Озонска обвивка

Озонска обвивка — дел од атмосферата на височина од 19 до 48 км од Земјината површина, иако дебелината на слојот варира со годишните времиња и географски. Според тоа каде се наоѓа озонот, тој може да го заштити или да му наштети на живиот свет. Најголем дел од озонот (над 91%) се наоѓа во озонската обвивка во стратосферата (обвивка на атмосферата меѓу 10 и 40 км над Земјата), каде делува како штит кој ја заштитува Земјината површина од штетното ултравиолетово зрачење. Со слабеењето на оваа обвивка, луѓето и живиот свет би биле поизложени на УВ зрачења кои предизвикуваат рак на кожата, перде и имуни заболувања. Поблизу до Земјата во тропосферата  (обвивка на атмосферата од површината до 10 км височина), озонот е штетен загадувач што предизвикува оштетувања на белодробното ткиво и на растенијата.

Количините на „добар“ - стратосферски и „лош“ - тропосферски озон зависат од балансот помеѓу процесите кои го создаваат и оние кои го уништуваат. Нерамнотежата на балансот може да има сериозни последици за животот на Земјата, бидејќи научниците добиваат докази дека се случуваат промени во нивоата на озонот, нивото на штетниот тропосферскиот озон се зголемува во воздухот кој го дишиме, а корисниот стратосферски озон се намалува во нашата заштитна озонска обвивка.

 Потекло на озонот 

Во стратосферата, озонот се создава главно од ултравиолетовото зрачење. Кога високо енергетските УВ зраци ги погодуваат обичните кислородни атоми (О2), тогаш тие ја делат молекулата во два посебни кислородни атоми. Слободниот кислороден атом тогаш се соединува со друга кислородна молекула и се образува молекула на озон (О3). Озонот е мошне важен, бидејќи апсорбира спектар на ултравиолетови зраци. Кога молекула на озон апсорбира дури и ултравиолетово зрачење со ниска енергија, тој се дели во обична молекула на кислород и слободен кислороден атом. Обично слободниот кислороден атом бргу пак се соединува со молекула на обичен кислород, образувајќи друга молекула на озон. Заради овој озонско-кислороден циклус, штетните ултравиолетови зраци постојано се претвораат во топлина.Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. XXXII.

Природните реакции освен озонско-кислородниот циклус опишан погоре исто така влијаат врз концентрацијата на озон во стратосферата т.е. во озонската обвивка. Бидејќи озонот и атомите на слободен кислород се многу нестабилни, тие лесно реагираат со соединенија на азот, водород и хлор кои се природно наоѓаат во Земјината атмосфера (ослободени и од копнени и од океански извори). На пример, еден единствен атом на хлор може да претвори озон во кислородна молекула и оваа загуба на озон влијае врз создавањето на озон од високо енергетските УВ зраци кои ги погодуваат молекулите на кислород.

 Уништување на озонската обвивка 

Научницитe веруваат дека нивото на озон се менува периодично како последица на постојаните природни циклуси како што се годишните времиња, ветровите и разните долгорочни варијации на сончевото зрачење. Исто така, вулкански ерупции можат да исфрлат материјал во атмосферата кој може да води до уништување на озонот.

Почнувајќи од раните 1970-ти, научниците нашле докази дека човечките активности го нарушуваат озонскиот баланс или рамнотежа. Човечкото создавање на хемикалии кои содржат хлор, како што се хлорофлурокарбонатите (CFC) додале дополнителен фактор кој го уништува озонот. CFC се соединенија составени од хлор, флуор и јаглерод сврзани заедно. Бидејќи тие се многу стабилни молекули, не реагираат лесно со други хемикалии во долниот дел на атмосферата. Една од неколкуте сили која може да ја расцепи молекулата на CFC е УВ-зрачењето. Во долната атмосфера, CFC молекулите се заштитени од УВ-зрачење од самата озонска обвивка. Така CFC молекулите може да мигрираат недопрени нагоре кон стратосферата. Иако CFC молекулите се потешки од возухот, воздушните струења и процесите на мешање на атмосферата ги носат во стратосферата.

Кога молекулите на CFC се во стратосферата, тие веќе не се заштитени од  ултравиолетовите зраци. Бомбардирани од сончевото УВ-зрачење, CFC молекулите се распаѓаат, ослободувајќи атоми на хлор. Слободните атоми на хлор тогаш реагираат со озонските молекули, земајќи еден кислороден атом за да образуваат хлор моноксид, оставајќи молекули на обичен кислород.

Ако секој атом на хлор ослободен од молекула на CFC уништува само една молекула на озон, тогаш CFC молекулите не би биле сериозна закана за озонската обвивка. Но, кога молекулата на хлор моноксид ќе најде слободен атом на кислород, тогаш кислородниот атом ја расцепува молекулата на хлор моноксид и го одзема кислородниот атом, а со тоа  го ослободува атомот на хлор во атмосферата. Оваа реакција се случува повеќепати, овозможувајќи еден единствен атом на хлор да делува како катализатор, уништувајќи многу молекули на озон.

За среќа, атомите на хлор не остануваат во стратосферата засекогаш. Кога слободниот атом на хлор ќе реагира со гасови како што е метанот (СН4), се сврзува во молекула на хлороводород (HCl), кој може да биде носен надолу кон тропосферата, каде тој исчезнува заедно со дождовите. Затоа, доколку луѓето престанат да употребуваат хемикалии како CFC и други кои се штетни по озонот, а одат во стратосферата, можеби озонската обвивка евентуално самата ќе се поправи.

 Озонската дупка над Антарктикот 

Секоја пролет, озонската обвивка над Антарктикот скоро исчезнува, образувајќи „озонска дупка“ над целиот континент. Дупката е создадена како резултат на интеракцијата на некои хемикалии создадени од човекот, на пример-фреонот со уникатната клима на Антарктикот и екстремно ниските температури. Озонот во стратосферата го апсорбира ултравиолетовото зрачење од Сонцето, а со тоа го заштитува живиот свет. По откривањето на озонската дупка, многу од хемикалиите кои го уништуваат озонот се забранети, но тие ќе останат во атмосферата уште десетици години.

Во 2000 година, озонската дупка пораснала побргу од вообичаено и исклучително се проширила. До првата недела на септември дупката била најголема од кога и да е - 11,4 милиони квадратни милји. Релативно типична мерка за нивото на озон во атмосферата е 300 Добсонови Единици и е еквивалентно на 0,12 инчи дебела озонска обвивка. Нивоа под 200 Добсонови Единици се сметаат за значително уништување на озонот. Рекордно ниското ниво на озон се мисли дека е резултат на ниските температури на Антарктикот во есента и зимата. Во октомври, дупката се намалила драматично, многу побргу од вообичаено. До крајот на октомври, дупката била само една третина од претходната големина. Во типична година, озонската дупка не исчезнува до крајот на ноември. Научниците на НАСА биле изненадени со ова рано намалување на озонската дупка и шпекулираат дека е поврзано со климата во регионот.

 Глобални напори за заштита на озонската обвивка 

Процесот на уништување на озонската обвивка претставува сериозна закана за биосферата на нашата планета, вклучувајќи го и здравјето на човекот. Штетните ултравиолетови зрачења предизвикуваат повеќе сериозни заболувања како рак на кожата и перде. Поради овие причини, зачувувањето на ознонската обвивка е витално за нашиот живот. Од откривањето на проблемот до денес, човештвото презело повеќе мерки за заштита на озонската обвивка од нејзино понатамошно уништување, како и мерки со кои ќе се поправи веќе направената штета:

 Во 1978 САД ја забрани употребата на CFC во лакови за коса и други аеросоли. Меѓународна конференција е создадена во САД за контролирање на овие хемикалии, потпишана од 22 земји. Создавањето и употребата на CFC од овој момент понатаму се ограничени.  
 50% намалување на продукцијата на CFC на глобално ниво до 2000 година. 90 земји  станале потписнички на конференцијата .
 Во 1987, е донесен меѓународен договор наречен Монтреалски протокол. Тој е потпишан од повеќето индустријализирани земји; во кој се целта е да се целосно исклучат средствата за индустријата која произведува CFC хемикалии, а со тоа и нивна целосна елиминација до годината 2000. Со овој договор е направен ефект, меѓутоа било тешко некои посиромашни земји како Кина и Индија строго да се придржуваат до договорот, поради големата важност на производството на CFC за нивната економија.
 Создавање на Виенската Конвенција за Заштита на Озонската Обвивка. Во 1981 раководечкото собрание создало работна група да подготви конвенција  во глобални рамки за заштита на озонската обвивка. Нејзините цели биле да обезбедат генерален договор за да се спречи уништувањето на озонската обвивка. Најпрвин, генералниот договор бил донесен; потоа странките почнале да го решаваат потешкиот проблем – донесувањето и одобрувањето на протоколи со кои ќе се естаблираат одредени контроли.
 1990 во САД е изгласан „Амандманот за Чист Воздух“.
 CFC хемикалиите се потполно исчезнати до 1 јануари 1996.
 На 15 мај 1993 се издадени етикети за предупредување кои се испечатени на сите производи кои содржат супстанции кои се штетни за озонот.
 Рециклирањето може да има голема улога во спречувањето на ослободување на CFC во атмосферата од некои уреди како што се старите фрижидери кои сѐ уште ги содржат овие хемикалии.
 Направени се обиди да се создадат супстанции кои не се штетни за озонската обвивка. Една од нив е хидро-хлоридофлуројаглерод-123 или HCFC-123 (CF3CHCl2). Присуството на водороден атом го прави соединението по реактивно на оксидација во долните слоеви на атмосферата, така што не оди во стратосферата. Меѓутоа, водородот го прави соединението повеќе биолошки реактивно од CFC. Лабораториските тестови покажале дека HCFC-123 може да предизвика тумори кај стаорци, иако токсичниот ефект врз луѓето е непознат.
 Со намалувањето на хлорните атоми, научниците предложиле испраќање на флота на авиони кои ќе испрскаат 50000 тони етан (C2H6) или пропан (C3H8) над Антарктикот. Бидејќи хлорниот атом е реактивен, тој би реагирал со испрсканите органски  супстанции. Производите на овие реакции нема да влијаат врз озонската концентрација во стратосферата.
 Помалку реактивен план со кој ќе се обнови озонската обвивка е да се создадат големи количини на озон, а потоа истите да се исфрлат во стратосферата преку авиони. Технички ова решение е изведливо, но самата постапка би била скапа и за нејзино извршување би била потребна соработката на повеќе држави.
 Во производството на фрижидери се пронајдени неколку алтернативи како на пример, greenfreeze, мешавина од пропан и изобутан. Со тоа се трајно заменети CFC хемикалиите во овие уреди.

Во август 2003 г. научниците објавиле дека распадот на озонската обвивка можеби се намалува поради меѓународната забрана на CFC.

 Поврзано 
 Озонска дупка

 Наводи 

Категорија:Атмосфера
Категорија:Ултравиолетово зрачење
Обвивка
Категорија:Осиромашување на озонската обвивка