Презентация на тему "Озонова діра"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Озоновадіра

• 
  Слайд 2

  Озоновадіра над Антарктидою 2006 рік.

  Озоновадіра - локальнепадінняконцентрації озонк в стратосфері на 10—40%. Пов'язаноцездієюфреонів, зменшеннямкількостікисню при запусках космічнихкораблів та польотамиреактивнихлітаків. Чітковиявляється при надмірнонизьких температурах. Загальноприйнята в науковомусередовищітеорія, за якою в другійполовині ХХ століття вся зростаючадія антропогенного чинника у виглядівиділення хлор- і бромвмісних фреонів (CFC) призвела до значногозменшення озонового шару. Згіднозіншоюгіпотезою, процесутворення «озоновихдір» значноюміроюєприроднімі не пов'язанийвинятковозшкідливоюдієюлюдськоїцивілізації.

• 
  Слайд 3

  Історія

  Озоновадірадіаметромпонад 1 000 км впершебулавідкрита 1985 року в Південнійпівкулі над антарктидою групою британських вчених. Вона з'являлася у серпніі до грудняабосічнязникала. Над Північноюпівкулею в арктиці утворюваласяіншадіра, значноменшихрозмірів.

• 
  Слайд 4

  Механізмутворення

  Озон витрачається в реакціяхфотолізуівзаємодіїзатомарним киснем: До зменшенняконцентрації озону в атмосфері ведесукупністьчинників, головнимзякихєруйнування молекул озону в реакціяхзрізнимиречовинами антропогенного і природного походження, відсутністьсонячноговипромінюванняпротягом полярноїзими, особливо стійкийполярний вихор, якийперешкоджаєпроникненню озону зприполярних широт, іутворенняполярнихстратосферниххмар (ПСХ), поверхнючастинокякогокаталізуютьреакціїрозпаду озону. Цічинники особливо характерні для антарктики, в арктиці полярний вихор набагатослабший: через відсутністьконтинентальноїповерхні температура на декількаградусіввища, ніж в Антарктиці, а ПСХ меншпоширені, до того ж маютьтенденцію до розпаду на початку осені. молекули озону (O3) хімічнодужеактивнііможутьреагуватизбагатьманеорганічними та органічнимисполуками. Основнимиречовинами, щоруйнуютьмолекули озону, є: простіречовини (водень (H2), атоми кисню (O), хлора (Cl), брому (Br)), неорганічнісполуки (хлороводень (HCl), монооксид азоту (NO)), органічнісполуки (мктан (CH4), фторхлор- і фторбромфреони, яківиділяютьатоми (Cl) і (Br)).

• 
  Слайд 5

  Стратосфернахімія озону

  Механізм синтезу, а такожрозпаду (фотоліз) озону, бувзапропонований СіднеємЧепманом 1930 року і названо йогоім'ям. Реакціїутворення озону: • О2 + hν → 2О + 2О2 → 2О3 Фотоліз молекулярного киснювідбувається в стратосфері підвпливом ультрафіолетового випромінюванняздовжиноюхвилі 175—200 нм і до 242 нм. • О3 + hν → О2 + О • О3 + O → 2О2

• 
  Слайд 6

  Хлорний цикл ClOx

  Хлорний цикл єрізновидом галогенного циклу. • CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl • Cl + O3 → ClO + O2 • ClO + O → Cl + O2

• 
  Слайд 7

  Азотний цикл NOx

  Оксиди азоту граютьважливу роль в реакціяхруйнування озону в середнійстратосфері. Не зважаючи на те, що азоту в атмосферібільше, ніжбудь-якогоіншого газу, утворенняйогооксидівбезпосередньоз молекулярного азоту замале, оскільки молекула N2 дужестабільна, фактичноінертна. Для їїрозпадупотрібнобагатоенергії, наприкладрозряд блискавки абодуже жорстокевипромінювання, сонячніпротони або галактичневипромінювання. В стратосферіцьогонемає, тому основнимджереломоксидівозота (NOx) є закис азоту (N2O), якийутворюється на поверхніЗемліі в океанах головним чином результатом діяльностібактерії. Людина теж вносить свійвнесок — третинавідвсьогозакису азоту. Головною реакцією, за якоюN2O перетворюється в NOxєнаступна: • N2O + O(1D) → NO + NO Вона можепротікатитільки вдень, тільки за наявності Сонця. Потім NO вступає в реакціюз озоном, водночасруйнуючийого, що приводить до утворенняіншого оксиду азоту, NO2: • О3 + NO → NO2 + О2 Цяреакціяможепротікатиівночі, тому концентрація двоокису азоту росте в темний час доби, оскільки вдень вона перетворюється назад по реакціях: • NO2 + О → NO + О2 • NO2 + hν → NO + О Третій оксид азоту, вжезтрьома атомами кисню в молекулі, якийзнову таки реагуєз озоном: • NO2 + О3 → NO3 + О2 Вінперетворюється назад в NO іNO2 через фотоліз: • NO3 + hν → NO2 + O • NO3 + hν → NO + О2

• 
  Слайд 8

  Водневий цикл HOx

  Іншоюважливою родиною речовин, щоруйнують озон, є замісники OH- іHO23+, об'єднуванізагальною формулою HOx. Їхможнарозглядати як оксиди водню. Проте на відмінувідзвичайнихоксидів вони дужереакційнопотентні (не можутьіснувати як речовина, оскількиволодіютьнеподіленою електронною парою, тобтоє замісниками). Якщо два такізамісникизустрінуться разом, то вони прореагують один з одним, рекомбінують, утворюючизовсіміншуречовину, наприклад два HO- замісникидадуть перекис водню (H2O2). ОсновнимджереломутворенняHOxєреакціяводяної пари зсінглетним атомом кисню: • Н2O + О(1D) → OH + OH Цяреакціядуже схожа на реакцію в якій закис азоту N2O, реагуючитежзсінглетним киснем даєдвімолекулиNO. Важливареакціяз метаном: • СН4 + О(1D) → СН3 + OH Аналогічніреакції: • ОН + О3 → НО2 + О2 • НО2 + О → ОН + О2 • НО2 + О3 → ОН + 2О2 В них гинуть двімолекули озону ірегенеруєтьсяOH- замісник, цикл замикається. OH- далізновувступає в реакціюз озоном. Повнийхімічниймеханізмскладаєтьсязсотеньреакції.

• 
  Слайд 9

  Затримкаозоновим шаром ультрафіолетового випромінювання

  Наслідки Ослаблення озонового шару посилюєпотік сонячноїрадіації на землю івикликає у людей зростання числа ракових утворень шкіри. Такожвідпідвищеногорівнявипромінюваннястраждаютьрослиниітварини.

• 
  Слайд 10

  Відновлення

  Хочалюдствомбуливжито заходи зобмеженнювикидів хлор- ібромвмісних фреонів шляхом переходу на іншіречовини, наприкладфторвмісні фреони(CFC), процесвідновлення озонового шару триватимедекількадесятиріч. Перш за все цезумовленовеличезнимоб'ємомвженакопичених в атмосферіфреонів, якімають час життя десятки інавітьсотніроків. Тому затягуванняозоновоїдіри не варточекатираніше 2048 року.

• 
  Слайд 11

  Упередженнястосовноозоновоїдіри

  Існуєдекількапоширених міфів стосовноутворенняозоновихдір. Незважаючи на свою ненауковість, вони почастиз'являються в ЗМІ — інодізавдякинепоінформованості, інодіпідтримуваніприхильниками теорійзмов. Нижчеперерахованодеякіз них.

• 
  Слайд 12

  Основнимируйнівниками озону єфреони

  Цетвердженнясправедливе для середніхівисоких широт. У високих широтах (де виникаютьозоновідіри) хлорний цикл відповідальнийлише за 15—25% втрат озону в стратосфері. Необхідновідзначити, що 80% хлора (Cl) маєантропогеннепоходження. Тобтовтручаннялюдинизбільшуєвнесок хлорного циклу. У разізбереженнятенденціїщодозбільшеннявиробництвафреонів, яка була до вступу в дію Монреальського протоколу) (зростання 10% на рік) 2050року 30%—50% загальнихвтрат озону обумовлювалосьбидією фреонів (CFC). 

• 
  Слайд 13

  Молекула фреона

  До втручаннялюдинипроцесиутворення озону ійогоруйнуванняперебували в рівновазі. Але фреони, щовикидаються при людськійдіяльності, зсунулицюрівновагу у бікзменшенняконцентрації озону. Що ж до полярнихозоновихдір, то тут ситуація абсолютно інша. Механізмруйнування озону в принципівідрізняєтьсявіднизьких широт, ключовоюстадієюєперетвореннянеактивних форм галогеновміснихречовин в оксиди, яке протікає на поверхнічастинок ПСХ. В результаті практично весь озон руйнується в реакціяхз галогенами: за 40—50% відповідальний хлор, за 20—40% — бром.

• 
  Слайд 14

  Перехід на озонозберігаючітехнологіїекономічнообгрунтований

  Росія взяла на себе всізобов'язання СРСР, із 2000 року відповідно до Монреальського протоколу в країніприпиненовиробництвоозоноруйнуючихречовин. Оскільки через низку обставинекономічного, політичногоіфінансового характеру Росія не встигларозробитиіупровадитивласніальтернативнітехнології, це привело до практично повноїліквідаціївиробництва аерозолів і холодильного устаткування. Фактично, альянс DuPont-ICI монополізуваввиробництвоустаткування для синтезу 1,1,1,2 - тетрафторетану, який в періодпідписання протоколу вважавсяєдиною альтернативою озоноруйнуючим хладонам. На щастя, велика частинапромисловиххолодильних установок в Росіїпрацює на аміаку: 70% — холодильних установок для овочебаз, 60% — в м'яснійпромисловості, 50% — в кондитерськомувиробництві, 80% — у виробництві пива інапоїв. Аміакхочаієвисокотоксичною, пожежо- івибухонебезпечноюречовиною, але не призводить до руйнування озону. Післяоприлюдненняданих про участь фреонів в руйнуванні стратосферного озону DuPont заперечилацютеоріюівитратиламільйонидоларів на кампанію в пресііззахистуфреонів. Голова DuPont писав в статтівжурналі Chemical Week від 16 липня 1975 року, щотеоріяруйнування озону ценаукова фантастика, дурницящо не маєсенсу. ОкрімDuPont цілий ряд компанійзусьогосвітувироблялиівиробляютьрізнітипифреонів без відрахуванняліцензійнихплатежів.

• 
  Слайд 15

  Фреонидужеважкі, щобдосягтистратосфери

  Інодістверджується, щооскількимолекулифреонівнабагатоважчі за азот (N2) і кисень (O2), то вони не можутьдосягтистратосфери в значнихкількостях. Протеатмосферні гази перемішуютьсяповністю, а не розшаровуютьсяабосортуються по вазі. Процеси вертикального переносу повітрянихмас, конвекції і турбулентностіповністюперемішують атмосферу нижче турбопаузи набагатошвидше. Тому навітьтаківажкі гази, як інертні або фреони (CFC), рівномірнорозподіляються в атмосфері, досягаючи, зокрема, істратосфери. Експериментальнівимірюванняїхконцентрацій в атмосферіпідтверджуютьце, дивітьсянаприкладграфікправоруч. Такожвимірюванняпоказують, щопотрібноблизько 5 років для того, щоб гази, щовиділилися на поверхніЗемлідосяглистратосфери. Якби гази в атмосфері не перемішувалися, то таківажкі гази зїї складу як аргон (Ar) і вуглекислий газ (CO2) утворювали б на поверхніЗемлі шар в декількадесятківметрівтовщиною, щозробило б її нежилою. На щастяце не так. Криптон (Kr) з атомарною масою 84, і гелій (He) з атомарною масою 4, мають одну і ту ж відноснуконцентрацію, щобіляповерхні, що на висоті 100 км. Звичайно, все вищенаведеневірнелише для газів, якіпорівняностабільні, як фреоничиінертні. Речовини, яківступають в реакції, а такожпіддаютьсярізномуфізичномувпливу, скажімо, розчиняються у воді, маютьзалежністьконцентраціївідвисоти.

• 
  Слайд 16

  Основніджерелагалогенівприродні, а не антропогенні

  Є думка, щоприродніджерела галогенів, наприклад вулкани або океани, більшзначущі для процесуруйнування озону, ніждіяльністьлюдини. Не ставлячипідсумніввнесокприроднихджерел в загальний баланс галогенів, необхідновідзначити, що в основному вони не досягаютьстратосферизогляду на те, щоєводорозчинними (в основному хлорид-йони (Cl2+) і хлороводень (HCl)) івимиваютьсязатмосфери, випадаючи у виглядідощів на землю. Такожприродніз'єднанняменшстійкі, ніжфреони, наприклад метилхлорид (CH3Cl) маєатмосферний час життявсього порядка року, в порівнянніз десятками і сотнями років для фреонів. Тому їхвнесок в руйнування стратосферного озону доситьмалий.

• 
  Слайд 17

  Виверження вулкана Пінатубочервень 1991 року

  Навітьрідкісне за своєю силою виверження вулкана Пінатубо в червні 1991 року викликалопадіннярівня озону не за рахунокгалогенів, щовивільняються, а за рахунокутвореннявеликоїмасисірчанокислихаерозолів (SO42+), поверхняякихкаталізувалареакціїруйнування озону. На щастя, вже через три роки практично вся масавулканічнихаерозолівбулавидаленазатмосфери. Таким чином, виверженнявулканівєпорівнянокороткостроковимичинникамидії на озоновий шар, на відмінувідфреонів, якімаютьчасижиття в десятки ісотніроків.

• 
  Слайд 18

  Озоновадіра повинна розташовуватися над джереламифреонів

  Багатохто не розуміє, чомуозоновадіраутворюється в Антарктиці, у той час як основнівикиди фреонів відбуваються в Північнійпівкулі. Річ у тому, щофреони добре перемішані в тропосфері і стратосфері. З причини малоїреакційноїздатності вони практично не витрачаються в нижніх шарах атмосфери імаютьтермінжиття в декількароківабонавітьдесятиріччя. Тому вони легко досягаютьверхніхшаріватмосфери. Антарктична «озоновадіра» існує не постійно. Вона з'являєтьсянаприкінцізими - на початку весни. Причини, за якимиозоновадіраутворюються в Антарктиці, пов'язанізособливостямимісцевого клімату. Низькітемпературиантарктичноїзимиприводять до утворення полярного вихору. Повітря усерединіцьоговихорурухаєтьсяздебільшогозамкнутимитраєкторіяминавколо Південного полюса. В цей час полярна область не освітлюється Сонцем, і там озон не утворюється. З настаннямлітакількість озону збільшуєтьсяізнову приходить до норми. Тобтоколиванняконцентрації озону над Антарктикою - сезонні. Проте, якщовідстежитизміниусередненоїпротягом року концентрації озону ірозміруозоновоїдірипротягомостанніхдесятиріч, то єпевнатенденція до падінняконцентрації озону.

• 
  Слайд 19

  Динаміказміни озонового шарунад Аросою, Швейцарія з 1926 року.

  Озон руйнуєтьсятільки над Антарктикою Це неправильно, борівень озону падаєвсюди. Цепоказуютьрезультатидовготривалихвимірюваньконцентрації в різних точках планети. Ви можете подивитися на графікзміниконцентрації озону над Аросою в Швейцарії праворуч.