Озонова діра – це стоншення захисного озонового шару в стратосфері (верхньому шарі земної атмосфери). Всім живим істотам, що живуть безпосередньо під озоновою діркою, шкодить сонячна радіація, яка досягає поверхні Землі, викликаючи багато проблем.
Озоновий шар захищає життя на Землі, поглинаючи ультрафіолетове випромінювання, яке пошкоджує ДНК рослин, тварин, людей і призводить до сонячних опіків та раку шкіри. Озон діє як сонцезахисний крем, захищаючи поверхню Землі від ультрафіолетового випромінювання.
До 1979 року вчені не спостерігали концентрацію атмосферного озону нижче 220 одиниць Добсона. Але на початку 1980-х років завдяки поєднанню наземних та супутникових вимірів вчені почали розуміти, що природний сонцезахисний екран Землі над Південним полюсом щовесни різко витончується. Це витончення озонового шару над Антарктидою стало відомо як озонова діра.
В останні десятиліття діяльність людини стала причиною того, що озон руйнується набагато швидше, ніж вона може утворитися, тим самим створюючи та збільшуючи озонову діру.
Озон може утворюватися лише на рівні землі, утворюючи «фотохімічний смог», а оскільки озон є токсичним газом, існує небезпека для здоров’я, коли озон досягає високих рівнів. Ця проблема виникає в основному влітку в містах з інтенсивним рухом, коли сонячне світло взаємодіє з вихлопними газами автомобілів, що містять оксиди азоту.
Вся іронія в тому, що діяльність людини руйнує озон у верхніх шарах атмосфери там, де це необхідно, і створює озон на рівні землі там, де нам це не потрібно!
Поява озонових дір
Озонова діра утворюється щороку через різке зниження загального вмісту озону над більшою частиною Антарктиди протягом приблизно трьох місяців (вересень-листопад) у Південній півкулі.
Це відбувається в результаті руйнування стратосферного озону газами, що містять хлор і бром, джерелами яких в основному є галоїдовуглецеві гази, що виробляються людиною.
Причина появи озонової діри над Антарктидою
Земна атмосфера постійно перемішується по земній кулі вітрами. В результаті озоноруйнуючі гази змішуються у всій атмосфері, включаючи Антарктиду, незалежно від того, де вони викидаються. Через особливі метеорологічні умови в Антарктиді ці гази більш ефективно руйнують озоновий шар, ніж деінде.
Кожен сезон за появою озонової діри та її еволюцією стежать за допомогою супутників та низки наземних станцій спостереження.
Характеристики озонової діри, інтерактивні карти, часові ряди, поточний стан та прогноз готуються та відстежуються багатьма спеціалістами в сфері дослідження озонового шару за допомогою послуг різних організацій, таких як Служба моніторингу атмосфери Коперника (CAMS), програма спостереження за озоном НАСА, NOAA, KNMI, ЄКЦ та інші .
Що таке озонова діра?
Якщо ви запитаєте когось навмання, що таке озонова діра, є велика ймовірність, що вони вже чули про цю проблему, але чи зможуть вони пояснити, що це таке і чому це відбувається?
Незважаючи на широку популярність, проблема озонових дір залишається однією з найменш зрозумілих громадськості екологічних проблем.
Вчені використовують слово «діра» як метафору області, в якій концентрація озону падає нижче за історичний поріг у 220 одиниць Добсона (названа так через спектрофотометр Добсона, який використовується для проведення вимірювань). Використовуючи цю метафору, вони можуть описати розмір та глибину отвору.
Іншими словами, озонова діра – це стоншення захисного озонового шару в стратосфері (верхньому шарі земної атмосфери). Людям, рослинам і тваринам, що живуть під озоновою дірою, шкодить сонячна радіація, яка досягає поверхні Землі, викликаючи проблеми зі здоров’ям, від ушкодження очей до раку шкіри.
Озоновий шар дуже важливий для життя на Землі, оскільки він має властивість поглинати таку небезпечну форму УФ як випромінювання. Він формується і руйнується, та розподіляється по планеті доволі нерівномірно.
Причини виникнення
Озонова діра утворилася через те, що люди забруднили атмосферу хімічними речовинами, що містять хлор та бром. Основними хімічними речовинами, що беруть участь, є хлорфторвуглеці (скорочено ХФУ), галони і чотирихлористий вуглець. ХФУ мають широкий спектр застосувань, включаючи охолодження, кондиціювання повітря, пінопластову упаковку та виготовлення аерозольних балончиків.
Озонова діра фактично відкрила світові очі такий процес, як глобальний вплив діяльності на атмосферу. Вчені виявили, що хлорфторвуглеці (ХФУ) — довгоживучі хімічні речовини, які використовувалися в холодильниках і аерозольних балончиках з 1930-х років — є й темна сторона. У найближчому до Землі шарі атмосфери (тропосфері) ХФУ циркулювали десятиліттями, не розкладаючись і вступаючи у реакцію з іншими хімічними речовинами. Однак коли вони досягли стратосфери, їхня поведінка змінилася. У верхніх шарах стратосфери (за межами захисту озонового шару) ультрафіолетове випромінювання викликало розщеплення хлорфторвуглеців з виділенням хлору, дуже реактивного атома, що багаторазово каталізує руйнування озону.
Де з’являються озонові дири
Антарктична озонова діра 2020 року швидко росла з середини серпня і досягла свого піку приблизно 24,8 мільйона квадратних кілометрів 20 вересня 2020 року, поширившись на більшу частину Антарктиди.
Це була найтриваліша і одна з найбільших і найглибших дір з того часу, як 40 років тому розпочався моніторинг озонового шару. Причина такого явища була у сильному, стабільному та холодному полярному вихорі та дуже низькими температурами у стратосфері (шар атмосфери на висоті від 10 до 50 км). Ті ж метеорологічні фактори також сприяли утворенню рекордної озонової діри в Арктиці у 2020 році.
Під час весняного сезону в Південній півкулі (серпень-жовтень) озонова діра над Антарктикою збільшується в розмірах, досягаючи максимуму в період із середини вересня до середини жовтня. Коли наприкінці весни в Південній півкулі температура високо в атмосфері (стратосфері) починає підвищуватися, виснаження озонового шару сповільнюється, полярний вихор слабшає і, нарешті, руйнується, і до кінця грудня рівні озону повертаються до норми, а діра закривається.
Виникнення та розширення озонових дір
На початку 1980-х років природний сонцезахисний шар Землі над Південним полюсом щовесни став різко тоншати і там почала створюватися озонова діра.
З 1980 по початок 1990-х років зменшення озонового шару над Антарктидою швидко прогресувало як за площею так і за глибиною. Холодніші умови цього регіону призводять до більшої площі та нижчих значень озону в центрі отвору.
Протягом кількох років мінімальні концентрації трималися лише на рівні 190, але потім мінімуми швидко поглиблювалися: 173 од. – 1982 р., 154 – 1983 р., 124 – 1985 р.
До 1991 р. було пройдено новий поріг, оскільки концентрація озону впала нижче 100 о.д. в перший раз. З того часу концентрації нижче 100 стали більш поширеними. Найглибша озонова діра утворилася в 1994 році, коли 30 вересня концентрація впала до 73 о.д.
На початку 21 століття річні озонові діри трохи стабілізувалися.
Озонові діри в атмосфері
В атмосфері, як і раніше, достатньо хімічних речовин, щоб щороку викликати руйнування озонового шару.
Виснаження озону також безпосередньо пов’язане з температурою стратосфери, яка є шаром атмосфери на висоті від 10 до 50 км над рівнем моря. Такий процес пов’язаний з тим, що полярні стратосферні хмари, які відіграють важливу роль у хімічному руйнуванні озону, утворюються лише за температури нижче -78°C.
Ці полярні стратосферні хмари містять кристали льоду, які перетворюють нереакційні сполуки на реактивні, які потім швидко руйнують озон, як тільки стає доступним сонячне світло для запуску хімічних реакцій. Ця залежність від полярних стратосферних хмар та сонячної радіації є основною причиною того, що озонова діра спостерігається лише наприкінці зими/початку весни.
Озонова діра над Антарктидою
Природний сонцезахисний покрив Землі над Південним полюсом щовесни різко стоншується. Це витончення озону над Антарктидою відомо, як озонова діра.
Зазвичай у стратосфері немає хмар, і причина тому, що на такій висоті дуже мало водяної пари. Однак під час південно-полярної зими повітря в стратосфері над Антарктидою опускається до температури нижче -80°С, що достатньо, щоб утворилися тонкі хмари. Поки що темно, нічого не відбувається, але коли настає весна, УФ – випромінювання Сонця досягає Південного полярного кола і запускає процес виділення хлору та руйнування озону. Це триває доти, доки стратосферні хмари не зникнуть через потепління південної полярної атмосфери з наближенням літа.
До літнього часу стратосферне повітря нижчих широт здатне проникати в полярні широти і тим самим стати причиною появи більш щільного озонового шару над Антарктидою. Отже, існує сезонний цикл озонової діри над Антарктидою, при цьому найнижчі рівні озону реєструються наприкінці вересня та на початку жовтня.
Хоча ті самі процеси ведуть до виснаження озонового шару в Арктиці в протилежну пору року, проблема не така серйозна, як на півдні, тому що стратосфера над Арктикою має тенденцію не ставати такою холодною, як стратосфера над Антарктикою. Тому утворення стратосферних хмар не таке поширене в Арктиці, – це в основному пов’язане з відмінностями у розподілі суші та моря між двома районами.
Наслідки та вплив
Наслідки знищення озонового шару для людини та довкілля руйнівні.
Виснаження озону викликає появу підвищеного рівня УФ – випромінювання на поверхні Землі, що завдає шкоди здоров’ю людини. Негативні ефекти включають поширення деяких видів раку шкіри, катаракти очей та імунодефіцитних станів.
УФ – випромінювання також спричиняють зміни зростання харчових ланцюгів та біохімічних циклів. Водне життя безпосередньо під поверхнею води, що є основою харчового ланцюга, особливо сильно страждає від високих рівнів УФ-випромінювання.
УФ – промені також впливають зростання рослин, знижуючи продуктивність сільського господарства. Це може призвести до уповільнення росту рослин, меншого розміру листя, слабкого цвітіння та фотосинтезу рослин, погіршення якості врожаю для людини. А зниження продуктивності рослин, у свою чергу, вплине на ерозію ґрунту та вуглецевий цикл.
Планктон та зоопланктон сильно страждають від впливу УФ – променів. Вони стоять на перших ланках водного харчового ланцюга. Якщо чисельність планктону зменшиться, це, ймовірно, матиме далекосяжні наслідки для всього морського життя в нижчих ланках харчового ланцюга.
Екологічна проблема
Головним аспектом екологічної проблеми озонової діри є її зв’язок із глобальним потеплінням, тобто зміною клімату внаслідок збільшення викидів парникових газів. Обидві проблеми є результатом забруднення атмосфери, але причини та наслідки кожної з них дуже різні.
Незважаючи на відмінності, існують деякі зв’язки між цими двома проблемами.Наприклад, ХФУ (хлорфторвуглеці) є парниковими газами та викликають руйнування озонового шару, тому поетапна відмова від виробництва ХФУ допомагає боротися зі зміною клімату, а також відновлювати озоновий шар.
Давайте розглянемо глобальні проблеми, пов’язані з руйнуванням озону.
Озоновий шар захищає життя від шкідливого УФ – випромінювання, яке може викликати рак та уповільнювати зростання рослин. УФ – випромінювання також може проникати на поверхню океану, тому морські організми (особливо фітопланктон) теж страждають від цього впливу. Якщо людство продовжить руйнувати озоновий покрив, фотосинтез рослин буде порушено, екосистеми перестануть нормально функціонувати, тому в наших інтересах захистити та відновити озон для запобігання утворенню та розширенню нових дір.
Коли в 1985 році стали очевидними масштаби виснаження озонового шару над Антарктидою, міжнародному співтовариству не знадобилося багато часу, щоб дійти консенсусу щодо того, що потрібно робити. Якби не швидкі політичні дії, хімічні речовини, що руйнують озоновий шар, продовжували б накопичуватися в атмосфері, збільшуючи розмір антарктичної озонової діри, а також потоншуючи озоновий шар в інших місцях на півдні, таких як Нова Зеландія та Австралія.
Озонові діри та парниковий ефект
Група парникових газів, включаючи хлорфторвуглеці (ХФУ), несуть відповідальність за руйнування озонового шару, оскільки вони атакують і руйнують молекули озону. ХФУ використовується в аерозолях, наприклад, у балончиках лаку для волосся, в холодильниках та при виробництві пінопластів.
Озонові діри, що утворилися, пропускають шкідливе ультрафіолетове випромінювання і посилюють парниковий ефект.
Транспортні засоби також виділяють велику кількість парникових газів, які призводять до глобального потепління, парникового ефекту, а також виснаження озонового шару. Тому необхідно переходити на інші види транспорту та альтернативні екологічні види палива.
Кислотні дощі
При спалюванні викопного палива в атмосферу викидаються оксиди сірки та азоту. Коли двоокис сірки та двоокис азоту змішуються з краплями води в атмосфері, утворюючи сірчану та азотну кислоти, утворюються кислотні дощі. Вітри переносять ці забруднюючі речовини на тисячі миль, потім вони випадають на поверхню Землі у вигляді кислотних дощів, які ушкоджують листя рослинності, підвищують кислотність ґрунту та води та щорічно призводять до загибелі близько 500 осіб.
Будинки та інші споруди також страждають від кислотних дощів, які щороку завдають матеріальних збитків на суму близько п’яти мільярдів доларів. Кам’яні елементи на будівлі руйнуються та пошкоджуються.
Кислотні дощі розчиняють розчин між цеглою, роблять кам’яні фундаменти нестійкими і руйнують стародавні будинки та статуї, зроблені з мармуру або вапняку.
Забруднення озонових дір
Дика природа та люди зазнають багатьох негативних наслідків забруднення повітря. Пошкодження дихальної системи є найчастішим наслідком у людей та тварин, але також поширені неврологічні проблеми та подразнення шкіри.
Рослини та сільськогосподарські культури менше зростають при тривалому впливі забрудненого повітря. Забруднення озоном завдає шкоди рослинам, пошкоджуючи структури, звані продихами, які є крихітні пори на нижній стороні листя, які дозволяють рослині «дихати». Деякі види рослин можуть захистити себе, тимчасово закривши продихи або, виробляючи антиоксиданти, але інші особливо чутливі до пошкоджень.
У період з 1980 по 2011 рік у США було втрачено соєві боби та кукурудзу на дев’ять мільярдів доларів внаслідок забруднення озоном. Коли кислотні дощі, токсичність свинцю та вплив оксидів азоту змінюють хімічну природу ґрунту, рослини позбавляються поживних речовин, необхідних їм для зростання та виживання. Це впливає на сільське господарство, ліси та пасовища.
Рішення
У 1987 році для вирішення проблеми руйнування озонового шару міжнародне співтовариство ухвалило Монреальський протокол, угоду про поетапне припинення виробництва озоноруйнівних хімічних речовин. Це був перший міжнародний договір, підписаний усіма країнами світу, і він вважається найбільшим успіхом у галузі охорони навколишнього середовища в історії Організації Об’єднаних Націй.
Мета Монреальського протоколу – скоротити виробництво та споживання озоноруйнівних речовин, щоб зменшити їхню присутність в атмосфері.
Світове споживання цих речовин скоротилося приблизно на 98% з того часу, як країни почали вживати заходів відповідно до Монреальського протоколу. В результаті знижується концентрація в атмосфері найбільш агресивних видів озоноруйнівних речовин та з’являються перші ознаки відновлення озонового шару.
Кожна людина також повинна вживати заходів для запобігання виснаженню озонового шару. Слід уникати використання пестицидів і переходити на природні методи позбавлення шкідників замість використання хімікатів. Транспортні засоби виділяють велику кількість парникових газів, які призводять до глобального потепління, а також виснаження озонового шару. Тому використання транспортних засобів має бути зведене до мінімуму. Більшість засобів для чищення містять хімічні речовини, що впливають на озоновий шар. Ми маємо замінити їх екологічно чистими продуктами. Контролюйте роботу кондиціонерів, оскільки їхня несправність призводить до викиду ХФУ в атмосферу.
Вчені вже отримали перший остаточний доказ відновлення озонового шару, спостерігаючи за 20-відсотковим зменшенням руйнування озону в зимові місяці з 2005 по 2016 рік. Моделі пророкують, що озоновий шар Антарктики відновиться до 2040 року.
P.S.
Якщо Вам сподобалася і була корисна ця інформація, поділіться нею в соц. мережах зі своїми друзями та знайомими. Так ви підтримаєте наш проект “Екологія життя“ та зробите свій внесок у збереження довкілля!
