lovesouthernsocial.com

Alamin kung ano ito, kung ano ang epekto ng mga gas at kung kailan dapat muling buuin ang ozone layer

Ano ang ozone layer? Ito ay isang napakahalagang tanong para sa sinumang nag-aalala tungkol sa kalusugan ng planetang Earth at, dahil dito, sa atin. Ngunit upang masagot ito, kailangan mo munang maunawaan kung paano gumagana ang ilang pangunahing proseso sa kapaligiran.

Ang isa sa mga pangunahing problema sa kapaligiran na nauugnay sa kimika at polusyon sa hangin ay ang pagkasira (o pagkasira) ng ozone layer. Tiyak na narinig mo na ang paksang ito. Ang ozone layer, gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ay isang layer ng atmospera ng Earth na may mataas na konsentrasyon ng ozone (O3). Ang pinakamalaking konsentrasyon ay matatagpuan sa stratosphere, humigit-kumulang 20 km hanggang 25 km ang layo mula sa ibabaw ng Earth. Ang mga konsentrasyong ito ay tumataas sa matataas na latitude (pole) at ang pinakamababa ay nangyayari sa mga tropikal na rehiyon (bagaman ang rate ng produksyon ng O3 ay mas mataas sa tropiko).

Gaya ng nasabi na sa aming artikulong "Ozone: masamang tao o mabuting tao?", ang gas na ito ay maaaring maging lubhang mahalaga at mahalaga para sa buhay sa Earth, bilang isang lubhang nakakalason na pollutant. Ang lahat ay nakasalalay sa atmospheric layer na kinalalagyan nito. Sa troposphere, kontrabida siya. Sa stratosphere, isang mabuting tao. Sa artikulong ito, pag-uusapan natin ang tungkol sa stratospheric ozone, itinuturo ang mga pag-andar nito, kahalagahan nito, kung paano ito nasira at kung paano ito maiiwasan na magpatuloy na mangyari.

Mga tungkulin

Ang Stratospheric ozone (ang mabuting tao) ay may pananagutan sa pagsala ng solar radiation sa ilang mga wavelength (sumisipsip ng lahat ng ultraviolet B radiation, na tinatawag na UV-B at isang bahagi ng iba pang mga uri ng radiation) na may kakayahang magdulot ng ilang uri ng kanser, na isa sa pinakamasama ay melanoma. Mayroon din itong tungkulin na panatilihing mainit ang Earth, na pumipigil sa lahat ng init na ibinubuga sa ibabaw ng planeta mula sa pagkawala.

Ano ang ozone layer?

Ang layer ng ozone, tulad ng nabanggit kanina, ay isang layer na nagtutuon ng halos 90% ng mga molekula ng O3. Ang layer na ito ay mahalaga para sa buhay sa lupa, dahil pinoprotektahan nito ang lahat ng nabubuhay na bagay sa pamamagitan ng pag-filter sa uri B na ultraviolet solar radiation. Iba-iba ang pagkilos ng ozone depende sa taas nito. Noong 1930, inilarawan ng isang English physicist na nagngangalang Sydnei Chapman ang mga proseso ng produksyon at pagkasira ng stratospheric ozone batay sa apat na hakbang: photolysis of oxygen; produksyon ng ozone; pagkonsumo ng ozone I; pagkonsumo ng ozone II .

1. Oxygen photolysis

Ang solar radiation ay tumama sa isang molekulang O2, na naghihiwalay sa dalawang atomo nito. Sa madaling salita, ang unang hakbang na ito ay nakakakuha ng dalawang libreng oxygen atoms (O) bilang isang produkto.

2. Paggawa ng ozone

Sa hakbang na ito, ang bawat isa sa mga libreng oxygen (O) na ginawa sa photolysis ay tumutugon sa isang molekula ng O2, na nakakakuha ng mga molekula ng ozone (O3) bilang isang produkto. Ang reaksyong ito ay nagaganap sa tulong ng isang catalyst na atom o molekula, isang sangkap na nagpapahintulot sa reaksyon na mangyari nang mas mabilis, ngunit walang aktibong kumikilos at hindi nagbubuklod sa mga reactant (O at O2) o sa produkto (O3).

Ang mga hakbang 3 at 4 ay nagpapakita kung paano masisira ang ozone sa iba't ibang paraan:

3. Pagkonsumo ng ozone I

Ang ozone na nabuo sa hakbang ng produksiyon ay muling nabubulok sa isang O at isang O2 na molekula sa pamamagitan ng pagkilos ng solar radiation (kapag nasa presensya ng mga wavelength mula 400 nanometer hanggang 600 nanometer).

4. Pagkonsumo ng ozone II

Ang isa pang paraan ng pagkasira ng ozone (O3) ay sa pamamagitan ng reaksyon sa mga libreng oxygen atoms (O). Sa ganitong paraan, ang lahat ng mga atomo ng oxygen na ito ay muling magsasama, na bumubuo ng dalawang molekula ng oxygen (O2) bilang isang produkto.

Ngunit pagkatapos, kung ang ozone ay ginawa at nasira, ano ang nagpapanatili sa ozone layer? Upang masagot ang tanong na ito, dapat nating isaalang-alang ang dalawang mahahalagang salik: ang bilis ng produksyon/pagkasira ng mga molekula (bilis ng paggawa at pagkasira ng mga ito), at ang kanilang average na tagal ng buhay (oras na kinakailangan upang bawasan ang konsentrasyon ng anumang compound sa kalahati ng iyong inisyal konsentrasyon).

Tungkol sa rate ng produksyon/pagkasira ng mga molekula, napag-alaman na ang mga hakbang 1 at 4 ay mas mabagal kaysa sa mga hakbang 2 at 3 ng proseso. Gayunpaman, habang ang lahat ay nagsisimula sa oxygen photolysis step (hakbang 1), maaari nating sabihin na ang konsentrasyon ng ozone na mabubuo ay nakasalalay dito. Ipinapaliwanag nito kung bakit nabubulok ang konsentrasyon ng O3 sa mga altitude sa itaas ng 25 km at sa mas mababang mga altitude; sa mga altitude na higit sa 25 km, bumababa ang konsentrasyon ng O2. Sa mas mababang mga layer ng atmospera, mas mahahabang wavelength ang nangingibabaw, na may mas kaunting enerhiya upang masira ang mga molecule ng oxygen, na binabawasan ang kanilang photolysis rate.

Sa kabila ng mahusay na pagtuklas ng mga hakbang na ito, kung isasaalang-alang lamang natin ang mga proseso ng pagkasira na ito, makakakuha tayo ng mga halaga ng konsentrasyon ng O3 nang dalawang beses na mas mataas kaysa sa mga naobserbahan sa katotohanan. Hindi ito nangyayari dahil, bilang karagdagan sa mga hakbang na ipinakita, mayroon ding mga hindi likas na siklo ng pagkasira ng ozone, sanhi ng Ozone Depleting Substances (ODS): mga produkto tulad ng halon, carbon tetrachloride (CTC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), chlorofluorocarbon (CFC). ) at methyl bromide (CH3Br). Kapag sila ay inilabas sa atmospera, sila ay lumipat sa stratosphere, kung saan sila ay nabubulok sa pamamagitan ng UV radiation, naglalabas ng mga libreng chlorine atoms, na siya namang sinira ang ozone bond, na bumubuo ng chlorine monoxide at oxygen gas. Ang nabuong chlorine monoxide ay muling magre-react sa libreng oxygen atoms, na bubuo ng mas maraming chlorine atoms, na tutugon sa oxygen, at iba pa. Tinataya na ang bawat chlorine atom ay maaaring mabulok ang humigit-kumulang 100,000 ozone molecule sa stratosphere at may shelf life na 75 taon, ngunit mayroon nang sapat na discharge upang mag-react sa halos 100 taon na may ozone. Bilang karagdagan sa mga reaksyon sa hydrogen oxides (HOx) at nitrogen oxides (NOx), na tumutugon din sa stratospheric O3, sinisira ito, na nag-aambag sa pagkasira ng ozone layer.

Ipinapakita ng tsart sa ibaba ang kasaysayan ng pagkonsumo ng mga ODS sa Brazil:

Nasaan ang Ozone Depleting Substances at paano maiiwasan ang mga ito?

mga CFC

Ang mga chlorofluorocarbon ay mga synthesized compound na nabuo ng chlorine, fluorine at carbon, na malawakang inilapat sa ilang mga proseso - ang mga pangunahing ay nakalista sa ibaba:

• CFC-11: ginagamit sa paggawa ng polyurethane foams bilang isang lumalawak na ahente, sa aerosol at mga gamot bilang propellant, sa domestic, komersyal at industriyal na pagpapalamig bilang likido;
• CFC-12: inilapat sa lahat ng proseso kung saan ginamit ang CFC-11 at hinaluan din ng ethylene oxide bilang isang sterilizer;
• CFC-113: ginagamit sa mga precision electronics na elemento, tulad ng paglilinis ng mga solvent;
• CFC-114: ginagamit sa aerosol at mga gamot bilang propellant;
• CFC-115: ginagamit bilang isang likido sa komersyal na pagpapalamig.

Tinatayang ang mga compound na ito ay humigit-kumulang 15 libong beses na mas nakakapinsala sa ozone layer kaysa sa CO2 (carbon dioxide).

Noong 1985, ang Vienna Convention para sa proteksyon ng ozone layer ay pinagtibay sa 28 bansa. Sa mga pangako ng pakikipagtulungan sa pagsasaliksik, pagsubaybay at paggawa ng mga CFC, ipinakita ng kombensiyon ang ideya ng pagharap sa isang suliraning pangkalikasan sa isang pandaigdigang antas bago ang mga epekto nito ay naramdaman o napatunayan ng siyentipiko. Para sa kadahilanang ito, ang Vienna Convention ay itinuturing na isa sa mga pinakadakilang halimbawa ng aplikasyon ng prinsipyo sa pag-iingat sa mga pangunahing internasyonal na negosasyon.

Noong 1987, isang grupo ng 150 siyentipiko mula sa apat na bansa ang pumunta sa Antarctica at kinumpirma na ang konsentrasyon ng chlorine monoxide ay halos isang daang beses na mas mataas sa rehiyong iyon kaysa saanman sa planeta. Pagkatapos, noong Setyembre 16 ng parehong taon, itinatag ng Montreal Protocol ang pangangailangan para sa unti-unting pagbabawal sa mga CFC at ang pagpapalit sa kanila ng mga gas na hindi nakakapinsala sa ozone layer. Salamat sa protocol na ito, ang ika-16 ng Setyembre ay itinuturing na World Day for the Protection of the Ozone Layer.

Ang Vienna Convention para sa Proteksyon ng Ozone Layer at ang Montreal Protocol ay pinagtibay sa Brazil noong Marso 19, 1990, na ipinahayag sa bansa noong Hunyo 6 ng parehong taon, sa pamamagitan ng Decree No. 99.280.

Sa Brazil, ang paggamit ng mga CFC ay ganap na itinigil noong 2010, gaya ng ipinapakita sa tsart sa ibaba:

mga HCFC

Ang hydrochlorofluorocarbons ay mga artipisyal na sangkap na na-import ng Brazil, sa simula, sa maliit na dami. Gayunpaman, dahil sa pagbabawal sa mga CFC, tumataas ang paggamit. Ang mga pangunahing aplikasyon ay:

sektor ng pagmamanupaktura

• HCFC-22: air conditioning at foam refrigeration;
• HCFC-123: mga pamatay ng apoy;
• HCFC-141b: foams, solvents at aerosol;
• HCFC-142b: mga bula.

Sektor ng serbisyo

• HCFC-22: pagpapalamig ng air conditioning;
• HCFC-123: mga makina sa pagpapalamig (mga chiller);
• HCFC-141b: paglilinis ng mga de-koryenteng circuit;
• Mga pinaghalong HCFC: mga air conditioning cooler.

Ayon sa Ministry of the Environment (MMA), tinatayang, sa 2040, ang pagkonsumo ng mga HCFC ay aalisin sa Brazil. Ang tsart sa ibaba ay nagpapakita ng ebolusyon sa paggamit ng mga HCFC:

methyl bromide

Ito ay isang halogenated organic compound na, sa ilalim ng pressure, ay isang liquefied gas, na maaaring may natural o synthetic na pinagmulan. Ang methyl bromide ay lubhang nakakalason at nakamamatay sa mga buhay na bagay. Ito ay malawakang ginagamit sa agrikultura at sa proteksyon ng mga nakaimbak na kalakal at para sa pagdidisimpekta ng mga bodega at gilingan.

Ang Brazil ay mayroon nang mga import na dami ng methyl bromide na nagyelo mula noong kalagitnaan ng dekada 1990. Noong 2005, binawasan ng bansa ang 30% ng mga pag-import.

Ipinapakita ng talahanayan sa ibaba ang iskedyul na itinakda ng Brazil para sa pag-aalis ng paggamit ng methyl bromide:

Ayon sa MMA, ang paggamit ng methyl bromide ay awtorisado lamang para sa quarantine at pre-shipment treatment na nakalaan para sa mga pag-import at pag-export.

Sa ibaba, ipinapakita ng graph ang kasaysayan ng pagkonsumo ng methyl bromide sa Brazil:

Halons

Ang sangkap na halon ay ginawang artipisyal at na-import ng Brazil. Ito ay binubuo ng bromine, chlorine o fluorine at carbon. Ang sangkap na ito ay malawakang ginagamit sa mga fire extinguisher para sa lahat ng uri ng apoy. Ayon sa Montreal Protocol, noong 2002, ang pag-import ng halon na tumutukoy sa average na pag-import ng Brazil sa pagitan ng 1995 at 1997 ay papayagan, na babawasan ng 50% noong 2005 at, sa 2010, ang pag-import ay ganap na ipagbabawal. Gayunpaman, ang Conama Resolution No. 267, ng Disyembre 14, 2000 ay nagpatuloy, na nagbabawal sa pag-aangkat ng mga bagong halon mula 2001, na nagpapahintulot sa pag-import lamang ng mga muling nabuong halon, dahil hindi sila bahagi ng iskedyul ng pag-aalis ng protocol.

Ang Halon-1211 at halon-1301 ay pangunahing ginagamit sa pag-aalis ng mga sunog sa dagat, sa air navigation, sa mga oil tanker at oil extraction platform, sa mga kultural at artistikong koleksyon at sa mga electric at nuclear power generation plant, bilang karagdagan sa kanilang paggamit. . Sa mga kasong ito, pinapayagan ang paggamit dahil sa kahusayan nito sa pag-aalis ng mga spot ng apoy nang hindi nag-iiwan ng mga nalalabi at walang nakakapinsalang mga sistema.

Ayon sa tsart sa ibaba, inalis na ng Brazil ang pagkonsumo ng mga halon.

chlorine

Ang klorin ay ibinubuga sa atmospera sa isang anthropic na paraan (sa pamamagitan ng aktibidad ng tao), pangunahin sa pamamagitan ng paggamit ng mga CFC (chlorofluorocarbons), na nakita na natin sa itaas. Ang mga ito ay mga gaseous synthetic compound, na malawakang ginagamit sa paggawa ng mga spray at sa mga mas lumang refrigerator at freezer.

Mga nitrogen oxide

Ang ilang mga likas na pinagmumulan ng paglabas ay mga pagbabagong-anyo ng microbial at mga paglabas ng kuryente sa atmospera (kidlat). Ang mga ito ay nabuo din ng mga anthropogenic na mapagkukunan. Ang pangunahing isa ay ang pagsunog ng mga fossil fuel sa mataas na temperatura. Para sa kadahilanang ito, ang paglabas ng mga gas na ito ay nangyayari sa troposphere, na kung saan ay ang layer ng atmospera kung saan tayo nakatira, ngunit ang mga ito ay madaling dinadala sa stratosphere sa pamamagitan ng convection mechanism, at pagkatapos ay maaaring maabot ang ozone layer, degrading ito.

Isa sa mga paraan upang maiwasan ang NO at NO2 emissions ay ang paggamit ng mga catalyst. Ang mga catalyst sa mga industriya at sa mga sasakyan ay may tungkuling pabilisin ang mga reaksiyong kemikal na nagpapalit ng mga pollutant sa mga produktong hindi gaanong nakakapinsala sa kalusugan ng tao at sa kapaligiran, bago sila ilabas sa atmospera.

mga hydrogen oxide

Ang pangunahing pinagmumulan ng HOx sa stratosphere ay ang pagbuo ng OH mula sa photolysis ng ozone, na gumagawa ng nasasabik na mga atomo ng oxygen, na tumutugon sa mga singaw ng tubig.

Ozone hole

Larawan: NASA

Noong 1985, natuklasan na nagkaroon ng makabuluhang pagbawas ng humigit-kumulang 50% ng stratospheric ozone sa pagitan ng Setyembre at Nobyembre, na tumutugma sa panahon ng tagsibol sa southern hemisphere. Ang responsibilidad ay naiugnay sa pagkilos ng chlorine mula sa mga CFC. Ilang pag-aaral ang nagpahiwatig na ang proseso ay nagpapatuloy mula noong 1979.

Ang tanging butas sa ozone layer ay matatagpuan sa ibabaw ng Antarctica - sa ibang lugar, ang nangyari ay ang mabagal at unti-unting pagkaubos ng ozone layer.

Gayunpaman, mayroong isang mahusay na kasalukuyang trend ng pagbabalik ng pinsala sa ozone layer, dahil sa mga hakbang na pinagtibay sa Montreal Protocol, gaya ng iniulat ng United Nations Development Programme (UNDP). Ang inaasahan ay, sa paligid ng 2050, ang layer ay maibabalik sa pre-1980 na antas.

Curiosity: bakit sa South Pole lang?

Ang paliwanag para sa butas na nagaganap lamang sa Antarctica ay maaaring ibigay ng mga espesyal na kondisyon ng South Pole, tulad ng mababang temperatura at nakahiwalay na mga sistema ng sirkulasyon ng atmospera.

Dahil sa convection currents, ang mga masa ng hangin ay umiikot nang walang patid, ngunit sa Antarctica, dahil sa matinding taglamig nito, hindi nangyayari ang sirkulasyon ng hangin, na gumagawa ng mga convection circle na limitado sa lugar, na tinatawag na polar vortex o vortex.

Tingnan din ang maikling video na ito na ginawa ng National Institute for Space Research (Inpe) sa pagkasira ng ozone layer ng mga CFC: