lovesouthernsocial.com

Ne olduğunu, hangi gazların etkilediğini ve ozon tabakasının ne zaman yenilenmesi gerektiğini bilin

Ozon tabakası nedir? Bu, Dünya gezegeninin ve dolayısıyla bizimkinin sağlığıyla ilgilenen herkes için çok önemli bir sorudur. Ancak buna cevap vermek için önce atmosferdeki bazı temel süreçlerin nasıl çalıştığını anlamanız gerekir.

Kimya ve hava kirliliği ile ilgili temel çevre sorunlarından biri, ozon tabakasının incelmesi (veya bozulması). Elbette bu konuyu zaten duymuşsunuzdur. Ozon tabakası, adından da anlaşılacağı gibi, Dünya atmosferinin yüksek konsantrasyonlarda ozon (O3) içeren bir tabakasıdır. En büyük konsantrasyon, stratosferde, Dünya yüzeyinden yaklaşık 20 km ila 25 km uzaklıkta bulunur. Bu konsantrasyonlar yüksek enlemlerde (kutuplarda) zirve yapar ve en düşük tropik bölgelerde görülür (O3 üretim oranı tropik bölgelerde daha yüksek olmasına rağmen).

"Ozon: kötü adam mı, iyi adam mı?" yazımızda da belirttiğimiz gibi, bu gaz hem son derece önemli hem de son derece zehirli bir kirletici olarak Dünya'daki yaşam için gerekli olabilir. Her şey içinde bulunduğu atmosferik katmana bağlıdır. Troposferde, o bir kötü adam. Stratosferde, iyi bir adam. Bu yazıda stratosferik ozonun işlevlerine, önemine, nasıl bozulduğuna ve bunun devam etmesinin nasıl önleneceğine değineceğiz.

Roller

Stratosferik ozon (iyi adam), belirli kanser türlerine neden olabilen bazı dalga boylarında (UV-B olarak adlandırılan tüm ultraviyole B radyasyonunu ve diğer radyasyon türlerinin bir kısmını emer) güneş radyasyonunu filtrelemekten sorumludur, en kötüsüdür. melanom. Aynı zamanda, gezegenin yüzeyinde yayılan tüm ısının dağılmasını önleyerek Dünya'yı sıcak tutma işlevine de sahiptir.

Ozon tabakası nedir?

Ozon tabakası, daha önce bahsedildiği gibi, O3 moleküllerinin yaklaşık %90'ını yoğunlaştıran bir tabakadır. B tipi ultraviyole güneş ışınlarını filtreleyerek tüm canlıları koruduğu için bu katman dünyadaki yaşam için gereklidir.Ozon yüksekliğine bağlı olarak farklı davranır. 1930'da Sydnei Chapman adında bir İngiliz fizikçi, stratosferik ozonun üretim ve bozunma süreçlerini dört adıma göre tanımladı: oksijenin fotolizi; ozon üretimi; ozon tüketimi I; ozon tüketimi II .

1. Oksijen fotolizi

Güneş radyasyonu, iki atomunu ayıran bir O2 molekülüne çarpar. Başka bir deyişle, bu ilk adım, bir ürün olarak iki serbest oksijen atomu (O) elde eder.

2. Ozon üretimi

Bu adımda, fotolizde üretilen serbest oksijenlerin (O) her biri bir O2 molekülü ile reaksiyona girerek ürün olarak ozon moleküllerini (O3) elde eder. Bu reaksiyon, reaksiyonun daha hızlı gerçekleşmesini sağlayan, ancak aktif olarak hareket etmeden ve reaktanlara (O ve O2) veya ürüne (O3) bağlanmadan bir katalizör atomu veya molekülü yardımıyla gerçekleşir.

Adım 3 ve 4, ozonun farklı şekillerde nasıl parçalanabileceğini gösterir:

3. Ozon tüketimi I

Üretim aşamasında oluşan ozon daha sonra güneş ışınımının etkisiyle (400 nanometre ile 600 nanometre arasında değişen dalga boylarının varlığında) tekrar bir O ve bir O2 molekülüne indirgenir.

4. Ozon tüketimi II

Ozonun (O3) bozulmasının bir başka yolu da serbest oksijen atomları (O) ile reaksiyona girmektir. Bu şekilde, tüm bu oksijen atomları yeniden birleşecek ve bir ürün olarak iki oksijen molekülü (O2) üretecektir.

Ancak ozon üretilir ve bozulursa, ozon tabakasını ne korur? Bu soruyu cevaplamak için, iki önemli faktörü göz önünde bulundurmalıyız: moleküllerin üretim/yıkım oranı (üretildikleri ve yok oldukları hız) ve ortalama ömürleri (herhangi bir bileşiğin konsantrasyonunu başlangıçtakinin yarısına düşürmek için gereken süre). konsantrasyon).

Moleküllerin üretim/yıkım hızı ile ilgili olarak, 1. ve 4. adımların işlemin 2. ve 3. adımlarından daha yavaş olduğu bulundu. Ancak her şey oksijen fotoliz adımında (adım 1) başladığı için üretilecek ozon konsantrasyonunun buna bağlı olduğunu söyleyebiliriz. Bu, O3 konsantrasyonunun neden 25 km'nin üzerindeki irtifalarda ve daha düşük irtifalarda azaldığını açıklar; 25 km'nin üzerindeki irtifalarda O2 konsantrasyonu azalır. Daha düşük atmosferik katmanlarda, oksijen moleküllerini parçalamak için daha az enerjiye sahip olan ve fotoliz oranlarını azaltan daha uzun dalga boyları baskındır.

Bu adımların büyük keşfine rağmen, sadece bu yok etme süreçlerini göz önünde bulundursaydık, gerçekte gözlemlenenin iki katı kadar yüksek O3 konsantrasyon değerleri elde ederdik. Bu, gösterilen adımlara ek olarak, Ozon İnceltici Maddelerin (ODS) neden olduğu doğal olmayan ozon incelmesi döngüleri olduğu için gerçekleşmez: halon, karbon tetraklorür (CTC), hidrokloroflorokarbon (HCFC), kloroflorokarbon (CFC) gibi ürünler ) ve metil bromür (CH3Br). Atmosfere salındıklarında, UV radyasyonu ile ayrıştıkları stratosfere hareket ederler, serbest klor atomlarını serbest bırakırlar, bu da ozon bağını kırarak klor monoksit ve oksijen gazı oluşturur. Oluşan klor monoksit, serbest oksijen atomlarıyla tekrar reaksiyona girecek ve oksijenle reaksiyona girecek olan daha fazla klor atomu oluşturacak ve bu böyle devam edecektir. Her bir klor atomunun stratosferde yaklaşık 100.000 ozon molekülünü parçalayabildiği ve 75 yıllık bir raf ömrüne sahip olduğu tahmin edilmektedir, ancak ozon ile neredeyse 100 yıl boyunca reaksiyona girecek kadar deşarj olmuştur. Hidrojen oksitler (HOx) ve azot oksitler (NOx) ile reaksiyona ek olarak, stratosferik O3 ile de reaksiyona girerek onu yok ederek ozon tabakasının bozulmasına katkıda bulunur.

Aşağıdaki tablo, Brezilya'da ODS tüketiminin geçmişini göstermektedir:

Ozon İncelten Maddeler nerede ve bunlardan nasıl kaçınılır?

CFC'ler

Kloroflorokarbonlar, çeşitli işlemlerde yaygın olarak uygulanan klor, flor ve karbon tarafından oluşturulan sentezlenmiş bileşiklerdir - başlıcaları aşağıda listelenmiştir:

• CFC-11: poliüretan köpüklerin imalatında bir genleştirici madde olarak, aerosollerde ve itici gaz olarak ilaçlarda, sıvı olarak evsel, ticari ve endüstriyel soğutmada kullanılır;
• CFC-12: CFC-11'in kullanıldığı ve sterilizatör olarak etilen oksit ile karıştırıldığı tüm işlemlerde uygulanır;
• CFC-113: temizleme solventleri gibi hassas elektronik elemanlarda kullanılır;
• CFC-114: aerosollerde ve ilaçlarda itici gaz olarak kullanılır;
• CFC-115: ticari soğutmada akışkan olarak kullanılır.

Bu bileşiklerin ozon tabakasına CO2'den (karbondioksit) yaklaşık 15 bin kat daha zararlı olduğu tahmin edilmektedir.

1985 yılında, ozon tabakasının korunmasına ilişkin Viyana Sözleşmesi 28 ülkede onaylanmıştır. CFC'lerin araştırılması, izlenmesi ve üretiminde işbirliği vaatleri ile sözleşme, etkileri hissedilmeden veya bilimsel olarak kanıtlanmadan önce küresel düzeyde bir çevre sorunuyla karşı karşıya kalma fikrini sundu. Bu nedenle Viyana Sözleşmesi, büyük uluslararası müzakerelerde ihtiyat ilkesinin uygulanmasının en büyük örneklerinden biri olarak kabul edilmektedir.

1987'de dört ülkeden 150 bilim insanından oluşan bir grup Antarktika'ya gitti ve o bölgede klor monoksit konsantrasyonunun gezegendeki herhangi bir yerden yaklaşık yüz kat daha yüksek olduğunu doğruladı. Daha sonra, aynı yılın 16 Eylül'ünde, Montreal Protokolü, CFC'lerin kademeli olarak yasaklanması ve bunların ozon tabakasına zararlı olmayan gazlarla değiştirilmesi ihtiyacını ortaya koydu. Bu protokol sayesinde 16 Eylül Dünya Ozon Tabakasını Koruma Günü olarak kabul ediliyor.

Ozon Tabakasının Korunmasına İlişkin Viyana Sözleşmesi ve Montreal Protokolü, 19 Mart 1990'da Brezilya'da onaylandı ve aynı yılın 6 Haziran'ında 99.280 Sayılı Kararname ile ülkede ilan edildi.

Brezilya'da, aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi, 2010 yılında CFC'lerin kullanımına tamamen son verilmiştir:

HCFC'ler

Hidrokloroflorokarbonlar, başlangıçta Brezilya tarafından küçük miktarlarda ithal edilen yapay maddelerdir. Ancak, CFC'lerin yasaklanması nedeniyle kullanım artıyor. Başlıca uygulamalar şunlardır:

üretim sektörü

• HCFC-22: klima ve köpüklü soğutma;
• HCFC-123: yangın söndürücüler;
• HCFC-141b: köpükler, çözücüler ve aerosoller;
• HCFC-142b: köpükler.

Hizmet Sektörü

• HCFC-22: klima soğutması;
• HCFC-123: soğutma makineleri (soğutucular);
• HCFC-141b: elektrik devrelerinin temizlenmesi;
• HCFC karışımları: klima soğutucuları.

Çevre Bakanlığı'na (MMA) göre, 2040 yılına kadar Brezilya'da HCFC tüketiminin ortadan kalkacağı tahmin edilmektedir. Aşağıdaki tablo HCFC'lerin kullanımındaki gelişimi göstermektedir:

metil bromür

Basınç altında, doğal veya sentetik kökenli olabilen sıvılaştırılmış bir gaz olan halojenli bir organik bileşiktir. Metil bromür son derece zehirlidir ve canlılar için öldürücüdür. Tarımda ve depolanan malların korunmasında ve depoların ve değirmenlerin dezenfeksiyonunda yaygın olarak kullanılmıştır.

Brezilya, 1990'ların ortalarından beri ithal ettiği metil bromür miktarlarını zaten dondurmuştu.2005'te ülke, ithalatın %30'unu azalttı.

Aşağıdaki tablo, metil bromür kullanımının ortadan kaldırılması için Brezilya tarafından öngörülen programı göstermektedir:

MMA'ya göre, metil bromür kullanımına yalnızca ithalat ve ihracat için ayrılmış karantina ve sevkiyat öncesi işlemler için izin verilmektedir.

Aşağıdaki grafik, Brezilya'daki metil bromür tüketiminin geçmişini göstermektedir:

halonlar

Halon maddesi yapay olarak üretilmekte ve Brezilya tarafından ithal edilmektedir. Brom, klor veya flor ve karbondan oluşur. Bu madde, her türlü yangın için yangın söndürücülerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Montreal Protokolü'ne göre, 2002 yılında, 1995 ve 1997 yılları arasındaki ortalama Brezilya ithalatına atıfta bulunan halon ithalatına izin verilecek, 2005'te %50 azaltılacak ve 2010'da ithalat tamamen yasaklanacaktır. Bununla birlikte, 14 Aralık 2000 tarihli 267 sayılı Conama Kararı daha da ileri giderek, 2001'den itibaren yeni halonların ithalatını yasakladı ve protokolün eleme programının bir parçası olmadığı için sadece yenilenmiş halonların ithaline izin verdi.

Halon-1211 ve halon-1301, askeri kullanımlarının yanı sıra ağırlıklı olarak deniz yangınlarının giderilmesinde, hava seyrüseferinde, petrol tankerlerinde ve petrol çıkarma platformlarında, kültür ve sanat koleksiyonlarında ve elektrik ve nükleer enerji üretim tesislerinde kullanılmaktadır. . Bu durumlarda yangın lekelerini kalıntı bırakmadan ve sistemlere zarar vermeden söndürmedeki etkinliğinden dolayı kullanımına izin verilmektedir.

Aşağıdaki tabloya göre, Brezilya halon tüketimini çoktan ortadan kaldırdı.

klor

Klor, atmosfere antropik bir şekilde (insan aktivitesi yoluyla), esas olarak yukarıda gördüğümüz gibi CFC'lerin (kloroflorokarbonlar) kullanımı yoluyla yayılır. Sprey üretiminde ve eski buzdolaplarında ve dondurucularda yaygın olarak kullanılan gaz halindeki sentetik bileşiklerdir.

Azot oksitler

Bazı doğal yayıcı kaynaklar, atmosferdeki mikrobiyal dönüşümler ve elektriksel deşarjlardır (yıldırım). Ayrıca antropojenik kaynaklar tarafından üretilirler. Bunlardan en önemlisi fosil yakıtların yüksek sıcaklıklarda yakılmasıdır. Bu nedenle bu gazların emisyonu, yaşadığımız atmosferin tabakası olan troposferde meydana gelir, ancak konveksiyon mekanizması ile kolayca stratosfere taşınır ve daha sonra ozon tabakasına ulaşarak onu parçalayabilir.

NO ve NO2 emisyonlarını önlemenin yöntemlerinden biri de katalizörlerin kullanılmasıdır. Endüstrilerdeki ve otomobillerdeki katalizörler, kirleticileri atmosfere salınmadan önce insan sağlığına ve çevreye daha az zararlı ürünlere dönüştüren kimyasal reaksiyonları hızlandırma işlevine sahiptir.

hidrojen oksitler

Stratosferdeki ana HOx kaynağı, su buharları ile reaksiyona giren uyarılmış oksijen atomları üreten ozonun fotolizinden OH oluşumudur.

Ozon deliği

Resim: NASA

1985 yılında, güney yarımkürede bahar dönemine denk gelen Eylül ve Kasım ayları arasında stratosferik ozonun yaklaşık %50'sinde önemli bir azalma olduğu keşfedilmiştir. Sorumluluk, CFC'lerden gelen klorun etkisine atfedildi. Çeşitli araştırmalar, sürecin 1979'dan beri devam ettiğini gösterdi.

Ozon tabakasındaki tek delik Antarktika üzerinde bulunuyor - başka bir yerde, ozon tabakasının yavaş ve kademeli olarak tükenmesi oldu.

Bununla birlikte, Birleşmiş Milletler Kalkınma Programı (UNDP) tarafından bildirildiği üzere, Montreal Protokolü'nde kabul edilen önlemler nedeniyle ozon tabakasında meydana gelen hasarı tersine çevirme yönünde büyük bir mevcut eğilim var. Beklenti, 2050 civarında, katmanın 1980 öncesi seviyelere geri döndürüleceği yönünde.

Merak: neden sadece Güney Kutbu'nda?

Sadece Antarktika üzerinde meydana gelen deliğin açıklaması, düşük sıcaklıklar ve izole atmosferik sirkülasyon sistemleri gibi Güney Kutbu'nun özel koşulları ile verilebilir.

Konveksiyon akımları nedeniyle hava kütleleri kesintisiz olarak dolaşır, ancak Antarktika'da aşırı şiddetli kış mevsimi nedeniyle hava sirkülasyonu gerçekleşmez ve polar vorteks veya girdap olarak adlandırılan alanla sınırlı konveksiyon daireleri üretir.

Ayrıca, Ulusal Uzay Araştırmaları Enstitüsü (Inpe) tarafından ozon tabakasının CFC'ler tarafından bozulmasına ilişkin olarak hazırlanan bu kısa videoya da bakın: