Vet hva det er, hva er gassene som påvirker og når ozonlaget skal regenerere seg

Hva er ozonlaget? Dette er et veldig viktig spørsmål for alle som er opptatt av helsen til planeten Jorden og følgelig vår. Men for å svare på det først må du forstå hvordan noen grunnleggende prosesser i atmosfæren fungerer.

Et av de viktigste miljøproblemene knyttet til kjemi og atmosfærisk forurensning er uttømming (eller nedbrytning) av ozonlaget. Du må ha hørt om dette. Ozonlaget, som navnet antyder, er et lag av jordens atmosfære som har høye konsentrasjoner av ozon (O3). Den største konsentrasjonen ligger i stratosfæren, omtrent 20 km til 25 km fra jordoverflaten. Toppen av disse konsentrasjonene ligger på høye breddegrader (poler) og den laveste forekommer i tropiske regioner (selv om frekvensen av O3-produksjon er høyere i tropene).

Som det allerede er blitt sagt i vår artikkel "Ozon: skurk eller god fyr?", Kan denne gassen være ekstremt viktig og viktig for livet på jorden, samt et svært giftig forurensende stoff. Alt avhenger av det atmosfæriske laget det er i. I troposfæren er han en skurk. I stratosfæren, en god fyr. I denne saken skal vi snakke om stratosfærisk ozon, påpeke dens funksjoner, dens betydning, hvordan den er blitt degradert og hvordan du kan forhindre at dette skjer.

Funksjoner

Stratosfærisk ozon (den gode fyren) er ansvarlig for å filtrere solstråling ved noen bølgelengder (absorberer all ultrafiolett B-stråling, kalt UV-B og en del av andre typer stråling) som er i stand til å forårsake visse typer kreft, som en av det verste er melanom. Det har også den funksjonen å holde jorden varm, og forhindre at all varmen som slippes ut på planetens overflate spres.

Hva er ozonlaget?

Ozonlaget, som nevnt tidligere, er et lag som konsentrerer omtrent 90% av O3-molekylene. Dette laget er viktig for livet på jorden, da det beskytter alle levende vesener ved å filtrere ultrafiolett solstråling av type B. Ozon oppfører seg annerledes i henhold til høyden det er funnet på. I 1930 beskrev en engelsk fysiker ved navn Sydnei Chapman de stratosfæriske ozonproduksjonen og nedbrytningsprosessene basert på fire trinn: oksygenfotolyse; ozonproduksjon; ozonforbruk jeg; ozonforbruk II.

1. Oksygenfotolyse

Solstråling rammer et O2-molekyl og skiller de to atomene. Det vil si at dette første trinnet oppnår to frie oksygen (O) atomer som et produkt.

2. Ozonproduksjon

I dette trinnet reagerer hvert av det frie oksygenet (O) produsert i fotolysen med et O2-molekyl og får ozonmolekyler (O3) som et produkt. Denne reaksjonen skjer ved hjelp av et atom- eller katalysatormolekyl, et stoff som gjør at reaksjonen kan skje raskere, men uten å virke aktivt og uten binding til reagensene (O og O2) eller produktet (O3).

Trinn 3 og 4 viser hvordan ozon kan nedbrytes på forskjellige måter:

3. Ozonforbruk I

Ozonet som dannes i produksjonsfasen, blir deretter nedbrutt til et O- og et O2-molekyl ved påvirkning av solstråling (når det er i nærvær av bølgelengder fra 400 nanometer til 600 nanometer).

4. Ozonforbruk II

En annen måte som ozon (O3) brytes ned er ved å reagere med frie oksygenatomer (O). På denne måten vil alle disse oksygenatomene rekombinere og generere to oksygenmolekyler (O2) som et produkt.

Men hvis ozon produseres og brytes ned, hva opprettholder ozonlaget? For å svare på dette spørsmålet, må vi ta i betraktning to viktige faktorer: produksjonshastigheten / ødeleggelsen av molekyler (hastigheten de produseres og ødelegges med), og deres gjennomsnittlige levetid (tid som kreves for å redusere konsentrasjonen av noen forbindelse til halvparten av innledende konsentrasjon).

Når det gjelder produksjonshastigheten / ødeleggelsen av molekylene, ble det funnet at trinn 1 og 4 er langsommere enn trinn 2 og 3 i prosessen. Når alt begynner på oksygenfotolysestadiet (trinn 1), kan vi imidlertid si at konsentrasjonen av ozon som skal genereres, avhenger av den. Dette forklarer hvorfor O3-konsentrasjonen synker i høyder over 25 km og i lavere høyder; i høyder over 25 km synker O2-konsentrasjonen. I lavere atmosfæriske lag dominerer lengre bølgelengder, som har mindre energi til å bryte ned oksygenmolekyler, noe som reduserer fotolysehastigheten.

Til tross for den store oppdagelsen av disse trinnene, hvis vi bare vurderer disse ødeleggelsesprosessene, ville vi oppnå O3-konsentrasjonsverdier dobbelt så høye som de som ble observert i virkeligheten. Dette skjer ikke, i tillegg til trinnene som er vist, er det også unaturlige ozonnedbrytingssykluser forårsaket av Ozon Depleting Substances (SDOs): produkter som halon, karbontetraklorid (CTC), hydroklorfluorkarbon (HCFC), klorfluorkarbon (CFC) og metylbromid (CH3Br). Når de slippes ut i atmosfæren, beveger de seg til stratosfæren, hvor de spaltes av UV-stråling, og frigjør klorfrie atomer, som igjen bryter ozonbindingen og danner klormonoksid og oksygengass. Klormonoksidet som dannes vil reagere igjen med de oksygenfrie atomer,danner flere kloratomer, som vil reagere med oksygen og så videre. Det anslås at hvert kloratom kan spalte rundt 100 000 ozonmolekyler i stratosfæren og har en brukstid på 75 år, men det har vært nok utslipp til å reagere i nesten 100 år med ozon. I tillegg til reaksjoner med hydrogenoksider (HOx) og nitrogenoksider (NOx) som også reagerer med stratosfærisk O3, ødelegger det og bidrar til nedbrytningen av ozonlaget.I tillegg til reaksjoner med hydrogenoksider (HOx) og nitrogenoksider (NOx) som også reagerer med stratosfærisk O3, ødelegger det og bidrar til nedbrytningen av ozonlaget.I tillegg til reaksjoner med hydrogenoksider (HOx) og nitrogenoksider (NOx) som også reagerer med stratosfærisk O3, ødelegger det og bidrar til nedbrytningen av ozonlaget.

Grafen nedenfor viser historien om SDO-forbruk i Brasil:

Hvor er ozonnedbrytende stoffer og hvordan kan man unngå dem?

CFC

Klorfluorkarboner er syntetiserte forbindelser dannet av klor, fluor og karbon, som har blitt brukt mye i flere prosesser - de viktigste er listet opp nedenfor:

• CFC-11: brukes til fremstilling av polyuretanskum som ekspansjonsmiddel, i aerosoler og medisiner som drivmiddel, i husholdnings-, kommersiell og industriell kjøling som væske;
• CFC-12: påført i alle prosesser der CFC-11 ble brukt og også i en blanding med etylenoksyd, som en sterilisator;
• CFC-113: brukes i presisjonselektroniske elementer, som løsemidler for rengjøring;
• CFC-114: brukes i aerosoler og medisiner som drivmiddel;
• CFC-115: brukes som væske i kommersiell kjøling.

Disse forbindelsene er estimert til å være omtrent 15.000 ganger mer skadelige for ozonlaget enn CO2 (karbondioksid).

I 1985 ble Wien-konvensjonen for beskyttelse av ozonlaget ratifisert i 28 land. Med løfter om samarbeid innen forskning, overvåking og produksjon av CFC, presenterte konvensjonen ideen om å møte et miljøproblem på globalt nivå før virkningene ble følt eller vitenskapelig bevist. Av denne grunn anses Wien-konvensjonen å være et av de største eksemplene på anvendelse av føre-var-prinsippet i store internasjonale forhandlinger.

I 1987 dro en gruppe på 150 forskere fra fire land til Antarktis og bekreftet at konsentrasjonen av klormonoksid var omtrent hundre ganger høyere i den regionen enn noe annet sted på planeten. Så, 16. september samme år, etablerte Montreal-protokollen behovet for et gradvis forbud mot CFC og erstatning med gasser som ikke var skadelige for ozonlaget. Takket være denne protokollen regnes 16. september som verdensdagen for beskyttelse av ozonlaget.

Wienerkonvensjonen for beskyttelse av ozonlaget og Montreal-protokollen ble ratifisert i Brasil 19. mars 1990, og ble kunngjort i landet 6. juni samme år, ved dekret nr. 99,280.

I Brasil ble bruken av CFC helt stoppet i 2010, som vist i grafen nedenfor:

HCFC

Hydroklorfluorkarboner er kunstige stoffer som importeres til Brasil, først i små mengder. Imidlertid, på grunn av forbudet mot CFC, øker bruken. Hovedapplikasjonene er:

Produksjonssektor

• HCFC-22: kjøling av luftkondisjonering og skum;
• HCFC-123: brannslokkingsapparater;
• HCFC-141b: skum, løsemidler og aerosoler;
• HCFC-142b: skum.

Tjenestesektoren

• HCFC-22: kjøling av klimaanlegg;
• HCFC-123: kjølemaskiner ( kjølere );
• HCFC-141b: rengjøring av elektriske kretser;
• HCFC-blandinger: klimaanlegg kjøleskap.

I følge Miljødepartementet (MMA) anslås det at forbruket av HCFK innen 2040 vil bli eliminert i Brasil. Grafen nedenfor viser utviklingen i bruken av HCFC:

Metylbromid

Det er en halogenert organisk forbindelse som, under trykk, er en flytende gass, og kan ha en naturlig eller syntetisk opprinnelse. Metylbromid er ekstremt giftig og dødelig for levende vesener. Den ble mye brukt i landbruket og til beskyttelse av lagrede varer og til desinfisering av tanker og fabrikker.

Brasil har allerede hatt sine importmengder av metylbromid frosset siden midten av 1990-tallet. I 2005 reduserte landet importen med 30%.

Tabellen nedenfor viser tidsplanen som er fastsatt av Brasil for eliminering av bruken av metylbromid:

I følge MMA er bruk av metylbromid kun tillatt for karantene og behandlinger før forsendelse forbeholdt import og eksport.

Nedenfor viser grafen historien om forbruk av metylbromid i Brasil:

Haloner

Halon-stoffet er kunstig produsert og importert av Brasil. Den består av brom, klor eller fluor og karbon. Dette stoffet ble mye brukt i brannslukkere for alle typer brann. I følge Montreal-protokollen ville det i 2002 være tillatt å importere halon med referanse til gjennomsnittet av brasiliansk import mellom 1995 og 1997, og redusere 50% i 2005, og i 2010 ville importen være fullstendig forbudt. Imidlertid gikk Conama resolusjon nr. 267 av 14. desember 2000 videre, og forbød import av nye haloner fra 2001 og utover, og fikk bare importere regenererte haloner, ettersom de ikke er en del av protokollens eliminasjonsplan.

Halon-1211 og halon-1301 brukes hovedsakelig til eliminering av marine branner, i luftfart, på oljeskip og oljeutvinningsplattformer, i kulturelle og kunstneriske samlinger og i kraft- og atomkraftverk, i tillegg til bruk av militær. I disse tilfellene er bruken tillatt på grunn av effektiviteten til å slukke branner uten å etterlate rester og uten å skade systemene.

I følge grafen nedenfor har Brasil allerede eliminert forbruket av haloner.

Klor

Klor slippes ut i atmosfæren på en menneskeskapt måte (via menneskelig aktivitet), hovedsakelig ved bruk av CFC (klorfluorkarboner), som vi allerede har sett ovenfor. De er gassformige syntetiske forbindelser, mye brukt til fremstilling av spray og i eldre kjøleskap og frysere.

Nitrogenoksider

Noen naturlige kilder er mikrobielle transformasjoner og elektriske utladninger i atmosfæren (stråler). De er også generert av menneskeskapte kilder. Den viktigste er forbrenning av fossilt brensel ved høye temperaturer. Av denne grunn forekommer utslipp av disse gassene i troposfæren, som er laget av atmosfæren der vi bor, men de blir lett ført til stratosfæren gjennom konveksjonsmekanismen, og kan deretter nå ozonlaget og nedbryte det.

En av metodene for å unngå NO- og NO2-utslipp er bruk av katalysatorer. Katalysatorene til industri og bil har den funksjonen å akselerere kjemiske reaksjoner som forvandler forurensende stoffer til produkter som er mindre skadelige for menneskers helse og miljøet, før de slippes ut i atmosfæren.

Hydrogenoksider

Hovedkilden til HOx i stratosfæren er dannelsen av OH fra fotolyse av ozon, som produserer eksiterte oksygenatomer, som reagerer med vanndamp.

Ozonlagshull

Bilde: NASA

I 1985 ble det funnet at det var en betydelig reduksjon på omtrent 50% i stratosfærisk ozon mellom september og november, noe som tilsvarer vårperioden på den sørlige halvkule. Ansvar ble tilskrevet virkningen av klor fra CFC. Flere studier har indikert at prosessen har funnet sted siden 1979.

Det eneste hullet i ozonlaget ligger over Antarktis - noe annet sted, det som skjedde var den langsomme og gradvise nedgangen i ozonlaget.

Imidlertid er det en stor nåværende trend med reversering av skade på ozonlaget på grunn av tiltakene vedtatt i Montreal-protokollen, som informert av FNs utviklingsprogram (UNDP). Forventningen er at laget innen 2050 vil bli gjenopprettet til nivåer før 1980.

Nysgjerrighet: hvorfor bare på sørpolen?

Forklaringen på hullet som bare forekommer over Antarktis kan gis av de spesielle forholdene til Sydpolen, for eksempel lave temperaturer og isolerte atmosfæriske sirkulasjonssystemer.

På grunn av konveksjonsstrømmen sirkulerer luftmassene uavbrutt, men i Antarktis på grunn av at vinteren er ekstremt alvorlig, oppstår ikke luftsirkulasjon og produserer konveksjonssirkler begrenset til området, som kalles polar vortex eller vortex.

Se også denne korte videoen produsert av National Institute for Space Research (Inpe) om nedbrytning av ozonlaget av CFC:

Original text

Contribute a better translation

---