Μάθετε τι είναι, ποια είναι τα αέρια που επηρεάζουν και πότε πρέπει να αναγεννηθεί η στιβάδα του όζοντος

Τι είναι το στρώμα του όζοντος; Αυτή είναι μια πολύ σημαντική ερώτηση για όσους ενδιαφέρονται για την υγεία του πλανήτη Γη και, κατά συνέπεια, για τη δική μας. Αλλά για να το απαντήσετε πρώτα πρέπει να καταλάβετε πώς λειτουργούν ορισμένες βασικές διαδικασίες στην ατμόσφαιρα.

Ένα από τα κύρια περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με τη χημεία και την ατμοσφαιρική ρύπανση είναι η εξάντληση (ή υποβάθμιση) της στιβάδας του όζοντος. Πρέπει να έχετε ακούσει για αυτό το θέμα. Το στρώμα του όζοντος, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι ένα στρώμα της γήινης ατμόσφαιρας που έχει υψηλές συγκεντρώσεις όζοντος (O3). Η μεγαλύτερη συγκέντρωση είναι στη στρατόσφαιρα, περίπου 20 έως 25 χλμ. Από την επιφάνεια της Γης. Η κορυφή αυτών των συγκεντρώσεων βρίσκεται σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη (πόλοι) και η χαμηλότερη εμφανίζεται σε τροπικές περιοχές (αν και ο ρυθμός παραγωγής Ο3 είναι υψηλότερος στις τροπικές περιοχές).

Όπως έχει ήδη ειπωθεί στο άρθρο μας "Όζον: κακοποιός ή καλός τύπος;", αυτό το αέριο μπορεί να είναι τόσο εξαιρετικά σημαντικό όσο και απαραίτητο για τη ζωή στη Γη, καθώς και για έναν εξαιρετικά τοξικό ρύπο. Όλα εξαρτώνται από το ατμοσφαιρικό στρώμα στο οποίο είναι. Στην τροπόσφαιρα, είναι κακός. Στην στρατόσφαιρα, ένας καλός τύπος. Σε αυτό το θέμα, θα μιλήσουμε για το στρατοσφαιρικό όζον, επισημαίνοντας τις λειτουργίες του, τη σημασία του, τον τρόπο με τον οποίο έχει υποβαθμιστεί και πώς να το αποτρέψουμε από αυτό.

Λειτουργίες

Το στρατοσφαιρικό όζον (ο καλός τύπος) είναι υπεύθυνο για το φιλτράρισμα της ηλιακής ακτινοβολίας σε ορισμένα μήκη κύματος (απορροφά όλη την υπεριώδη ακτινοβολία Β, που ονομάζεται UV-B και μέρος άλλων τύπων ακτινοβολίας) ικανή να προκαλέσει ορισμένους τύπους καρκίνου, που είναι ένας το χειρότερο είναι το μελάνωμα. Έχει επίσης τη λειτουργία να διατηρεί τη Γη ζεστή, αποτρέποντας τη διάχυση όλης της θερμότητας που εκπέμπεται στην επιφάνεια του πλανήτη.

Τι είναι το στρώμα του όζοντος;

Το στρώμα του όζοντος, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, είναι ένα στρώμα που συγκεντρώνει περίπου το 90% των μορίων Ο3. Αυτό το στρώμα είναι απαραίτητο για τη ζωή στη γη, καθώς προστατεύει όλα τα ζωντανά πλάσματα φιλτράροντας την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία τύπου Β. Το όζον συμπεριφέρεται διαφορετικά ανάλογα με το υψόμετρο στο οποίο βρίσκεται. Το 1930, ένας Άγγλος φυσικός με το όνομα Sydnei Chapman περιέγραψε τις διαδικασίες παραγωγής και αποδόμησης του στρατοσφαιρικού όζοντος με βάση τέσσερα στάδια: φωτολύση οξυγόνου. παραγωγή όζοντος κατανάλωση όζοντος I; κατανάλωση όζοντος II.

1. Φωτολύση οξυγόνου

Η ηλιακή ακτινοβολία χτυπά ένα μόριο Ο2, χωρίζοντας τα δύο άτομα. Με άλλα λόγια, αυτό το πρώτο στάδιο αποκτά δύο ελεύθερα άτομα οξυγόνου (Ο) ως προϊόν.

2. Παραγωγή όζοντος

Σε αυτό το βήμα, κάθε ένα από το ελεύθερο οξυγόνο (Ο) που παράγεται στη φωτολύση αντιδρά με ένα μόριο Ο2, λαμβάνοντας μόρια όζοντος (Ο3) ως προϊόν. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα με τη βοήθεια ενός ατόμου ή ενός μορίου καταλύτη, μιας ουσίας που επιτρέπει την αντίδραση να συμβεί πιο γρήγορα, αλλά χωρίς να ενεργεί ενεργά και χωρίς δέσμευση στα αντιδραστήρια (O και O2) ή στο προϊόν (O3)

Τα βήματα 3 και 4 δείχνουν πώς το όζον μπορεί να υποβαθμιστεί με διαφορετικούς τρόπους:

3. Κατανάλωση όζοντος I

Το όζον που σχηματίζεται στο στάδιο παραγωγής στη συνέχεια αποικοδομείται ξανά σε ένα μόριο Ο και Ο2 από τη δράση της ηλιακής ακτινοβολίας (όταν παρουσία μήκους κύματος κυμαίνεται από 400 νανόμετρα έως 600 νανόμετρα).

4. Κατανάλωση όζοντος II

Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο αποικοδομείται το όζον (O3) είναι η αντίδραση με ελεύθερα άτομα οξυγόνου (O). Με αυτόν τον τρόπο, όλα αυτά τα άτομα οξυγόνου θα ανασυνδυαστούν, δημιουργώντας δύο μόρια οξυγόνου (O2) ως προϊόν.

Αλλά τότε, εάν το όζον παράγεται και αποικοδομείται, τι διατηρεί το στρώμα του όζοντος; Για να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση, πρέπει να λάβουμε υπόψη δύο σημαντικούς παράγοντες: το ρυθμό παραγωγής / καταστροφής των μορίων (την ταχύτητα με την οποία παράγονται και καταστρέφονται) και τη μέση διάρκεια ζωής τους (χρόνος που απαιτείται για τη μείωση της συγκέντρωσης κάποιας ένωσης στο ήμισυ του αρχική συγκέντρωση).

Όσον αφορά τον ρυθμό παραγωγής / καταστροφής των μορίων, βρέθηκε ότι τα βήματα 1 και 4 είναι πιο αργά από τα στάδια 2 και 3 της διαδικασίας. Ωστόσο, καθώς όλα ξεκινούν από το στάδιο της φωτολύσεως οξυγόνου (στάδιο 1), μπορούμε να πούμε ότι η συγκέντρωση του όζοντος που θα δημιουργηθεί εξαρτάται από αυτό. Αυτό εξηγεί γιατί η συγκέντρωση O3 μειώνεται σε υψόμετρα άνω των 25 km και σε χαμηλότερα υψόμετρα. σε υψόμετρα άνω των 25 km, η συγκέντρωση O2 μειώνεται. Σε χαμηλότερες ατμοσφαιρικές στιβάδες, επικρατούν μεγαλύτερα μήκη κύματος, τα οποία έχουν λιγότερη ενέργεια για τη διάσπαση των μορίων οξυγόνου, μειώνοντας το ρυθμό φωτολύσεώς τους.

Παρά τη μεγάλη ανακάλυψη αυτών των βημάτων, αν θέλαμε να εξετάσουμε μόνο αυτές τις διαδικασίες καταστροφής, θα λάβουμε τιμές συγκέντρωσης Ο3 διπλάσιες από αυτές που παρατηρούνται στην πραγματικότητα. Αυτό δεν συμβαίνει επειδή, εκτός από τα βήματα που αποδεικνύονται, υπάρχουν επίσης αφύσικοι κύκλοι εξάντλησης του όζοντος, που προκαλούνται από ουσίες εξάντλησης του όζοντος (SDOs): προϊόντα όπως αλογόνο, τετραχλωριούχος άνθρακας (CTC), υδροχλωροφθοράνθρακας (HCFC), χλωροφθοράνθρακας (CFC) και μεθυλοβρωμίδιο (CH3Br). Όταν απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα, μετακινούνται στη στρατόσφαιρα, όπου αποσυντίθενται από την υπεριώδη ακτινοβολία, απελευθερώνοντας άτομα χωρίς χλώριο, τα οποία με τη σειρά τους σπάζουν το δεσμό του όζοντος, σχηματίζοντας μονοξείδιο του χλωρίου και αέριο οξυγόνο. Το μονοξείδιο του χλωρίου που σχηματίζεται θα αντιδράσει πάλι με τα άτομα χωρίς οξυγόνο,σχηματίζοντας περισσότερα άτομα χλωρίου, τα οποία θα αντιδράσουν με οξυγόνο και ούτω καθεξής. Εκτιμάται ότι κάθε άτομο χλωρίου μπορεί να αποσυνθέσει περίπου 100 χιλιάδες μόρια όζοντος στη στρατόσφαιρα και έχει ωφέλιμη ζωή 75 ετών, αλλά υπήρχε αρκετή απόρριψη για να αντιδράσει σχεδόν 100 χρόνια με το όζον. Εκτός από τις αντιδράσεις με οξείδια υδρογόνου (HOx) και οξείδια αζώτου (NOx) που αντιδρούν επίσης με στρατοσφαιρικό Ο3, καταστρέφοντάς το, συμβάλλοντας στην υποβάθμιση της στιβάδας του όζοντος.Εκτός από τις αντιδράσεις με οξείδια υδρογόνου (HOx) και οξείδια αζώτου (NOx) που αντιδρούν επίσης με στρατοσφαιρικό Ο3, καταστρέφοντάς το, συμβάλλοντας στην υποβάθμιση της στιβάδας του όζοντος.Εκτός από τις αντιδράσεις με οξείδια υδρογόνου (HOx) και οξείδια αζώτου (NOx) που αντιδρούν επίσης με στρατοσφαιρικό Ο3, καταστρέφοντάς το, συμβάλλοντας στην υποβάθμιση της στιβάδας του όζοντος.

Το παρακάτω γράφημα δείχνει το ιστορικό κατανάλωσης SDO στη Βραζιλία:

Πού είναι οι ουσίες που καταστρέφουν το όζον και πώς να τις αποφύγετε;

CFC

Οι χλωροφθοράνθρακες είναι συνθετικές ενώσεις που σχηματίζονται από χλώριο, φθόριο και άνθρακα, οι οποίες έχουν εφαρμοστεί ευρέως σε διάφορες διαδικασίες - οι κύριες παρατίθενται παρακάτω:

• CFC-11: χρησιμοποιείται στην κατασκευή αφρών πολυουρεθάνης ως παράγοντα επέκτασης, σε αερολύματα και φάρμακα ως προωθητικό, σε οικιακή, εμπορική και βιομηχανική ψύξη ως υγρό.
• CFC-12: εφαρμόζεται σε όλες τις διαδικασίες στις οποίες χρησιμοποιήθηκε το CFC-11 και επίσης σε μείγμα με αιθυλενοξείδιο, ως αποστειρωτικό.
• CFC-113: χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικά στοιχεία ακριβείας, ως διαλύτες για τον καθαρισμό.
• CFC-114: χρησιμοποιείται σε αερολύματα και φάρμακα ως προωθητικό.
• CFC-115: χρησιμοποιείται ως υγρό στην εμπορική ψύξη.

Αυτές οι ενώσεις εκτιμάται ότι είναι περίπου 15.000 φορές πιο επιβλαβείς για τη στιβάδα του όζοντος από το CO2 (διοξείδιο του άνθρακα).

Το 1985, η Σύμβαση της Βιέννης για την προστασία της στιβάδας του όζοντος επικυρώθηκε σε 28 χώρες. Με υποσχέσεις συνεργασίας στην έρευνα, την παρακολούθηση και την παραγωγή CFC, η σύμβαση παρουσίασε την ιδέα της αντιμετώπισης ενός περιβαλλοντικού προβλήματος σε παγκόσμιο επίπεδο προτού γίνουν αισθητές ή επιστημονικά τεκμηριωμένες οι επιπτώσεις της. Για το λόγο αυτό, η Σύμβαση της Βιέννης θεωρείται ένα από τα μεγαλύτερα παραδείγματα της εφαρμογής της αρχής της προφύλαξης σε μεγάλες διεθνείς διαπραγματεύσεις.

Το 1987, μια ομάδα 150 επιστημόνων από τέσσερις χώρες πήγε στην Ανταρκτική και επιβεβαίωσε ότι η συγκέντρωση του μονοξειδίου του χλωρίου ήταν περίπου εκατό φορές υψηλότερη σε αυτήν την περιοχή από οπουδήποτε αλλού στον πλανήτη. Στη συνέχεια, στις 16 Σεπτεμβρίου του ίδιου έτους, το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ καθιέρωσε την ανάγκη για σταδιακή απαγόρευση των CFC και την αντικατάστασή τους με αέρια που δεν ήταν επιβλαβή για τη στιβάδα του όζοντος. Χάρη σε αυτό το πρωτόκολλο, η 16η Σεπτεμβρίου θεωρείται η Παγκόσμια Ημέρα για την Προστασία του Όζοντος.

Η Σύμβαση της Βιέννης για την προστασία του στρώματος του όζοντος και το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ κυρώθηκαν στη Βραζιλία στις 19 Μαρτίου 1990, η οποία εκδόθηκε στη χώρα στις 6 Ιουνίου του ίδιου έτους, με το διάταγμα αριθ. 99.280.

Στη Βραζιλία, η χρήση CFC σταμάτησε εντελώς το 2010, όπως φαίνεται στο παρακάτω γράφημα:

HCFC

Οι υδροχλωροφθοράνθρακες είναι τεχνητές ουσίες που εισάγονται στη Βραζιλία, αρχικά σε μικρές ποσότητες. Ωστόσο, λόγω της απαγόρευσης των CFC, η χρήση αυξάνεται. Οι κύριες εφαρμογές είναι:

Κατασκευαστικός τομέας

• HCFC-22: κλιματισμός και ψύξη αφρού.
• HCFC-123: πυροσβεστήρες.
• HCFC-141b: αφροί, διαλύτες και αερολύματα.
• HCFC-142b: αφροί.

Τομέας υπηρεσιών

• HCFC-22: ψύξη κλιματισμού.
• HCFC-123: ψυκτικές μηχανές ( ψύκτες ).
• HCFC-141b: καθαρισμός ηλεκτρικών κυκλωμάτων.
• Μείγματα HCFC: ψυγεία κλιματισμού.

Σύμφωνα με το Υπουργείο Περιβάλλοντος (MMA), εκτιμάται ότι, έως το 2040, η κατανάλωση HCFC θα εξαλειφθεί στη Βραζιλία. Το παρακάτω γράφημα δείχνει την εξέλιξη στη χρήση των HCFC:

Μεθυλοβρωμίδιο

Είναι μια αλογονωμένη οργανική ένωση που, υπό πίεση, είναι υγροποιημένο αέριο και μπορεί να έχει φυσική ή συνθετική προέλευση. Το μεθυλοβρωμίδιο είναι εξαιρετικά τοξικό και θανατηφόρο για τα ζωντανά όντα. Χρησιμοποιήθηκε ευρέως στη γεωργία και στην προστασία των αποθηκευμένων αγαθών και για την απολύμανση δεξαμενών και ελαιοτριβείων.

Η Βραζιλία έχει καταψύξει τις ποσότητες εισαγωγής μεθυλοβρωμιδίου από τα μέσα της δεκαετίας του 1990. Το 2005, η χώρα μείωσε τις εισαγωγές κατά 30%.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει το χρονοδιάγραμμα που ορίζει η Βραζιλία για την εξάλειψη της χρήσης μεθυλοβρωμιδίου:

Σύμφωνα με το MMA, η χρήση μεθυλοβρωμιδίου επιτρέπεται μόνο για θεραπείες καραντίνας και πριν από την αποστολή που προορίζονται για εισαγωγές και εξαγωγές.

Παρακάτω, το γράφημα δείχνει την ιστορία της κατανάλωσης μεθυλοβρωμιδίου στη Βραζιλία:

Halons

Η ουσία halon παράγεται και εισάγεται τεχνητά από τη Βραζιλία. Αποτελείται από βρώμιο, χλώριο ή φθόριο και άνθρακα. Αυτή η ουσία χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε πυροσβεστήρες για όλους τους τύπους πυρκαγιάς. Σύμφωνα με το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ, το 2002, θα επιτρέπεται η εισαγωγή halon που αναφέρεται στον μέσο όρο των βραζιλιάνικων εισαγωγών μεταξύ 1995 και 1997, μειώνοντας το 50% το 2005 και, το 2010, η εισαγωγή θα απαγορευόταν πλήρως. Ωστόσο, το ψήφισμα αριθ. 267 της Conama, της 14ης Δεκεμβρίου 2000, προχώρησε περαιτέρω, απαγορεύοντας την εισαγωγή νέων halons από το 2001 και μετά, επιτρέποντας την εισαγωγή μόνο αναγεννημένων halons, καθώς δεν αποτελούν μέρος του προγράμματος εξάλειψης του πρωτοκόλλου.

Τα Halon-1211 και halon-1301 χρησιμοποιούνται κυρίως στην εξάλειψη των θαλάσσιων πυρκαγιών, στην αεροναυτιλία, σε πλοία πετρελαίου και πλατφόρμες εξόρυξης πετρελαίου, σε πολιτιστικές και καλλιτεχνικές συλλογές και σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας και πυρηνικής ενέργειας, εκτός από τη χρήση Στρατός. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η χρήση επιτρέπεται λόγω της αποτελεσματικότητάς της στην κατάσβεση πυρκαγιών χωρίς να αφήνει υπολείμματα και χωρίς ζημιά στα συστήματα.

Σύμφωνα με το παρακάτω γράφημα, η Βραζιλία έχει ήδη εξαλείψει την κατανάλωση αλογονών.

Χλώριο

Το χλώριο εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα με ανθρωπογενές τρόπο (μέσω ανθρώπινης δραστηριότητας), κυρίως μέσω της χρήσης CFC (χλωροφθοράνθρακες), τους οποίους έχουμε ήδη δει παραπάνω. Είναι αέριες συνθετικές ενώσεις, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή ψεκασμών και σε παλαιότερα ψυγεία και καταψύκτες.

Οξείδια του αζώτου

Ορισμένες φυσικές πηγές εκπομπής είναι μικροβιακοί μετασχηματισμοί και ηλεκτρικές εκκενώσεις στην ατμόσφαιρα (ακτίνες). Παράγονται επίσης από ανθρωπογενείς πηγές. Το κύριο είναι η καύση ορυκτών καυσίμων σε υψηλές θερμοκρασίες. Για το λόγο αυτό, η εκπομπή αυτών των αερίων συμβαίνει στην τροπόσφαιρα, που είναι το στρώμα της ατμόσφαιρας όπου ζούμε, αλλά μεταφέρονται εύκολα στη στρατόσφαιρα μέσω του μηχανισμού μεταφοράς, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να φτάσει στη στιβάδα του όζοντος, υποβαθμίζοντας το.

Μία από τις μεθόδους για την αποφυγή εκπομπών ΝΟ και ΝΟ2 είναι η χρήση καταλυτών. Οι καταλύτες των βιομηχανιών και των αυτοκινήτων έχουν τη λειτουργία να επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις που μετατρέπουν τους ρύπους σε προϊόντα που είναι λιγότερο επιβλαβή για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον, προτού απελευθερωθούν στην ατμόσφαιρα.

Οξείδια υδρογόνου

Η κύρια πηγή HOx στη στρατόσφαιρα είναι ο σχηματισμός ΟΗ από τη φωτολύση του όζοντος, η οποία παράγει διεγερμένα άτομα οξυγόνου, τα οποία αντιδρούν με υδρατμούς.

Οπή στρώματος όζοντος

Εικόνα: NASA

Το 1985, διαπιστώθηκε ότι σημειώθηκε σημαντική μείωση περίπου 50% στο στρατοσφαιρικό όζον μεταξύ Σεπτεμβρίου και Νοεμβρίου, που αντιστοιχεί στην περίοδο της άνοιξης στο νότιο ημισφαίριο. Η ευθύνη αποδόθηκε στη δράση του χλωρίου από CFC. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η διαδικασία έχει πραγματοποιηθεί από το 1979.

Η μόνη τρύπα στο στρώμα του όζοντος βρίσκεται πάνω από την Ανταρκτική - οπουδήποτε αλλού, αυτό που συνέβη ήταν η αργή και σταδιακή μείωση της στιβάδας του όζοντος.

Ωστόσο, υπάρχει μια μεγάλη τρέχουσα τάση αναστροφής ζημιών στη στιβάδα του όζοντος, λόγω των μέτρων που εγκρίθηκαν στο Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ, όπως πληροφορήθηκε από το Πρόγραμμα Ανάπτυξης των Ηνωμένων Εθνών (UNDP). Η προσδοκία είναι ότι, έως το 2050, το επίπεδο θα αποκατασταθεί σε επίπεδα πριν από το 1980.

Περιέργεια: γιατί μόνο στο Νότιο Πόλο;

Η εξήγηση για την τρύπα που εμφανίζεται μόνο στην Ανταρκτική μπορεί να δοθεί από τις ειδικές συνθήκες του Νότιου Πόλου, όπως χαμηλές θερμοκρασίες και απομονωμένα συστήματα ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας.

Λόγω των ρευμάτων μεταφοράς, οι μάζες αέρα κυκλοφορούν αδιάκοπα, αλλά στην Ανταρκτική λόγω του γεγονότος ότι ο χειμώνας του είναι εξαιρετικά σοβαρός, δεν συμβαίνει κυκλοφορία του αέρα, παράγοντας κύκλους μεταφοράς που περιορίζονται στην περιοχή, οι οποίοι ονομάζονται πολική δίνη ή δίνη.

Δείτε επίσης αυτό το σύντομο βίντεο που παράγεται από το Εθνικό Ινστιτούτο Διαστημικής Έρευνας (Inpe) σχετικά με την υποβάθμιση της στιβάδας του όζοντος από CFC:

Original text

Contribute a better translation

---