Озон қабаты

Біздің өмір сүріп отырған Жер планетасындағы озон қабаты 15 км-дан бастап 100 км биіктікке дейін жетеді. Алайда, 50 км-дан ары қарайғы бөлігінде озонның мөлшері тым аз, шамамен 0,001%. Озон қабатынсыз жердегі тіршілік қазіргі біз көріп отырғандай болмайды. Озон қабаты ұстап қалатын күннің ультра-күлгін сәулелері жер бетіне тікелей өтіп кететін болса, онда тереңдігі 10 метрден асатын суларда ғана тіршілік етуге болар еді. Себебі, он метр тереңдікте ультра-күлгін сәулелердің кері әсері болмайды. Зерттеуші ғалымдар ауаға шығарылатын зиянды да улы газдардың азаюы нәтижесінде атмосфераның озон қабаты қалпына түсе бастаған сыңай байқатып отыр. Бірақ озон қабаты өзінің 1980-інші жылғы деңгейінде тұрақтай қоймас деп ескертеді ғалымдар. Жерді күннің зиянды сәулелерінен қорғайтын озон қабаты – құрамында хлор мен бромы бар аэрозоль және мұздатқыш жабдықтарда қолданатын сұйық газдардың әсерінен жұқарады. Озон қабатының қалыңдығын есептейтін бірлік — Добсон бірлігі (ағылшынша: Dobson Unite) DU. Ол былайша есептеледі: 100 DU = 1 мм, яғни, 100 Добсон бірлігі молекулалық қабаттың қалыңдығының 1 мм-ге тең екендігін көрсетеді. Озон қабатының орналасуы мен ондағы процесстер Озон қабаты — стратосфераның бір бөлігі. Ол — озоносфера қабаты, 15–50 км биіктікте болады. Экватордан полюстерге қарай озон қабаты қалыңдап отырады. Бұл қабатта энергияға бай күннің ультра-күлгін сәулелері O2 формасындағы оттегіні O3 формалы озотқа айналдырады (3 O2 → 2 O3). Ультра-күлгін сәулелердің толқын ұзындықтарына байланысты (175—200 нм, кейде 242 нм-не дейінгі аралықтағы толқын ұзындығы) кейде озоннан O2 формасындағы оттегі қайта түзіледі (2 O3 → 3 O2). Аталған екі реакция (процесс) да ультра-күлгін сәулелердің энергиясының көмегімен іске асады. Озон қабатын үнемі екі процесс арқылы толықтырып тұратын циклОзон-Оттегі циклі деп аталады. Озоннан оттегі, оттегіден озон түзетін химиялық рефкцияны1930 жылы Сидней Чэпман ұсынды. Соның құрметіне Чэпман механизмі деп аталады. Озон қабатының ең тығыз бөлігі 20-25 км биіктікте орналасса, көлемі ең үлкен бөлігі 40 км биіктікте орналасады. Егер бүкіл озон қорын жинап алып жердегі қалыпты жағдайдағы қысыммен (pn = 101.325 Pa = 101.325 N/m² = 1013,25 hPa = 101,325 kPa = 1,01325 bar) қысатын болсақ, онда небары 3-4 мм болатын жіңішке қабатты озон түзілетін еді (экватор маңында жұқа, полюстерде қалың қабат болады). Басқа да ауа қабаттарындағы газдармен салыстырсақ (мысалы, оттегі мен азот), олардың сығылғандағы биіктігі 8 км болар еді. Озон қабатының тарихы Осыдан 3,5 млрд. жыл бұрын Жер планетасының атмосферасында оттегі (O2) мүлдем болмаған. Жер бетінде жасыл өсімдіктер, балдырлар және Цианобактериялардың (жасыл балдырлы бактериялар) күн сәулесін пайдалана отырып судан электрондарды алуы кезінде молекулалы оттегі (O2) мен сутегі йондарын (H+) бөліп отырған (Судың фотолизі). Фотосинтездің кең тараған бұл түрін оттегінің түзілуіне байланысты Оксигенді фотосинтез деп атаймыз. Түзілген оттегі атомдары алғашында судағы металл-йондарын, әсіресе, Fe2+ йонын оксидтеді. Кейіннен барып оттегі аспанға көтеріледі. Жоғарыда аталған процесстің арқасында аспанның стратосфера қабатында оттегі қабаты түзіліп, күннің ультра-күлгін сәулелерінен бөлінетін энергияның қатысуымен озон түзілді. Тарихи деректер бойынша озон қабатын ашқан Шарль Фабри (Charles Fabry) және Анри Буиссон (Henri Buisson) атты екі француз ғалымдары болған. Олар 1913 жылы ультра-күлгін сәуле арқылы спектроскопиялық өлшеулер жүргізу арқылы атмосфераның жоғарғы бөлігіндегі озон қабатын ашқан. 1994 жылы БҰҰ-ның Бас Ассамблеясы 16-қыркүйек күнін ''Халықаралық Озон қабатын қорғау күні'' етіп бекітті. Озон қабатының қызметі Жерде озонның 6-10% концентрациясы бар, аз мөлшерде болғандықтан тіршілік етушілерге зияны жоқ. Ал былайынша, озон өте активті газ. Айналасындағы тіршілік иелеріне зияны тиеді. Негізінде, озонның орташа концентрация мөлшері 8 мл/м³ болады. Озон қабатының басты қызметі — күн сәулесіндегі зиянды ультра-күлгін сәулелерді жер бетіне жібермей, өзінің бойына сіңіріп ұстап қалу. Осылайша жер бетіндегі тіршілік иелері күннің кері әсерлерінен қорғалады. Озон тесігі Егер атмосферадағы озон қабатының белгілі бір аймағындағы озонның дефициттік мөлшері 30%-дан асса, онда ол жерде Озон тесігі бар деп саналады. Антропогендік әрекеттер озонды жоюға әкеліп соғады. Адам баласының абайсыздығына байланысты озон қабаты ұзақ уақыттан бері жұқарып барады. Оның жұқаруының негізгі себептері мыналар: 1. Ғарыш кемелерін ұшыру салдарынан озон қабаты тесіледі. Жыртылған тесіктер ұзақ уақыт бойы бірқалыпты тұра береді. 2. 12-16 шақырым биіктікте ұшатын ұшақтар да озон қабатына қауіп төндіреді. Керісінше, 12 шақырымнан төменде ұшатындары озон қабатының қалыптасуына септігін тигізеді. 3. Атмосфераға фреондардың тасталуы. Озон қабатының тесілуіне ең үлкен қауіп тигізетін хлор мен оның судағы қоспасы. Хлордың көп бөлігі атмосфераға фреондардың ыдырауы арқылы тарайды. Ол «жарылуға» әкеп соғады. Сондықтан хордың бір атомы көп озонды құртуға қызмет етеді. Оның қоспасы ауада 50-120 жылға дейін сақталып тұрады. Фреон бөлме температурасында көлемін көбейтетіндіктен, аэрозоль ретінде пайдаланып келеді. Озон қабатының тесілуінен адам баласы ісік ауруына шалдығады екен. Сонымен қатар тері ісігі, көз ауруларын қоздырып, егістік алқаптарына зақым келтіреді. Әлемде индустрия мен түрлі экологиялық зияны бар салалар қарқынды дамыған сайын атмосфераның озон қабатына тиіп жатқан зиянды әсерлер көп. Озон қабаты жұқарып, тіпті, кей жерлерде озон тесіктері пайда болды. Бұл дегеніміз сол тесік пайда болған аймаққа және жердегі тіршілік үшін қауіп төнгендігін білдіреді. Озон қабатының тесілуіне адамдардың ықпалы қатты әсер етеді. Мысалыға, егінді алқапта пайдаланатын химиялық тыңайтқыштар, дыбыстан да жылдам ұшақтар мен ғарышқа ұшырылатын зымырандардың атмосфераға бөліп шығаратын улы газдары, фреондар (түссіз, иіссіз газдар мен сұйықтықтар) және ядролық жарылыстар озон қабатын жұқартатын басты факторлар. Одан басқа химиялық белсенді газдардың әсерінен де озон қабаты зақымдалады. Оған мысал: Азоттың әсерінен озонның ыдырау циклі О3 + NO → NO2 + О2 Оттегінің әсерінен озонның ыдырау циклі О3 + O → 2О2 Сутегінің әсерінен озонның ыдырау циклі ОН + О3 → НО2 + О2 НО2 + О3 →ОН + 2О2 Хлордың әсерінен озонның ыдырау циклі Cl + O3 → ClO + O2 Сондай-ақ, метан мен этан газдарынан түзілетін Хлор-фтор-карбоны органикалық қосылысы катализдік эффект арқылы түнгі уақыттарда озон концентрациясын азайтып, O2 концентрациясын көбейтеді. Мұндай жағдайлар ұзақ уақыттық поляр түндері кезінде жиі байқалады. Соңы озонның тесілуіне әкеп соғады. Поляр түндері аяқталған кезде күн озон қабатының тесілген бөлігі арқылы өзінің зиянды сәулелерін өткізеді. Ал бұл дегеніміз тері рагы аурулары мен көз ауруларын тудырады және ағзадағы иммунды жүйе бұзылады. 1985 жылы ағылшын ғалымдары 1980 жылдан бері әр жылдың көктемінде Антарктиданың аспанында озон мөлшерінің азайып отырғандығын дәлелдейтін мақала жариялады. Бұл тақырыптыжурналистар қауымы ''Антарктиданың төбесіндегі Озон тесігі'' атты сенсацияға айналдырып жіберді. Антарктида аспанындағы озон қабатының жұқарып, тесілуінің басты себебі ретінде Жер стратосферасындағы хлор тотығы мен озонды зақымдағыш заттар мөлшерінің күрт артуы аталады. 90-жылдардың бірінші жартысындағы озон қабатының жұқаруы 15 млн. шаршы км. (32-63 күн бойы сақталған) болса, 1995 жылы бұл көрсеткіш 20 млн. шаршы км-дан асып түсіп, 71 күн бойы осы қалпында болды. 1999 жылдың соңындағы ақпаратта озон тесігінің 25 млн. шаршы км. болғандығы айтылады. Оның жердегі өлшемі Жаңа Зеландияның жағалауына дейін жеткен. 2000 жылы Жаңа Зеландиялық ғалымдар Антарктидадағы озон тесігінің ауданы 29,53 20 млн. шаршы км. болғандығы жайлы мәлімдеді. Тесілген озон аумағынан өтетін күннің зиянды сәулелері Чилидің Пунта-Аренас қаласына түскен. Одан кейінгі кезектерде Аргентина, ОАР және Австралия қауіпке жақын болды. Озон қабатын қорғау Озон қабатын қорғау шаралары алғаш рет озон қабатындағы зиянды заттардың табылғандығы жайлы мәлім болғаннан бері қолға алынып келеді. Бірақ алғашқы кезде белсенді түрде жұмстар жасалынбады. 1985 жылы озон тесігі табылған кезден бастап озон қабатын қорғау мәселесі әлемдік қауымдастықта басымдыққа ие болды. ''Озон қабатын қорғау туралы'' Вена конвенциясы 1985 жылы 22 наурызда ''Озон қабатын қорғау туралы'' Вена конвенциясы қабылданды. Қатысушы елдер жүйелі және негізгі зертеулер жүргізу мен озон қабатын қорғау үшін озонды құртатын зиянды заттарды қадағалау жайлы келісімге келді. ''Озон қабатын құртатын заттар жайындағы'' Монреаль протоколы 1987 жылы 16 қыркүйекте ''Озон қабатын құртатын заттар жайындағы'' Монреаль протоколы қабылданды. Протоколға кейннен жаңадан өзгерістер енгізіліп отырды. Осы протоколдың арқасында 2050 жылға дейінгі озонқабатын қорғау іс-шаралары пысықталды. Монреаль протоколынан кейін өндірістік технология саласында біраз өзгерістер болып, 1986 жылы әлемдегі Хлор-фтор-карбоны органикалық қосылысының мөлшері 1 100 000 тонна болған болса, 2001 жылы бұл көрсеткіш небары 110 000 тоннаға жеткен. Қазіргі кезде атмосфераның төменгі қабатындағы озонды жоятын улы заттардың мөлшері азайып келеді. Алдағы уақыттарды жоғарғы қабаттағы, стратосферадағы, зиянды заттар азая бастайды. Егер осы бағыттағы шаралар жалғасын табатын болса, ғалымдардың болжауынша 2060 жылға қарай озон қабатының күйі (қалыңдығы) бастапқы қалпына келеді екен. Қорытынды Озон қабатының шығу тарихынан бастап бүгінгі күнге дейінгі жағдайына қарап отырып, оның әр уақытта әр түрлі болатындығын аңғаруға болады. Және соңғы ғасырдағы техника мен технологияның, ауыл шаруашылығы мен көлік қозғалыстарының күрт артуы тек қана ғаламдық жаппай жылынуды ғана емес, сонымен бірге көзге көріне бермейтін табиғи апаттарды да тудырып отыр. Солардың бірі жоғарыда толық тоқталып өткен озон қабаты мен оның жұқарып, тесілу процестері. Осыдан 25-30 жылдай бұрын бастау алған озон қабатын қорғау шараларының нәтижелері бүгіндері көрініп жатыр. Оң нәтижелер баршылық. Адамзат техникалық дамумен бірге қоршаған ортаны қорғау саясатына да баса назар аударуда. Әсіресе, алдыңғы қатарлы дамыған елдерде бұндай жағдайлар өте жоғары деңгейлерде ұйымдастырылуда. Зерттеу жұмыстары мен кең ауқымды жұмыстар осындай елдердің еншісінде екені анық. Солардың көмегімен бәрімізге ортақ Жер планетасын апатты жағдайлардан құтқарар күннің туары алыс емес секілді.