Озонова діра - це локальне падіння концентрації озону в озоновому шарі Землі.
Озонова діра діаметром понад 1000 км вперше була виявлена в 1985 році в Південній півкулі над Антарктидою групою британських вчених на чолі з Джорджем Фарманом. Вона з'являлася щороку в серпні і припиняла своє існування в грудні-січні. У 2008 році розмір озонової діри над Антарктикою досяг рекордних розмірів у 27 млн. Км2. У 1992 році було виявлено, що над Північною півкулею в Арктиці також утворювалася озонова діра, але менших розмірів.
Процес утворення озонової діри
Спочатку припускали, що на озон впливають частинки, що викидаються при атомних взривах- намагалися пояснити зміна концентрації озону польотами ракет і висотних літаків. Зрештою було чітко встановлено, що на утримання озону впливають азотсодержащие забруднювачі повітряного середовища, які з'являються як в результаті природних процесів, так і в результаті антропогенних забруднень.
Антропогенні забруднення
NО утворюється в двигунах внутрішнього згоряння. Відповідно запуск ракет і понад звукових літаків призводить до руйнування озонового шару. Джерелом NО в стратосфері служить також газ N2О, який стійкий в тропосфері, а в стратосфері розпадається під дією жорсткого ультрафіолетового випромінювання.
Широке використання викопних багатств супроводжується виділенням в атмосферу великих мас різних хімічних сполук. Більшість антропогенних джерел сконцентровано в містах, що займають лише невелику частину території нашої планети. В результаті руху повітряних мас з підвітряного боку великих міст утворюється багатокілометровий шлейф забруднень.
Загальна забрудненість повітря зростає, джерелом якого є автомобільний транспорт.
Другим по потужності джерелом антропогенних органічних забруднювачів служить промислове виробництво. У викидах підприємств хімічної та нафтохімічної промисловості присутній широкий асортимент забруднювачів: компоненти вихідної сировини, проміжні, побічні та цільові продукти синтезу. Так, в газових викидах заводів синтетичних миючих засобів містяться алкани, а також карбонільні з'єднання, ефіри, карбонові кислоти. Заводи синтетичного каучуку забруднюють повітря вихідними мономерами і розчинниками. Підприємства лісохімічної промисловості виділяють альдегіди, кетони, спирти і карбонові кислоти, безліч терпенів (терпени-вуглеводні, продукти життєдіяльності рослин, молекули яких побудовані з ланок ізопренів). Целюлозно-паперові комбінати викидають великі газоподібних речовин (одорантів), таких, як метил-і діметилсульфід, діметілдісульфіди, а також формальдегід, спирти і феноли.
Помітним джерелом органічних забруднювачів атмосфери стає комунальне господарство міст (житлові і громадські будівлі, підприємства тепло- та водопостачання, хімчистки, звалища). Хоча внесок цього джерела в сумарну антропогенну емісію невелика, звідси надходять основні кількості небезпечних довгоживучих забруднювачів (наприклад, диоксидов), тому вони беруть участь у формуванні глобального фону деяких органічних екотоксикантів.
Будучи хімічно активними, молекули озону можуть реагувати з багатьма неорганічними і органічними сполуками. Головними речовинами, що вносять внесок у руйнування молекул озону, є прості речовини (водень, атоми кисню, хлору, брому), неорганічні (хлороводень, моноксид азоту) і органічні сполуки (метан, фторхлор- і фторбромфреони, які виділяють атоми хлору і брому). На відміну, наприклад від гідрофторфреонов, які розпадаються до атомів фтору, які, в свою чергу, швидко реагують з водою утворюючи стабільний фтороводород. Таким чином, фтор не бере участі в реакціях розпаду озону. Йод також не руйнує стратосферний озон, так як йодовмісні органічні речовини майже повністю витрачаються ще в тропосфері.
Природні процеси руйнування озонового шару
Процеси дегазації мантії Землі супроводжуються виділенням широкого спектру органічних сполук. Так, у пробах газів вулканів острова Кунашир і Камчатки ідентифіковано близько 100 органічних сполук з довжиною ланцюга до 12 вуглецевих атомів. Джерел багатих вуглеводнями газів є грязьові вулкани, що найчастіше зустрічаються в нафтоносних областях.
Земна кора містить різні гази у вільному стані, сорбованих різними породами і розчинені у воді. Частина цих газів по глибинних розломів і тріщин досягають поверхні Землі і дифундує в атмосферу. Про існування вуглеводневої дихання земної кори говорить підвищений, порівняно з глобальним фоном, вміст метану в приземному шарі повітря над нафтогазоносними басейнами.
Проведені дослідження показали, що в газах вулканів Нікарагуа міститься помітну кількість фторуглеводородов. Аналіз проб повітря, відібраних з кратера вулкана Масайя, також показали наявність в них фреонів разом з іншими органічними сполуками. Присутні галогенвуглеводні і в газах гідротермальних джерелах. Ці дані зажадали доказів того, що виявлені фторуглеводородов не мають антропогенного походження.
Досліджуючи це явище спільно з австралійськими колегами, одна з його першовідкривачів С.Соломон встановила, що хімічні реакції, що руйнують озон, відбуваються на поверхні крижаних кристалів і будь-яких інших частинок, що потрапили у високі стратосферні шари над полярними районами.
Так, досі сприяють утворенню озонових дірок тверді частинки, що потрапили в стратосферу ще в 1991 році при виверженні вулкана Пінатубо на Філіппінських островах. Ці частинки вулканічного походження надають хлору, що надходить у атмосферу з аерозолями хлорфторуглеводородов, більшу ефективність у процесах руйнування ними озоносфери.
Хімічні реакції за участю сульфатних часток, вивержених вулканом, значно прискорюють виснаження озону над Південним півкулею Землі: згідно зі спостереженнями, реакції прискорювалися майже на 3%, і тільки тепер даний ефект почав зникати.
Наслідки освіти озонової діри
Озонова діра становить небезпеку для живих організмів, оскільки озоновий шар захищає поверхню Землі від надмірних доз ультрафіолетового випромінювання Сонця. Ослаблення озонового шару підсилює потік сонячної радіації на землю і викликає у людей зростання числа ракових утворень шкіри. Також від підвищеного рівня випромінювання страждають рослини і тварини.
Відновлення озонового шару
Проблема скорочення озону в атмосфері відразу привернула до себе увагу світової спільноти. У 1985 році була прийнята Віденська конвенція про охорону озонового шару. У 1987 році був прийнятий Монреальський протокол, за яким визначили перелік найбільш небезпечних хлорфторуглеродов, і країни-виробники хлорфторуглеродов зобов'язалися знизити їх випуск. У червні 1990 року в Лондоні в Монреальський протокол внесли уточнення: до 1995 року знизити виробництво фреонів вдвічі, а до 2000 року припинити його зовсім.
Людством було вжито заходів щодо обмеження викидів хлор-і бромсодержащих фреонів (хладонов) шляхом переходу на фторвмісні фреони. Однак процес відновлення озонового шару повинен зайняти кілька десятиліть через велику обсягом накопичених в атмосфері фреонів, які мають період розпаду в десятки і сотні років. Тому затягування озонової діри не варто очікувати раніше 2048.