogused hävitatakse. Mõnikord jõuavad gaasi- ja tolmuvood 10–15 kilomeetri kõrgusele ja levivad sadadesse tuhandetesse kilomeetritesse.
Suurte tööstuskeskuste ja megalinnade kohal tekkiv atmosfääri atmosfääri eraldumine aitab samuti kaasa O 3 molekulide dissotsieerumisele. Osooniaukude suuruse suurenemise põhjuseks peetakse ka nn kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni suurenemist atmosfääris, kus osoonikiht asub. Seega on kliimamuutuste globaalne keskkonnaküsimus otseselt seotud küsimustega osooni kahanemise kohta. Fakt on see, et kasvuhoonegaasid sisaldavad aineid, mis reageerivad O 3 molekulidega. Osoon dissotsieerub, hapnikuaatom põhjustab teiste elementide oksüdeerumist.
Osoonikilbi kaotamise oht
Kas enne kosmosesse lendamist olid lüngad osonosfääris, freoonide ja muude atmosfääri saasteainete ilmumine? Loetletud teemad on vaieldavad, kuid üks järeldus on ilmne: atmosfääri osoonikihti tuleb uurida ja hävitamise eest kaitsta. Meie planeet, millel pole O 3 molekulide ekraani, kaotab oma kaitse kindla pikkusega kõvade kosmiliste kiirte eest, mida neelab toimeaine kiht. Kui osooniekraan on õhuke või puudub, on põhilised eluprotsessid Maal ohus. Liigne ultraviolettkiirgus suurendab elusorganismide rakkudes mutatsioonide riski.
Kaitse osoonikihiga
Andmete puudumine kaitsekilbi paksuse kohta viimastel sajanditel ja aastatuhandetel muudab prognooside keeruliseks. Mis juhtub, kui osonosfäär variseb täielikult? Arstid on juba mitu aastakümmet täheldanud nahavähki haigestunud inimeste arvu kasvu. See on üks haigusi, mis põhjustab liigset ultraviolettkiirgust.
1987. aastal ühinesid mitmed riigid Montreali protokolliga, mis nägi ette klorofluorosüsivesinike tootmise vähendamise ja täieliku keelustamise. See oli ainult üks meetmetest, mis aitavad säilitada osoonikihti - Maa ultraviolettkilpi. Kuid freoone toodab ikkagi tööstus ja sisenevad atmosfääri. Montreali protokolli järgimine on aga osooniauke vähendanud.
