طبقة الأوزون للأرض مثقوبة بثقوب الأوزون: هل البشرية في خطر كارثة عالمية؟ ثقوب الأوزون: على من يقع اللوم؟

في الآونة الأخيرة، امتلأت الصحف والمجلات بمقالات حول دور طبقة الأوزون، حيث يخشى الناس من المشاكل المحتملة في المستقبل. يمكنك أن تسمع من العلماء حول التغيرات المناخية القادمة، والتي ستؤثر سلبا على جميع أشكال الحياة على الأرض. هل سيتحول الخطر المحتمل البعيد عن البشر حقًا إلى مثل هذه الأحداث المروعة لجميع أبناء الأرض؟ ما هي العواقب التي تتوقعها البشرية من تدمير طبقة الأوزون؟

عملية تكوين طبقة الأوزون وأهميتها

الأوزون هو مشتق من الأكسجين. وأثناء وجودها في الستراتوسفير، تتعرض جزيئات الأكسجين كيميائيًا للأشعة فوق البنفسجية، وبعد ذلك تتحلل إلى ذرات حرة، والتي بدورها لديها القدرة على الاتحاد مع جزيئات أخرى. مع هذا التفاعل بين جزيئات وذرات الأكسجين مع الأجسام الثالثة، تنشأ مادة جديدة - هكذا يتشكل الأوزون.

كونه في طبقة الستراتوسفير، فإنه يؤثر على النظام الحراري للأرض وصحة سكانها. باعتباره "حارسًا" كوكبيًا، يمتص الأوزون الأشعة فوق البنفسجية الزائدة. ومع ذلك، عندما يدخل الغلاف الجوي السفلي بكميات كبيرة، يصبح خطيرًا جدًا على الجنس البشري.

اكتشاف مؤسف للعلماء - ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية

لقد كانت عملية استنفاد طبقة الأوزون موضع جدل كبير بين العلماء في جميع أنحاء العالم منذ أواخر الستينيات. في تلك السنوات، بدأ دعاة حماية البيئة في إثارة مشكلة انبعاثات منتجات الاحتراق في الغلاف الجوي على شكل بخار الماء وأكاسيد النيتروجين، والتي تنتجها المحركات النفاثة للصواريخ والطائرات. وكان القلق هو أن أكسيد النيتروجين المنبعث من الطائرات على ارتفاع 25 كيلومترًا، حيث يتشكل درع الأرض، يمكن أن يدمر الأوزون. في عام 1985، سجلت هيئة المسح البريطانية للقارة القطبية الجنوبية انخفاضًا بنسبة 40% في تركيز الأوزون في الغلاف الجوي فوق قاعدة خليج هالي.

وبعد العلماء البريطانيين، سلط العديد من الباحثين الآخرين الضوء على هذه المشكلة. لقد تمكنوا من تحديد منطقة ذات مستويات منخفضة من الأوزون خارج القارة الجنوبية بالفعل. ولهذا السبب، بدأت مشكلة تشكل ثقب الأوزون في الظهور. وبعد فترة وجيزة، تم اكتشاف ثقب آخر للأوزون، وهذه المرة في القطب الشمالي. ومع ذلك، كان أصغر حجمًا، حيث يصل تسرب الأوزون إلى 9٪.

وبناء على نتائج البحث، حسب العلماء أنه في الفترة 1979-1990 انخفض تركيز هذا الغاز في الغلاف الجوي للأرض بنحو 5%.

استنفاد طبقة الأوزون: ظهور ثقوب الأوزون

يمكن أن يصل سمك طبقة الأوزون إلى 3-4 ملم، وتقع قيمها القصوى عند القطبين، وتقع قيمها الدنيا على طول خط الاستواء. يمكن العثور على أعلى تركيز للغاز على بعد 25 كيلومترًا في طبقة الستراتوسفير فوق القطب الشمالي. وتوجد الطبقات الكثيفة أحياناً على ارتفاعات تصل إلى 70 كيلومتراً، عادة في المناطق الاستوائية. لا تحتوي طبقة التروبوسفير على الكثير من الأوزون لأنها شديدة التأثر بالتغيرات الموسمية وأنواع مختلفة من التلوث.

وبمجرد انخفاض تركيز الغاز بنسبة واحد بالمائة، تحدث زيادة فورية في شدة الأشعة فوق البنفسجية فوق سطح الأرض بنسبة 2٪. تتم مقارنة تأثير الأشعة فوق البنفسجية على المواد العضوية الكوكبية بالإشعاع المؤين.

ومن الممكن أن يتسبب استنفاد طبقة الأوزون في حدوث كوارث مرتبطة بالتدفئة المفرطة وزيادة سرعة الرياح ودوران الهواء، مما قد يؤدي إلى ظهور مناطق صحراوية جديدة وتقليل المحاصيل الزراعية.

لقاء الأوزون في الحياة اليومية

في بعض الأحيان، بعد هطول الأمطار، خاصة في فصل الصيف، يصبح الهواء منتعشًا وممتعًا على نحو غير عادي، ويقول الناس إنها "تشبه رائحة الأوزون". هذه ليست صيغة مجازية على الإطلاق. وفي الواقع، يصل جزء من الأوزون إلى الطبقات السفلية من الغلاف الجوي عن طريق التيارات الهوائية. ويعتبر هذا النوع من الغاز ما يسمى بالأوزون المفيد، الذي يضفي شعوراً بالانتعاش غير العادي إلى الغلاف الجوي. في الغالب يتم ملاحظة مثل هذه الظواهر بعد العواصف الرعدية.

ومع ذلك، هناك أيضًا نوع ضار جدًا من الأوزون يشكل خطورة كبيرة على البشر. يتم إنتاجه من غازات العادم والانبعاثات الصناعية، وعند تعرضه لأشعة الشمس يدخل في تفاعل كيميائي ضوئي. ونتيجة لذلك، يحدث تكوين ما يسمى بالأوزون الأرضي، وهو ضار للغاية بصحة الإنسان.

المواد التي تدمر طبقة الأوزون: تأثير الفريونات

لقد أثبت العلماء أن الفريون، الذي يستخدم بشكل جماعي لشحن الثلاجات ومكيفات الهواء، فضلا عن العديد من علب الأيروسول، يسبب تدمير طبقة الأوزون. وهكذا يتبين أن كل شخص تقريبًا له يد في تدمير طبقة الأوزون.

أسباب ثقوب الأوزون هي تفاعل جزيئات الفريون مع جزيئات الأوزون. يتسبب الإشعاع الشمسي في إطلاق الفريونات للكلور. ونتيجة لذلك، ينقسم الأوزون، مما يؤدي إلى تكوين الأكسجين الذري والعادي. وفي الأماكن التي تحدث فيها مثل هذه التفاعلات تحدث مشكلة استنفاد طبقة الأوزون وتحدث ثقوب الأوزون.

وبطبيعة الحال، الضرر الأكبر لطبقة الأوزون هو بسبب الانبعاثات الصناعية، ولكن الاستخدام المنزلي للمستحضرات التي تحتوي على الفريون، بشكل أو بآخر، له تأثير أيضا على تدمير الأوزون.

حماية طبقة الأوزون

وبعد أن وثق العلماء أن طبقة الأوزون لا تزال تتدمر وظهور ثقوب الأوزون، بدأ السياسيون يفكرون في الحفاظ عليها. وقد جرت مشاورات واجتماعات في مختلف أنحاء العالم بشأن هذه القضايا. وشارك فيها ممثلو جميع الدول ذات الصناعة المتطورة.

وهكذا، في عام 1985، تم اعتماد اتفاقية حماية طبقة الأوزون. وقع ممثلو أربع وأربعين دولة مشاركة في المؤتمر على هذه الوثيقة. وبعد مرور عام، تم التوقيع على وثيقة مهمة أخرى تسمى بروتوكول مونتريال. ووفقاً لأحكامه، كان ينبغي أن تكون هناك قيود كبيرة على الإنتاج والاستهلاك العالمي للمواد التي تؤدي إلى استنفاد طبقة الأوزون.

ومع ذلك، لم تكن بعض الدول مستعدة للخضوع لهذه القيود. ثم تم تحديد حصص محددة للانبعاثات الخطيرة في الغلاف الجوي لكل دولة.

حماية طبقة الأوزون في روسيا

وفقا للتشريع الروسي الحالي، تعد الحماية القانونية لطبقة الأوزون واحدة من أهم المجالات ذات الأولوية. تنظم التشريعات المتعلقة بحماية البيئة قائمة من التدابير الوقائية التي تهدف إلى حماية هذا الكائن الطبيعي من مختلف أنواع الضرر والتلوث والدمار والاستنزاف. ومن ثم فقد تناولت المادة 56 من التشريع بعض الأنشطة المتعلقة بحماية طبقة الأوزون للكوكب:

• منظمات رصد تأثير ثقب الأوزون؛
• استمرار السيطرة على تغير المناخ؛
• الامتثال الصارم للإطار التنظيمي بشأن الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي؛
• تنظيم إنتاج المركبات الكيميائية التي تدمر طبقة الأوزون.
• تطبيق العقوبات والعقوبات على مخالفة القانون.

الحلول الممكنة والنتائج الأولية

يجب أن تعلم أن ثقوب الأوزون ليست ظاهرة دائمة. مع انخفاض كمية الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي، يبدأ التشديد التدريجي لثقوب الأوزون - يتم تنشيط جزيئات الأوزون من المناطق المجاورة. ومع ذلك، في الوقت نفسه، ينشأ عامل خطر آخر - المناطق المجاورة محرومة من كمية كبيرة من الأوزون، وتصبح الطبقات أرق.

يواصل العلماء في جميع أنحاء العالم الانخراط في الأبحاث ويخافون من الاستنتاجات القاتمة. وقد توصلوا إلى أنه إذا انخفض وجود الأوزون بنسبة 1% فقط في الغلاف الجوي العلوي، فستكون هناك زيادة في الإصابة بسرطان الجلد بنسبة تصل إلى 3-6%. علاوة على ذلك، فإن كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية ستؤثر سلبًا على الجهاز المناعي للإنسان. وسوف يصبحون أكثر عرضة لمجموعة واسعة من الالتهابات.

من الممكن أن يفسر هذا حقيقة أن عدد الأورام الخبيثة يتزايد في القرن الحادي والعشرين. زيادة مستويات الأشعة فوق البنفسجية تؤثر أيضًا سلبًا على الطبيعة. يحدث تدمير الخلايا في النباتات، وتبدأ عملية الطفرة، ونتيجة لذلك يتم إنتاج كمية أقل من الأكسجين.

فهل ستتمكن البشرية من مواجهة التحديات المقبلة؟

ووفقا لآخر الإحصائيات، تواجه البشرية كارثة عالمية. ومع ذلك، فإن العلم لديه أيضًا تقارير متفائلة. بعد اعتماد اتفاقية حماية طبقة الأوزون، انخرطت البشرية جمعاء في مشكلة الحفاظ على طبقة الأوزون. وبعد وضع عدد من التدابير الحظرية والحمائية، استقر الوضع قليلا. وهكذا، يرى بعض الباحثين أنه إذا انخرطت البشرية جمعاء في الإنتاج الصناعي ضمن حدود معقولة، فيمكن حل مشكلة ثقوب الأوزون بنجاح.

إذا كان لديك أي أسئلة، اتركها في التعليقات أسفل المقال. سنكون سعداء نحن أو زوارنا بالرد عليهم

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

وزارة النقل في الاتحاد الروسي

مدرسة FSOUVPO أوليانوفسك العليا للطيران

الطيران المدني (معهد)

كلية عمليات الطيران وإدارة الحركة الجوية

قسم باسوب

خلاصة

حول موضوع:ثقوب الأوزون: الأسبابوعواقب

أكمله: بازاروف م.أ.

رئيس: موروزوفا م.م.

أوليانوفسك 2012

مقدمة

1. الأسباب

2. العواقب

3. الموقع الجغرافي

4. دور الطائرات المدنية والعسكرية في تكوين ثقوب الأوزون

5. طرق حل المشاكل

خاتمة

مقدمة

مع ظهور الحضارة الإنسانية، ظهر عامل جديد أثر في مصير الطبيعة الحية. لقد حققت قوة هائلة في القرن الحالي وخاصة في الآونة الأخيرة. 5 مليارات من معاصرينا لهم تأثير على الطبيعة بنفس الحجم الذي كان من الممكن أن يكون لسكان العصر الحجري لو كان عددهم 50 مليار شخص، وكمية الطاقة المنطلقة تستقبلها الأرض من الشمس.

منذ ظهور مجتمع صناعي للغاية، زاد التدخل البشري الخطير في الطبيعة بشكل حاد، وتوسع نطاق هذا التدخل، وأصبح أكثر تنوعًا ويهدد الآن بأن يصبح خطرًا عالميًا على البشرية.

يتزايد استهلاك المواد الخام غير المتجددة، ويخرج المزيد والمزيد من الأراضي الصالحة للزراعة من الاقتصاد، حيث يتم بناء المدن والمصانع عليها. يتعرض المحيط الحيوي للأرض حاليًا لتأثير بشري متزايد. في الوقت نفسه، من الممكن تحديد العديد من العمليات الأكثر أهمية، أي منها لا يحسن حالة المجال الجوي لكوكبنا.

كما أن تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يتقدم أيضًا. سيؤدي التطوير الإضافي لهذه العملية إلى تعزيز الاتجاه غير المرغوب فيه نحو زيادة متوسط ​​\u200b\u200bدرجة الحرارة السنوية على الكوكب.

ونتيجة لذلك، نشأت معضلة أمام المجتمع: إما أن يتدحرج بلا وعي نحو موته الحتمي في كارثة بيئية وشيكة، أو أن يحول بوعي قوى العلم والتكنولوجيا الجبارة التي خلقتها عبقرية الإنسان من سلاح تحول في السابق ضد الطبيعة والإنسان نفسه، إلى سلاح لحمايتهم وازدهارهم، إلى سلاح الإدارة البيئية الرشيدة.

يلوح في الأفق تهديد حقيقي بحدوث أزمة بيئية عالمية، يفهمها جميع سكان الكوكب، والأمل الحقيقي لمنعها يكمن في التثقيف البيئي المستمر وتنوير الناس.

وقد حددت منظمة الصحة العالمية أن صحة الإنسان تعتمد على الوراثة بنسبة 20%، وعلى البيئة بنسبة 20%، وعلى نمط الحياة بنسبة 50%، وعلى الطب بنسبة 10%. في عدد من مناطق روسيا، بحلول عام 2005، من المتوقع حدوث الديناميكيات التالية للعوامل التي تؤثر على صحة الإنسان: سيزيد دور البيئة إلى 40٪، وسيزيد تأثير العامل الوراثي إلى 30٪، والقدرة على الحفاظ على الصحة من خلال وسينخفض ​​نمط الحياة إلى 25%، وسيقل دور الطب إلى 5%.

وصف الحالة البيئية الحالية بأنها حرجة، يمكننا تحديد الأسباب الرئيسية التي تؤدي إلى كارثة بيئية: التلوث، وتسمم البيئة، واستنفاد الأكسجين في الغلاف الجوي، وثقوب الأوزون.

كان الغرض من هذا العمل هو تلخيص بيانات الأدبيات حول أسباب وعواقب تدمير طبقة الأوزون، وكذلك طرق حل مشكلة تكوين "ثقوب الأوزون".

ثقب طبقة الأوزون البيئي

1. الأسباب

ثقب الأوزون هو انخفاض محلي في تركيز الأوزون في طبقة الأوزون للأرض. وفقًا للنظرية المقبولة عمومًا في المجتمع العلمي، في النصف الثاني من القرن العشرين، أدى التأثير المتزايد للعامل البشري المنشأ في شكل إطلاق الفريونات المحتوية على الكلور والبروم إلى ترقق كبير في طبقة الأوزون .

وبحسب فرضية أخرى، فإن عملية تشكل "ثقوب الأوزون" قد تكون طبيعية إلى حد كبير ولا ترتبط فقط بالآثار الضارة للحضارة الإنسانية.

تم اكتشاف ثقب الأوزون الذي يبلغ قطره أكثر من 1000 كيلومتر لأول مرة في عام 1985، في نصف الكرة الجنوبي، فوق القارة القطبية الجنوبية، من قبل مجموعة من العلماء البريطانيين: ج. شانكلين (إنجليزي)، ج. فارمان (إنجليزي)، ب. غاردينر (إنجليزي). )، الذي نشر المقال المقابل في مجلة الطبيعة. ظهرت في شهر أغسطس من كل عام، وفي ديسمبر ويناير لم تعد موجودة. وكان هناك ثقب آخر يتشكل فوق نصف الكرة الشمالي في القطب الشمالي، ولكن بحجم أصغر. في هذه المرحلة من التطور البشري، أثبت علماء العالم أن هناك عددًا هائلاً من ثقوب الأوزون على الأرض. لكن الأخطر والأكبر يقع فوق القارة القطبية الجنوبية.

تؤدي مجموعة من العوامل إلى انخفاض تركيز الأوزون في الغلاف الجوي، وأهمها موت جزيئات الأوزون في التفاعلات مع مختلف المواد ذات الأصل البشري والطبيعي، وغياب الإشعاع الشمسي خلال فصل الشتاء القطبي، وهو قطبي مستقر بشكل خاص الدوامة التي تمنع اختراق الأوزون من خطوط العرض تحت القطبية، وتكوين السحب الستراتوسفيرية القطبية (PSC)، التي يحفز سطحها تفاعلات اضمحلال الأوزون. هذه العوامل مميزة بشكل خاص للقارة القطبية الجنوبية، حيث تكون الدوامة القطبية أضعف بكثير بسبب عدم وجود سطح قاري، ودرجة الحرارة أعلى بعدة درجات مما هي عليه في القطب الجنوبي، وتكون عمليات PSO أقل شيوعًا وتميل أيضًا إلى التفكك في القطب الجنوبي. أوائل الخريف. كونها نشطة كيميائيا، يمكن لجزيئات الأوزون أن تتفاعل مع العديد من المركبات العضوية وغير العضوية. المواد الرئيسية التي تساهم في تدمير جزيئات الأوزون هي المواد البسيطة (ذرات الهيدروجين والأكسجين والكلور والبروم)، وغير العضوية (كلوريد الهيدروجين وأول أكسيد النيتروجين) والمركبات العضوية (الميثان والفلوروكلورين والفلوروبروموفريون، التي تطلق ذرات الكلور والبروم). . على النقيض من ذلك، على سبيل المثال، الهيدروفلوريونات، التي تتحلل إلى ذرات الفلور، والتي بدورها تتفاعل بسرعة مع الماء لتكوين فلوريد الهيدروجين المستقر. وبالتالي، لا يشارك الفلور في تفاعلات تحلل الأوزون. كما أن اليود لا يدمر الأوزون الستراتوسفيري، حيث يتم استهلاك المواد العضوية المحتوية على اليود بالكامل تقريبًا في طبقة التروبوسفير. التفاعلات الرئيسية التي تساهم في تدمير الأوزون مذكورة في المقالة حول طبقة الأوزون.

"يأكل" الكلور كلا من الأوزون والأكسجين الذري بسبب التفاعلات السريعة إلى حد ما:

O3 + Cl = O2 + ClO

CLO + O = Cl + O2

علاوة على ذلك، فإن التفاعل الأخير يؤدي إلى تجديد الكلور النشط. وبالتالي، لا يتم استهلاك الكلور، مما يؤدي إلى تدمير طبقة الأوزون.

وفي الصيف والربيع يزداد تركيز الأوزون. ويكون أعلى دائمًا فوق المناطق القطبية منه فوق المناطق الاستوائية. بالإضافة إلى أنه يتغير على دورة مدتها 11 عاماً، بالتزامن مع دورة النشاط الشمسي. كل هذا كان معروفًا بالفعل في الثمانينيات. أظهرت الملاحظات أن هناك انخفاضًا بطيئًا ولكن ثابتًا في تركيزات الأوزون الستراتوسفيري في القارة القطبية الجنوبية من سنة إلى أخرى. كانت هذه الظاهرة تسمى "ثقب الأوزون" (على الرغم من عدم وجود ثقب بالمعنى الصحيح للكلمة بالطبع).

وفي وقت لاحق، في التسعينيات من القرن الماضي، بدأ نفس الانخفاض يحدث فوق القطب الشمالي. لم تتضح بعد ظاهرة "ثقب الأوزون" في القطب الجنوبي: ما إذا كان "الثقب" قد نشأ نتيجة لتلوث الغلاف الجوي بفعل الإنسان، أم أنه عملية جيوفيزيائية طبيعية.

ومن إصدارات تكوين ثقوب الأوزون ما يلي:

تأثير الجزيئات المنبعثة أثناء الانفجارات الذرية؛

رحلات الصواريخ والطائرات على ارتفاعات عالية؛

التفاعلات مع الأوزون لبعض المواد التي تنتجها المصانع الكيماوية. هذه هي في المقام الأول الهيدروكربونات المكلورة وخاصة الفريونات - مركبات الكلوروفلوروكربون، أو الهيدروكربونات التي يتم فيها استبدال كل أو معظم ذرات الهيدروجين بذرات الفلور والكلور.

تستخدم مركبات الكلوروفلوروكربون على نطاق واسع في الثلاجات المنزلية والصناعية الحديثة (ولهذا السبب يطلق عليها "الفريون")، وفي علب الأيروسول، كعوامل التنظيف الجاف، لإطفاء الحرائق في وسائل النقل، كعوامل رغوة، ولتخليق البوليمرات. وقد بلغ الإنتاج العالمي من هذه المواد ما يقارب 1.5 مليون طن/سنة.

نظرًا لكونها شديدة التقلب ومقاومة تمامًا للتأثيرات الكيميائية، تدخل مركبات الكلوروفلوروكربون إلى الغلاف الجوي بعد استخدامها ويمكن أن تبقى فيها لمدة تصل إلى 75 عامًا، لتصل إلى ارتفاع طبقة الأوزون. هنا، تحت تأثير ضوء الشمس، تتحلل، وتطلق الكلور الذري، الذي يعمل بمثابة "اضطراب النظام" الرئيسي في طبقة الأوزون.

2. عواقب

ويشكل ثقب الأوزون خطرا على الكائنات الحية لأن طبقة الأوزون تحمي سطح الأرض من الجرعات الزائدة من الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. يؤدي ضعف طبقة الأوزون إلى زيادة تدفق الإشعاع الشمسي إلى الأرض ويسبب زيادة في عدد حالات سرطان الجلد لدى البشر. وتعاني النباتات والحيوانات أيضًا من زيادة مستويات الإشعاع.

الأوزون الموجود في الستراتوسفير يحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية والإشعاع الشمسي المدمر. سيؤدي استنفاد طبقة الأوزون إلى السماح لمزيد من الإشعاع الشمسي بالوصول إلى سطح الأرض.

كل نسبة مئوية من الأوزون الستراتوسفيري المفقود تؤدي إلى زيادة بنسبة 1.5 إلى 2 في المائة في التعرض للإشعاع الشمسي فوق البنفسجي، وفقا لوكالة حماية البيئة الأمريكية. بالنسبة للبشر، فإن زيادة شدة الأشعة فوق البنفسجية أمر خطير في المقام الأول بسبب آثار الإشعاع الشمسي على الجلد والعينين.

الإشعاع بأطوال موجية في الطيف من 280 إلى 320 نانومتر - الأشعة فوق البنفسجية، التي يحجبها الأوزون جزئيًا - يمكن أن يسبب الشيخوخة المبكرة وزيادة في عدد سرطانات الجلد، فضلاً عن الإضرار بالنباتات والحيوانات.

الإشعاع ذو الطول الموجي أكبر من 320 نانومتر، طيف الأشعة فوق البنفسجية، لا يمتصه الأوزون عمليا وهو ضروري في الواقع للبشر لتكوين فيتامين د. الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي في الطيف 200 - 280 نانومتر يمكن أن تسبب عواقب وخيمة على الكائنات البيولوجية . ومع ذلك، يمتص الأوزون الإشعاع الصادر من هذا الطيف بشكل كامل تقريبًا. وبالتالي، فإن "كعب أخيل" للحياة الأرضية هو إشعاع طيف ضيق إلى حد ما من موجات الأشعة فوق البنفسجية بطول يتراوح من 320 إلى 280 نانومتر. ومع قصر الأطوال الموجية، تزداد قدرتها على إيذاء الكائنات الحية والحمض النووي. ولحسن الحظ، فإن قدرة الأوزون على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية تزداد مع انخفاض الطول الموجي للإشعاع.

· زيادة معدلات الإصابة بسرطان الجلد.

· تثبيط جهاز المناعة لدى الإنسان.

· تلف العين.

يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تلحق الضرر بالقرنية والنسيج الضام للعين والعدسة وشبكية العين. يمكن أن تسبب الأشعة فوق البنفسجية التقرن الضوئي (أو العمى الثلجي)، على غرار حروق الشمس في القرنية أو النسيج الضام للعين. إن زيادة التعرض للأشعة فوق البنفسجية نتيجة لاستنفاد الأوزون سيؤدي إلى زيادة في عدد الأشخاص الذين يعانون من إعتام عدسة العين، وفقا لمؤلفي كتاب "كيف ننقذ بشرتنا". يغطي إعتام عدسة العين عدسة العين، مما يقلل من حدة البصر ويمكن أن يسبب العمى.

· تدمير المحاصيل.

3. موقع جغرافي

بدأ تسجيل ترقق طبقة الأوزون في السبعينيات. وانخفضت بشكل ملحوظ بشكل خاص فوق القارة القطبية الجنوبية، مما أدى إلى ظهور التعبير الشائع "ثقب الأوزون". كما تم تسجيل ثقوب صغيرة في نصف الكرة الشمالي - فوق القطب الشمالي، في منطقة بليسيتسك وبايكونور الفضائيتين. وفي عام 1974، افترض عالمان من جامعة كاليفورنيا - ماريو مولينا وشيروارد رولاند - أن العامل الرئيسي في تدمير الأوزون هو غازات الفريون المستخدمة في صناعات التبريد والعطور. أما العوامل الأقل أهمية التي تستنزف الأوزون فهي تحليق الصواريخ والطائرات الأسرع من الصوت.

يميل موقع "ثقوب الأوزون" إلى تحديد الشذوذات المغناطيسية العالمية الإيجابية. في نصف الكرة الجنوبي هذا هو القطب الجنوبي، وفي نصف الكرة الشمالي هو الشذوذ المغناطيسي العالمي لشرق سيبيريا. علاوة على ذلك، فإن قوة الشذوذ السيبيري تنمو بقوة لدرجة أنه حتى في نوفوسيبيرسك، ينمو المكون الرأسي للمجال المغنطيسي الأرضي بمقدار 30 جاما (نانوتيسلا) سنويًا.

كان فقدان طبقة الأوزون فوق حوض القطب الشمالي كبيرًا هذا العام لدرجة أنه لأول مرة في تاريخ الملاحظات يمكننا التحدث عن ظهور "ثقب الأوزون" المشابه لثقب القطب الجنوبي. وعلى ارتفاعات أعلى من 20 كم، بلغ فقدان الأوزون حوالي 80%. السبب المحتمل لهذه الظاهرة هو الثبات الطويل غير المعتاد لدرجات حرارة منخفضة نسبيًا في طبقة الستراتوسفير عند خطوط العرض هذه.

4. دور الطيران المدني والعسكري في التعليمثقوب الأوزون

يتم تسهيل تدمير طبقة الأوزون ليس فقط عن طريق الفريونات المنبعثة في الغلاف الجوي ودخول الستراتوسفير. وتشارك أيضًا أكاسيد النيتروجين، التي تتشكل أثناء الانفجارات النووية، في تدمير طبقة الأوزون. لكن أكاسيد النيتروجين تتشكل أيضًا في غرف الاحتراق للمحركات النفاثة للطائرات على ارتفاعات عالية. تتشكل أكاسيد النيتروجين من النيتروجين والأكسجين الموجود هناك. كلما ارتفعت درجة الحرارة، أي كلما زادت قوة المحرك، زاد معدل تكوين أكاسيد النيتروجين.

ليست قوة محرك الطائرة هي ما يهم فحسب، بل أيضًا الارتفاع الذي تطير فيه وتطلق أكاسيد النيتروجين المستنفدة للأوزون. كلما زاد تكوين أكسيد النيتروز أو أكسيده، زاد تدميره للأوزون.

ويقدر إجمالي كمية أكسيد النيتروجين المنبعثة في الغلاف الجوي سنويًا بنحو مليار طن، وينبعث حوالي ثلث هذه الكمية من الطائرات فوق مستوى التروبوبوز المتوسط ​​(11 كم). أما بالنسبة للطائرات، فإن أكثر الانبعاثات ضررا هي من الطائرات العسكرية، التي يصل عددها إلى عشرات الآلاف. وهي تطير في المقام الأول على ارتفاعات في طبقة الأوزون.

5. طرق حل المشاكل

لبدء عملية الاستعادة العالمية، من الضروري تقليل الوصول إلى الغلاف الجوي لجميع المواد التي تدمر الأوزون بسرعة كبيرة ويتم تخزينها هناك لفترة طويلة.

كما يجب علينا - جميع الناس - أن نفهم ذلك ونساعد الطبيعة على بدء عملية استعادة طبقة الأوزون، وهناك حاجة إلى زراعة غابات جديدة، والتوقف عن قطع الغابات في البلدان الأخرى التي لا ترغب لسبب ما في قطع غاباتها، ولكنها تجني المال من غاباتنا.

لاستعادة طبقة الأوزون، يجب إعادة شحنها. في البداية، لهذا الغرض، تم التخطيط لإنشاء العديد من مصانع الأوزون الأرضية و "رمي" الأوزون في الطبقات العليا من الغلاف الجوي على طائرات الشحن. ومع ذلك، فإن هذا المشروع (ربما كان أول مشروع "لعلاج" الكوكب) لم يتم تنفيذه.

هناك طريقة مختلفة يقترحها كونسورتيوم Interozon الروسي: إنتاج الأوزون مباشرة في الغلاف الجوي. ومن المقرر في المستقبل القريب، بالتعاون مع شركة دازا الألمانية، رفع البالونات باستخدام أشعة الليزر تحت الحمراء إلى ارتفاع 15 كم، والتي يمكن من خلالها إنتاج الأوزون من الأكسجين ثنائي الذرة.

وإذا نجحت هذه التجربة، فمن المخطط مستقبلاً الاستفادة من تجربة المحطة المدارية الروسية مير وإنشاء عدة منصات فضائية مزودة بمصادر الطاقة والليزر على ارتفاع 400 كيلومتر. سيتم توجيه أشعة الليزر إلى الجزء المركزي من طبقة الأوزون وتجددها باستمرار. يمكن أن يكون مصدر الطاقة الألواح الشمسية. لن تكون هناك حاجة إلى رواد الفضاء على هذه المنصات إلا لإجراء عمليات التفتيش والإصلاحات الدورية.

خاتمة

إن احتمالات التأثير البشري على الطبيعة تتزايد باستمرار وقد وصلت بالفعل إلى مستوى يمكن من خلاله التسبب في ضرر لا يمكن إصلاحه للمحيط الحيوي. ليست هذه هي المرة الأولى التي يتبين فيها أن المادة التي كانت تعتبر لفترة طويلة غير ضارة تمامًا، خطيرة للغاية. قبل عشرين عاما، لم يكن أحد ليتخيل أن الهباء الجوي العادي يمكن أن يشكل تهديدا خطيرا لكوكب الأرض ككل. لسوء الحظ، ليس من الممكن دائمًا التنبؤ في الوقت المناسب بكيفية تأثير هذا المركب أو ذاك على المحيط الحيوي. ومع ذلك، في حالة مركبات الكربون الكلورية فلورية، كان هناك مثل هذا الاحتمال: جميع التفاعلات الكيميائية التي تصف عملية تدمير الأوزون بواسطة مركبات الكربون الكلورية فلورية بسيطة للغاية ومعروفة منذ فترة طويلة. ولكن حتى بعد ظهور مشكلة مركبات الكربون الكلورية فلورية في عام 1974، كانت الدولة الوحيدة التي اتخذت أي تدابير لخفض إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية هي الولايات المتحدة، وكانت هذه التدابير غير كافية على الإطلاق. لقد تطلب الأمر إثباتًا قويًا بما فيه الكفاية لمخاطر مركبات الكربون الكلورية فلورية لاتخاذ إجراءات جادة على نطاق عالمي. وتجدر الإشارة إلى أنه حتى بعد اكتشاف ثقب الأوزون، كان التصديق على اتفاقية مونتريال في وقت ما في خطر. ربما تعلمنا مشكلة مركبات الكربون الكلورية فلورية أن نتعامل بمزيد من الاهتمام والحذر مع جميع المواد التي تدخل المحيط الحيوي نتيجة للنشاط البشري.

لقد تبين أن مشكلة تغير المناخ التاريخي والحديث معقدة للغاية ولا تجد حلاً في مخططات الحتمية ذات العامل الواحد. إلى جانب الزيادة في تركيز ثاني أكسيد الكربون، تلعب التغيرات في الغلاف الأوزوني المرتبطة بتطور المجال المغنطيسي الأرضي دورًا مهمًا. يعد تطوير واختبار فرضيات جديدة شرطًا ضروريًا لفهم أنماط الدورة الجوية العامة والعمليات الجيوفيزيائية الأخرى التي تؤثر على المحيط الحيوي.

تم النشر على موقع Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

الأسباب المؤدية إلى الكوارث البيئية. تعريف ثقب الأوزون وآلية تكونه وعواقبه. استعادة طبقة الأوزون. الانتقال إلى التقنيات الموفرة للأوزون. معتقدات خاطئة عن ثقب الأوزون الفريونات هي مدمرات الأوزون.

تمت إضافة العرض في 10/07/2012


ثقوب الأوزون وأسباب حدوثها. مصادر تدمير طبقة الأوزون. ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية. تدابير لحماية طبقة الأوزون. قاعدة التكامل الأمثل للمكونات. القانون ن.ف. Reimers على تدمير التسلسل الهرمي للنظم البيئية.

تمت إضافة الاختبار في 19/07/2010


نظريات تكوين ثقب الأوزون. طيف طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية. مخطط تفاعل الهالوجينات في طبقة الستراتوسفير، بما في ذلك تفاعلاتها مع الأوزون. اتخاذ إجراءات للحد من انبعاثات الفريونات المحتوية على الكلور والبروم. عواقب تدمير طبقة الأوزون.

تمت إضافة العرض بتاريخ 14/05/2014


المفهوم العام لثقب الأوزون وعواقب تكونه. ثقب الأوزون، قطره 1000 كيلومتر، في نصف الكرة الجنوبي، فوق القارة القطبية الجنوبية. أسباب تمزق الروابط داخل الجزيئات، تحول جزيء الأوزون إلى جزيء أكسجين. استعادة طبقة الأوزون.

تمت إضافة العرض في 12/01/2013


خصائص موقع طبقة الأوزون ووظائفها وأهميتها، والتي يمكن أن يكون لاستنفادها تأثير كبير على بيئة المحيط العالمي. آليات تشكيل "ثقب الأوزون" هي مجموعة متنوعة من التدخلات البشرية. طرق حل المشكلة.

تمت إضافة الاختبار في 14/12/2010


الأزمة البيئية المحلية. المشاكل البيئية للغلاف الجوي. مشكلة طبقة الأوزون. مفهوم تأثير الاحتباس الحراري. أمطار حمضية. عواقب هطول الأمطار الحمضية. التنقية الذاتية للجو. ما هي الأولويات الرئيسية؟ ما هو الأهم: البيئة أم التقدم العلمي والتقني؟

الملخص، تمت إضافته في 14/03/2007


تفاصيل التلوث الكيميائي للغلاف الجوي ومخاطر ظاهرة الاحتباس الحراري. المطر الحمضي، دور تركيز الأوزون في الغلاف الجوي، المشاكل الحديثة لطبقة الأوزون. تلوث الغلاف الجوي من انبعاثات المركبات، حالة المشكلة في موسكو.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 17/06/2010


انخفاض في تركيز الأوزون الستراتوسفيري. ما هو ثقب الأوزون وأسباب تكوينه. عملية تدمير طبقة الأوزون. امتصاص الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. تلوث الهواء الناتج عن النشاط البشري. المصادر الجيولوجية للتلوث.

تمت إضافة العرض في 28/11/2012


ثقب الأوزون هو قطرة محلية في طبقة الأوزون. دور طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض. الفريونات هي مدمرات الأوزون الرئيسية. طرق استعادة طبقة الأوزون. المطر الحمضي: جوهره وأسبابه وتأثيره السلبي على الطبيعة.

تمت إضافة العرض بتاريخ 14/03/2011


دراسة مشكلة التلوث العالمي للبيئة الطبيعية من قبل المنشآت الصناعية والزراعية. خصائص الأضرار التي لحقت بطبقة الأوزون في الغلاف الجوي، والأمطار الحمضية، وتأثير الاحتباس الحراري. أوصاف إعادة تدوير نفايات الدهانات والورنيشات.

هذه النتائج وغيرها من النتائج العلمية الحديثة تعزز الاستنتاج الذي توصلت إليه التقييمات السابقة بأن مجمل الأدلة العلمية تشير إلى أن فقدان الأوزون الملحوظ عند خطوط العرض المتوسطة والعالية يرجع في المقام الأول إلى المركبات البشرية المحتوية على الكلور والبروم.

النص الأصلي (الإنجليزية)

هذه النتائج وغيرها من النتائج العلمية الحديثة تعزز استنتاج التقييم السابق بأن حجم الأدلة العلمية يشير إلى أن خسائر الأوزون المرصودة في خطوط العرض المتوسطة والعالية ترجع إلى حد كبير إلى مركبات الكلور والبروم البشرية المنشأ.

وبحسب فرضية أخرى، فإن عملية تشكل "ثقوب الأوزون" قد تكون طبيعية إلى حد كبير ولا ترتبط فقط بالآثار الضارة للحضارة الإنسانية.

ولتحديد حدود ثقب الأوزون، تم اختيار الحد الأدنى لمستوى الأوزون في الغلاف الجوي وهو 220 وحدة دوبسون.

بلغ متوسط ​​مساحة ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية 22.8 مليون كيلومتر مربع في عام 2018 (في 2010-2017، تراوح متوسط ​​القيم السنوية من 17.4 إلى 25.6 مليون كيلومتر مربع، في 2000-2009 - من 12.0 إلى 26.6 مليون كيلومتر مربع) كيلومترات في الفترة 1990-1999 - من 18.8 إلى 25.9 مليون كيلومتر مربع).

قصة [ | ]

تم اكتشاف ثقب الأوزون الذي يبلغ قطره أكثر من 1000 كيلومتر لأول مرة في عام 1985 في نصف الكرة الجنوبي، فوق القارة القطبية الجنوبية، من قبل مجموعة من العلماء البريطانيين: (إنجليزي), (إنجليزي), (إنجليزي)، الذي نشر مقالاً مماثلاً في مجلة الطبيعة. ظهرت في شهر أغسطس من كل عام، وفي ديسمبر ويناير لم تعد موجودة. يوجد في نصف الكرة الشمالي في القطب الشمالي العديد من ثقوب الأوزون الصغيرة في فصلي الخريف والشتاء. ولا تتجاوز مساحة هذه الحفرة 2 مليون كيلومتر مربع، وعمرها يصل إلى 7 أيام.

آلية التعليم[ | ]

ونتيجة لقلة الإشعاع الشمسي، لا يتشكل الأوزون خلال الليالي القطبية. لا الأشعة فوق البنفسجية - لا الأوزون. نظرًا لكتلتها الكبيرة، تنزل جزيئات الأوزون إلى سطح الأرض وتتدمر، لأنها غير مستقرة عند الضغط الطبيعي.

اقترح رولاند ومولينا أن ذرات الكلور يمكن أن تسبب تدمير كميات كبيرة من الأوزون في طبقة الستراتوسفير. واستندت النتائج التي توصلوا إليها إلى عمل مماثل قام به بول جوزيف كروتزن وهارولد جونستون، اللذين أظهرا أن أكسيد النيتروجين (II) (NO) يمكن أن يسرع من استنفاد الأوزون.

تؤدي مجموعة من العوامل إلى انخفاض تركيز الأوزون في الغلاف الجوي، وأهمها موت جزيئات الأوزون في التفاعلات مع مختلف المواد ذات الأصل البشري والطبيعي، وغياب الإشعاع الشمسي خلال فصل الشتاء القطبي، وهو قطبي مستقر بشكل خاص الدوامة، التي تمنع تغلغل الأوزون من خطوط العرض تحت القطبية، وتكوين السحب الستراتوسفيرية القطبية (PSC)، التي يحفز سطحها تفاعلات اضمحلال الأوزون. هذه العوامل مميزة بشكل خاص للقارة القطبية الجنوبية، حيث تكون الدوامة القطبية أضعف بكثير بسبب عدم وجود سطح قاري، ودرجة الحرارة أعلى بعدة درجات مما هي عليه في القطب الجنوبي، وتكون عمليات PSO أقل شيوعًا وتميل أيضًا إلى التفكك في القطب الجنوبي. أوائل الخريف. كونها نشطة كيميائيا، يمكن لجزيئات الأوزون أن تتفاعل مع العديد من المركبات العضوية وغير العضوية. المواد الرئيسية التي تساهم في تدمير جزيئات الأوزون هي المواد البسيطة (ذرات الهيدروجين والأكسجين والكلور والبروم)، وغير العضوية (كلوريد الهيدروجين وأول أكسيد النيتروجين) والمركبات العضوية (الميثان والفلوروكلورين والفلوروبروموفريون، التي تطلق ذرات الكلور والبروم). . على عكس، على سبيل المثال، الهيدروفلوريونات، التي تتحلل إلى ذرات الفلور، والتي بدورها تتفاعل بسرعة مع الماء، وتشكل فلوريد الهيدروجين المستقر. وبالتالي، لا يشارك الفلور في تفاعلات تحلل الأوزون. كما أن اليود لا يدمر الأوزون الستراتوسفيري، حيث يتم استهلاك المواد العضوية المحتوية على اليود بالكامل تقريبًا في طبقة التروبوسفير. التفاعلات الرئيسية التي تساهم في تدمير الأوزون مذكورة في المقالة حول طبقة الأوزون.

عواقب [ | ]

ويزيد ضعف طبقة الأوزون من تدفق الأشعة الشمسية فوق البنفسجية إلى مياه المحيطات، مما يؤدي إلى زيادة الوفيات بين الحيوانات والنباتات البحرية.

استعادة طبقة الأوزون[ | ]

وعلى الرغم من أن البشرية اتخذت تدابير للحد من انبعاثات الفريون المحتوي على الكلور والبروم من خلال التحول إلى مواد أخرى، مثل الفريون المحتوي على الفلور، فإن عملية استعادة طبقة الأوزون ستستغرق عدة عقود. بادئ ذي بدء، يرجع ذلك إلى الحجم الهائل من الفريونات المتراكمة بالفعل في الغلاف الجوي، والتي يبلغ عمرها عشرات وحتى مئات السنين. ولذلك، لا ينبغي أن يتوقع أن ينغلق ثقب الأوزون حتى عام 2048. ووفقا للبروفيسور سوزان سولومون، في الفترة من 2000 إلى 2015، انخفض ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية بمقدار حجم الهند تقريبًا. وفقا لوكالة ناسا، في عام 2000 كان متوسط ​​مساحة ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية 24.8 مليون كيلومتر مربع، في عام 2015 - 25.6 مليون كيلومتر مربع.

معتقدات خاطئة عن ثقب الأوزون[ | ]

هناك العديد من الأساطير المنتشرة حول تكون ثقوب الأوزون. وعلى الرغم من طبيعتها غير العلمية، فإنها غالبا ما تظهر في وسائل الإعلام [ ] - أحيانًا بسبب الجهل، وأحيانًا بدعم من أنصار نظريات المؤامرة. بعض منهم مدرج أدناه.

إن ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية موجود منذ زمن طويل[ | ]

تم إجراء ملاحظات علمية منهجية لطبقة الأوزون في أنتاركتيكا منذ عشرينيات القرن العشرين، ولكن فقط في النصف الثاني من السبعينيات تم اكتشاف تكوين ثقب الأوزون "المستقر" في أنتاركتيكا، والوتيرة السريعة لتطوره (زيادة الحجم وانخفاض متوسط ​​تركيز الأوزون داخل حدود الثقب) في الثمانينيات والتسعينيات أثارت مخاوف من الذعر من أن نقطة اللاعودة في مدى التأثير البشري المدمر على طبقة الأوزون قد تم بالفعل اجتاز.

الفريونات هي المدمرات الرئيسية للأوزون[ | ]

هذا البيان صحيح بالنسبة لخطوط العرض المتوسطة والعالية. وفي الباقي، تكون دورة الكلور مسؤولة عن 15-25% فقط من فقدان الأوزون في طبقة الستراتوسفير. تجدر الإشارة إلى أن 80% من الكلور هو من أصل بشري (لمزيد من المعلومات حول مساهمة الدورات المختلفة، راجع المقالة الخاصة بطبقة الأوزون). أي أن التدخل البشري يزيد بشكل كبير من مساهمة دورة الكلور. ومع الاتجاه الحالي نحو زيادة إنتاج الفريون قبل دخول بروتوكول مونتريال حيز التنفيذ (10% سنويا)، فإن من 30 إلى 50% من إجمالي خسائر الأوزون في عام 2050 ستكون بسبب تأثير الفريون. قبل التدخل البشري، كانت عمليات تكوين الأوزون وتدميره في حالة توازن. لكن الفريونات المنبعثة من النشاط البشري قد حولت هذا التوازن نحو انخفاض تركيز الأوزون. أما بالنسبة لثقوب الأوزون القطبية فالوضع هنا مختلف تماما. تختلف آلية تدمير الأوزون بشكل أساسي عن خطوط العرض الأعلى، حيث تتمثل المرحلة الأساسية في تحويل الأشكال غير النشطة من المواد المحتوية على الهالوجين إلى أكاسيد، والذي يحدث على سطح جزيئات السحب الستراتوسفيرية القطبية. ونتيجة لذلك، يتم تدمير كل الأوزون تقريبًا في التفاعلات مع الهالوجينات، ويكون الكلور مسؤولاً عن 40-50% والبروم مسؤولاً عن حوالي 20-40%.

موقف دوبونت[ | ]

بعد نشر بيانات حول مشاركة الفريون في تدمير الأوزون الستراتوسفيري، أخذت شركة دوبونت هذه النظرية بعدائية وأنفقت ملايين الدولارات على حملة صحفية لحماية الفريون. كتب الرئيس دوبونت في مقال نشر في 16 يوليو 1975 في الأسبوع الكيميائي أن نظرية استنفاد الأوزون كانت خيالًا علميًا، وهراء، وليس لها أي معنى. بالإضافة إلى شركة DuPont، قام عدد من الشركات حول العالم بإنتاج وتنتج أنواعًا مختلفة من الفريونات دون دفع حقوق ملكية.

الفريونات ثقيلة جدًا بحيث لا يمكنها الوصول إلى طبقة الستراتوسفير[ | ]

يُقال أحيانًا أنه نظرًا لأن جزيئات الفريون أثقل بكثير من النيتروجين والأكسجين، فلا يمكنها الوصول إلى طبقة الستراتوسفير بكميات كبيرة. ومع ذلك، فإن غازات الغلاف الجوي مختلطة تمامًا وليست طبقية أو مصنفة حسب الوزن. تقديرات الوقت اللازم لانتشار الغازات في الغلاف الجوي تتطلب أوقاتًا تصل إلى آلاف السنين. وبطبيعة الحال، هذا مستحيل في جو ديناميكي. تعمل عمليات نقل الكتلة العمودية والحمل الحراري والاضطراب على مزج الغلاف الجوي تمامًا أسفل التوقف التوربيني بشكل أسرع بكثير. لذلك، حتى الغازات الثقيلة مثل الخاملة أو الفريون يتم توزيعها بالتساوي في الغلاف الجوي، بما في ذلك الوصول إلى الستراتوسفير. تؤكد ذلك القياسات التجريبية لتركيزاتها في الغلاف الجوي، انظر على سبيل المثال، على اليمين، الرسم البياني لتوزيع الفريون CFC-11 حسب الارتفاع. وتظهر القياسات أيضًا أن الأمر يستغرق حوالي خمس سنوات حتى تصل الغازات المنبعثة على سطح الأرض إلى طبقة الستراتوسفير، انظر الرسم البياني الثاني على اليمين. إذا لم تمتزج الغازات الموجودة في الغلاف الجوي، فإن الغازات الثقيلة من تكوينها مثل الأرجون وثاني أكسيد الكربون ستشكل طبقة يبلغ سمكها عدة عشرات من الأمتار على سطح الأرض، مما يجعل سطح الأرض غير صالح للسكن. ولكن هذا ليس صحيحا. يتمتع كل من الكريبتون، ذو الكتلة الذرية 84، والهيليوم، ذو الكتلة الذرية 4، بنفس التركيز النسبي، بالقرب من السطح وعلى ارتفاع يصل إلى 100 كيلومتر. وبطبيعة الحال، كل ما سبق ينطبق فقط على الغازات التي تكون مستقرة نسبيا، مثل الفريون أو الغازات الخاملة. المواد التي تتفاعل وتخضع أيضًا لتأثيرات فيزيائية مختلفة، على سبيل المثال، تذوب في الماء، لها تركيز يعتمد على الارتفاع.

المصادر الرئيسية للهالوجينات طبيعية وليست بشرية[ | ]

مصادر الكلور في طبقة الستراتوسفير

ويعتقد أن المصادر الطبيعية للهالوجينات، مثل البراكين أو المحيطات، لها أهمية أكبر في عملية تدمير الأوزون من تلك التي ينتجها الإنسان. دون التشكيك في مساهمة المصادر الطبيعية في التوازن العام للهالوجينات، تجدر الإشارة إلى أنها لا تصل عمومًا إلى طبقة الستراتوسفير نظرًا لأنها قابلة للذوبان في الماء (أساسًا أيونات الكلوريد وكلوريد الهيدروجين) ويتم غسلها من الغلاف الجوي. الجو، ويتساقط مثل المطر على الأرض. كما أن المركبات الطبيعية أقل استقرارًا من الفريونات، على سبيل المثال، كلوريد الميثيل له عمر في الغلاف الجوي يبلغ حوالي عام فقط، مقارنة بعشرات ومئات السنين للفريونات. ولذلك، فإن مساهمتها في تدمير الأوزون الستراتوسفيري صغيرة جدًا. حتى ثوران بركان جبل بيناتوبو النادر في يونيو 1991 تسبب في انخفاض مستويات الأوزون ليس بسبب الهالوجينات المنبعثة، ولكن بسبب تكوين كتلة كبيرة من هباء حمض الكبريتيك، الذي حفز سطحه تفاعلات تدمير الأوزون. ولحسن الحظ، بعد ثلاث سنوات فقط، تمت إزالة كامل كتلة الهباء الجوي البركاني تقريبًا من الغلاف الجوي. وبالتالي، فإن الانفجارات البركانية هي عوامل قصيرة المدى نسبيًا تؤثر على طبقة الأوزون، على عكس الفريونات، التي يبلغ عمرها عشرات ومئات السنين.

يجب أن يكون ثقب الأوزون فوق مصادر الفريون[ | ]

ديناميات التغيرات في حجم ثقب الأوزون وتركيز الأوزون في القارة القطبية الجنوبية حسب السنة

كثير من الناس لا يفهمون سبب تشكل ثقب الأوزون في القارة القطبية الجنوبية عندما تحدث الانبعاثات الرئيسية لمركبات الكربون الكلورية فلورية في نصف الكرة الشمالي. والحقيقة هي أن الفريونات مختلطة جيدًا في طبقة التروبوسفير والستراتوسفير. نظرًا لتفاعلها المنخفض، لا يتم استهلاكها عمليًا في الطبقات السفلية من الغلاف الجوي ويبلغ عمرها الافتراضي عدة سنوات أو حتى عقود. ولكونها مركبات جزيئية شديدة التطاير، فإنها تصل إلى الغلاف الجوي العلوي بسهولة نسبية.

"ثقب الأوزون" في القطب الجنوبي نفسه غير موجود على مدار السنة. ويظهر في أواخر الشتاء - أوائل الربيع (أغسطس - سبتمبر) ويتجلى في انخفاض ملحوظ في متوسط ​​تركيز الأوزون داخل منطقة جغرافية واسعة. ترتبط أسباب تشكل ثقب الأوزون في القارة القطبية الجنوبية بالمناخ المحلي. تؤدي درجات الحرارة المنخفضة في فصل الشتاء في القطب الجنوبي إلى تكوين دوامة قطبية. يتحرك الهواء الموجود داخل هذه الدوامة بشكل رئيسي على طول مسارات مغلقة حول القطب الجنوبي ويختلط بشكل ضعيف مع الهواء القادم من خطوط العرض الأخرى. في هذا الوقت، لا تضيء الشمس المنطقة القطبية، وفي غياب الأشعة فوق البنفسجية، لا يتشكل الأوزون، ولكن يتم تدمير المتراكم مسبقًا (سواء نتيجة للتفاعلات مع المواد والجزيئات الأخرى، أو بشكل عفوي، لأن الأوزون الجزيئات غير مستقرة). ومع قدوم اليوم القطبي، تزداد كمية الأوزون تدريجياً وتعود إلى مستوياتها الطبيعية. أي أن التقلبات في تركيز الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية موسمية.

ولكن إذا تتبعنا ديناميكيات التغيرات في تركيز الأوزون وحجم ثقب الأوزون المتوسط ​​على مدى كل عام على مدى العقود الماضية، فسنجد أن هناك ميلا واضحا لأن يقع متوسط ​​تركيز الأوزون ضمن منطقة جغرافية ضخمة.

المصادر والملاحظات[ | ]

1. التقييم العلمي لاستنفاد الأوزون: 2006(إنجليزي) . تم الاسترجاع 13 ديسمبر، 2007. أرشفة 16 فبراير 2012.
2. "المعرفة قوة" أخبار العلوم: 27/12/99 (الروسية). تم الاسترجاع 3 يوليو، 2007. أرشفة 16 فبراير 2012.

من الأكسجين تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. يحتوي الغلاف الجوي للأرض على طبقة الأوزون على ارتفاع حوالي 25 كيلومترًا: طبقة من هذا الغاز تحيط بكوكبنا بإحكام، وتحميه من التركيزات العالية للأشعة فوق البنفسجية. لولا هذا الغاز، لكانت الإشعاعات الشديدة قد قتلت كل أشكال الحياة على الأرض.

طبقة الأوزون رقيقة جدًا، ولا يمكنها حماية الكوكب بشكل كامل من اختراق الإشعاع الذي له تأثير ضار على الحالة ويسبب الأمراض. ولكن لفترة طويلة كان ذلك كافيا لحماية الأرض من الخطر.

في الثمانينيات من القرن العشرين، تم اكتشاف أن هناك مناطق في طبقة الأوزون حيث يتم تقليل محتوى هذا الغاز بشكل كبير - ما يسمى بثقوب الأوزون. تم اكتشاف الثقب الأول فوق القارة القطبية الجنوبية من قبل علماء بريطانيين، وقد اندهشوا من حجم هذه الظاهرة - فالمنطقة التي يبلغ قطرها أكثر من ألف كيلومتر لا تحتوي على طبقة واقية تقريبًا وتتعرض لأشعة فوق بنفسجية أقوى.

وفي وقت لاحق، تم العثور على ثقوب أخرى للأوزون، أصغر حجما، ولكنها ليست أقل خطورة.

أسباب تكون ثقب الأوزون

إن آلية تكوين طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض معقدة للغاية، ويمكن أن تؤدي أسباب مختلفة إلى تعطيلها. في البداية، اقترح العلماء العديد من الإصدارات: تأثير الجزيئات التي تشكلت أثناء الانفجارات الذرية، وتأثير ثوران بركان إل تشيكون، حتى تم التعبير عن الآراء حول أنشطة الأجانب.

قد تكون أسباب استنفاد طبقة الأوزون هي قلة الإشعاع الشمسي، وتكوين السحب الستراتوسفيرية، والدوامات القطبية، ولكن في أغلب الأحيان ينخفض ​​تركيز هذا الغاز بسبب تفاعلاته مع مواد مختلفة، والتي يمكن أن تكون طبيعية أو بشرية المنشأ. . يتم تدمير الجزيئات تحت تأثير الهيدروجين والأكسجين والكلور والمركبات العضوية. وحتى الآن، لا يستطيع العلماء أن يقولوا بشكل لا لبس فيه ما إذا كان تكوين ثقوب الأوزون ناجما بشكل رئيسي عن النشاط البشري، أو ما إذا كان طبيعيا.

وقد ثبت أن الفريونات المنبعثة أثناء تشغيل العديد من الأجهزة تسبب فقدان الأوزون في خطوط العرض المتوسطة والعالية، لكنها لا تؤثر على تكوين ثقوب الأوزون القطبية.

ومن المرجح أن مجموعة من العوامل البشرية والطبيعية أدت إلى تكوين ثقوب الأوزون. من ناحية، زاد النشاط البركاني، من ناحية أخرى، بدأ الناس في التأثير بشكل خطير على الطبيعة - يمكن أن تتضرر طبقة الأوزون ليس فقط عن طريق إطلاق الفريون، ولكن أيضا عن طريق الاصطدام بالأقمار الصناعية الفاشلة. وبفضل انخفاض عدد البراكين المتفجرة منذ نهاية القرن العشرين والقيود المفروضة على استخدام الفريون، بدأ الوضع في التحسن قليلا: فقد سجل العلماء مؤخرا ثقبا صغيرا فوق القارة القطبية الجنوبية. إن دراسة أكثر تفصيلاً لاستنفاد الأوزون ستجعل من الممكن منع ظهور هذه المناطق.

مقدمة

1.2 ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية

2. التدابير الرئيسية لحماية طبقة الأوزون

3. قاعدة التكامل الأمثل للمكونات

4. القانون ن.ف. Reimers على تدمير التسلسل الهرمي للنظم البيئية

خاتمة

قائمة الأدب المستخدم

مقدمة

يعد الغلاف الجوي الأكسجيني الحديث للأرض ظاهرة فريدة من نوعها بين كواكب المجموعة الشمسية، وترتبط هذه الميزة بوجود الحياة على كوكبنا.

لا شك أن المشكلة البيئية هي الأكثر أهمية بالنسبة للناس الآن. ويدل على حقيقة الكارثة البيئية تدمير طبقة الأوزون على الأرض. الأوزون هو شكل ثلاثي الذرة من الأكسجين، يتشكل في الطبقات العليا من الغلاف الجوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية الصلبة (الموجة القصيرة) القادمة من الشمس.

اليوم، الأوزون يثير قلق الجميع، حتى أولئك الذين لم يشكوا في السابق بوجود طبقة الأوزون في الغلاف الجوي، بل كانوا يعتقدون فقط أن رائحة الأوزون هي علامة على الهواء النقي. (ليس من قبيل الصدفة أن كلمة الأوزون تعني "الرائحة" في اللغة اليونانية.) هذا الاهتمام مفهوم - نحن نتحدث عن مستقبل المحيط الحيوي للأرض بأكمله، بما في ذلك الإنسان نفسه. حالياً، هناك حاجة إلى اتخاذ قرارات معينة تكون ملزمة للجميع، والتي من شأنها أن تسمح لنا بالحفاظ على طبقة الأوزون. لكن لكي تكون هذه القرارات صحيحة، نحتاج إلى معلومات كاملة عن تلك العوامل التي تغير كمية الأوزون في الغلاف الجوي للأرض، وكذلك عن خصائص الأوزون، وكيف يتفاعل بالضبط مع هذه العوامل.

1. ثقوب الأوزون وأسباب حدوثها

طبقة الأوزون عبارة عن حزام جوي واسع يمتد من 10 إلى 50 كيلومترًا فوق سطح الأرض. كيميائيا، الأوزون هو جزيء يتكون من ثلاث ذرات أكسجين (يحتوي جزيء الأكسجين على ذرتين). تركيز الأوزون في الغلاف الجوي منخفض جداً، والتغيرات الصغيرة في كمية الأوزون تؤدي إلى تغيرات كبيرة في شدة الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض. على عكس الأكسجين العادي، الأوزون غير مستقر ويتحول بسهولة إلى الشكل المستقر ثنائي الذرة من الأكسجين. الأوزون هو عامل مؤكسد أقوى بكثير من الأكسجين، وهذا يجعله قادراً على قتل البكتيريا وتثبيط نمو وتطور النباتات. ومع ذلك، ونظرًا لتركيزه المنخفض في الطبقات السطحية للهواء في الظروف العادية، فإن هذه الميزات ليس لها أي تأثير عمليًا على حالة الأنظمة الحية.

والأهم من ذلك هو خصائصه الأخرى، التي تجعل هذا الغاز ضروريًا للغاية لجميع أشكال الحياة على الأرض. هذه الخاصية هي قدرة الأوزون على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الصلبة (الموجة القصيرة) القادمة من الشمس. تمتلك كميات الأشعة فوق البنفسجية الصلبة طاقة كافية لكسر بعض الروابط الكيميائية، لذلك يتم تصنيفها على أنها إشعاعات مؤينة. وهي كغيرها من الإشعاعات من هذا النوع، مثل الأشعة السينية وأشعة جاما، تسبب اضطرابات عديدة في خلايا الكائنات الحية. ويتكون الأوزون تحت تأثير الإشعاع الشمسي عالي الطاقة، مما يحفز التفاعل بين ذرات O2 وذرات الأكسجين الحرة. وعند تعرضه لإشعاع معتدل فإنه يتفكك ويمتص طاقة هذا الإشعاع. وهكذا فإن هذه العملية الدورية "تأكل" الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة.

جزيئات الأوزون، مثل الأكسجين، محايدة كهربائيا، أي. لا تحمل شحنة كهربائية. ولذلك فإن المجال المغناطيسي للأرض بحد ذاته لا يؤثر على توزيع الأوزون في الغلاف الجوي. الطبقة العليا من الغلاف الجوي، الأيونوسفير، تتزامن عمليا مع طبقة الأوزون.

وفي المناطق القطبية، حيث تقترب خطوط المجال المغناطيسي للأرض من سطحها، تكون تشوهات الغلاف الأيوني كبيرة جدًا. يتم تقليل عدد الأيونات، بما في ذلك الأكسجين المتأين، في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للمناطق القطبية. لكن السبب الرئيسي لانخفاض محتوى الأوزون في المنطقة القطبية هو انخفاض كثافة الإشعاع الشمسي، الذي يسقط حتى خلال النهار القطبي بزوايا صغيرة على الأفق، ويغيب تماما خلال الليل القطبي. تعد منطقة "الثقوب" القطبية في طبقة الأوزون مؤشرًا موثوقًا للتغيرات في إجمالي محتوى الأوزون في الغلاف الجوي.

يتقلب محتوى الأوزون في الغلاف الجوي لأسباب طبيعية عديدة. وترتبط التقلبات الدورية بدورات النشاط الشمسي؛ العديد من مكونات الغازات البركانية قادرة على تدمير الأوزون، لذا فإن زيادة النشاط البركاني تؤدي إلى انخفاض تركيزه. ونظرًا لسرعات الهواء العالية التي تشبه الإعصار في طبقة الستراتوسفير، يتم نقل المواد المستنفدة للأوزون إلى مناطق واسعة. لا يتم نقل المواد المستنفدة للأوزون فحسب، بل يتم أيضًا نقل الأوزون نفسه، لذلك تنتشر الاضطرابات في تركيز الأوزون بسرعة على مساحات واسعة، ويتم إغلاق "الثقوب" الصغيرة المحلية في درع الأوزون، الناجمة، على سبيل المثال، عن إطلاق صاروخ، بسرعة نسبية. فقط في المناطق القطبية يكون الهواء خاملاً، ونتيجة لذلك لا يتم تعويض اختفاء الأوزون هناك باستيراده من خطوط العرض الأخرى، وتكون "ثقوب الأوزون" القطبية، خاصة في القطب الجنوبي، مستقرة للغاية.

1.1 مصادر استنفاد الأوزون

من بين المواد المستنفدة لطبقة الأوزون:

1) الفريون.

يتم تدمير الأوزون بواسطة مركبات الكلور المعروفة باسم الفريون، والتي، والتي يتم تدميرها أيضًا بواسطة الإشعاع الشمسي، تطلق الكلور الذي "يمزق" الذرة "الثالثة" من جزيئات الأوزون. لا يشكل الكلور مركبات، ولكنه يعمل كمحفز "للتكسير". وبالتالي، يمكن لذرة واحدة من الكلور أن "تدمر" الكثير من الأوزون. يُعتقد أن مركبات الكلور يمكن أن تبقى في الغلاف الجوي من 50 إلى 1500 عام (حسب تركيبة المادة) للأرض. تم إجراء عمليات رصد لطبقة الأوزون على الكوكب من خلال بعثات القطب الجنوبي منذ منتصف الخمسينيات.

تم اكتشاف ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية، والذي يزداد حجمه في الربيع ويتناقص في الخريف، في عام 1985. تسبب اكتشاف خبراء الأرصاد الجوية في سلسلة من العواقب الاقتصادية. والحقيقة أن وجود "الثقب" ألقي باللوم فيه على الصناعة الكيميائية التي تنتج مواد تحتوي على غاز الفريون والتي تساهم في تدمير طبقة الأوزون (من مزيلات العرق إلى وحدات التبريد).

لا يوجد إجماع حول مسألة مدى مسؤولية البشر عن تشكيل "ثقوب الأوزون".

من ناحية، نعم، أنا مذنب بالتأكيد. وينبغي التقليل من إنتاج المركبات التي تؤدي إلى استنفاد الأوزون، أو من الأفضل إيقافه تماما. وهذا يعني التخلي عن قطاع الصناعة بأكمله الذي يبلغ حجم مبيعاته مليارات الدولارات. وإذا لم ترفض، فقم بنقلها إلى القضبان "الآمنة"، والتي تكلف المال أيضًا.

وجهة نظر المتشككين: التأثير البشري على العمليات الجوية، على الرغم من كل ما له من تدمير على المستوى المحلي، لا يكاد يذكر على نطاق الكوكب. تتمتع حملة "الخضر" ضد الفريون بخلفية اقتصادية وسياسية شفافة تمامًا: فبمساعدتها، تقوم الشركات الأمريكية الكبرى (دوبونت، على سبيل المثال) بخنق منافسيها الأجانب، وفرض اتفاقيات بشأن "حماية البيئة" على مستوى الدولة و الإدخال القسري لمرحلة تكنولوجية جديدة لا تستطيع الدول الضعيفة اقتصاديًا تحملها.

2) الطائرات على ارتفاعات عالية.

يتم تسهيل تدمير طبقة الأوزون ليس فقط عن طريق الفريونات المنبعثة في الغلاف الجوي ودخول الستراتوسفير. وتشارك أيضًا أكاسيد النيتروجين، التي تتشكل أثناء الانفجارات النووية، في تدمير طبقة الأوزون. لكن أكاسيد النيتروجين تتشكل أيضًا في غرف الاحتراق للمحركات النفاثة للطائرات على ارتفاعات عالية. تتشكل أكاسيد النيتروجين من النيتروجين والأكسجين الموجود هناك. كلما ارتفعت درجة الحرارة، أي كلما زادت قوة المحرك، زاد معدل تكوين أكاسيد النيتروجين.

ليست قوة محرك الطائرة هي ما يهم فحسب، بل أيضًا الارتفاع الذي تطير فيه وتطلق أكاسيد النيتروجين المستنفدة للأوزون. كلما زاد تكوين أكسيد النيتروز أو أكسيده، زاد تدميره للأوزون.

ويقدر إجمالي كمية أكسيد النيتروجين المنبعثة في الغلاف الجوي سنويًا بنحو مليار طن، وينبعث حوالي ثلث هذه الكمية من الطائرات فوق مستوى التروبوبوز المتوسط ​​(11 كم). أما بالنسبة للطائرات، فإن أكثر الانبعاثات ضررا هي من الطائرات العسكرية، التي يصل عددها إلى عشرات الآلاف. وهي تطير في المقام الأول على ارتفاعات في طبقة الأوزون.

3) الأسمدة المعدنية.

يمكن أيضًا أن ينخفض ​​الأوزون في الستراتوسفير بسبب دخول أكسيد النيتروز N2O إلى الستراتوسفير، والذي يتشكل أثناء نزع النتروجين من النيتروجين المرتبط ببكتيريا التربة. يتم أيضًا إجراء نفس عملية إزالة النتروجين للنيتروجين الثابت بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في الطبقة العليا من المحيطات والبحار. ترتبط عملية نزع النتروجين ارتباطًا مباشرًا بكمية النيتروجين الثابت في التربة. وبالتالي، يمكنك التأكد من أنه مع زيادة كمية الأسمدة المعدنية المطبقة على التربة، فإن كمية أكسيد النيتروز N2O المتكونة ستزداد أيضًا بنفس القدر. علاوة على ذلك، تتشكل أكاسيد النيتروجين من أكسيد النيتروز، مما يؤدي إلى تدمير الأوزون الستراتوسفيري.

4) الانفجارات النووية.

تطلق الانفجارات النووية الكثير من الطاقة على شكل حرارة. تصل درجة الحرارة إلى 6000 درجة كلفن خلال ثوانٍ قليلة بعد حدوث انفجار نووي. هذه هي طاقة الكرة النارية. في جو شديد الحرارة، تحدث تحولات في المواد الكيميائية، والتي إما لا تحدث في الظروف العادية، أو تتم ببطء شديد. أما الأوزون واختفائه فإن الأخطر عليه هي أكاسيد النيتروجين التي تتشكل خلال هذه التحولات. وهكذا، خلال الفترة من 1952 إلى 1971، نتيجة للانفجارات النووية، تم تشكيل حوالي 3 ملايين طن من أكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي. مصيرهم الإضافي هو كما يلي: نتيجة لخلط الغلاف الجوي، ينتهي بهم الأمر على ارتفاعات مختلفة، بما في ذلك الغلاف الجوي. وهناك يدخلون في تفاعلات كيميائية بمشاركة الأوزون، مما يؤدي إلى تدميره.

5) احتراق الوقود.