Ozonlag

Ozonlaget er et lag som omgir jorden, og hindrer solstråler og ultrafiolette stråler i å nå levende vesener. Området av jordens stratosfære som inneholder en relativt høy konsentrasjon [ 1 ] av ozon kalles ozonlaget eller ozonsfæren . Dette laget, som strekker seg fra omtrent 15 km til 50 km i høyden, inneholder 90 % av ozonen som finnes i atmosfæren og absorberer 97 til 99 % av høyfrekvent ultrafiolett stråling (150-300 nm). Den ble oppdaget av fysikerne Charles Fabry og Henri Buisson i 1913 .

Egenskapene ble undersøkt i detalj av den britiske meteorologen GMB Dobson , som utviklet et enkelt spektrofotometer som kunne brukes til å måle stratosfærisk ozon fra jordens overflate. Mellom 1928 og 1958 etablerte Dobson et verdensomspennende nettverk av ozonovervåkingsstasjoner, som fortsetter å operere i dag. Dobson-enheten , en måleenhet for mengden ozon, ble navngitt til hans ære.

Opprinnelsen til ozonlaget

Ozon er den allotropiske formen for oksygen , som er stabil under visse trykk- og temperaturforhold . Det er en gass som består av tre oksygenatomer ( ).

De fotokjemiske mekanismene som oppstår i ozonlaget ble undersøkt av den britiske fysikeren Sydney Chapman i 1930. Dannelsen av ozon i jordens stratosfære katalyseres av fotoner av ultrafiolett lys som samhandler med gassformige oksygenmolekyler , som består av to oksygenatomer ( ), skiller dem inn i oksygenatomene (atomisk oksygen); atomært oksygen kombineres med de molekylene som fortsatt forblir udissosiert , og danner dermed ozonmolekyler .

Konsentrasjonen av ozon er større mellom 15 og 40 km, med en verdi på 2-8 partikler per million, i området kjent som ozonlaget. Hvis all den ozonen ble komprimert til lufttrykk ved havnivå, ville dette laget bare vært 3 millimeter tykt.

Ozon fungerer som et filter, eller beskyttende skjold, fra den skadelige høyenergistrålingen som når jorden , og lar andre passere gjennom, for eksempel langbølget ultrafiolett , som dermed når overflaten. Denne ultrafiolette strålingen er det som tillater liv på planeten, siden det er det som gjør at fotosyntese kan finne sted i planteriket , som er ved bunnen av den trofiske pyramiden .

Bortsett fra ozonlaget, er de resterende 10% av ozon inneholdt i troposfæren , og er farlig for levende vesener på grunn av dens sterke oksiderende natur . Høye konsentrasjoner av denne forbindelsen på overflatenivå danner den såkalte fotokjemiske smog . Opprinnelsen til denne ozonen forklares med 10 % som kommer fra ozon transportert fra stratosfæren og resten er skapt fra det.

Den dynamiske likevekten til ozon

Ozon produseres ved følgende reaksjon:

[ 2 ]

Det vil si at det molekylære oksygenet som finnes i de øvre lagene av atmosfæren blir bombardert av solstråling. Av det brede spekteret av innfallende stråling oppfyller en viss brøkdel av fotoner energikravene som er nødvendige for å katalysere bruddet av dobbeltbindingen til oksygenatomene til det molekylære oksygenmolekylet.

Deretter konverterer solen et ozonmolekyl til et diatomisk oksygenmolekyl og et ubundet oksygenatom:

I løpet av den mørke fasen (natten til en viss region av planeten), kombineres monoatomisk oksygen, som er svært reaktivt, med ozon i ozonsfæren for å danne et diatomisk oksygenmolekyl:

For å holde ozonlaget konstant i stratosfæren må denne fotokjemiske reaksjonen skje i perfekt likevekt , men disse reaksjonene blir lett forstyrret av molekyler, som klorerte forbindelser (som klorfluorkarboner [ 3 ] ) og bromerte forbindelser. I gjennomsnitt er ett kloratom i stand til å ødelegge opptil 100 000 ozonmolekyler, og derfor kan små mengder bryte ned nok ozon til å bryte ned ozonlaget betydelig.

Problemer i ozonlaget

Observasjonsovervåking av ozonlaget, utført de siste årene, har konkludert med at dette laget kan anses som alvorlig truet. Dette er hovedgrunnen til at FNs generalforsamling møttes 16. september 1987 og signerte Montreal-protokollen . I 1994 utropte FNs generalforsamling 16. september til den internasjonale dagen for bevaring av ozonlaget . [ 4 ]

Alvorlig utarming av ozonlaget vil føre til økte tilfeller av melanomer , hudkreft , øyestrå, undertrykkelse av immunsystemet hos mennesker og andre arter. Det vil også påvirke avlinger som er følsomme for ultrafiolett stråling.

For å bevare ozonlaget er det nødvendig å redusere til null bruken av kjemiske forbindelser som klorfluorkarboner ( industrikjølemidler , drivmidler ) og jordsoppdrepende midler (som metylbromid) (Argentina, 900 tonn /år [ 5 ] ) som de ødelegge ozonlaget med en hastighet som er 50 ganger raskere enn KFK .

Løsningshåp

De siste satellittmålingene indikerer at hullet i ozonlaget krymper, mens nivåene av klorfluorkarboner (KFK) har gått ned. [ 6 ] Disse kjemiske forbindelsene skader ozonlaget i atmosfæren som beskytter planeten vår. I mer enn femti år har antallet KFK som er tilstede i den øvre atmosfæren økt jevnt frem til år 2000. [ 7 ] Siden den gang har konsentrasjonen av KFK sunket med en hastighet på nesten 1 % årlig. [ 8 ] Nedstigningen lar oss håpe at hullet i ozonlaget kan tettes i midten av århundret. [ 6 ] Imidlertid forårsaker disse produktene fortsatt skade. Til tross for nedgangen, hadde hullet i Antarktis i 2005 nådd et område på nesten 29 000 000  km² (kvadratkilometer), mer enn tre ganger størrelsen på Australia . [ 8 ]

Se også

Notater

  1. ↑ Ozonkonsentrasjonen i ozonsfæren er beregnet til å være noen få partikler per million . Denne konsentrasjonen kan virke veldig liten i absolutte termer, men i relative termer er den mye høyere enn konsentrasjonene som forekommer i den nedre atmosfæren , selv om den er ganske liten sammenlignet med konsentrasjonen av hovedkomponentene i atmosfæren.
  2. ↑ er energien til fotonet som setter i gang reaksjonen
  3. ↑ De vanligste er (freon 11), (freon 12), (freon 113) og (freon 114).
  4. ↑ Resolusjon 49/114 fra FNs generalforsamling som utpeker 16. september til den internasjonale dagen for bevaring av ozonlaget
  5. ^ "INTA Balcarce - Om metylbromid og dets eliminering" . Arkivert fra originalen 23. desember 2008 . Hentet 12. januar 2009 . 
  6. ^ a b "Første direkte bevis på gjenoppretting av ozonhull på grunn av forbud mot kjemikalier" . https://www.nasa.gov/ (på engelsk) . 4. januar 2018 . Hentet 13. april 2018 . 
  7. ^ "Er ozonlaget på vei mot utvinning?" [Er ozonlaget på vei til utvinning?] . http://www.esa.int/ESA (på engelsk) . 8. februar 2013 . Hentet 13. april 2018 . 
  8. ^ a b Andrew Klekociuk, Paul Krummel (15. september 2017). "Etter 30 år med Montreal-protokollen, helbreder ozonlaget gradvis . " https://blog.csiro.au/ (på engelsk) . Hentet 13. april 2018 . 

Eksterne lenker