Углекислый газ – 0,03

2. Озоновый слой

Максимальная концентрация озона сосредоточена в cтратосфере на высотах 15-30 км.

Его масса мала (при Р = 1 атм. толщина слоя была бы 3 мм).

Озоновый слой толще на экваторе и тоньше на полюсах. Его колебания во времени - 20 % (солнечная активность, циркуляция атмосферы).

Озон защищает живые организмы Земли от вредного и даже губительного воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца (UV). Озон поглощает ее жесткую часть (UVC) с длинами волн 100 – 280 нм (1 нм = 10^{-9 м) и большую часть менее энергичной, но также опасной} UVBрадиации с длинами волн = 280 – 315 нм.

С воздействием жесткой ультрафиолетовой радиации связаны неизлечимые формы рака кожи, болезни глаз, нарушения иммунной системы людей, неблагоприятные воздействия на жизнедеятельность планктона в океане (планктон – жизненная пленка океана, приуроченная к границе раздела фаз – газообразной и жидкой.Фитопланктоны – водоросли и фотосинтезирующие бактерии, зоопланктоны – мелкие рачки и др.), снижения уровня урожая зерновых и другие экологические последствия.

Предполагается, что жизнь на Земле возникла после образования в атмосфере Земли озонового слоя, когда сформировалась ее надежная защита. Поэтому понятно современное беспокойство за состоянием озонового слоя.

Молекула озона (О₃) состоит из трех атомов кислорода. Озон в стратосфере образует в результате фотохимической диссоциации молекулярного кислорода под воздействием солнечной радиации с длиной волны менее 240 нм (hl<240нм).

О₂ + hlÞО + О

2(О + О₂) +М Þ О₃ + М

где М – любая молекула (обычно азота или кислорода), уносящая из реакции избыток энергии.

Химизм разрушения озона и превращения его в кислород выглядит следующим образом:

Х + О₃ Þ ХО + О₂

О₃ + hlÞ О + О₂

О + ХО Þ Х + О₂

где Х и ХО – атомы и молекулы, катализирующие превращение озона в кислород.

В естественных условиях наиболее важными катализаторами являются оксиды азота (NOи NO₂).Они образуются вследствие окисления нитрита кислорода (N₂О), происходящего на суше и в океанах главным образом вследствие естественных микробиологических процессов. Тропические леса являются важным источником нитрита кислорода.

В настоящее время деятельность человека (использование азотных удобрений, сжигание биомассы, сжигание горючих ископаемых и др.) обеспечивают примерно 30 – 40 % от естественной эмиссии нитрата кислорода, и эта доля продолжает увеличиваться.

Возрастающее производство и применение хлорфторуглеводородов, ранее не существовавших в природе. Также ведет к прогрессирующей деградации озонового слоя.

Семейство хлорфтор(бром)углеводородов (ХФУ) насчитывает ряд сравнительно недорогих синтезирующих веществ. Они нашли широкое применение как хладоносители (фреоны) в холодильниках и кондиционерах воздуха, а также в качестве растворителей, пенообразователей, распылителей (аэрозолей) в различных областях индустрии. ХФУ отличаются малой химической активностью и поэтому высокой продолжительностью существования в атмосфере. Это свойство и играет решающую роль в разрушении озонового слоя.

Эти вещества постепенно мигрируют в стратосферу. На высоте около 25 км вследствие более высокой, чем в приземном слое, интенсивности солнечной радиации происходит их разрушение с выделением атомов хлора (Сl) и молекул моноксида хлора (СlO), которые являются более сильными катализаторами процесса разрушения молекул озона, чем оксиды азота.

Cl+ О₃ÞClO+ О₂

ClO+ О ÞCl+ О₂

При этом процессе каждый атом хлора может разрушить 10⁵ молекул озона. Подобные реакции происходят и при участии атомов и соединений брома.

Деградация озонового слоя есть следствие нескольких сотен химических реакций в атмосфере, часть из которых протекает с запозданием в 10 – 15 лет по сравнению со временем поступления данного вещества в атмосферу.

Расчеты демонстрируют весьма значительные неблагоприятные последствия деградации озонового слоя. Предположительно, потери озона достигнут 6-7% от его первоначального количества, что будет соответствовать увеличению среднего годового количества биологически вредной части УФ радиации на 6-12%. По прогнозу это приведет к тому, что в США, например, к середине нынешнего столетия будет на 100000 больше случаев заболевания раком кожи по сравнению с 1960 г., а общее дополнительное количество заболевших достигнет 3 млн. человек.

Вследствие деятельности человека с конца 1960 г.г. до 1995 г. озоновый слой потерял около 5% массы. Следствием этого явилось образование озоновой «дыры» над Антарктидой, где содержание озона в атмосфере в октябре - ноябре ежегодно на 40% ниже среднего. Подобные «дыры» были обнаружены и в других районах мира.

В 1988 г. был подписан Монреальский протокол к Конвенции по защите озонового слоя, предусматривающий постепенное сокращение производства и употребления хлорфторуглеводородов.

В увязке с проблемами угольного метана и метана как газа вообще необходимо отметить, что метан кроме прямого участия в парниковом эффекте способствует также разрушению озонового слоя, так как в стратосфере реагирует с гидроксильными радикалами (ОН), которые являются основными компанентами, дезактивирующими многие соединения, в том числе фторхлоруглеводороды, разрушающие озоновый слой.

Гидроксильные радикалы – ОН:

СН₄ + ОН Þ СН₃ + Н₂О

В атмосфере могут также происходить окисление метана озоном с разрушением последнего. Этот процесс протекает более интенсивно под воздействием тихого электрического разряда.