Co to jest ozon?Co to jest ozon, gdzie występuje i jak powstaje w stratosferze?

Ozon jest to jedna z dwu odmian alotropowych tlenu. „Zwykły” tlen stanowi w atmosferze ziemskiej około 21% objętościowych i ma postać cząsteczek dwuatomowych O2. Ozon, względnie rzadko występujący, to druga odmiana tlenu o wzorze O3-3 cząsteczki ozonu przypadają na 10 mln. cząsteczek gazów wchodzących w skład powietrza.





Około 90%ozonu znajduje się w atmosferze, położonej na wysokości od około 10 do 50 km nad powierzchnią Ziemi. Ten stratosferyczny ozon znany jest pod nazwą „warstwy ozonowej”.





W stratosferze, w wyniku oddziaływania promieniowania słonecznego w paśmie ultrafioletu, czyli fali o długości 280-320 nm cząsteczka tlenu O2 zostaje rozbita na dwa atomy tlenu O. Ten atomowy O jest bardzo aktywny chemicznie i reaguje z tlenem cząsteczkowy O2 tworząc ozon O3.Reakcja tworzenia ozonu w stratosferze przedstawiona jest na poniższym schemacie :





UV-B


O2 O+O


O2+ O O3


Pozostała ilość ozonu znajduje się w dolnej warstwie atmosfery , zwanej troposferą , rozciągającej się od powierzchni Ziemi do wysokości około 10 km.








Jaką rolę pełni ozon w każdej z warstw ?








Ozon w obu warstwach ma tę samą postać chemiczną ,ale mimo to w każdej z nich wywiera zupełnie inny wpływ na człowieka i organizmy żywe występujące na Ziemi.


Ozon stratosferyczny ,czyli tzw. Warstwa ozonowa ,pełni niezwykle pożyteczną rolę dzięki temu ,że absorbuje dużą część ultrafioletowego promieniowania słonecznego z zakresu UV-B .Oddziaływanie promieniowania UV-B na ozon przedstawione jest na poniższym schemacie :





UV-B


O3 O2 + O


O3 + O O2+O2








Fotochemiczne procesy powstawania i rozpadu ozonu są w rzeczywistości bardziej skomplikowane i przebiegają przy udziale atomów wodoru i azotu.


W normalnych warunkach atmosferycznych istnieje równowaga pomiędzy procesami tworzenia i destrukcji ozonu


Od lat siedemdziesiątych XX wieku obserwuje się stopniowe ubożenie warstwy ozonowej w skali globalnej, znacznie nasilające się w ostatnich latach. Powoduje to zwiększenie natężenia promieniowania UV-B docierającego do powierzchni Ziemi. Przedstawiono to na rysunku 2.


Udowodnienie , że nadmiar promieniowania UV-B, docierającego do powierzchni Ziemi na skutek zmniejszenia się w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX wieku zawartości ozonu stratosferycznego, powoduje zwiększenie zachorowalności na raka skóry , osłabienie układu immunologicznego i uszkodzenie oczu u człowieka oraz zaburzenia w rozwoju organizmów roślinnych i zwierzęcych .


Ozon w troposferze , jeżeli występuje w nadmiarze, stwarza innego rodzaju poważne zagrożenia . Jest on bardzo aktywny chemicznie , silnie reaguje z wieloma innymi związkami chemicznymi .Jego nadmiar w warstwie powietrza w, której żyjemy i którą oddychamy, jest groźnym dla człowieka i innych organizmów żywych .Powoduje uszkodzenia układu oddechowego człowieka i zwierząt oraz tkanek organizmów roślinnych , co może prowadzić do degradacji lasów.











Co jest powodem zanikania warstwy ozonowej?








Na podstawie skoordynowanych międzynarodowych badań , prowadzonych przez ostatnie 20 lat , udowodniono , że główną przyczyną niszczenia warstwy ozonowej są niektóre związki chemiczne produkowane przez człowieka i emitowane do atmosfery . Są to węglowodory , które w swoich cząsteczkach mogą zawierać atomy chlorowców , takich jak :chlor, brom i fluor . Wyróżnia się kilka grup tych związków:





CFCs (skrót od ang. chlorofluorocarbons)-węglowodory zawierające , prócz atomów węgla , chloru i fluoru,





HCFCs(skrót od ang. hydrochlorofluorocarbons)-węglowodory


Zawierające , prócz atomów węgla, wodór, chlor i fluor.(związek CFCs iHCFCs określane są nazwą freonów),


HBFCs(skrót od ang. hydrobromfluorocarbons)-węglowodory zawierające, prócz atomów węgla , wodór, brom i fluor,


Halony- węglowodory zawierające , prócz atomów węgla , brom i fluor, mogą zawierać też chlor.





Tetrachlorek węgla 1,1,1-trichloroetan , bromek metylu





Wszystkie wymienione powyżej substancje miały na ogół szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach , a obecnie są eliminowane. Freony były powszechnie stosowane w produkcji aerozoli, miękkich i sztywnych pianek poliuretanowych i jako rozpuszczalniki.


Halony były powszechnie używane jako środek gaśniczy ,a tetrachlorek węgla i 1,1,1-trichloroetan- jako rozpuszczalnik.


Bromek metylu służy do dezyfenkcji i dezynsekcji gleby , towarów , budynków , itp. Jego produkcja i zużycie są również stopniowo ograniczone.











Jaki jest mechanizm niszczenia ozonu w stratosferze?








Wieloletnie badania wykazały , że w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego na cząsteczki zawierające chlor i brom w stratosferze wyzwolone zostają atomy chlor i bromu.





UV


CFCs Cl








UV


Halony Br








Prześledzimy ten proces w odniesieniu do atomów chloru. Chlor atomowy (Cl)bardzo szybko reaguje z ozonem (O3) tworząc tlenek chloru (ClO) i tlen cząsteczkowy (O2) .Tlenek chloru reaguje następnie z tlenem atomowym (O).





W wyniku reakcji powstaje cząsteczka tlenu i uwolniony zostaje chlor atomowy , który może brać udział w następnych reakcjach tego typu. Jest to


Tzw. reakcja łańcuchowa i szacuje się , że 1atom chloru może robić nawet 100000 cząsteczek ozonu . Podobnie reaguje brom z ozonem . Omówimy ciąg reakcji chemicznych przedstawia schemat:














Cl+O3 ClO+ O2





O+ClO Cl+O2





O+O3 O2+O2








Co to jest antarktyczna dziura ozonowa ?





Antarktyczna dziura ozonowa jest zjawiskiem , wywołanym przez działalność człowieka .Zanim do stratosfery dotarły związki chloru i bromu emitowane w wyniku działalności przemysłowej człowieka , poziomu ozonu na wiosnę nad był Antarktydą był 30-40% niższy niż nad Arktyką .Ta naturalna różnica była po raz pierwszy obserwowana w latach pięćdziesiątych przez Dobsona .Wyniki ona z różnych warunków atmosferycznych panujących nad biegunami: północnym i południowym.





Od końca lat siedemdziesiątych obserwuje się duże spadki zawartości ozonu w stratosferze nad Antarktyką , przekraczające 60% ,trwające około dwóch miesięcy na rozległym obszarze .Zjawisko to jest określane mianem dziury ozonowej. Nie może ono jednak wyjaśnić przedstawionego na rys. systematycznego spadku poziomu ozonu zapoczątkowanego w latach osiemdziesiątych , w porównaniu z danymi z początku lat pięćdziesiątych. Wynika on z obecności w stratosferze emitowanych przez człowieka chlorowcopochodnych węglowodorów .Tworzenie i powiększenie się antarktycznej dziury ozonowej w latach 1979-91 przedstawiono na rys.

















1979 1986 1991





























Ilustracja powiększającej się dziury ozonowej nad Antarktydą .








Jak bada się zawartość ozonu w atmosferze?





Globalny system pomiaru ozonu w atmosferze, który obejmuje obecnie około 150 stacji naziemnych rozmieszczonych na całym globie ziemskim, mierzący całkowitą zawartość ozonu w atmosferze oraz kilkadziesiąt stacji wykonujących pomiary pionowego rozkładu zawartości ozonu do wysokości około 35 km, został utworzony w 1957r. Jest on wspomagany przez satelity i samoloty badawcze.


W Polsce pomiary i badania ozonu prowadzone są przez Instytut Geofizyki PAN oraz Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Instytut Geofizyki prowadzi od 1963r. W Belsku k/Grójca pomiary całkowitej zawartości ozonu w atmosferze i jej pionowego rozkładu za pomocą spektrofotometru Dobsona. W 1991r. Rozpoczęto równoległe pomiary całkowitej zawartości ozonu w atmosferze spektrofotometrem Brewera.


Instytut Meteorologii I Gospodarki Wodnej od 1979r, dokonuje pomiarów pionowego rozkładu zawartości ozonu w atmosferze metodą radiosondażową, za pomocą balonów, w stacji w Leginowie.


Instytut Geofizyki PAN wykonuje również w Belsku od 1975r. Pomiary natężenia promieniowania UV-B. Pomiary takie także są prowadzone od połowy 1993r. Przez IMGW w trzech stacjach: w Łebie, Leginowie i na Kasprowym Wierchu. Otrzymane dane wykazują ubożenie warstwy ozonowej oraz tendencje zwiększenia natężenia promieniowania UV-B również nad Polską.


Wyniki pomiarów przekazywane są centrom międzynarodowym. Instytuty te prowadzą współprace z ośrodkami zagranicznymi.








Jakie są obecnie obowiązujące zalecenia Protokołu Montrealskiego?





Głównym zadaniem Protokołu Montrealskiego jest redukcja zużycia i produkcji substancji zubożających warstwę ozonową. W krajach rozwiniętych, do których należy również Polska, obecnie obowiązują poniższe harmonogramy redukcji.


Całkowity zakaz zużycia ( importu) i produkcji, z wyjątkami dotyczącymi np. produkcji leków, obowiązuje następujące substancje:


- halony 1211, 1301, 2401 – od 1994r.,


- CFCs, tetrachlorek węgla, 1,1,1-trichloroetan – od 1996r.,


- HCFCs, które są obecnie traktowane jako zamienniki wyżej wymienionych, podlegają stopniowemu ograniczeniu zużycia począwszy od 1996r., z terminem całkowitej redukcji od 2030r.,


- bromek metylu – całkowity zakaz produkcji i zużycia od 2010r.


Powyższe harmonogramy redukcji dotyczą jednak tylko substancji nowych, a


substancje pochodzące z odzysku i ponownie używane nie podlegają harmonogramowi redukcji.


Z przyczyn ekonomicznych krajom rozwijającym się przyznano dziesięcioletni okres opóźnienia realizacji zaleceń Protokołu.








Potrzebujesz rysunków przyśli e-mail [email protected]

Dodaj swoją odpowiedź
Geografia

Ozon- wszystko o ozonie

!!!!Tekst jest streszczeniem załączonego pliku. W pliku całość dłuuugiego referatu + bibliografia + rysunki pomocnicze :)

ZANIKAJĄCY OZON
Czy nie niszczymy swojej tarczy ochronnej?
Wyobraźcie sobie, że codziennie musicie...

Chemia

Zanikający ozon. Czy nie niszczymy swojej tarczy ochronnej?

Wyobraźcie sobie, że codziennie musicie chodzić wśród zabójczego, ognistego deszczu. Chronią was przed nim tylko parasol, który jest jednak tak doskonale skonstruowany, że nie przepuszcza śmiercionośnych kropli. Czy taka osłona nie była...

Geografia

Zmiany w środowisku naturalnym wywołane działalnością człowieka.

Wpływu przemysłu energetycznego na środowisko przyrodnicze nie można rozpatrywać w oderwaniu od innych działań, które są podejmowane dla produkcji energii. Z produkcją tą wiążą się bowiem bezpośrednio takie prace jak pozyskiwanie zas...

Ekonomia

Ściąga z ekonomii

EKOLOGIA jest złożeniem dwóch greckich słów „oikos” (miejsce życia, występowania) oraz „logos” (nauka). Termin ten oznacza badanie organizmów żywych w miejscu ich przebywania. Badania ekologiczne dotyczą zatem biologii organizmów ...

Chemia

Naturalne i przemysłowe zanieczyszczenia powietrza

Co to jest powietrze i dlaczego jest tak ważne w naszym życiu?
POWIETRZE jest mieszaniną gazów, z których składa się atmosfera ziemska. Głównymi jego składnikami są; azot stanowiący ok. 78% i tlen ok. 21%.Pozostałą część stanowi...