Особенности загрязнения стратосферы. Озоновый слой и его разрушение. Защита атмосферы. Мероприятия по охране чистоты атмосферного воздуха

4. ОСОБЕННОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТРАТОСФЕРЫ.                                           

4.1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРАТОСФЕРЫ.

Выше тропосферы высотой около 40 км простирается стратосфера. Между ними расположена тропопауза. В разных широтных зонах имеются два или три уровня тропопауз с разрывом по высоте между ними. Воздух в стратосфере разряжен, и он состоит главным образом из атомарного кислорода и азота, влажность невысока. Температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км постоянна (около-50 градусов Цельсия), а затем начинается ее повышение и на высоте 50 км она достигает +10 градусов. Постоянство, а затем рост температуры в зависимости от высоты приводит сильной статической устойчивости и к подавлению вертикальных движений в стратосфере. Вследствие этого, коэффициент турбулентности диффузии, характеризующий вертикальное перемешивание, примерно на 4 порядка ниже коэффициента турбулентности диффузии, характеризующей горизонтальное перемешивание.

В стратосфере под действием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца молекулы воздуха ионизируются, в результате чего образуется озон. В соответствии с этим, со стратосферой практически совпадает озоносфера (10-55 км) – слой с повышенной концентрацией озона. Максимальные значения концентрации озона в средних широтах наблюдаются на высоте 20-24 км, в тропиках она наблюдается на высоте 24-27 км, а в высоких широтах опускается до 13-15 км.

Другой характерной особенностью стратосферы являются аэрозольные слои, называемые иногда слоями Юнге. Радиус частиц стратосферного аэрозоля лежит в пределах от 0.01-1мкм. Состав частиц определяется их происхождением – силикаты для аэрозолей, забрасываемые в стратосферу при извержениях вулканов, или серная кислота, образующаяся при фотохимическом окислении проникающих из тропосферы газов – диоксида серы // и карбонилсульфида /COS./. Образование и длительное существование аэрозольных слоев в стратосфере обусловлены, в первую очередь, незначительной скоростью вертикального перемещения. Считается, что, отражая падающее на Землю солнечное излучение, стратосферный аэрозоль может влиять на климат Земли.

4.2.ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ И ЕГО РАЗРУШЕНИЕ.

Озон, являясь изотопом кислорода, входит в состав атмосферы Земли, но его в ней всего одна десятимиллионная. Молекулы озона встречаются и у земной поверхности и на высоте до 80 км, однако, его наибольшая концентрация наблюдается на высоте 20-30 км. В1920 году французские ученые Фабри и Бюиссон впервые определили, что толщина озонового слоя всего 3-4 мм. Именно этот слой, за счет поглощения коротковолнового УФ-излучения Солнца, охраняет все живое на Земле и предопределяет тепловой режим, а также динамику атмосферы. Кроме того, известно, что защитные свойства озонного слоя определяются не только его толщиной, но и углом, под которым солнечная радиация падает на Землю. Из этого следует, что интенсивность коротковолнового УФ-излучения в тропиках больше, чем в других местах земной поверхности. Люди к таким обстоятельствам приспособились. В Японии, Китае,  Вьетнаме весьма распространены широкополые шляпы, прикрывающие голову и плечи. В Мексике – сомбреро и платки на шее. На Тибете и в Средней Азии – войлочные шляпы, чалмы и бараньи шапки, защищающие голову, лицо и шею. Обязателен также длинный халат, рукава которого закрывают кисти рук от солнца.

Как недостаток, так и избыток коротковолнового УФ-излучения отрицательно влияет на все живое. При недостатке излучения замедляется образование витамина «Д», регулирующего кальциевый обмен в организмах животных. А повышенные дозы вызывают у людей ожег открытых участков кожного покрова и сетчатки глаз, разрушение кровяных телец, а также мутацию молекул ДНК.

Ученые США уже прогнозируют, что к 2070 году из-за разрушения озонного слоя число больных раком кожи в их стране может достигнуть 40 миллионов.

Если люди и животные могут сразу не пострадать от повышения ультрафиолетовой радиации, то растение и фитопланктон станут первыми жертвами, так как коротковолновое УФ-излучение подавляет прежде всего фотосинтез.

Помимо чисто антропогенных веществ типа феронов,  в атмосферу поступают и частично антропогенные – криптон 85. Выбросы этого газа результаты ядерных испытаний, они в сотни раз превышают уровень природных выбросов (космическое излучение).

В изданной в 1987 году английскими учеными книге «Стратосфера и озон» делается довольно неутешительный вывод: уже к 2000 году концентрация озона упадет на один процент, а через 50 лет – на 4. Это очень тревожный прогноз, поскольку речь идет о глобальном понижении концентрации озона на всей планете. При этом наибольшего понижении концентрации озона ожидают на полюсах.