Любопытные факты об озоновом слое земли и его разрушении. Интересные факты про озон Озоновая дыра - определение

Озоновый слой — это часть стратосферы Земли на высоте от 12 до 30 км (в зависимости от широты). Он возник под воздействием солнечного ультрафиолета, который разбил молекулярный кислород О2 на атомы. Эти атомы затем соединились с другими молекулами О2 и превратились в озон — О3. По сути, чем выше концентрация озона, тем лучше он защищает биологические организмы от солнечной радиации.

Словосочетание «озоновая дыра» появилось не потому, что в озоне на самом деле нашли дыры. Термин этот возник благодаря спутниковым снимкам общего содержания озона в атмосфере над Антарктикой, на которых было видно, как меняется толщина озонового слоя, в зависимости от сезона.

Разрушение озонового слоя и воздействие фреонов

Впервые о том, что озоновый слой истончается, заговорили в 1957 году. Некоторые исследователи в процессе колебания толщины озонового слоя проблемы не видят. В конце полярной зимы и в начале полярной весны слой озона сокращается, а после наступления полярного лета он увеличивается.

Считается, что фреоны, используемые в производстве бытовых аэрозолей, вспенивателя теплоизоляции и холодильников, оказывают негативное влияние на озоновый слой. Как только появились соответствующие исследования, производители этих вещество пытались дискредитировать гипотезу.

Однако тот факт, что фреон влияет на истощение озонового слоя, доказали исследователи Пауль Крутцен , Марио Молина и Шервуд Роуланд в 1995 году. За это им была вручена Нобелевская премия.

Озоновые дыры

Основные выбросы фреонов происходят в Северном полушарии, а наиболее интенсивное истощение озонового слоя наблюдается над Антарктикой. Почему? Оказывается, фреоны хорошо перемещаются в слоях тропосферы и стратосферы, а срок их «жизни» исчисляется годами.

Ветер разносит фреоны по всей атмосфере, в том числе и в Антарктику. При очень низких температурах происходит необычная химическая реакция — на ледяных кристалликах стратосферных облаков из фреонов выделяется хлор и замерзает. С приходом весны льдинки тают, и высвобождается хлор, который разрушает озон.

Разрушается ли озоновый слой только над Антарктикой? Нет. Озоновый слой истончается над обоими полушариями, что доказано долговременными измерениями концентрации озона в разных точках планеты.

Глобальное потепление

Не все учёные сходятся во мнении относительно глобального потепления. Хотя в 1995 году на Мадридской конференции ООН потепление было признано научным фактом, некоторые до сих пор считают это мифом и приводят свои доказательства.

Согласно наиболее распространённой точке зрения в научной сфере, глобальное потепление — это реальность, и происходит оно из-за деятельности человека. Не последнюю роль в этом играет истончение озонового слоя.

Как следует из последних наблюдений, северные реки остаются замёрзшими в среднем на 2 недели меньше, чем раньше. Кроме того, продолжается таяние ледников.

Всем хорошо известно как необычно пахнет воздух после грозы. Это запах образующегося во время электрических разрядов озона, который недаром в переводе с греческого означает «пахучий». Характерный запах озона не спутать ни с чем - он пахнет свежестью.

Озоном называется активный кислород. Это соединение из 3-х атомов кислорода. Молекулярная формула – O3, молекулярный вес 48, что тяжелее кислорода в 2,5 раза. Молекула О3 неустойчива и при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно за несколько десятков минут превращается в O2 с выделением тепла.

Озоновый слой находится от 19 до 35 км над поверхностью Земли. Озон образуется и близко к поверхности Земли во время грозы, при ударе молнии, и в рентгеновском оборудовании.

Озон соединяется с другими веществами значительно быстрее, чем кислород. Озон очень быстро убивает бактерии, по этой причине его используют для очистки воды и воздуха в помещениях.

Впервые озон был обнаружен в 1785 году голландским физиком Ван Марумом. В 1850 году была определена высокая активность озона как окислителя и способность его присоединяться к двойным связям в реакциях со многими органическими соединениями. Оба эти свойства озона в дальнейшем нашли широкое практическое применение.

Озон, являясь одним из сильнейших окислителей, обладает сильными дезинфицирующими свойствами. Он способен разрушать вирусы, бактерии, а также воздействовать на те микроорганизмы, которые устойчивы к действию хлора.

Озон для очистки воды применяется уже более ста лет. Впервые для обеззараживания и дезодорации воды озон был применен в 1898 году в г. Сан Мор (Франция). Уже в 1907 году был построен первый завод по озонированию воды во французском городе Бон Вуаяж, который обрабатывал 22500 кубических метров воды в сутки из реки Вазюби для нужд города Ниццы. В 1911 г. была пущена в эксплуатацию станция озонирования питьевой воды в Санкт-Петербурге. В 1916 г. действовало уже 49 установок по озонированию питьевой воды. Широкое же распространение озон получил только в течение последних 30 лет благодаря появлению надежных, компактных и энергосберегающих аппаратов для его синтеза – озонаторов (генераторов озона).

А как антисептическое средство, был использован во время Первой мировой войны. С 1935 г. стали использовать введение озонокислородной смеси ректально для лечения различных заболеваний кишечника (проктит, геморрой, язвенный колит, свищи, подавление патогенных микроорганизмов). Изучение действия озона позволило использовать его в хирургической практике при инфекционных поражениях, лечении туберкулеза, пневмонии, гепатита, герпетической инфекции, анемии и пр. В Москве в 1992 г. под руководством заслуженного деятеля науки РФ, Д.М.Н. Змызговой А.В. создан «Научно-практический центр озонотерапии», где озон используется для лече­ния многих заболеваний. Сегодня озон считается популярными эффективным средством обеззараживания воды, воздуха и очищения продуктов питания.

В настоящее время 95% питьевой воды в Европе и США проходит подготовку с использованием озона. Озонирование применяют также при очистке сточных вод от фенолов, нефтепродуктов, цианидов, сульфидов и др. примесей, опасных для окружающей среды.

Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете. Образуя озоновый слой в стратосфере, он защищает растения и животных от жёсткого ультрафиолетового излучения. Поэтому проблема образования озоновых дыр имеет особое значение. Самая большая озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 году, на Южном полушарии, над Антарктидой.

Озон - слово греческого происхождения, которое в переводе означает “пахучий”. Что такое озон? По своей сути, озон О3 - это газ голубого цвета с характерным запахом, который ассоциируется с запахом воздуха после грозового дождя. Особенно ощущается вблизи источников электрического тока.

История обнаружения озона учеными

Что такое озон? Как он был открыт? В 1785 физиком из Голландии Мартином ван Марумом было проведено несколько экспериментов, направленных на исследование воздействия электрического тока на кислород. По их результатам ученый исследовал появление специфической "электрической материи". Продолжая работать в данном направлении, в 1850 году ему удалось определить способность озона взаимодействовать с органическими соединениями и его свойство в качестве окислителя.

Впервые дезинфицирующие свойства озона были применены в 1898 году на территории Франции. В городке Бон Вояж был построен завод, который осуществлял обеззараживание и дезинфекцию воды из реки Вазюби. В России первый завод по озонированию был запущен в Санкт-Петербурге в 1911 году.

Широкое применение озон получил в годы Первой мировой войны в качестве антисептического средства. Озонокислородная смесь применялась для лечения заболеваний кишечника, пневмонии, гепатита и практиковалась при инфекционных поражениях после хирургического вмешательства. Особенно активно озонированием начали заниматься с 1980 года, толчком к этому стало появление на рынке надежных и энергосберегающих В настоящее время с помощью озона очищают около 95% воды в США и по всей Европе.

Технология образования озона

Что такое озон? Как он образуется? В естественной среде озон находится в атмосфере Земли на высоте 25 км. По сути, это газ, который образуется в результате ультрафиолетового излучения Солнца. На поверхности он образует слой толщиной 19-35 км, который защищает Землю от проникновения солнечной радиации. Согласно трактовке химиков, озон - это активный кислород (соединение трех атомов кислорода). В газообразном состоянии он голубой, в жидком имеет оттенок индиго, а в твердом - это темно-синие кристаллы. О3 - это его молекулярная формула.

Каков вред озона? Он относится к самому высокому классу опасности - это очень ядовитый газ, токсичность которого приравнивается к категории боевых отравляющих веществ. Причиной его появления являются электрические разряды в атмосфере (3O2 = 2O3). В природе почувствовать его можно после сильных вспышек молний. Озон хорошо взаимодействует с другими соединениями и считается одним из Поэтому его используют для уничтожения бактерий, вирусов, микроорганизмов, для очистки воды и воздуха.

Негативное влияние озона

На что влияет озон? Характерной особенностью этого газа является способность быстро взаимодействовать с другими веществами. Если в природе наблюдается превышение нормативных показателей, то в результате его взаимодействия с тканями человека могут возникнуть опасные вещества и заболевания. Озон - сильнодействующий окислитель, при взаимодействии с которым быстро разрушаются:

• натуральная резина;
• металлы, за исключением золота, платины и иридия;
• бытовые приборы;
• электроника.

При больших концентрациях озона в воздухе происходит ухудшение здоровья и самочувствия человека, в частности:

• раздражается слизистая оболочка глаз;
• нарушается функционирование органов дыхания, которое приведет к параличу легких;
• наблюдается общая усталость организма;
• появляются головные боли;
• возможно появление аллергических реакций;
• жжение в горле и тошнота;
• происходит негативное влияние на нервную систему.

Полезные свойства озона

Очищает ли озон воздух? Да, несмотря на свою газ является очень полезным для человека. В небольших концентрациях он отмечается отличными дезинфицирующими и дезодорирующими свойствами. В частности, он губительно действует на вредные микроорганизмы и производит к уничтожению:

• вирусов;
• различных видов микробов;
• бактерий;
• грибков;
• микроорганизмов.

Чаще всего озон используют во время эпидемии гриппа и вспышек опасных инфекционных заболеваний. С его помощью очищают воду от разного рода примесей и соединений железа, при этом обогащают ее кислородом и минералами.

Интересная информация об озоне, сфера его применения

Отличные дезинфицирующие свойства и отсутствие побочных эффектов привели к появлению спроса на озон и его широкому применению в различных отраслях экономики. В наши дни озон успешно используется для:

• удовлетворения потребностей фармацевтической отрасли;
• очистки воды в аквариумах и рыбных хозяйствах;
• дезинфекции бассейнов;
• медицинских целей;
• косметических процедур.

В медицинской отрасли озонирование практикуется при язвах, ожогах, экземах, варикозе, ранах и дерматологических заболеваниях. В косметологии озон применяют для борьбы со старением кожи, целлюлитом и лишним весом.

Влияние озона на жизнедеятельность живых существ

Что такое озон? Как он влияет на жизнь на Земле? Согласно исследованиям ученых, 10% озона находится в тропосфере. Этот озон является составным компонентом смогов и выполняет роль загрязнителя. Он негативно сказывается на дыхательных органах людей, животных и замедляет рост растений. Однако его количество очень мало, чтобы существенно вредить здоровью. Значительная часть вредного озона в составе смогов - это продукты функционирования автомобилей и электростанций.

Значительно больше озона (около 90%) находится в стратосфере. Этот поглощает биологически вредное ультрафиолетовое излучение Солнца, тем самым защищая людей, флору и фауну от негативных последствий.

Кто же не помнит, как бодрит после грозы свежий воздух! И какой приятный запах стоит после ударов молний. И этот аромат невозможно спутать ни с одним другим. Он ассоциируется со свежестью. Этот запах создает озон, молекулы которого появляются при прохождении молнии через атмосферу. Именно особому аромату озон обязан своим названием. На популярном в прошлом у ученых греческом языке это слово и означает« пахучий».

С химической точки зрения озон — модификация обычного кислорода. Благодаря химическим свойствам его еще называют активным кислородом. Если молекула обычного и привычного кислорода состоит из двух одинаковых атомов(его формула О2), то в молекуле озона содержится три таких же атома, и ее формула — О3. Молекулярная масса этого газа в 1,5 раза больше, чем у кислорода, и составляет 48(против 32 у О2). При стандартных, или обычных условиях(температура и давление) озон самопроизвольно превращается в кислород, и эта реакция происходит с выделением тепла.

В атмосфере земли имеется озоновый слой, расположенный на высоте 20−30 км выше уровня поверхности. В нижней части атмосферы озон возникает при прохождении больших энергий через атмосферу — ударе молнии, мощных электрических разрядах, работе рентгеновского оборудования.

Химическая активность озона намного выше, чем у его изомера — молекулярного кислорода. Он значительно быстрее, чем молекулярный кислород, образует химические связи с самыми разнообразными веществами. Озон часто используют для борьбы с бактериями — он быстро их убивает. Поэтому его применяют при дезинфекции питьевой воды или воздуха.

А кто же открыл Озон?

Открытие озона — заслуга физика из Голландии Ван Марума. Он сообщил научной общественности об открытии в 1785 году. Спустя больше полувека, в 1850, была исследована его окислительная способность, и открыта способность формировать сдвоенные молекулярные связи при взаимодействии с органическими молекулами. Практическое применение этих свойств сегодня часто можно встретить во многих отраслях промышленности.

Озон — очень сильный окислитель. Кроме того, широко используются его дезинфицирующие способности. Он пагубно действует на любые микроорганизмы, включая вирусы. Погибают от озона и виды, нечувствительные к воздействию соединений хлора.

Применяется озон и вместо традиционного хлорирования для подготовки питьевой воды. Первое его применение в этом качестве было поведено в 1898 году, в городе Сан Мор во Франции. А первое предприятие по промышленному озонированию появился в 1907 году, в городке Бон Вуаяж . Он обрабатывал в сутки до 22 500 кубометров воды из реки Вазюби, поставляя ее в Ниццу. В Российской Империи первая такая станция появилась в 1911 году в Санкт-Петербурге, и до 1916 года это направление водоочистки активно развивалось. Новый виток такой обработки начался с 1980-х годов, после изобретения компактных, надежных, но главное — более экономных озонаторов — устройств для производства озона в промышленных объемах.

В ходе Первой мировой войны применялся озон и в медицине, в качестве антисептика. С 1935 года начались опыты по применению озона в качестве терапии болезней кишечника. Ректальное введение газа показало благоприятный эффект при многих язвенных заболеваниях, колитах, геморрое и уничтожении патогенной микрофлоры кишечника. Проводились опыты по использованию озона в хирургии, в лечении туберкулеза, других болезней легких, герпеса, многочисленных инфекционных и прочих заболеваний.

Сегодня озон становится все более популярным для уничтожения микробов в воде, воздухе и продуктах, так как этот метод надает неприятных эффектов и нежелательного запаха.

В Европейских странах и США сегодня подготовка питьевой воды с участием озона составляет 95% от всего ее объема. Озонирование и для очистки промышленных и бытовых стоков. Обработка убирает следы многих опасных веществ: цианидов, остатков переработки нефтепродуктов, соединений серы, фенолов и других опасных отходов, которые могут нарушить экологическое равновесие.

Атмосферный озон, образующийся в верхних слоях атмосферы, защищает все живое от жесткого ультрафиолетового излучения. Поэтому истончение этого слоя и образование« озоновых дыр» может крайне неблагоприятно сказаться на всем животном и растительном мире, включая человека.

МОСКВА, 16 сен — РИА Новости. Международный день охраны озонового слоя, тонкого "щита", защищающего все живое на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца, отмечается в понедельник, 16 сентября — в этот день в 1987 году был подписан знаменитый Монреальский протокол.

В нормальных условиях озон, или O3, — бледно-голубой газ, который по мере охлаждения превращается в темно-синюю жидкость, а затем и в иссиня-черные кристаллы. Всего на озон в атмосфере планеты приходится около 0,6 части на миллион по объему: это значит, например, что в каждом кубометре атмосферы всего 0,6 кубического сантиметра озона. Для сравнения, углекислого газа в атмосфере уже около 400 частей на миллион — то есть больше двух стаканов на тот же кубометр воздуха.

На самом деле, такую небольшую концентрацию озона можно назвать благом для Земли: этот газ, который на высоте 15-30 километров образует спасительный озоновый слой, в непосредственной близости от человека куда менее "благороден". Озон по российской классификации относится к веществам наивысшего, первого класса опасности — это очень сильный окислитель, который крайне токсичен для человека.

Разобраться в разных свойствах непростого озона РИА Новости помогал старший научный сотрудник лаборатории катализа и газовой электрохимии химического факультета МГУ имени Ломоносова Вадим Самойлович.

Озоновый щит

"Это достаточно хорошо изученный газ, практически все изучено — всего никогда не бывает, но основное все (известно)… У озона много всяких применений. Но и не забывайте, что, вообще говоря, жизнь возникла благодаря озоновому слою — это, наверное, главный момент", — говорит Самойлович.

В стратосфере озон образуется из кислорода в результате фотохимических реакций — такие реакции начинаются под воздействием солнечного излучения. Там концентрация озона уже выше — около 8 миллилитров на кубический метр. Разрушается газ при "встрече" с некоторыми соединениями, например, атомарным хлором и бромом — именно эти вещества входят в состав опасных хлорфторуглеродов, более известных как фреоны. До появления Монреальского протокола они использовались, в частности, в холодильной промышленности и как пропелленты в газовых баллончиках.

В 2012 году, когда Монреальский протокол отмечал 25-летие, эксперты Программы ООН по окружающей среде (UNEP) назвали защиту озонового слоя одной из всего четырех ключевых экологических проблем, в решении которой человечеству удалось добиться значительных успехов. Тогда же в UNEP отмечали, что содержание озона в стратосфере перестало снижаться с 1998 года, и, по прогнозам ученых, к 2050-2075 годам может вернуться к уровням, фиксировавшимся до 1980 года.

Озоновый смог

В 30 километрах от поверхности Земли озон "ведет себя" хорошо, но в тропосфере, приземном слое, он оказывается опасным загрязнителем. По данным UNEP, концентрация тропосферного озона в Северном полушарии за последние 100 лет выросла почти втрое, что к тому же делает его третьим по значимости "антропогенным" парниковым газом.

Здесь озон тоже не выбрасывается в атмосферу, а образуется под действием солнечного излучения в воздухе, который уже загрязнен "предшественниками" озона — оксидами азота, летучими углеводородами и некоторыми другими соединениями. В городах, где озон является одним из основных компонентов смога, в его появлении косвенно "виноваты" главным образом выбросы автотранспорта.

Страдают от приземного озона не только люди и климат. По оценкам специалистов UNEP, снижение концентрации тропосферного озона может помочь сохранить около 25 миллионов тонн риса, пшеницы, сои и кукурузы, которые ежегодно теряются из-за этого токсичного для растений газа.

Именно из-за того, что приземный озон уже совсем не так полезен, специалисты метеослужб и экологического мониторинга постоянно ведут наблюдение за его концентрациями в воздухе крупных городов, в том числе и Москвы.

Озон полезный

"Одно из очень интересных свойств озона — бактерицидное. Он по бактерицидности практически первый среди всех таких веществ, хлора, перекиси марганца, окиси хлора", — отмечает Вадим Самойлович.

Та же экстремальная природа озона, делающая его очень сильным окислителем, объясняет сферы применения этого газа. Озон используется для стерилизации и дезинфекции помещений, одежды, инструментов и, конечно, очистки воды — как питьевой, так и промышленной и даже сточной.

Кроме того, подчеркивает эксперт, озон во многих странах используется как заменитель хлора в установках для отбеливания целлюлозы.

"Хлор (при реакции) с органикой дает соответственно хлорорганику, которая гораздо более ядовитая, чем просто хлор. По большому счету, избежать этого (появления ядовитых отходов — ред.) можно либо резко уменьшив концентрацию хлора, либо просто устранив его. Один из вариантов — замена хлора на озон", — объяснил Самойлович.

Озонировать можно и воздух, и это тоже дает интересные результаты — так, по словам Самойловича, в Иванове специалисты ВНИИ охраны труда и их коллеги провели целую серию исследований, в ходе которых "в прядильных цехах в обычные воздуховоды вентиляции добавляли некоторое количество озона". В результате, распространенность респираторных заболеваний уменьшалась, а производительность труда, напротив, росла. Озонирование воздуха на складах пищевой продукции может повышать ее сохранность, и такие опыты в других странах тоже есть.

Озон токсичный

Подвох с использованием озона все тот же — его токсичность. В России предельно допустимая концентрация (ПДК) по озону в атмосферном воздухе составляет 0,16 миллиграмма на кубический метр, а в воздухе рабочей зоны — 0,1 миллиграмма. Поэтому, отмечает Самойлович, то же озонирование требует постоянного мониторинга, что сильно усложняет дело.

"Это все-таки техника достаточно сложная. Вылить ведро какого-нибудь там бактерицида — это проще гораздо, вылил и все, а тут следить надо, какая-то подготовка должна быть", — говорит ученый.

Озон вредит организму человека медленно, но серьезно — при длительном нахождении в загрязненном озоном воздухе возрастает риск сердечно-сосудистых заболеваний и болезней дыхательных путей. Вступая в реакцию с холестерином, он образует нерастворимые соединения, что приводит к развитию атеросклероза.

"При концентрациях выше предельно допустимых могут возникать головная боль, раздражение слизистых, кашель, головокружение, общая усталость, упадок сердечной деятельности. Токсичный приземной озон приводит к появлению или обострению болезней органов дыхания, в группе риска находятся дети, пожилые люди, астматики", — отмечается на сайте Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета.

Озон взрывоопасный

Озон вредно не только вдыхать — спички тоже стоит спрятать подальше, потому что этот газ весьма взрывоопасен. Традиционно "порогом" опасной концентрации газообразного озона считается 300-350 миллилитров на литр воздуха, хотя некоторые ученые работают и с более высокими уровнями, говорит Самойлович. А вот жидкий озон — та самая синяя жидкость, темнеющая по мере охлаждения — взрывается самопроизвольно.

Именно это мешает использовать жидкий озон как окислитель в ракетном топливе — такие идеи появились вскоре после начала космической эры.

"Наша лаборатория в университете возникла как раз на такой идее. У каждого топлива ракетного есть своя теплотворная способность в реакции, то есть сколько тепла выделяется, когда оно сгорает, и отсюда насколько мощной будет ракета. Так вот, известно, что самый мощный вариант — жидкий водород смешивать с жидким озоном… Но есть один минус. Жидкий озон взрывается, причем взрывается спонтанно, то есть без каких-либо видимых причин", — говорит представитель МГУ.

По его словам, и советские, и американские лаборатории потратили "огромное количество сил и времени на то, чтобы сделать это каким-то безопасным (делом) — выяснилось, что сделать это невозможно". Самойлович вспоминает, что однажды коллегам из США удалось получить особо чистый озон, который "вроде бы" не взрывался, "уже все били в литавры", но затем взорвался весь завод, и работы были прекращены.

"У нас были случаи, когда, скажем, колба с жидким озоном стоит, стоит, жидкий азот подливают туда, а потом — то ли азот там выкипел, то ли что — приходишь, а там половины установки нет, все разнесло в пыль. Отчего он взорвался — кто его знает", — отмечает ученый.