≈колог≥¤ > ўо таке кислотн≥ дощ≥ та озонов≥ д≥ри. „им вони спричинен≥ ≥ ¤к впливають на стан б≥осфери

ўо таке кислотн≥ дощ≥ та озонов≥ д≥ри. „им вони спричинен≥ ≥ ¤к впливають на стан б≥осфери

—истематичне вдиханн¤ забрудненого пов≥тр¤ пом≥тно пог≥ршуЇ здоров'¤ людей. √азопод≥бн≥ ≥ пилов≥ дом≥шки можуть надавати пов≥трю неприЇмного запаху, подразнювати слизов≥ оболонки очей, верхн≥х дихальних шл¤х≥в ≥ тим самим знижувати њхн≥ захисн≥ функц≥њ, бути причиною хрон≥чних бронх≥т≥в та захворювань леген≥в. „исленн≥ досл≥дженн¤ показали, що на фон≥ патолог≥чних в≥дхилень в орган≥зм≥ (захворюванн¤ леген≥в, серц¤, печ≥нки, нирок та ≥нших орган≥в) шк≥длива д≥¤ атмосферного забрудненн¤ про¤вл¤Їтьс¤ сильн≥ше.

¬ажливою еколог≥чною проблемою стало випаданн¤ кислотних дощ≥в. ўор≥чно при спалюванн≥ палива в атмосферу надходить до 15 млн. т двоокису с≥рки, ¤кий, сполучаючись з водою, утворюЇ слабкий розчин с≥рчаноњ кислоти, що разом з дощем випадаЇ на землю.  ислотн≥ дощ≥ негативно впливають на людей, врожай, споруди ≥ т. ≥н.

 ислотн≥ дощ≥ виникають у результат≥ поЇднанн¤ з атмосферним киснем двоокису с≥рки та оксид≥в азоту, ¤к≥ викидаютьс¤ у атмосферу працюючими на вуг≥лл≥ та нафт≥ електростанц≥¤ми, металург≥йними заводами, а також автомоб≥льним транспортом. ƒобут≥ таким шл¤хом зневоднен≥ с≥рчана та азотна кислоти в≥днос¤тьс¤ в≥трами у вигл¤д≥ дощ≥в та нер≥дко мають значну кислотн≥сть. ‘≥льтруючись у ірунт≥, вода кислотних дощ≥в уносить багато поживних речовин: кальц≥й, магн≥й, кал≥й та натр≥й. ѓх м≥сце займають токсичн≥ метали, ¤к≥ п≥д д≥Їю дощ≥в стають розчинними та вбивають м≥кроорган≥зми, ¤к≥ розкладають орган≥чн≥ залишки ≥ ірунт залишаЇтьс¤ без поживних речовин.

ќзонов≥ д≥ри. ¬ 1985 р. ƒжозеф ‘арман разом з≥ своњми сп≥вроб≥тниками з Ѕританськоњ антарктичноњ служби вперше пов≥домив, що з к≥нц¤ 1970х рок≥в над јнтарктидою в≥дбувалос¤ значне потоншенн¤ озонового шару. ¬им≥ри супутника ЂЌ≥мбус-7ї, зроблен≥ јрл≥ном  рюгером з √оддардовського центра косм≥чних польот≥в Ќј—ј, показали, що з роками деф≥цит озону зб≥льшувавс¤ в≥д одн≥Їњ п≥вденноњ весни до ≥ншоњ. ¬ вересн≥ та жовтн≥ втрачаЇтьс¤ б≥л¤ 70% озону над јнтарктидою, що дор≥внюЇ приблизно 3% всього озону атмосфери.

¬им≥ри зроблен≥ лаборатор≥Їю ƒ. ’офмана з ”н≥верситету шт. ¬айом≥нг, —Ўј, показали, щонайб≥льша частина втрат озону проходить на висотах в≥д 12 до 30 к≥лометр≥в.

Ѕуло висунуто р¤д г≥потез щодо по¤сненн¤ виникненн¤ озоновоњ д≥ри. Ѕуло в≥дправлено дек≥лька експедиц≥й дл¤ тог, щоб в≥дс≥¤ти нев≥рн≥ г≥потези.

√≥потеза 1: атмосферна циркул¤ц≥¤.

—хема циркул¤ц≥њ могла поступово зм≥нитись так, що над јнтарктидою потоки пов≥тр¤ спр¤мован≥ вверх. ¬ результат≥ стратосферне пов≥тр¤, збагачене озоном, зам≥щуЇтьс¤ пов≥тр¤м з тропосфери - нижнього 10км-шару, що втримуЇ мало озону.

ћакс Ћевенштайн та його група з ≈ймского досл≥дницького цетру Ќј—ј та њх колеги нац≥онального центу атмосферних досл≥дженнь та ≥нш≥ показали, що в≥дпов≥дно до динам≥чних моделей використаних приб≥чниками г≥потези циркул¤ц≥њ,на висот≥ озоновоњ д≥ри мають бути присутн≥ми газопод≥бн≥ м≥кроелементи з поверхн≥ «емл≥. ¬им≥ри, навпаки, показали низьк≥ р≥вн≥ газопод≥бних м≥кроелемент≥в, отже насправд≥ пов≥тр¤, що заповнюЇ озонову д≥ру поступаЇ з б≥льших висот, де озону зазвичай багато.

√≥потеза 2: х≥м≥чн≥ реакц≥њ.

¬ одн≥й з перших г≥потез йшлос¤ про те, що навколо озоновоњ д≥ри може у п≥двищених концентрац≥¤х бути присутн≥ми сполуки азоту, що Ї найважн≥шими агентами в руйнуванн≥ озону. в нижн≥х шарах атмосфери. ѕ≥двищенн¤ концентрац≥њ приписувалось сон¤чноњ активност≥ та атмосферноњ циркул¤ц≥њ.

¬ теор≥¤х засв≥дчувалось, що п≥двищена сон¤чна активн≥сть створюЇ на великих висотах над ѕ≥вденним полюсом сполуки азоту з високою реакц≥йною здатн≥стю. ѕов≥тр¤, що рухаЇтьс¤ вниз переносить цей активний азот в нижн≥ шари атмосфери, де досл≥дники д≥йсно спостер≥гали втрату азоту. јле сп≥вроб≥тники лаборатор≥њ реактивного руху Ќј—ј та лаборатор≥њ аероном≥њ Ќац≥онального управл≥нн¤ досл≥д≥в океану та атмосфери в≥днайшли, що ≥ озонов≥й д≥рц≥ активн≥ форми азоту також зменшувались в к≥лькост≥.

‘арман та йогос п≥вроб≥тники запропонували альтернативну х≥м≥чну теор≥ю, що

основана на досл≥дах ћ.ћол≥на, ћасачусетський технолог≥чний ≥нститут, —Ўј та ‘. Ўервуда –оуленда,  ал≥форн≥йський ун≥верситет, —Ўј, що були виконан≥ в1970х роках.

¬ теор≥њ припускалос¤, що за утворенн¤ озоновоњ д≥ри в≥дпов≥дають сполуки хлору, що надход¤ть в атмосферу головним чином у склад≥ антропогеного хлорфторвуглецю (’‘¬). ÷≥ ≥нертн≥ сполуки, що використовуютьс¤ ¤к хладагенти дл¤ кондиц≥онер≥в та холодильник≥в, ¤к х≥м≥чн≥ агенти дл¤ виробництва пенопласт≥в, можуть збер≥гатис¤ в атмосфер≥ в≥д 50 до 100 рок≥в.

«а дек≥лька тис¤чол≥тть вони дос¤гають середини стратосфери, розташованоњ на висот≥ б≥л¤ 30 км, або п≥дн≥маютьс¤ вище. “ам ультраф≥олетове випром≥нюванн¤ розриваЇ њх. ’лор ,що вид≥ливс¤ з молекул ’‘¬ спочатку ≥снуЇ в вигл¤д≥ в≥льного хлору або реагуЇ з озоном, утворюючи закис хлору Cl O. ќбидв≥ форми вступають в подальш≥ реакц≥њ, утворюючи ст≥йк≥ сполук - резервуари хлору. ¬они складаютьс¤ з р≥зноман≥тних форм хлористооводневоњ кислоти HCl, що утворюЇтьс¤ п≥д час реакц≥њ в≥льного хлору з такими компонентами, ¤к метан та н≥трат хлору Cl ONO2, що виникаЇ в реакц≥њ м≥ж ClO та двуокисом азоту NO2.

¬ласне резервуари хлору не руйнують озон - в таких сполуках хлор залишаЇтьс¤ ≥нертним та не може реагувати з озоном. ѕерш≥ компютерн≥ модел≥ показали, що ’‘¬ не можуть викликати великого впливу на озоновий шар. « них випливало, що де¤ка частина в≥льного хлору зруйнуЇ т≥льки невелику частину озону.

ќчевидно, що ≥снуЇ механ≥зм вив≥льненн¤ хлору з резервуар≥в.

—юзан —оломон та сп≥вроб≥тники з лаборатор≥њ аероном≥њ та сп≥вроб≥тники з √арвардського ун≥верситету, —Ўј, першими показали, ¤ким може бути цей процес в 1986 роц≥. Ѕуло зроблено припущенн¤, що корел¤ц≥¤ м≥жциклом потоншенн¤ шару озону та на¤вн≥стю стратосферних хмар Ї св≥дком того, що хлор з резервуар≥в вив≥льнюють реакц≥њ, що йдуть на частках льоду в цих хмарах.

’мари в стратосфер≥ вважались ¤вищем незвичним. ¬≥дносна волог≥сть там дос¤гаЇ 1%.  ≥льк≥сть же вод¤ноњ пари - всього дек≥лька частин на м≥льйон, що в 1000 раз≥в менше, н≥ж в тропосфер≥, де й утворюЇтьс¤ б≥льш≥сть хмар. ƒо недавнього часу вважалос¤, що ≥снують стратосферн≥ хмари Їдиного виду - перламутров≥. ¬они утворюютьс¤ на висотах приблизно в≥л 15 до30 км та ¤вл¤ють собою р≥зновид л≥нзовидних хмар. ¬ висх≥дн≥й частин≥ хвиль пов≥тр¤ швидко розширюЇтьс¤ ≥ охолоджуЇтьс¤. якщо у пов≥тр≥ Ї достатньо вологи, то вона буде конденсуватись на багаточислених частинках

Ўвидке охолодженн¤ та конденсац≥¤ вод¤ноњ пари привод¤ть до формуванн¤ перламутрових хмар. –озпод≥ленн¤ розм≥р≥в часток в хмар≥ надаЇ њй здатност≥ переливатись. ѕерламутров≥ хмари показали метеорологам, що стратосфера достатньо холодна ≥ що там може утворюватис¤ л≥д хоча б поблизу пол¤рних областей, але через крайню сух≥сть температура маЇ впасти дл¤ цього нижче 190  . “ак≥ температури збер≥гаютьс¤ т≥льки п≥д час антарктичноњ зими.

ѕристр≥й, що був запущений за програмою Ђ—тратосферн≥ аерозольн≥ зм≥ни(SAM) 11ї на борту супутника ЂЌ≥мбус - 7ї в 1978 р. знаходив частинки а пов≥тр¤ шл¤хом анал≥зу сон¤чних промен≥в, що торкаютьс¤ крањв «емл≥. ѕристр≥й показав, що стратосферн≥ хмари ≥снують над јнтарктидою нав≥ть тод≥, коли температура падаЇ до 195  .. “ак≥ температури занадто висок≥ дл¤ утворенн¤ перламутрових хмар, отже можна допустити, що хмари утворюютьс¤ ¤кимось ≥ншим шл¤хом.

Ѕуло висловлене припущенн¤, що за складом ц≥ хмари мають в≥др≥зн¤тис¤, в≥д перламутрових хмар, що складаютьс¤ з чистоњ води, сконденсованоњ на завислих частинках. ’≥м≥чн≥ теор≥њ руйнуванн¤ озонну вимагають видаленн¤ активного азоту, що зв¤зуЇ хлор в вигл¤д≥ н≥трату хлору - одного з основих резервуар≥в.. “ак з¤вилас¤ теор≥¤ , про стратосферн≥ хмари - нос≥њ азоту. ¬они мають складатис¤ з азотноњ кислоти (HNO3)в замороженому стан≥, з трьома молекулами води на кожну молекулу азотноњ кислоти (HNO3 *3H2O). “ака сполука, що називаЇтьс¤ триг≥дратом азотноњ кислоти не т≥льки забезпечуЇ видаленн¤ азоту, але й конденсуЇтьс¤ при б≥льш високих температурах, н≥ж чиста вода.

ѕерламутров≥ хмари з триг≥драту азотноњ кислоти виникають в процес≥ пов≥льного охолодженн¤.. ѕор≥вн¤но з перламутровими хмарами хмари з триг≥драту азотноњ кислоти менш масивн≥ та б≥льш розр≥джен≥, що заважаЇ њх вивченню.

 р≥м перламутрових хмар з триг≥драту азотноњ кислоти зустр≥чаютьс¤ ще пол¤рн≥ стратосферн≥ хмари (ѕ—’) ще одного виду. ¬они утворюютьс¤, ¤кщо зимова антарктична температура пов≥льно опускаЇтьс¤ нижче 190  . « охолодженн¤м пов≥тр¤ вод¤на пара конденсуЇтьс¤ на де¤ких завислих частинках, утворюючи водно-льодов≥ хмари. „астинками-зародками Ї в них частки азотноњ кислоти. ѕ—’ цього типу, утримують вод¤ну кригу. «азвичай ц≥ типи хмар в≥днос¤ть до одного класу, розр≥зн¤ючи њх за щвидк≥стю утворенн¤. ’мари, що пов≥льно утворюютьс¤, добре видим≥ з поверхн≥ «емл≥.

¬с≥ три типи ѕ—’ - з триг≥драту азотноњ кислоти, т≥, що швидко ≥ пов≥льно охолоджуютьс¤(перламутров≥) - виступають ¤к ключов≥ моменти знищенн¤ озону над јнтарктикою. Ћабораторн≥ досл≥ди сп≥вроб≥тник≥в Ќј—ј та —танфордського м≥жнародного досл≥дницького ≥нституту довели, що реакц≥¤ м≥ж хлористоводневою кислотою та н≥тратом хлору, що утримують хлор в неактивному стан≥, д≥йсно буде йти на похерхн≥ водного льоду та триг≥драту азотноњ кислоти. ÷¤ реакц≥¤, що даЇ молекул¤рний хлор та азотну кислоту, йде в в≥дсутност≥ твердих частинок з незначною швидк≥стю, ¤кою можна знехтувати.

Ћаборатор≥¤ ƒж. јндерсона з √арвардського ун≥верситету та сп≥вроб≥тники ун≥верситету шт. Ќью-…орк в≥дкрили, що в антарктичн≥й озонов≥й д≥рц≥ досить висок≥ р≥вн≥ —lќ - приблизно в 500 раз≥в б≥льше н≥ж на середн≥х широтах на т≥й же висот≥. «а такоњ концентрац≥њ —lќ катал≥тичний цикл —lќ-—lќ може по¤снити б≥льш≥сть втрат озону. ќдин атом хлору може зруйнувати дек≥лька тис¤ч молекул озону, перш, н≥ж зустр≥не молекулу азоту., чи водню, що зв¤же його. ’≥м≥¤ цього процесу ще й дос≥ з¤совуЇтьс¤ науковц¤ми.

1	2

Ќазва: ўо таке кислотн≥ дощ≥ та озонов≥ д≥ри. „им вони спричинен≥ ≥ ¤к впливають на стан б≥осфери
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-02-14 (4328 прочитано)