Ozonskikt

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 mars 2021; kontroller kräver 13 redigeringar .

Ozonskiktet är en del av stratosfären på en höjd av 20 till 40 km (på tropiska breddgrader 25-30 km , på tempererade breddgrader 20-25 , i polar 15-20 ), med den högsta halten av ozon (ett ämne vars molekyl består av tre syreatomer, O 3 ), som bildas som ett resultat av solens UV-strålning på molekylärt syre (O 2 ). Samtidigt, med den största intensiteten, just på grund av processerna för nedbrytning av syre, vars atomer sedan bildar ozon, sker absorptionen av den nära (till det synliga ljuset) delen av solspektrumets ultravioletta. Dessutom leder dissociationen av ozon under påverkan av ultraviolett strålning till absorptionen av dess hårdaste del.

Cirka 90 % av atmosfäriskt ozon finns i stratosfären, främst på en höjd av 20 till 40 km över jordens yta. Dess koncentration i stratosfären är mellan 2 och 8 delar per miljon. Den totala mängden ozon i atmosfären är sådan att om det var möjligt att flytta allt till havsnivån och koncentrera det till atmosfärstryck vid 0 °C, skulle det uppta ett skikt endast 3 mm högt (detta motsvarar 300 Dobson-enheter , eller 300 × 2,69 × 10 16 ozonmolekyler per kvadratcentimeter av jordens yta). Som jämförelse skulle hela atmosfären komprimerad under normalt tryck bilda ett lager på 8 km . Ozonskiktet absorberar från 97 till 99 % av solstrålningen i våglängdsområdet från 200 till 315 nm.

Mycket farlig ultraviolett ljus i UV-c-området ( 100–280 nm ) absorberas nästan helt av syre ( <200 nm med bildning av monosyre och ytterligare ozon) och ozon ( 200–280 nm ) i de översta lagren av atmosfären, över 35 km. UV-b-området ( 280-315 nm ), som orsakar solbränna och hudcancer, absorberas nästan helt av ozon, endast några få procent når jordens yta, och i den långvågiga delen av detta område, medan de har en våglängd på 290 nm är ozonskiktets absorptionskoefficient 3 ,5×10 8 . UV-a-området ( 315-400 nm ), närmast synligt ljus ( 400-700 nm ), absorberas nästan inte (se fig.) [1] .

På grund av uppvärmningen av luften på grund av absorptionen av solljus av ozon uppstår en temperaturinversion, det vill säga en ökning av temperaturen med höjden. Således är troposfären och stratosfären åtskilda av tropopausen och blandning av luft mellan dessa skikt av atmosfären är svår.

Ozonskiktet bildades i jordens atmosfär för 1,85-0,85 miljarder år sedan, när tillräckligt med syre ackumulerades i det på grund av fotosyntesen [2] . Först efter bildandet av ozonskiktet kunde liv (inklusive växter) dyka upp från haven [3] ; utan detta skulle högt utvecklade livsformer som däggdjur, inklusive människor, inte ha uppstått.

Historia om upptäckten av ozonskiktet

Upptäckarna av ozonskiktet var de franska fysikerna Charles Fabry och Henri Buisson . 1912 lyckades de använda spektroskopiska mätningar av ultraviolett strålning för att bevisa förekomsten av ozon i atmosfärens lager på avstånd från jorden.

Med hjälp av data från den ultravioletta spektrometern ombord på Venus Express orbiter har astronomer upptäckt ozonlagret i Venus atmosfär [4] [5] .

Chapman-mekanism

Mekanismen för bildning och konsumtion av ozon föreslogs av Sidney Chapman 1930 och bär hans namn.

Ozonbildningsreaktioner:

{\mathsf {O_{2}+h\nu \rightarrow 2O:}}

{\displaystyle {\mathsf {O_{2}+O:\rightarrow O_{3))))

Fotolys av molekylärt syre sker i stratosfären under påverkan av ultraviolett strålning med en våglängd på 175-200 nm och upp till 242 nm .

Ozon förbrukas i reaktionerna av fotolys och interaktion med atomärt syre:

{\mathsf {O_{3}+h\nu \rightarrow O_{2}+O:}}

{\displaystyle {\mathsf {O_{3}+O:\rightarrow 2O_{2))))

Sätt att döda ozon

Utöver de reaktioner som ingår i Chapman-mekanismen, finns det ett antal andra reaktioner som leder till att ozon förstörs. De är alla kombinerade i flera familjer, varav de viktigaste är kväve, syre (från Chapman-mekanismen), väte och halogen. Dessa reaktioner är katalytiska cykler, så de kallas också motsvarande cykler.

Kvävecykel (NOx ) :

{\mathsf {N_{2}O+O\cdot (\Delta ^{1})\rightarrow 2NO))

{\displaystyle {\mathsf {O_{3}+NO\rightarrow NO_{2}+O_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {NO_{2}+O:\rightarrow NO+O_{2))))

Vätecykel (HO x ):

{\mathsf {H_{2}O+O:\rightarrow 2HO\cdot ))

{\displaystyle {\mathsf {HO\cdot +O_{3}\högerpil HO_{2}\cdot +O_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {HO_{2}\cdot +O_{3}\högerpil HO\cdot +2O_{2))))

Klorcykel (ClO x ):

{\mathsf {CFCl_{3}+h\nu \rightarrow CFCl_{2}\cdot +Cl\cdot ))

{\displaystyle {\mathsf {Cl\cdot +O_{3}\högerpil ClO\cdot +O_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {ClO\cdot +O:\högerpil Cl\cdot +O_{2))))

Andel i ozonkonsumtion för olika kemiska familjer på olika höjder: [6]

Tryck, hPa	kvävehaltig	syre	väte	halogen
1,31	0,10	0,26	0,41	0,21
3,78	0,50	0,14	0,11	0,25
8,93	0,68	0,11	0,08	0,13
21.9	0,46	0,12	0,19	0,20
55,8	0,12	0,03	0,48	0,14

Andelen av halogenförfallsvägen för stratosfäriskt ozon har ökat som ett resultat av mänskliga aktiviteter, vilket leder till bildandet av ozonhål . 1994 utropade FN:s generalförsamling den 16 september till den årliga internationella dagen för bevarandet av ozonskiktet .

Måttenhet för ozonskiktets tjocklek

Måttenheten för ozonskiktets tjocklek är Dobson-enheten (DU).

Anteckningar

↑ Matsumi Y., Kawasaki M. Photolysis of Atmospheric Ozone in the Ultraviolet Region // Chem . Varv. : journal. - 2003. - Vol. 103 , nr. 12 . - P. 4767-4781 . - doi : 10.1021/cr0205255 . — PMID 14664632 .
↑ Gehrels N., Claude M. Laird, Charles H. Jackman, John K. M. Cannizo, Barbara J. Mattson, Wan Chen (2003) Ozonutarmning från närliggande supernovor. The Astrophysical Journal, 585: 1169-1176.
↑ I. K. Larin. Ozonskiktets kemi och livet på jorden // Kemi och liv - XXI-talet. - 2000. - Nr 7 . - S. 10-15 . (ryska)
↑ Upptäckt av molntopp ozon på Venus . Hämtad 27 november 2018. Arkiverad från originalet 31 maj 2019. (obestämd)
↑ Ozonskikt upptäckt på Venus Arkiverad 28 november 2018 på Wayback Machine 27 november 2018
↑ Andrew Dessler. Stratosfäriskt ozons kemi och fysik. Akademisk press. 2000

Se även

Länkar

Jordens ozonskikt. Arkiverad 24 november 2007 på Wayback Machine
Ozonskiktets kemi. Arkiverad 16 februari 2012 på Wayback Machine

Artiklar och recensioner

Ozon i atmosfären. Ozonskiktet är jordens ultravioletta sköld
Ozonlagrets kemi och alkemi Arkiverad 14 februari 2008 på Wayback Machine
Skydd av ozonskiktet i världen

Internationella avtal

Ordböcker och uppslagsverk

I bibliografiska kataloger
BNE : XX545363 BNF : 122513315 GND : 4130365-9 J9U : 987007548821005171 LCCN : sh88004695 NDL : 00576770 NKC : ph123891 SUDOC : 031265022 , 171872975

Jordens atmosfär
Atmosfärens struktur	planetariskt gränsskikt Troposfär tropopaus Stratosfär Ozonskikt Stratopaus Jonosfär Mesosfären mesopaus Karman Line Termosfär Termopaus Turbopaus exobase Exosfär
se även	Luft Atmosfär standard atmosfär Atmosfärsfysik Meteorologi Klimatologi Telluriska linjer