VILNIAUS UNIVERSITETAS
APLINKOS STUDIJŲ CENTRAS
Eglė Ratkelytė
OZONO SLUOKSNIO PROBLEMA
Aplinkotyra ir aplinkotvarka
Referatas
Vilnius
2005
Turinys1.Įvadas …..3
2.Ozonas 4
3.Stratosferos ozono sluoksnis virš Lietuvos 7
4.Stratosferos ozono sluoksnio nykimas 11
1. Pasekmės 16
2. Apsauga 17
5. Literatūros sąrašas 19
1.Įvadas
Stratosferos ozono sluoksnis yra susiformavęs maždaug 25 km aukštyje
virš žemės paviršiaus. Ozono sluoksnis yra tarsi šarvas, kuris saugo žeme
nuo biologiškai labai aktyvių 200- 400 nm bangos ilgio Saulės
ultravioletinių spindulių. Pažymėtina, kad ozonas atmosferoje yra
vienintelis ultravioletinių (200-400 nm) srauto absorbentas. UV radiacija
yra žymiai pavojingesnė už gama spindulius (vertinant sugertos energijos
vienetui). Be to, žalingas biologinis poveikis didėja žymiai sparčiau nei
mažėja ozono sluoksnis. Čia galioja netiesinė priklausomybė: bendram ozono
kiekiui atmosferos stulpe sumažėjus keliomis dešimtimis procentų,
biologinis poveikis padidėja kelis ar net keliasdešimt kartų. Todėl vis
daugėja odos vėžio susirgimų, akių tinklainės pažeidimų, silpnėja augalų ir
gyvūnų imuninė sistema, nyksta planktonas ir žuvų mailius, mažėja žemės
ūkio kultūrų derliai.Apie stratosferos ozono sluoksnio nykimą, kaip apie vieną iš
svarbiausių pastarojo laikotarpio ekologinių problemų, pradėta kalbėti
beveik prieš 10 metų. 1985 metais buvo konstatuotas ozono sluoksnio nykimas
virš Antarkties. Gana ilgą laiką buvo manoma, kad ozono sluoksnio
plonėjimas būdingas tik Antarkties regionui, tačiau 1991 metais
vadinamosios ozono „skylės“ buvo pastebėtos ir Šiaurės pusrutulyje, virš
Vakarų Europos ir Norvegijos Šiaurėje. 1992 m. sausio mėnesį nustatyta, kad
ozono sluoksnis virš Lenkijos sumažėjo 40%. Panašūs duomenys užfiksuoti
virš Archangelsko ir Rygos.
Ozono sluoksnio storio svyravimai lemia ir kai kurių kitų globalinių
procesųpobūdį. Planktono nykimas gali paspartinti klimato šiltėjimą, nes
planktonas, asimiliuodamas į atmosferą patenkantį anglies dioksidą, mažina
„šiltnamio“ efektą. Be to, šie jūrų organizmai išskiria daug
dimetilsulfido, sudarančio debesų lašelių formavimosi centrus. Taigi
planktono nykimas gali atsiliepti kritulių pasiskirstymui bei šiluminiam
atmosferos balansui. Antra vertus, ozonas reguliuoja temperatūrinį
stratosferos režimą. Ozono sluoksnis stratosferoje sugeria 10 kartų daugiau
energijos nei išspinduliuoja. Todėl 40-45 km aukštyje temperatūra siekia 35
laipsnius šilumos. Ozono kiekiui čia sumažėjus 50%, temperatūra sumažėtų 20
laipsnių Celsijaus, 18-40 km aukščiuose – 6-81aipsniais Celsijaus, o 7-18
km -2-3 laipsniais Celsijaus. Akivaizdu, kad tokie pokyčiai gali
negrįžtamai pakeisti stambaus masto atmosferos cirkuliacinius procesus bei
planetos klimatines ir ekologines sąlygas.
2. Ozonas
Ozonas – tai cheminis deguonies molekulių junginys, turintis stiprų
kvapą. Ozono molekulėse susijungę trys deguonies atomai O3. Žemės
atmosferoje ozono yra labai mažai, jo koncentracija neviršija tūkstantosios
nuošimčių dalies bendrame atmosferos dujų kiekyje. Ozono ore yra nuo pat
Žemės paviršiaus iki maždaug 180 km aukščio, bet jis pasiskirstęs labai
netolygiai – didžiausia koncentracija stratosferoje, 15-25 km aukštyje. Yra
keletas įvairių ozono matavimo vienetų, bet dažniausiai bendras ozono
kiekis atmosferos stulpe išreiškiamas Dobsono vienetais – jeigu nusodintume
visas ozono molekules sąlyginiame atmosferos stulpe, esančiame tam tikroje
vietoje, nuo atmosferos viršaus iki pat Žemės paviršiaus, tai normaliomis
sąlygomis, esant 1013 hPa atmosferos slėgiui ir 0OC oro temperatūrai,
susidarytų apie 3 milimetrų ozono sluoksnelis. Tokio sluoksnio stori, lygų
vienai šimtajai milimetro daliai, vadiname Dobsono vienetu.Pagal oro temperatūros kitimą kylant aukštyn atmosfera yra suskirstyta
į keletą „sferų“. Nuo Žemės paviršiaus prasideda troposfera. Joje vyksta
beveik visi svarbiausi meteorologiniai reiškiniai, yra susikaupę 4/5 viso
atmosferos oro ir beveik visi vandens garai. Oro temperatūra kylant krinta
maždaug 0,6OC kas šimtas metrų iki 10-13 km aukščio (iki -50, -60 0C). Virš
jos yra tropopauzė – apie 1-2 km storio sluoksnis, kuriame temperatūra
beveik nesikeičia, todėl ji dažniausiai sulaiko aukštyneigius oro srautus.
Virš jos – stratosfera. Stratosferoje, apie 50 km aukštyje oro temperatūra
staiga pakyla iki 0oC . Toks staigus šuolis įvyksta dėl ultravioletinių
spindulių įgerties ozono sluoksnyje , kurios metu ir išsiskiria šiluma.
Nulinės temperatūros zona vadinama stratopauze. Ši zona tampa savotišku
buferiu, panaikinančiu vertikalių oro srautų maišymąsi ir tuo
stabilizuodama būklę šioje atmosferos dalyje. Virš
stratopauzės yra –
mezosfera, kurioje temperatūra vėl krinta, dažnai žemiau nei -100 0C.
Mezopauzė yra maždaug 80 km aukštyje, tai viršutinė riba, kur dar yra
ozono.Dažnai taip pat vartojamas terminas „ozonosfera“ – atmosferos
sluoksnis, kuriame aptinkamas ozonas. Terminu siekiama pabrėžti ozono
svarbą biosferai.Įvairiuose aukščiuose ozono reikšmė yra skirtinga.
Troposferoje ozonas labiau kenksmingas nei naudingas, nes didesnė jo
koncentracija kenkia žmonių sveikatai. Susidaro automobiliams išmetant
dujas, rūkstant gamyklų kaminams, perkūnijų metu ir 1.1. Šioje sferoje
ozonas veikia šiluminį planetos režimą. Tiksliau, ozonas sugeria šiluminį
(infraraudoną]į) spinduliavimą, kurį atspindi Žemės paviršius (prieš tai
įšildytas Saulės spindulių). Tose spektro dalyse, kur pagrindinės dujos –
anglies dvideginis ir vandens garai, sugeria blogai. Sugerdamas padidina
vadinamąjį ,,šiltnamio efektą“, nes pakelia oro temperatūrą.Stratosferoje – ozonas yra visos gyvybės Žemėje saugotojas, nes
sugeria daug kenksmingos ultravioletinės Saulės spinduliuotės 200-320 nm
ilgio bangų diapazone. Tai yra vertingiausia ir svarbiausia ozono savybė.
Sugerdamas ultravioletinius spindulius įšildo orą tame sluoksnyje. Čia yra
ir didžiausia ozono koncentracija.Mezosferoje ozonas tik kartu su kitomis dujomis dalyvauja
fotocheminėse reakcijose, o 50-80 km aukštyje svarbus, susidarant
jonosferai.Ozonas susidaro veikiant ultravioletinei Saulės spinduliuotei. Jos
poveikyje deguonies molekulės skyla. Kuo aukščiau virš Žemės, tuo daugiau
iš molekulės O2 ir atominio deguonies O susidaro ozono molekulių O3: Tuo
paaiškinama didėjanti ozono koncentracija kylant atmosferos sluoksniais į
viršų.
O2 + hή ( O + O
O + O2 + Kat. ( O3 + Kat. (A)
Kur hή – šviesos kvantas, Kat – katalizatorius.
Šviesos kvantas suardo deguonie molekulę į atomus, kurie jungdamiesi su
molekuliniu deguonimi, sudaro ozoną:
O2˙ + O2 ( (O2 + O) ( O3 + O
O + O2 + Kat. ( O3 + Kat. (B)Susiduriant sužadintai ir nesužadintai deguonies molekulėms, sužadintoji
skyla, o nesužadintoji jungiasi su susidariusiu deguonies atomu.Trumpesni nei 240 nm bangos ilgio Saulės radiacijos srautai
disocijuoja molekulinį deguonį. Arčiau Žemės paviršiaus troposferos
sluoksniuose vyksta A tipo reakcijos, kurios yra pagrindinis ozono
susidarymo šaltinis.Veikiant Saulės spinduliavimui ozono molekulės taip pat ir skyla. Tam
tikrame aukštyje, (25-50 km) kur didžiausias ozono tankis, O3 pradeda irti
greičiau, negu susidaryti. Taip yra todėl, kad Saulės radiacija dalyvauja
ir ozono skilimo reakcijose. Ozono molekulių ir deguonies atomų jungimosi
reakcija yra pagrinidnė ozono disociacijos priežastis:
O3 + O ( 2 O2˙
Fotodisociacijos reakcijos vyksta ore atsirandant elektriniams išlydžiams.
Šiuo metu taip pat suskaldomas O2 ir pasigamina O3. Kadangi šios dujos
nestabilios, užtenka nedidelio energijos kiekio – UV šviesos, ir jos skyla
sudarydamos įvairius junginius. Esant atmosferoje molekulinio deguonies
trūkumui, ozono radikalai jungiasi tarpusavyje ir papildo deguonies stygių:
O3 + hή ( O2 + O
Taigi ozonas ne tik absorbuoja žalingus UV spindulius, bet ir palaiko