האוזונוספרה היא שכבה באטמוספירה של כדור הארץ שלנו שמעכבת את החלק הנוקשה ביותר בספקטרום האולטרה סגול. סוגים מסוימים של אור שמש מזיקים לאורגניזמים חיים. מעת לעת האוזונוספרה נעשית דקה יותר, פערים בגדלים שונים מופיעים בה. קרניים מסוכנות יכולות לחדור בחופשיות דרך הפתחים שעל פני כדור הארץ. היכן נמצאת שכבת האוזון? מה ניתן לעשות כדי להציל אותו? המאמר המוצע מוקדש לדיון בבעיות הגיאוגרפיה והאקולוגיה של כדור הארץ.
מה זה אוזון?
חמצן בכדור הארץ קיים בצורת שני תרכובות גזים פשוטות, הוא חלק ממים ומספר גדול מאוד של חומרים אנאורגניים ואורגניים נפוצים אחרים (סיליקט, קרבונט, סולפטים, חלבונים, פחמימות, שומנים). אחד השינויים האלוטרופיים הידועים יותר של היסוד הוא החומר הפשוט חמצן, הנוסחה שלו היא O 2. השינוי השני של האטומים הוא O (אוזון). הנוסחה של חומר זה היא O 3. מולקולות טריומטיות נוצרות עם עודף אנרגיה, למשל כתוצאה מפריקת ברקים בטבע. בשלב הבא נגלה מהי שכבת האוזון של כדור הארץ, מדוע עוביה משתנה כל הזמן.
בתנאים רגילים, האוזון הוא גז כחול עם ארומה חדה וספציפית. המשקל המולקולרי של החומר הוא 48 (לשם השוואה, מר (אוויר) = 29). ריח האוזון מזכיר סופת רעמים, כי לאחר התופעה הטבעית הזו של מולקולות O 3 באוויר הופכת גדולה יותר. הריכוז עולה לא רק במקום ששכבת האוזון נמצאת, אלא גם קרוב לפני השטח של כדור הארץ. חומר פעיל כימית זה רעיל לאורגניזמים חיים, אך מתנתק במהירות (מתפרק). במעבדה ובתעשייה נוצרו מכשירים מיוחדים - אוזוניזציה - להעברת פריקות חשמליות באוויר או בחמצן.
מהי שכבת האוזון?
למולקולות O 3 פעילות כימית וביולוגית גבוהה. חיבור האטום השלישי לחמצן דיאטומי מלווה בעלייה בשמורת האנרגיה וחוסר היציבות של התרכובת. האוזון מתפרק בקלות לחמצן מולקולרי ולחלקיק פעיל, המחמצן אנרגטית חומרים אחרים והורג מיקרואורגניזמים. אך לעיתים קרובות יותר, סוגיות הקשורות למתחם המריח קשורות להצטברותו באטמוספירה מעל כדור הארץ. מהי שכבת האוזון ולמה ההרס שלה מזיק?
ישירות על פני כדור הארץ יש תמיד מספר מסוים של מולקולות O 3, אך ריכוז התרכובת עולה עם הגובה. היווצרות של חומר זה מתרחשת בסטרטוספרה בגלל הקרינה האולטרה סגולה של השמש, הנושאת אספקת אנרגיה גדולה.
אוזונוספרה
יש שטח של חלל מעל כדור הארץ בו האוזון גדול בהרבה מאשר קרוב לפני השטח. אך באופן כללי, הקליפה המורכבת ממולקולות O 3 היא דקה ולא רציפה. איפה שכבת האוזון של כדור הארץ או האוזונוספרה של כדור הארץ שלנו? חוסר העקביות בעובי של מסך זה בלבל שוב ושוב את החוקרים.
כמות מסוימת של אוזון קיימת תמיד באטמוספירה של כדור הארץ; תנודות משמעותיות בריכוז שלה נצפות עם הגובה ולאורך השנים. אנו נתמודד עם בעיות אלו לאחר שנברר את המיקום המדויק של המגן המגן העשוי ממולקולות O 3.
איפה שכבת האוזון של כדור הארץ?
עלייה בולטת בתוכן מולקולות האוזון מתחילה במרחק של 10 ק"מ ונשארת עד 50 ק"מ מעל כדור הארץ. אבל כמות החומר שנמצא באיזור הטרופוספירה עדיין אינה מסך. כשמתרחקים מעל פני כדור הארץ צפיפות האוזון עולה. הערכים המקסימליים נופלים על הסטרטוספירה, שטחה בגובה של 20 עד 25 ק"מ. כאן, מולקולות O 3 כלולות פי 10 יותר מאשר על פני כדור הארץ.
אך מדוע עובי, שלמות שכבת האוזון מעוררים דאגה למדענים ולאנשים רגילים? הפריחה על מצב מגן ההגנה התפרצה במאה האחרונה. חוקרים מצאו ששכבת האוזון של האטמוספרה מעל אנטארקטיקה הפכה דקה יותר. הגורם העיקרי לתופעה נקבע - ניתוק מולקולות O 3. ההרס מתרחש כתוצאה מהשפעתם המשולבת של מספר גורמים, המובילים ביניהם נחשבים לאנתרופוגנים, הקשורים לפעילות האנושות.
חורי אוזון
בשלושים-40 השנים האחרונות, מדענים ציינו את הופעתם של פערים במגן המגן מעל פני כדור הארץ. הקהילה המדעית נבהלה מהדיווחים כי שכבת האוזון - מגן כדור הארץ - משפילה באופן פעיל. כל אמצעי התקשורת באמצע שנות השמונים פרסמו דיווחים על "חור" באנטארקטיקה. חוקרים שמו לב שהפער הזה בשכבת האוזון גדל באביב. הסיבה העיקרית לצמיחת הנזק נקראה חומרים מלאכותיים וסינתטיים - כלור פלואורו פחמימנים. הקבוצות הנפוצות ביותר של תרכובות אלה הן פריונים או chladogens. ידועים יותר מ- 40 חומרים השייכים לקבוצה זו. הם מגיעים ממקורות רבים, מכיוון שהיישומים כוללים תעשיות מזון, כימיה, בשמים ותעשיות אחרות.
הרכב הפרונים, בנוסף לפחמן ומימן, כולל הלוגנים: פלואור, כלור, לפעמים ברום. מספר גדול של חומרים כאלה משמשים כקירור מקררים, מזגנים. הפרונים עצמם יציבים, אך בטמפרטורות גבוהות ובנוכחות חומרים כימיים פעילים נכנסים לתגובות חמצון. בין תוצרי התגובה עשויים להיות תרכובות רעילות לאורגניזמים חיים.
פריונים ומסך האוזון
פחמימנים כלורופורורוריים אינטראקציה עם מולקולות O3 ומשמידים את שכבת המגן מעל פני כדור הארץ. תחילה, התדלדלות האוזונוספרה נלקחה כתנודה טבעית בעובי שלה, שקורה ללא הרף. אך עם הזמן נראו חורים כמו "חור" מעל אנטארקטיקה ברחבי חצי הכדור הצפוני. מספר הפערים הללו גדל מאז התצפית הראשונה, אך הם קטנים יותר מאשר ביבשת הקרח.
בתחילה, מדענים הטילו ספק בכך שהפרונים שגרמו להרס האוזון. מדובר בחומרים בעלי משקל מולקולרי גדול. איך הם יכולים להגיע לסטרטוספרה, שם שכבת האוזון נמצאת, אם היא הרבה יותר כבדה מחמצן, חנקן ופחמן דו חמצני? תצפיות על זרימות עולה באטמוספרה במהלך סופת רעמים, כמו גם ניסויים שנערכו, הוכיחו את האפשרות לחדירה של חלקיקים שונים עם אוויר לגובה של 10-20 ק"מ מעל כדור הארץ, שם נמצא גבול הטרופוספירה והסטרטוספרה.
מגוון משמידי אוזון
תחמוצות חנקן הנובעות משריפת דלק במנועי המטוסים העל-קולייים ובחלליות מסוגים שונים נכנסות גם הן לאזור מסך האוזון. הם משלימים את רשימת החומרים שמהם נהרסות האטמוספרה, שכבת האוזון ופליטת הרי הגעש היבשתיים. לעיתים זרימות הגז והאבק מגיעים לגובה של 10-15 ק"מ ומתפשטות מאות אלפי ק"מ.
ערפיח מעל מרכזים תעשייתיים גדולים ומגנטיות תורם גם לניתוק מולקולות O 3 באטמוספרה. הסיבה לעלייה בגודל חורי האוזון נחשבת גם לעלייה בריכוז גזי החממה כביכול באטמוספרה בה נמצאת שכבת האוזון. לפיכך הנושא הסביבתי הגלובלי של שינויי אקלים קשור ישירות לשאלות בדבר התדלדלות האוזון. העובדה היא שגזי חממה מכילים חומרים המגיבים עם מולקולות O 3. האוזון מתנתק, אטום החמצן גורם לחמצון של יסודות אחרים.
הסכנה לאיבוד מגן האוזון
האם היו פערים באוזונוספרה לפני טיסה לחלל, הופעתם של פרונים ומזהמים אטמוספריים אחרים? הנושאים המפורטים ניתנים לוויכוח, אך מסקנה אחת ברורה: יש ללמוד את שכבת האוזון של האטמוספרה ולשמור עליה מפני הרס. כוכב הלכת שלנו ללא מסך של מולקולות O 3 מאבד את הגנתו מפני קרניים קוסמיות קשות באורך מסוים שנספגות בשכבה של חומר פעיל. אם מסך האוזון דק או נעדר, אז תהליכי החיים הבסיסיים בכדור הארץ נמצאים בסכנה. קרינה מוגזמת אולטרה סגולה מגדילה את הסיכון למוטציות בתאים של יצורים חיים.
הגנה מפני שכבת אוזון
היעדר נתונים על עובי מגן המגן במאות ועבר אלפי השנים האחרונות מקשה על תחזיות. מה קורה אם האוזונוספרה קורסת לחלוטין? במשך כמה עשורים, רופאים ציינו עלייה במספר האנשים שנפגעו מסרטן העור. זו אחת המחלות הגורמות לקרינה אולטרה סגולה מוגזמת.
בשנת 1987 הצטרפו מספר מדינות לפרוטוקול מונטריאול, שקבע הפחתה ואיסור מוחלט על ייצור כלורופלורו פחמימנים. זה היה רק אחד מהמדדים שיעזרו לשמור על שכבת האוזון - המגן האולטרה סגול של כדור הארץ. אבל פריונים עדיין מיוצרים על ידי התעשייה ונכנסים לאווירה. עם זאת, עמידה בפרוטוקול מונטריאול הביאה להפחתה של חורי האוזון.
