La osoonikiht See on palju enamat kui lihtsalt termin, mida me meedias igal 16. septembril, rahvusvahelisel Maa Kaitse Päeval, tunneme. See nähtamatu kilp, mis asub atmosfääris kõrgel, mängib Maal elu jaoks olulist rolli, kuna filtreerib ja vähendab ultraviolettkiirgust (UV-B) mis tuleb Päikeselt. Ilma selle loodusliku barjäärita oleksid inimkond, elusloodus ja ökosüsteemid tõsiselt ohustatud terviseprobleemidest ja keskkonna tasakaalustamatusest.
Kuigi selle seisundi halvenemine tekitas aastakümneid suurt muret, eriti Antarktika kohal asuva kuulsa "osooniaugu" tõttu, on viimastel aastatel head uudised populaarsust kogumas. Tänu rahvusvahelised jõupingutused ja teadusalgatused, on näha järkjärgulise taastumise märke. Aga kuidas on osoonikiht tegelikult planeedi eri piirkondades arenenud? Milliste väljakutsetega see endiselt silmitsi seisab? Uurime välja, kuidas see kaitsebarjäär üle maailma erineb ja mida tulevik toob.
Mis on osoonikiht ja miks see on oluline?
La osoonikiht See on stratosfääri piirkond, mis asub 15–40 kilomeetri kõrgusel merepinnast ja kus osooni (kolmest hapnikuaatomist – O – koosnev gaas) kontsentratsioon on kõrge.3) on eriti kõrged. Kuigi see gaas moodustab vaid umbes 2–8 miljondikosa Selles atmosfäärivööndis on selle funktsioon elu jaoks, nagu me seda teame, hädavajalik.
Osoon tekib tänu Päikese ultraviolettkiirguse poolt esile kutsutud fotokeemiline reaktsioonPõhimõtteliselt lagundavad valguse footonid hapniku molekule (O2) tekitades vabu aatomeid, mis seejärel kombineeruvad teiste hapnikumolekulidega, moodustades osooni (O3). See tsükkel, mida tuntakse kui "Chapmani tsüklit", hoiab stratosfääris teatud osooni tasakaalu.
See on nii oluline, sest neelab ultraviolettkiirguse kõige kahjulikumaid lainepikkusi, lastes pinnale jõuda ainult bioloogilisteks protsessideks, näiteks fotosünteesiks, vajalikel ainetel. Ilma osoonikihita tekitaks UV-kiirguse suurenemine Nahavähk, katarakt, immuunsüsteemi nõrgenemine ja olulisi muutusi ökosüsteemides ja põllukultuurides.
Osoonikihi hävimise protsess: põhjused ja tagajärjed
Osoonikihi looduslikku tasakaalu võivad teatud ained suhteliselt kergesti rikkuda. sünteetilised kemikaalid, eriti klorofluorosüsinikud (CFC-d), haloonid, metüülbromiid ja muud klooritud või broomitud ühendidViimase sajandi jooksul inimtegevuse tagajärjel atmosfääri sattunud ühendid on eriti ohtlikud, kuna need võivad muutumatuna püsida aastaid, kuni jõuavad stratosfääri, kus päikesekiirgus need lagundab ja vabastab. kloori ja broomi aatomid.
Sellistes tingimustes nagu Antarktika talvTemperatuuril alla -78°C tekivad "polaarsed stratosfääri pilved". Nende sees vabastavad kloorfluorsüsivesinikud ja teised halogeenitud ühendid aktiivseid kloori ja broomi aatomeid, mis toimivad tõeliste osoonikihi röövlitena: üksainus kloori aatom võib hävitada kuni 100.000 XNUMX osooni molekuli. Kui kevade esimesed kiired saabuvad, reaktsioon intensiivistub ja tekib kuulus "polaarne stratosfääri pilv". Antarktika osooniauk.
See kahjustus ei ohusta mitte ainult inimeste tervist, vaid ka See mõjutab tõsiselt põllukultuure, vee- ja maismaaökosüsteemeja võib isegi häirida bioloogilise mitmekesisuse jaoks olulisi toiduahelaid.
Suurem osa osoonist asub stratosfääris, kuid umbes 10% on troposfääris, kus see kaitsmise asemel on tervisele ohtlik ja osa probleemist. fotokeemiline suduEt paremini mõista, kuidas see häving toimub ja milliseid meetmeid on võetud, kutsume teid uurima Artikkel osoonikihi hävimisest.
Osoonikihi võrdlus maailma eri piirkondades
The piirkondlikud erinevused Osoonikihi hõrenemine on tingitud mitmest tegurist: temperatuurist, atmosfääri dünaamikast, laiuskraadist, päikese aktiivsusest ja agressiivsete gaaside kontsentratsioonist. Nende piirkondlike erinevuste analüüsimine aitab meil mõista nii osoonikihi kaitsmise kui ka taastamisega kaasneva väljakutse ulatust ja keerukust.
- Antarktika: See on kõige ikoonilisem ja murettekitavam koht. Igal lõunaosariikide kevadel (augustist oktoobrini) avaneb "osooniauk", mille maksimaalne ulatus on septembri ja oktoobri alguse vahel. 2024. aastal oli selle keskmine suurus umbes 20 miljonit ruutkilomeetrit, mis on peaaegu kolm korda suurem kui mandri-USA pindala, kuigi see oli üks väiksemaid alates 1992. aastast, järgides Montreali protokolli ajendatud järkjärgulist taastumist.
- Arktika: Kuigi mitte nii dramaatiline kui lõunapoolkeral, esineb külmade talvede ja eriliste atmosfääritingimustega seotud osoonikihi hõrenemise episoode. Mõnel aastal, näiteks 2020. aastal, oli osoonikihi hõrenemine rekordiliselt madal, kuigi Arktika "auk" on vähem püsiv ja ulatuslik.
- Keskmised laiuskraadid ja troopika: Siin on osoon tavaliselt stabiilsem ja rikkalikum, kuid on täheldatud ka selle vähenemist, eriti suurte linnade kohal reostuse ja ainete transpordi tõttu polaarsetelt laiuskraadidelt.
Üldiselt Polaarpiirkonnad on kõige haavatavamad ammendumiseni ja keskmistel laiuskraadidel on näha kiiremat taastumist, kusjuures hinnangute kohaselt naaseb põhjapoolkera industriaalühiskonna eelsele tasemele 2030. aastateks.
Osooniauk: ajalooline areng ja praegune olukord
La Ülemaailmne mure osooniaugu pärast algas 80. aastatel, kui Briti teadlased mõõtsid Antarktika kohal osoonikihi dramaatilist langust. "Augu" kujutisest sai sümbol, mis ajendas rahvusvahelist tegutsemist.
Aastal 2000 saavutas augu suurus rekordilise suuruse, ulatudes ligi 29 miljoni ruutkilomeetrini. Sellest ajast alates on täheldatud aeglast, kuid kindlat taastumist. NASA ja NOAA andmetel oli auk 2024. aastal väiksem kui 20 aasta keskmine, olles seitsmendal kohal väikseimate seas alates 1992. aastast.
See paranemine on tingitud Montreali protokolliga sätestatud kloorfluorsüsivesinike ja muude agressiivsete kemikaalide järkjärguline vähendamineSellegipoolest kulub 1980. aasta eelsetele väärtustele naasmiseks aastakümneid: auk peaks Antarktika kohal täielikult kaduma aastateks 2060–2066 ja teistes piirkondades varem (2030–2050).
Montreali protokolli ja rahvusvahelise koostöö põhiroll
El Montreali protokoll See allkirjastati 1987. aastal ja oli esimene ülemaailmne keskkonnaleping, mis saavutas universaalse ratifitseerimise. Selle eesmärk oli Osoonikihti kahandavate ainete tootmise, kasutamise ja heitkoguste kaotamine, näiteks kloorfluorsüsivesinikud, haloonid, osaliselt hüdroklorofluorosüsivesinikud ja metüülbromiid.
Protokolli edu seisneb selles, et see põhines kindlad teaduslikud tõendid ja mehhanismis koostöö ja pidev hindamine riikide ja teadlaste vahel. See ei hõlmanud mitte ainult igapäevaste toodete järkjärgulist asendamist, vaid soodustas ka innovatsiooni ja alternatiivsete tehnoloogiate arendamist.
2019. aastal Kigali muudatusettepanek, mis laiendas oma kohustust vähendada fluorosüsivesinikke (HFC-sid). Kuigi need gaasid ei hävita otseselt osoonikihti, on neil väga tugev kasvuhooneefekt ja need võivad kaasa aidata kliimamuutustele.
Üle 99% protokolliga hõlmatud ainetest on kõrvaldatud, kuigi mõned neist on endiselt alles. Ebaseaduslike heitkoguste kontrollimise väljakutsed või algses lepingus käsitlemata uute ühendite reguleerimine.
Mõju tervisele, põllumajandusele ja ökosüsteemidele
A. nõrgenenud osoonikiht võimaldab UV-B-kiirguse suuremat sisenemist, millel on tõsised tagajärjed.
- Inimese tervis: Osooni kaitsmine on haigusjuhtude vähendamiseks ülioluline. nahavähk, katarakt ja silmavigastused ning immuunsüsteemi nõrgenemineMõned uuringud hindavad, et Montreali protokoll on ära hoidnud kaks miljonit nahavähi juhtu aastas ja et 2030. aastaks on see arv... 14% väiksem esinemissagedus võrreldes stsenaariumiga ilma meetmeteta.
- Põllumajandus: Ultraviolettkiirgusele tundlikud taimed kannataksid tõsist kahju, mis mõjutaks põllumajanduslikku tootlikkust ja toiduga kindlustatust.
- Ökosüsteemid: UV-B kiirgus häirib fütoplanktoni, mis on paljude vee-toiduahelate alus, ning kahjustab maismaa- ja mereorganisme.
El osoonikihi säilitamise keskkonnaalane ja sotsiaalne kasu See on arvutamatu, kuna see mõjutab otseselt ja kaudselt kõiki Maa elutähtsaid süsteeme.
Osooni seire- ja seiretehnoloogiad
El osoonikihi jälgimine Seda teostatakse rahvusvahelise satelliitide võrgustiku (näiteks NASA Aura, NOAA-20 ja NOAA-21, Suomi tuumaelektrijaam) ja polaarjaamadest startivate meteoroloogiliste õhupallide abil, mis on võimelised osooni kontsentratsiooni reaalajas erinevatel kõrgustel mõõtma.
Standardne võrdlusparameeter on Dobsoni üksus, mis mõõdab osooni hulka atmosfääri vertikaalses sambas. Enne laialdast hõrenemist oli osooni tase Antarktika kohal umbes 225 Dobsoni ühikut. 2024. aasta oktoobris oli madalaim registreeritud tase 109 ühikut, mis on ikka veel kaugel algsest tasemest. Selle mõõtmise arengu kohta lisateabe saamiseks vaadake seda artikkel atmosfääri struktuurist.
Tähelepanekud näitavad, et trend on positiivne, kuid taastumisprotsess on aeglane, kuna kloorfluorosüsivesinikud jäävad atmosfääri aastakümneid enne täielikku lagunemist.
Osoonikihi praegused ja tulevased väljakutsed
Si bien la taastumine edeneb, kõik pole veel lahendatud. Nad püsivad uued ohud ja väljakutsed:
- Mõned protokolliga hõlmamata ühendid, näiteks dilämmastikoksiidaitavad jätkuvalt kaasa osoonikihi hõrenemisele.
- El kliimamuutusedsuurenenud kasvuhoonegaaside ja atmosfääri tsirkulatsiooni muutuste kaudu võib see muuta stratosfääri dünaamikat ja mõjutada osooniga seotud keemilisi protsesse.
- Olemasolu erandid ja lubatud kasutusviisid kahjulikest ainetest, mida leidub endiselt igapäevaelus ja mõnes tööstusharus, eriti arengumaades.
- La "ODS-pankade" vastutustundlik hävitamine (osoonikihti kahandavad ained) kodumasinate ja külmutussüsteemide eluea lõpus.
Osooni ja kliimamuutuste seos
Osoonikiht ja kliimamuutused on omavahel tihedamalt seotud, kui esmapilgul paistab.Paljud osoonikihti hävitavad gaasid on ka tugevad kasvuhoonegaasid. Nende ühendite vähendamine Montreali protokolli abil on ära hoidnud globaalse temperatuuri olulise tõusu.
Siiski on mõnedel alternatiividel, näiteks HFC-del, suur kasvuhooneefekt, mis on viinud uute regulatsioonideni, näiteks Kigali muudatuseni.
Samuti on muret selle pärast, et kliimamuutused võib mõjutada osoonikihi taastumist, muutes atmosfääri tsirkulatsiooni ja stratosfääri keemilist koostist, seega jätkavad teadlased nende mõjude jälgimist.
Õppetunnid minevikust: osoonikiht kui võrdlusalus teiste globaalsete väljakutsete puhul
La osoonikihi taastumine See on inspireeriv näide sellest, kuidas teadus, poliitika ja ühiskond saavad koostööd teha. Piiratud arvu aineid ja sektoreid hõlmava probleemi olemasolu hõlbustas konsensuse saavutamist. Kõik see oli võimalik tänu teaduslikele tõenditele, teadlikkuse tõstmise kampaaniatele ja rahvusvahelisele survele.