Главная Обратная связь

Дисциплины:






Выбросы высотных самолетов и ракет



Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на климат и защищает все живое на Земле от излучения Солнца, является озоносфера. Основная масса озона находится на высотах от 10 до50 км, А его максимум - на 18 -26 км. Всего в стратосфере содержится 3,3 триллиона тон озона. В слое озоносферы озон находится в очень разреженном состоянии.

Роль озона в сохранении биологической жизни на Земле исключительно велика. Молекулы озона поглощают жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца именно в той спектральной области, является наиболее разрушительной для биологических систем. Органические молекулы разрушаются ультрафиолетовым (УФ) излучением. Это касается также и молекул ДНК, отвечающие, как известно, за передачу наследственных признаков. Озоновый слой, как щит, не только предохраняет живом веществе от прямого разрушения, но и обеспечивает ход эволюции.

Рис. 1 Озон в атмосфере Земли

Если толщина озона уменьшилось, это нанесло бы непоправимый вред всем живым организмам. Твердый ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое, при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепей практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически всю жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Полное исчезновение озонового слоя, несомненно, означало бы и исчезновение высших форм жизни. Что касается людей, то сейчас подсчитано, что даже незначительное снижение толщины слоя озона может увеличить заболеваемость раком кожи. Однако человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ-излучения но при этом рискует умереть от голода. Другое распределение озона по высоте существенно повлияет и на климат, так как изменится характер поглощения УФ-излучения озоном, а следовательно, и температура стратосферы.

Проблема озона, как одного из малых газовых компонентов атмосферы, ранее представляла интерес только для небольшого круга ученых, в настоящее время приобрела глобальное значение. Такая резкая перемена объясняется открытием того факта, что нормальный содержимое озона в атмосфере находится под угрозой в результате хозяйственной деятельности человека.

Если бы все количество озона собрать при нормальном давлении 760 ммрт. ст. и температуры 273,15 К, то толщина этого слоя составила бы всего 2,5 -3 мм. Озон представляет собой едкий , немного голубоватый газ. Его молекула состоит из трех атомов кислорода (O 3 ), так что озон является «химическим родственником» более стабильной и богатой в атмосфере вещества,необходимого для дыхания человека, что составляет ться из двух атомов кислорода (О 2 ).



Свойства озона:

- Способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца.

- Озон - сильнейший окислитель (попросту говоря - яд), поэтому приземный озон опасен.

- Поглощение инфракрасное излучение земной поверхности.

- Способность прямым и косвенным образом влиять на химический состав атмосферы.

Поскольку механизм создания молекул озона находится в балансе с механизмом их разрушения, то средняя количество озона в стратосфере ученые считают величиной сравнительно постоянной с момента образования современной атмосферы Земли.

В отличие от других атмосферных составляющих озон появился в атмосфере исключительно химическим путем и является самым молодым атмосферным компонентом. С экологической точки зрения, ценной свойством озона является его способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца; в то время как химическая соединение озон является сильнейшим окислителем (попросту ядом), способным при непосредственном контакте отравить ту же флору и фауну, что он защищает в качестве стратосферного озонового слоя . Кроме этого, озон является эффективным парниковым газом. И, наконец, озон влияет на малые активные составляющие атмосферы, а через них - и на стабильные компоненты, которые, как и сам озон поглощают и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Тем самым озон делает не только прямой , но и косвенное влияние на парниковый эффект и уровень ультрафиолетового излучения на поверхности Земли.

Практически единственным источником озона в атмосфере является фотодиссоциация молекулярного кислорода на атомы с последующим быстрым усыпления атома к молекуле O 2 с образованием молекулы озона:

O 2 + H N = O + O (1)

O + O 2 + M = O 3 + M (2)

(Здесь М - любая молекула воздуха).

Этот процесс на высотах более 30 км, Поскольку ниже этой высоты коротковолновое солнечное излучение не проникает. В результате довольно высоко в атмосфере появляются молекулы озона и атомы кислорода.

Гибель атмосферного озона происходит в результате следующих процессов:

O 3 + H N = O + O 2 (3)

O + O 3 = O 2 + O 2 (4)

Таким образом, атомы, образовавшиеся когда-то с молекул кислорода, вновь соединяются в молекулу. Отметим только, что, для того чтобы «развалить» молекулу озона, коротковолновое излучение не требуется. Связь атома О с молекулой О 2 в озоне очень слабый, поэтому даже при облучении видимым светом молекула озона будет фотодисоциюваты на исходные составляющие.

Отмечу также, что реакция (3) является основным поставщиком атомов кислорода; ее скорость на всех высотах тропосферы и стратосферы на три и более порядка выше скорости реакции (1).

Приведенный выше механизм был предложен в начале 1930-х годов английским геофизиком Чепменом и явился первой попыткой объяснить образование озонового слоя в атмосфере.

Озон в стратосфере постоянно рождается и погибает, следовательно, его слой состоит из равновесного количества. А поскольку это равновесие подвижная, то толщина озонового слоя может меняться. Наблюдаются суточные, сезонные колебания содержания озона, а также циклы, связанные с многолетними изменениями солнечной активности. Наибольшее количество озона (46%) образуется в стратосфере тропического пояса, там максимум его плотности находится примерно на высоте26 кмот поверхности. В средних широтах он располагается ниже: зимой - на высоте22 км, А летом - 24 км. В полярных районах высота максимума составляет всего 13 -18 км, И здесь озон наиболее интенсивно переносится в нижние слои атмосферы.

Существует большое количество причин ослабления озонового щита, вызванного антропогенной деятельностью. В целом их можно объединить в две группы.

Выбросы высотных самолетов и ракет

Во-первых, - это запуски космических ракет. Топливо сгорает, «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

Во-вторых, - самолеты. Особенно те, что летят на высотах в 12 -15 км. Пара, выбрасываемой ими и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже12 км, Дают увеличение озона. В городах он - один из составляющих фотохимического смога.

В-третьих, - окиси азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.

Поскольку на сегодня полеты на сверхзвуковых самолетах осуществляются не очень часто, они не наносят существенного вреда озоновому слою. Запуски ракет происходят также не слишком часто, но они могут наносить очень серьезный ущерб озоновому слою. Так, при общей массе орбитального корабля «Спейс Шаттл» сто сорок три с половиной тонны в процессе подъема до высоты50 кмтвердотопливная ракетная система выбрасывает 187 тонн Cl 2 и его соединений, 7 тонн оксидов азота и уничтожает за полет 10 миллионов тонн озона. Это очень много, потому что в земной атмосфере содержится всего 3000 000 000 тонн озона.

Оксиды азота играют важную роль в формировании и разрушении озона, причем в стратосфере происходит каталитическое разрушение озона в тропосфере - каталитическое формирования.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...