Ødelæggelse af ozonlaget forårsager, proces, konsekvenser

1646
Charles McCarthy
Ødelæggelse af ozonlaget forårsager, proces, konsekvenser

Det ozonlagsdestruktion Det er forårsaget af faldet i niveauerne af ozonmolekylet (O3) i den terrestriske stratosfære på grund af frigivelse af forurenende gasser såsom CFC, opløsningsmidler, halogencarbon-kølemidler, drivmidler, blandt andre.

Dette hul i ozonlaget er en fare for liv på Jorden, da dette gasformige lag er det beskyttende skjold mod ultraviolet stråling. Ozonlaget (ozonosfæren) er en strimmel ozongas (O3) der dannes i den nedre stratosfære, cirka 25 km høj.

Hullet i ozonlaget i 2006 med cirka 27,5 millioner kvadratkilometer. De blå og lilla områder er, hvor der er mindre ozon, og de grønne, gule og røde områder, hvor der er mere ozon.

Ozon dannes, når iltmolekylet (Oto) ved virkningen af ​​ultraviolet stråling, der genererer to iltatomer. Derefter smeltes et iltatom (O) sammen med et iltmolekyle (Oto), der producerer O3 (ozon).

I 1985 blev der opdaget et hul i ozonlaget på Sydpolen, som stammer fra det australske forår (juli-september). Forskere fandt, at ødelæggelse af ozon er en konsekvens af virkningen af ​​visse gasser, der udsendes i miljøet af menneskelige aktiviteter.

Ødelæggelsen af ​​ozonlaget i høje proportioner udløste alarmerne og fremmede en international aftale om at handle på årsagerne til fænomenet. Blandt de vigtigste gasser, der ødelægger ozonlaget, er chlorfluorcarboner (CFC'er) og nitrogenoxider (NOx).

I løbet af 1989 trådte Montreal-protokollen i kraft for at reducere brugen af ​​gasser, der nedbryder ozonlaget. Dette har resulteret i, at hullet i ozonlaget over Antarktis nåede sin minimale udstrækning i 2019..

På den anden side blev der i januar 2011 påvist et lille hul på Nordpolen, som kun varede den måned. Senere, i marts 2020, blev der opdaget et andet hul på ca. 20 millioner km, der var midlertidigt.

Artikelindeks

  • 1 Årsager til ødelæggelsen af ​​ozonlaget
    • 1.1 - Emission af gasser, der ødelægger ozonlaget
    • 1.2 - Forøgelse af industriel aktivitet
    • 1.3 - Landbrug afhængig af landbrugskemikalier
    • 1.4 - Manglende overholdelse af internationale aftaler
    • 1.5 - Forøgelse af miljøforurening og ændring af økosystemer
    • 1.6 - Økonomisk udviklingsmodel
  • 2 processer
    • 2.1 Tilfælde af klorfluorcarboner (CFC'er)
    • 2.2 Kvælstofoxid (NOx) tilfælde
    • 2.3 Hul i ozonlaget: Antarktis og Arktis
  • 3 Konsekvenser af ozonhullet
    • 3.1 - Biologisk skadelig stråling
    • 3.2 - Global opvarmning
    • 3.3 - Forringelse af havøkologi
    • 3.4 - Reduktion af fødevareforsyningen
  • 4 løsninger
    • 4.1 - Begrænsning af produktion og anvendelse af gasser, der ødelægger ozonlaget
    • 4.2 - Nedbrydning af potentielt ozonlagsnedbrydende gasser
    • 4.3 - Gendannelse og genbrug
    • 4.4 - Stratosfærisk ozoninjektion
    • 4.5 - Alternative teknologier
    • 4.6 - Beskyttelse af økosystemer
    • 4.7 - Ændring af udviklingsmodel
  • 5 Referencer

Årsager til ødelæggelsen af ​​ozonlaget

Det er nødvendigt at starte fra det faktum, at ozon er en ustabil form for ilt, så den danner konstant og nedbrydes igen til molekylært ilt (Oto) og frit ilt (O). Dette danner en delikat balance, der kan påvirkes af forskellige faktorer..

- Emission af gasser, der ødelægger ozonlaget

Den grundlæggende årsag til ødelæggelsen af ​​ozonlaget er emissionen af ​​industrigasser, der adskiller den stratosfæriske ozon. Disse gasser inkluderer chlorfluorcarboner (CFC'er) og nitrogenoxider (NOx) såvel som andre såsom hydrofluorcarboner (HFC'er).

Andre er perfluorerede carbonhydrider (PFC) og svovlhexafluorid (SF6), methylchloroform anvendt i industrielle processer og halon anvendt i ildslukkere.

- Stigning i industriel aktivitet

Industriel aktivitet. Kilde: -Estormiz 08:22, 24 september 2006 (UTC) / Public domain

En stigende industrialisering på verdensplan er ikke kun ansvarlig for emission af gasser, der ødelægger ozonlaget; Det har også indirekte virkninger, fordi det påvirker vigtige processer til vedligeholdelse af ozonlaget, såsom produktion af ilt ved forurenende vand..

På den anden side genereres andre gasser, der bidrager til global opvarmning bortset fra dem, der direkte beskadiger ozonlaget, hvilket igen påvirker atmosfæriske cirkulationsmønstre, hvilket letter dannelsen af ​​huller i ozonlaget..

- Landbrugsafhængigt landbrug

Dagens landbrug er stærkt afhængig af brugen af ​​kemikalier, der direkte og indirekte påvirker ozonlaget. Direkte ved brug af pesticider, der er ozonlagsdestruktion, såsom methylbromid.

Ligeledes bidrager kemisk gødning til dannelsen af ​​lattergas. Derudover reduceres iltproduktionen i friske og marine farvande ved indirekte at generere eutrofieringsprocesser.

- Manglende overholdelse af internationale aftaler

Økonomiske interesser fremherskende over opretholdelsen af ​​planetariske økologiske balancer udtrykkes i overtrædelse af internationale aftaler. Industrialiserede lande som USA og Kina begrænser eller benægter åbent deres støtte til aftaler, der sigter mod at reducere den globale opvarmning og argumenterer for deres økonomiske interesser..

- Forøgelse af miljøforurening og ændring af økosystemer

Global miljøforurening forårsager både direkte og indirekte ødelæggelsen af ​​ozonlaget.

- Økonomisk udviklingsmodel

Generelt set er det, der ligger til grund for problemet med ødelæggelsen af ​​ozonlaget, den økonomiske model. En model baseret på det voksende forbrug af råvarer, på uhæmmet industrialisering, der genererer en stor mængde affald.

Processer

Ødelæggelsen af ​​ozonlaget er frembragt ved sammenløbet af en række faktorer, både naturlige og menneskeskabte. Hovedelementet er emissionen af ​​forskellige gasser i atmosfæren, der, når de interagerer med ozon, nedbrydes.

Atmosfæriske hvirvler forårsaget af udviklingen af ​​lavtrykszoner over polerne om vinteren koncentrerer disse gasser ved lave temperaturer. De iskrystaller, der dannes i den kolde og fugtige luftmasse i stratosfæren, giver overfladen til de forskellige reaktioner..

I begyndelsen af ​​foråret styrker intensiveringen af ​​solstråling de kemiske reaktioner, der er involveret i ødelæggelsen af ​​ozon.

Chlorfluorcarboner (CFC'er) sag

Det begynder, når klorfluorcarboner (CFC'er) fotodisocyaniseres, dvs. de nedbrydes under virkning af højenergi ultraviolet stråling. Dette producerer kloratomer og andre halogener..

Disse kloratomer interagerer med ozon (O3) forårsager deres nedbrydning ved at miste et iltatom. Dette sker ved den såkaldte kædereaktion af chlorcyklussen, hvor et chloratom forbinder med et af ozonets iltatomer:

Elimination af ozon med CFC'er. Kilde: Artatoele / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Dette producerer kloroxid (ClO) og dioxygen eller molekylært ilt (Oto) og ClO reagerer med et oxygenatom og danner mere dioxygen. Kloratomet frigives således igen og gentager cyklussen, og et enkelt kloratom er i stand til at ødelægge omkring 100.000 ozonmolekyler..

  • Cl + O3 → ClO + Oto
  • ClO + O3 → Cl + 2 Oto

ClO-molekylet fjerner et ilt fra ozonmolekylet, og kloren kan frit vende tilbage til trin 1.

Kvælstofoxid (NOx) tilfælde

I dette tilfælde er det kædereaktionen af ​​nitrogencyklussen, hvor nitrogenmonoxid (NO) interagerer med ozon (O3). NO fanger ilt (O) fra ozon (O3 ), der producerer nitrogendioxid (NOto) og molekylært ilt (Oto).

Derefter nitrogendioxid (NOtoreagerer med frit ilt (O) og nitrogenmonoxid (NO) og molekylært ilt (Oto). På denne måde fortsætter cyklussen på ubestemt tid med at ødelægge tusinder af ozonmolekyler.

Hul i ozonlaget: Antarktis og Arktis

Udviklingen af ​​ozonhullet fra 1979 til 2016

Selvom ødelæggelsen af ​​ozonlaget finder sted i hele stratosfæren, er dets største indvirkning på polerne, især Sydpolen. Selvom der også dannes huller i ozonlaget på nordpolen, er de mindre hyppige og af kortere varighed..

Grundlaget for ozonnedbrydningsreaktioner er dannelsen af ​​stratosfæriske skyer af iskrystaller. Disse skyer dannes ved temperaturer under -85 ° C, og i Arktis (nordpolen) falder temperaturer sjældent under -80 ° C.

Derfor er stratosfæriske skyer i denne region lavet af salpetersyretrihydratkrystaller. Mens Antarktis (Sydpolen) er meget koldere med temperaturer på -90 ºC, der danner iskrystaller.

Konsekvenser af ozonhullet

Den grundlæggende konsekvens af ødelæggelsen af ​​ozonlaget er stigningen i ultraviolet stråling, der formår at trænge ind mod Jorden. Dette medfører igen en række negative konsekvenser for den økologiske balance og livet på planeten..

- Biologisk skadelig stråling

Ultraviolet stråling er en del af det elektromagnetiske spektrum, der udsendes af solen og har en høj energi. Denne høje energi forværrer cellemembraner og påvirker også DNA og genererer mutationer..

Skadesniveauet, det forårsager, afhænger af intensiteten, hvormed det når jordens overflade, og af tolerancen for hver levende organisme. Denne skade spænder fra ødelæggelse af bladvæv i planter til hudkræft hos mennesker..

Hos mennesker forårsager det også for tidlig aldring, grå stær, solforbrændinger og deprimerer immunforsvaret. Dette gør det mere modtageligt for sygdomme, da dette er systemet, der ødelægger vira, bakterier og andre skadelige stoffer.

- Global opvarmning

Når ozonlaget ødelægges, øges indgangen til ultraviolet stråling med høj energiværdi. Dette medfører større planetopvarmning, som sammen med reduktionen af ​​udslip af jordvarme på grund af drivhuseffekten øger gennemsnitstemperaturen..

- Forringelse af marine økologi

Ultraviolet stråling når dybe lag af havvand, der beskadiger planktonet, der er hovedgrundlaget for marine fødevarer. På den anden side er plankton den vigtigste iltkilde, hvorfor iltcyklussen ændres.

Dette genererer en negativ feedback, da reduktionen af ​​ilt påvirker dannelsen af ​​ozonlaget.

- Reduktion af fødevareforsyningen

Den højere forekomst af ultraviolet stråling som følge af ødelæggelsen af ​​ozonlaget påvirker landbrugs- og husdyrproduktionen negativt samt produktiviteten i akvatiske økosystemer. Derfor har det en afgørende indvirkning på den tilgængelige mængde mad og bidrager til sult i verden..

Løsninger

Der er flere løsninger til at øge ozonniveauet:

- Begrænsning af produktion og anvendelse af gasser, der ødelægger ozonlaget

Den første ting er at angribe den umiddelbare årsag til forringelsen af ​​ozonlaget, dvs. eliminere brugen af ​​gasser, der nedbryder ozon. Dette er hvad Montreal-protokollen har tilstræbt siden 1989, men dens udvidelse er påkrævet.

Fremskrivning af genvinding af ozonlaget. Kilde: NASA / Public domain

Dette skyldes det faktum, at nye højeffektgasser ikke er inkluderet i protokollen, såsom nitrogenoxider..

- Nedbrydning af potentielt ozonnedbrydende gasser

Brugen af ​​mikrobølgeplasmakilder er blevet eksperimenteret med for at nedbryde gasser, der påvirker ozonlaget. Ved at anvende denne teknik har det været muligt at nedbryde Freon HFC-134a-gassen med 84% og blive røgsort, brint og fluor..

- Genopretning og genbrug

En anden løsning er at implementere systemer, der tillader genvinding og genanvendelse af de gasser, der påvirker ozonlaget..

- Stratosfærisk ozoninjektion

Selvom nogle kvalificerer dette forslag som utopisk, foreslås det massivt at producere og injicere frisk ozon i stratosfæren for at kompensere for dets tab.

- Alternative teknologier

En måde at tackle problemet på er udviklingen af ​​teknologiske varianter, der ikke kræver gasser, der potentielt er destruktive for ozonlaget. Dette fortjener søgen efter nye teknologier inden for områder som køling, transport, brandslukkere, landbrugs skadedyrsbekæmpelse og en række industrielle processer..

- Beskyttelse af økosystemer

Særligt relevant er reduktion af havforurening og tab af skove på grund af den negative effekt på iltcyklussen.

- Ændring af udviklingsmodel

Det er vigtigt at implementere en bæredygtig udviklingsmodel, der reducerer afhængigheden af ​​fossile brændstoffer og affaldsproduktionen.

Referencer

  1. Canan, P., Andersen, S.O., Reichman, N. og Gareau, B. (2015). Introduktion til det særlige spørgsmål om beskyttelse af ozonlaget og klimaændringer: den ekstraordinære oplevelse af at opbygge Montreal-protokollen, erfaringer og håb om fremtidig indsats for klimaændringer. Journal of Environmental Studies and Sciences.
  2. Colsa-Gómez, M.E., Heydrich, S.C. og Flores-Vklez, L.M. (1991). Årsager og virkninger af ødelæggelsen af ​​ozonlaget. Økokemi.
  3. Jasiński, M., Dors, M. og Mizeraczyk, J. (2009). Ødelæggelse af Freon HFC-134a ved anvendelse af en dyseløs mikrobølgeplasmakilde. Plasmakemi og plasmabehandling.
  4. Kerr, R.A. (1991). Ozon ødelæggelse forværres. Videnskab.
  5. Ravishankara, A.R., Daniel, J.S. og Portmann, R.W. (2009). Nitrogen Oxide (N2O): Det dominerende ozonlagsnedbrydende stof, der udsendes i det 21. århundrede. Videnskab.
  6. Sánchez-Vega, M.V. (2008) Ozonlaget. Biocenose.
  7. Shevtsova-de Vargas, G. (1992). Heterogene processer i Jordens atmosfære og deres implikationer i ødelæggelsen af ​​ozonlaget. Chemistry Magazine.

Endnu ingen kommentarer