Озон Қабаты. Парниктік эффект

Атмосфераның озон мәселесінің адам қызметіне қатысты өзара байланысты екі аспектісі бар: жоғарғы қабаттағы бұзылу («озон қабаты») және жер маңы кеңістігіндегі концентрациясының артуы. Озон қабаты полюстерде 9-30 км, экваторда 18-32 км биіктікте орналасқан. Ондағы озонның концентрациясы 0,01-0,06 мг/м3. Егер қабаттағы озонды таза күйде бөліп алса, оның қалыңдығы 3-5 мм құрайды. Озонның мөлшері сантиметрмен (0,3-0,5см) немесе Допсон бірлігімен(100 есе үлекйтілген миллиметр – 300-500 бірлік) есептеледі. Атмосфераның жоғары қабатындағы озон оттегі молекулаларының ультракүлгін сәулелер әсерінен ыдырауы нәтижесінде түзіледі. Бос оттегінің молекуласына қосылуынан озон түзіледі. Бір уақытта озон молекулаларының ыдырап, оттегіне айналу процесі жүреді.

Реакция жүруінің шарты ультракүлгін сәулелерінің болуы және олардың инфрақызыл жылулық сәулелерге айналуы болып табылады. Озон толқын ұзындығы 200-320 нм болатын сәулелерді сіңіреді. Олардың бір бөлігі, ұзын толқындармен қатар жер бетіне дейін жетеді. Ұзындығы 200-400 нм сәулелер биологиялық белсенді ультракүлгін сәулелер биологиялық қатегориясына жатады. Соңғы жылдағы атмосфераның жоғары қабатындағы озонның мөлшерінің кемуі байқалады. Солтүстік жарты шарда орталық және жоғарғы ендіктерінде бұл кему 3% құралған. Мәліметтер бойынша озонның 1%-ға кему терінің қатерлі ісігімен ауыру деңгейін 5-7% арттыруы мүмкін. Озонның ең көп мөлшері Антарктиданың үстінде жойылған. Мұнда соңғы 30 жылда озонның мөлшері 40-50% кеміген. Озонның концентрациясының кемуі нәтижесінде түзілген кеңістікті «Озон тесіктері» деп атайды. «Тесіктің» көлемі жылына 4% артып отыр. Қазіргі кездегі оның мөлшері АҚШ-тың көлемінен артық. Сонымен қатар, «көшіп жүретін тесіктердің» пайда болуы жиілеп барады. Оның мөлшері 10-100 мың км2. «Озон тесіктерінің» пайда болу себептері әлі де болса толық анықталмаған. Олар алғаш рет осы ғасырдың 80-жылдарында байқалған. Аз уақыттық бақылау қандай да бір нақты қорытынды жасауға мүмкіндік бермейді. Қазіргі кездегі озон қабатын бұзатын негізгі антропогенді фактор фреондар (фреондар) болып есептеледі. Бұл хлорфтор-көміртектер бөлме температурасында қайнайды. Олар тоңазытқыш құрылғыларда, әртүрлі баллондарда тасымалдаушы-газ ретінде, т.б қолданылады. Тасымалдаушы газ ретінде фреондарды кеңінен пайдалану олардың өте тұрақты (инертті) газ болуына байланысты.

Осы жоғарғы дәрежеде тұрақты (100 жылдан артық өмір сүретін) болуына байланысты фреондар озон қабатына жете алады және белсенді ортада одан хлор бөлініп шығады. Хлордың әрбір атомы катализатор ретінде озонның 100 мыңдаған атомын бұзуға қаблетті. Хлордың әрбір атомы бұзуға қабілетті. Қазіргі кезде фреондардың мөлшерін кеміту және болашақта өндіруді тоқтатуға бағытталған іс-шаралар жүргізілуде. Көптеген мемлекеттер фреондардың өндірісін 50% кеміту және олардың басқа пропилентермен алмастыру туралы міндеттеме қабылдады. Бірақ, жоғары дәрежеде тұрақтылығына байланысты фреондар атмосферада өте ұзақ уақыт сақтала алады. Бірқатар елдерде (АҚШ, Ұлыбритания, Франция) фреондар гидрохлорфтор көміртек немесе гидрофторкөміртекпен алмастырылуда. Бұлардың өмір сүру мерзімі қысқа (2-25 жыл). Сонымен қатар, озон қабатының тұрақтылығын арттырудың басқа да жолдары қарастырылуда. Озон қабатына этен мен пропанды жіберу хлорды пассивті хлорлы сутегіне айналдырады. Сонымен қатар озоннын түзілуі мен жиналуына электромагнитті сәулелер, электр разрядтары, лазер сәулелер әсер етеді. Олар оттегінің диссоциациялануын арттырып, озонның түзілуі және жиналуына жағдай жасайды. Озон қабаты интенсивті түрде көктемде бұзыла бастайды. Себебі қыстағы төмен температура мен бұлттылықтың артуы фреондардың құрамындағы хлордың бөлініп шығуына әкеледі. Ал көктемдегі температураның жоғарлауы хлордың озонға әсерін арттырады. Поляр маңы аймақтарындағы озон қабатының интенсивті түрде бұзылуын осы аудандардағы озонның бұзылуына себепкер хлордың метанды топпен аз мөлшерде жабылуымен түсіндіреді. Соңғы жылдары ғалымдар «озон тесіктерінің» пайда болуы адам қызметіне байланысты емес деген пікірлерді жиі айтып жүр. Ғалымдар бұған ұқсас тек құбылыстардың ертеде де орын алғанын және олар тек табиғи процестерге байланысты, соның ішінде күн белсенділігінің 11 жылдық циклмен екені туралы жорамал айтады. Мәңгі мұздықтардағы ауа көпіршіктерін зерттеу фреондардың өндірістік дәуірге дейін де болғанын дәлелдейді. Озон қабатының бұзылуының тағы бір себебі ретінде атмосфераға оттегін бөліп шығаратын негізгі фактор ретінде ормандардың жайылуы аталады. Сонымен қатар, Антарктиданың үстінде озонның таралуына әкелетін жоғары қарай бағытталған жерлердің болуы туралы да пікірлер айтылуда.

Космосқа ұшу аппараттарын шығару, атмосферадағы ядролық жарылыс, атмосфераның жоғарғы қабаттарына азот оксидтері мен кейбір көмірсулардың шығарылуына әкелетін ірі өрттердің озон қабатының бұзылатыны тіркелген. Сондай-ақ озон қабатының бұзылуын Галелей кометасымен де байланыстырады. Ғалымдардың болжамы бойынша оның өтіп кетуіне байланысты, озонның концентрациясы әдетте қалпына келеді. Атмосфераның төменгі қабаттарында озон күшті антитоксикант және бактериоцид болып табылады. Ол жағымсөз иістерді, кейбір концерогенді заттарды бұзуға қаблетті. Бірақ, жоғары концентрацияда озон күшті у болып табылады. Адамда ол тыныс (дем) алуды қиындатады, көзді тітіркендіреді, өсімдіктердің ассимиляциялық аппаратын зақымдап, хлорофильді бұзады. Қолда бар мәліметтерге қарағанда ауаның жер бетіне жақын қабатындағы озонның концентрациясы өндірістік дәуірдің басынан бері 2 есе артқан және жыл сайын 1,0-1,6% жоғарылап кетеді. Бұл құбылыстың негізгі себебі фотохимиялық смогтар болып табылады. Парниктік газдардың әсерінен жылулық баланстық өзгеруі нәтижесінде мүмкін болатын жер шарының температурасының ғаламдық артуын-парниктік эффект деп атайды. Негізгі парниктік газ көмірқышқыл газы болып табылады. Көмірқышқыл газының парниктік эффектіге қосатын үлесі әртүрлі мәліметтер бойынша 50%-ден 65%-дейін жетеді. Басқа парниктік газдарға метан азот оксидтері, озон фреондар және басқа да газдар жатады. Барлығы 30- ға жуық парниктік газдар, олардың атмосферадағы мөлшеріне ғана емес, сонымен қатар бір молекулаға әсерінің салыстырмалы белсенділігіне де байланысты болады. Аталған көрсеткіш бойынша көмірсутек газын бірге теңеп алсақ, ондағы метан үшін ол 25, азот оксидтері үшін-165, фреондар үшін-11000- ға тең. XIX-ғ ортасынан бастап атмосферадағы ауа мөлшерінің өзгерісі 1859 жылы 265-290, 1958-313, 1978-330, 1990-350, яғни 12-15% артқан. Жер бетінен негізінен жылулық емес, көрінетін сәулелер ағыны түседі. Бұл сәулелер парниктік газдар арқылы өзгермей өтеді. Жер маңы кеңістігінде бұл сәулелердің басым бөлігі әртүрлі денелермен кездескенде ұзын толқын жылулық сәулелерге айналады. Парниктік газдар жылу сәулелерінің космос кеңістігіне кетуіне қарсы әсер етеді. Олар қақпанға түскендей болып жиналады да ауаның температурасының арттыруына әкеліп соқтырады. Мәліметтер бойынша парниктік газдардың әсерінен соңғы жүз жылдықта жердің орташа жылдық температурасы 0-0,30С-ға артқан.

Қазіргі кезде көмірқышқыл газының концентрациясының арту жылдамдығы жылына 0,3-0,5%. Осыған жақын қарқынмен басқа да парниктік газдардың мөлшерінің екі еселенуі ХХІ-ғ екінші жартысында болуы мүмкін. Бұл ғасырда, әртүрлі болжамдарға сүйенсек, планетаның орташа жылдық температурасының 1-3,50С-ға артуына әкеледі. Болжамдар бойынша ауа-райының жылынуы әсерінен, мәңгі мұздықтардың еруі салдарынан әлемдік мұхит шамамен 1,5 м көтерілуі мүмкін. Мұхит деңгейінің 1,5-2 м-ге көтерілуі мүмкін, шамамен 5 млн км² құрлықтың су астында қалуына әкеледі. Бұл аудан жалпы алғанда үлкен болғанымен құнарлы және тығыз қоныстанған жерлер. Болжамдар бойынша мұхит деңгейінің көтерілуі 1 м –ден кем болса да Бонгладеш тәрізді мемлекет ол су астында қалады. Ауа райының жылынуы әлемдік мұхиттың деңгейінің көтерілуінен басқа да құбылыстар: ауа-райының тұрақсыздық фреонның артуы, дауылдардың жиіленуі, жануар мен өсімдіктердің жойылуы жылдамдығының артуына әкеліп соқтыруы мүмкін. Полюстер мен экватордың температура айырмашылығының кему мүмкіндігі де ғалымдарды алаңдатып отыр. Бұл құбылыс негізінен полюстердің өте күшті жылынуы нәтижесінде болуы мүмкін.

Бұл мәңгі тоңды топырақтардың ауданының кемуіне және олардан метанның бөлініп шығуына, ал мұның өзі парниктік эффектінің артуына әкеледі. Көмірқышқыл газының атмосфераға түсуінің негізгі техногенді көзі- органикалық отынды жандыру болып табылады. Қазір тек жылу энергетикасынан атмосфераға шамамен жылына бір адамға 1 т көміртегі немесе жер шарында жылына 3 млрд, т бөлініп шығады. ХХІ ғасырдың бірінші жартысында оның мөлшері жылына 10 млрд. т жетеді деп болжануда. Атмосферадағы көміртегінің мөлшерін көмітетіп негізгі факторлар фотосинтез бен мұхиттың сіңіруі болып табылады. Тәжірибелерде СО2-нің ауадағы концентрациясының екі есе ертуі өсімдіктердің ассимиляциялық аппаратының ауданының артуына және зерттелген дақылдардың өнімділігінің: мақта-124%, помидор мен баклажан-40%, бидай, күріш, күнбағыс-20%, бұршақ пен соя-43% артуына әкелген. Мұхит адам қызметінің нәтижесінде түзілген көмірқышқыл газының 50% сіңіреді. Соңғы жылдарда жүргізілген зерттеулер мен бақылаулар техногенді процестермен қатар, парниктік газдарды шығару көзі экожүйелердің өзі болып табылатынын көрсетті. Экожүйелердегі қалыптасқан зат айналымның адамның әсерінен бұзылуы көмірқышқыл газының, метан мен басқа да газдардың бөлініп шығуына әкеледі.

Осыған байланысты парникктік эффект мәселесін шешу көбінесе табиғи- экожүйелік деңгейінде қойылып отыр. Көптеген ғалымдар ауа-райы мәселесін қарастыруда тек жылынуы жағынан ғана емес, оған қарама-қарсы құбылыстарды ескеру қажеттігін атап көрсетеді. Атап айтқанда шаңдалу жер бетіне күн радиациясының келіп түсуіне кедергі келтіреді де, жылудың жетіспеуіне әкеліп соқтырады. Ауаның ылғалдығы мен бұлттанудың артуы да ұқсас әсер етеді. Назар аудару қажет фактордың біріне жер бетінің шағылыстыру қабылетінің өзгеруі де жатады. Оның артуы температураның төмендеуіне әкеледі.

Бақылау сұрақтары:

1 «Озон қабаты» түсінігі

2 Парниктік эффект деген ұғымды түсіндір

3 Парниктік эффект мәселесін шешу жолдары