Как образуется озоновый слой Земли. Озоносфера

Общая масса озона в атмосфере Земли составляет 4 х 10⁹ т. Средняя стационарная концентрация озона 1 мг/м⁹. Зарегистрированы сезонные и суточные колебания озона в тропосфере.

У поверхности Земли фоновая концентрация озона в течение суток проходит через максимум в интервале 10-18 часов и минимум ночью. Летом и весной концентрация озона в 3,5 раза выше, чем зимой и осенью, в результате усиленного обмена воздушных слоев и поступления озона из стратосферы. Над полярными областями она выше, чем над экваториальной частью, а в атмосфере городов выше, чем в сельской местности.

С удалением от поверхности Земли концентрация озона нарастает и достигает максимума на высоте 20-30 км. В этой области постоянно под воздействием вакуумного ультрафиолетового излучения солнца из атмосферного кислорода образуется озон в виде бесцветного газа.

Реакции, приводящие к образованию в атмосфере озона можно представить следующим образом:

О₂ → O + O

О + О₂ → O₃

И, напротив, молекула озона в состоянии абсорбировать частицы ультрафиолетового излучения, вновь образуя 2-х атомный кислород. В результате этого процесса сформировался и поддерживается озоновый слой Земли - озоносфера.

Каждые 11 лет концентрация озона в этой области достигает максимума, что связано с циклом солнечной активности. Толщина озонового слоя ничтожна и равняется при 760 мм рт.ст. и 0С в среднем для всей Земли - 2,5-3 мм; в экваториальных областях - около 2 мм, а в высоких широтах - до 4 мм.

Значение озона

Озон обеспечивает сохранение жизни на Земле, так как образованный им слой задерживает наиболее губительную для живых организмов и растений часть ультрафиолетовой радиации, а именно, от 260 до 280 нм, способную денатурировать и разрушать белки и нуклеиновые кислоты. Помимо этого, вместе с углекислым газом озон поглощает инфракрасное излучение Земли, препятствуя тем самым ее охлаждению.

В тропосфере содержание озона очень мало и изменчиво во времени и по высоте. Периодически вследствие воздействия турбулентных воздушных потоков незначительное количество озона (с трудом определяемое) попадает в слои атмосферы, близкие к Земле. Характерный запах озона в следовых количествах можно почувствовать после сильной грозы.

Распад атмосферного озона

В последние годы возникла угроза истончения озонового слоя. Установлено что распад атмосферного озона происходит не только в результате фотохимических процессов, но также в реакциях его с радикалами ОН и НО₂, оксидами азота, хлором и его соединениями.

Массовый выброс в атмосферу оксидов азота в результате развития реактивной авиации и космических ракет, использование хлорсодержаших хладонов (фреонов), применение распыляющихся удобрений может привести к убыли озона в атмосфере.

Мощные вулканические извержения, сопровождаемые выбросом аэрозоля в атмосферу, также приводят к снижению содержания озона в средних широтах на 4-8%.

По оценкам специалистов ядерная война с тротиловым эквивалентом 5000 Мт приведет к 50% разрушению озонового слоя. На его восстановление потребуется 5-8 лет.

Образованию озона в тропосфере

Количество озона в атмосфере определяется анализом проб воздуха, взятых оптическими приборами (спектрофотометрами) на земной поверхности или при подъеме их в атмосферу с помощью зондов и ракет.

Образованию озона в тропосфере способствуют терпины и изопрены, выделяемые деревьями, а также метан, являющийся продуктом естественного биогенного разложения органических веществ.

Эффективными вкладчиками при образовании озона являются также продукты антропогенной деятельности. К ним относятся олефиновые углероды, формальдегид и окись азота.

При воздействии солнечного света на окись азота, являющуюся составной частью смога, образуется озон, который относительно легко фиксируется аналитически и служит индикатором при определении интенсивности смога. Поэтому в районах с высокой степенью загрязнения окружающей среды озон является не причиной, а следствием загрязнения.

O.B.Macлeнникoв,K.H.Koнтopщикoвa,2005

Дополнительная информация:

• Применение озона в мировой лечебной практике
• Предельная концентрация озона
• Вся информация по этому вопросу