20.2.1: Kupungua kwa ozoni

Utaratibu wa kupungua kwa ozoni huanza wakati CFCs (chlorofluorocarbons) na vitu vingine (ODS) vinatolewa katika anga (takwimu\(\PageIndex{a}\)). Molekuli za CFC ni imara sana, na hazipaswi mvua. Baada ya kipindi cha miaka kadhaa, molekuli za ODS zinafikia stratosphere, karibu kilomita 10 juu ya uso wa Dunia (takwimu\(\PageIndex{b}\)). CFCs zilitumiwa na sekta kama majokofu, vimumunyisho vya degreasing, na propellants.

Kielelezo\(\PageIndex{a}\): Nguvu ultraviolet (UV) mwanga huvunja mbali vitu (ODS). Mchakato huu ni kama ifuatavyo: (1) chlorofluorocarbons (CFCs) iliyotolewa, (2) CFCs kuongezeka katika safu ya ozoni katika stratosphere, ambayo ina ozoni (O ₃), (3) UV mionzi hutoa klorini (Cl) kutoka CFCs, (4) Cl kuharibu ozoni, (5) ozoni iliyoharibika inaruhusu mionzi zaidi ya UV kupita katika anga, na (6) mionzi zaidi ya UV husababisha kansa ya ngozi zaidi. Baadhi ya ODS, ikiwa ni pamoja na CFC, hidroklorofluorokaboni (HCFCs), tetrakloridi kaboni, na chlorofomu ya methyl kutolewa atomi Cl. ODS nyingine, ikiwa ni pamoja na haloni na bromidi ya methyl, kutolewa atomi za bromini (Br). Ni atomi hizi ambazo zinaharibu ozoni, sio molekuli ya ODS intact. Inakadiriwa kuwa atomu moja ya klorini inaweza kuharibu zaidi ya molekuli za ozoni 100,000 kabla ya kuondolewa kwenye stratosphere. mikopo: NASA GSFC.

Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Tabaka za angahani. toposphere ni karibu zaidi na uso wa Dunia (0-12 km). Next, ni stratosphere (12-50 km), mesophere (50-80 km), na thermosphere (80+ km). Safu ya nje (exosphere) haionyeshwa. Ozoni ya ngazi ya chini katika troposphere ni aina ya uchafuzi wa hewa, lakini safu ya ozoni katika stratosphere husaidia kuchuja mionzi ya UV. Picha na GFDL (CC-BY-SA).

Ozone (O ₃) huzalishwa mara kwa mara na kuharibiwa katika mzunguko wa asili, kama inavyoonekana katika takwimu\(\PageIndex{c}\). Hata hivyo, kiasi cha jumla cha ozoni kimsingi kimsingi imara. Uwiano huu unaweza kufikiriwa kama kina cha mkondo katika eneo fulani. Ingawa molekuli ya maji ya mtu binafsi inahamia nyuma ya mwangalizi, kina cha jumla kinabakia mara kwa mara. Vilevile, wakati uzalishaji wa ozoni na uharibifu ni uwiano, viwango vya ozoni vinabaki imara. Hii ilikuwa hali mpaka miongo kadhaa iliyopita. Ongezeko kubwa katika ODS stratospheric, hata hivyo, kuwa upset uwiano huo. Kwa kweli, wao ni kuondoa ozoni kwa kasi zaidi kuliko asili ozoni viumbe athari inaweza kuendelea. Kwa hiyo, viwango vya ozoni vinaanguka.

Kielelezo\(\PageIndex{c}\): Kwa sababu ozoni (O ₃) huchuja aina ya hatari ya mionzi ya ultraviolet (UVB), chini ya ozoni inamaanisha viwango vya juu vya UVB kwenye uso. Zaidi ya kupungua, ongezeko kubwa la UVB zinazoingia. UVB imekuwa wanaohusishwa na kansa ya ngozi, cataracts, uharibifu wa vifaa kama plastiki, na madhara kwa mazao fulani na viumbe baharini. Ingawa baadhi ya UVB hufikia uso hata bila kupungua kwa ozoni, madhara yake yataongezeka kutokana na tatizo hili. Mchakato wa kuchuja safu ya ozoni ya mionzi ya UV ni kama ifuatavyo: (1) Molekuli ya oksijeni ya gesi (O ₂) ni photolyzed (kupasuliwa), hutoa atomi mbili za oksijeni. Huu ni mchakato wa polepole. (2) Atomi za ozoni na oksijeni zinaendelea kubadilishwa kama UV ya jua inapovunja O ₃ ndani ya O ₂ na atomi moja ya oksijeni (O). Atomu ya oksijeni (O) humenyuka na molekuli nyingine O ₂ kuunda O ₃. Uingiliano huu ni mchakato wa haraka na hubadilisha mionzi ya UV kuwa nishati ya joto, inapokanzwa stratosphere. (3) Ozoni inapotea na mmenyuko wa atomu ya oksijeni au molekuli ya ozoni na kila mmoja, au gesi nyingine ya kufuatilia kama klorini. Hii ni mchakato wa polepole.

Sera za Kupunguza uharibifu wa ozoni

Hadithi moja ya mafanikio katika kupunguza uchafuzi unaodhuru anga inahusisha kemikali zinazoharibu ozoni. Mwaka 1973, wanasayansi walihesabu kwamba CFCs inaweza kufikia stratosphere na kuvunja mbali. Hii ingekuwa kutolewa atomi klorini, ambayo kisha kuharibu ozoni. Kulingana na mahesabu yao tu, Marekani na nchi nyingi za Scandinavia zilipiga marufuku CFCs katika makopo ya dawa mnamo 1978. Uthibitisho zaidi kwamba CFC huvunja ozoni ilihitajika kabla ya zaidi kufanywa ili kupunguza uzalishaji wa kemikali zinazoharibu ozoni. Mwaka 1985, wanachama wa Utafiti wa Antarctic wa Uingereza waliripoti kuwa kupungua kwa asilimia 50 katika safu ya ozoni kulikuwa imepatikana juu ya Antaktika katika chemchemi tatu zilizopita.

Miaka miwili baada ya ripoti ya Utafiti wa Antarctic ya Uingereza, “Itifaki ya Montreal ya Vitu vinavyoharibu Tabaka ya Ozoni” iliidhinishwa na mataifa duniani kote. Itifaki ya Montreal inasimamia uzalishaji na matumizi ya kemikali 96 zinazoharibu safu ya ozoni. CFCs zimeondolewa zaidi tangu 1995, ingawa zilitumika katika mataifa yanayoendelea hadi mwaka 2010. Baadhi ya vitu visivyo na madhara hayatatolewa hadi 2030. Itifaki pia inahitaji mataifa matajiri kuchangia pesa ili kuendeleza teknolojia ambazo zitachukua nafasi ya kemikali hizi.

Kwa sababu CFC huchukua miaka mingi kufikia stratosphere na inaweza kuishi huko muda mrefu kabla ya kuvunjika, shimo la ozoni halikutoweka mara moja baada ya uzalishaji wa CFC kupunguzwa; hata hivyo, limeshuka (takwimu\(\PageIndex{d}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{d}\): Antarctic ozoni shimo kwamba hutokea kila mwaka katika Septemba na Oktoba wakati wa Kusini mwa ulimwengu spring kawaida anaona viwango vya chini sana ozoni katika kuliko Arctic. Zambarau na blues za kina zinaonyesha kiwango cha chini cha ozoni mnamo Oktoba 12, 2018, wakati zilipungua hadi vitengo 104 vya Dobson. Picha na maelezo na kituo cha ndege cha Goddard Space Flight Center (kikoa cha umma) cha NASA.

Kipengele cha Maingiliano

Shimo la ozoni linashuka kutokana na kupungua kwa uzalishaji wa CFC. Unaweza kusoma zaidi hapa.

Athari za Afya na Mazingira ya Kupungua kwa Ozoni

Kuna aina tatu za mwanga wa UV: UVA, UVB, na UVC. Kupunguza kwa viwango vya ozoni ya stratospheric itasababisha viwango vya juu vya UVB kufikia uso wa dunia. Pato la jua la UVB halibadilika; badala yake, chini ya ozoni inamaanisha ulinzi mdogo, na hivyo UVB zaidi hufikia Dunia. Uchunguzi umeonyesha kuwa katika Antarctic, kiasi cha UVB kilichopimwa kwenye uso kinaweza mara mbili wakati wa shimo la ozoni la kila mwaka.

Uchunguzi wa maabara na epidemiological unaonyesha kwamba UVB husababisha kansa zisizo za melanoma za ngozi na ina jukumu kubwa katika maendeleo mabaya ya melanoma. Aidha, UVB imeunganishwa na cataracts, clouding ya lens ya jicho. Jua lote lina baadhi ya UVB, hata kwa viwango vya kawaida vya ozoni ya stratospheric. Kwa hiyo, daima ni muhimu kulinda ngozi yako na macho kutoka jua. Ozone safu kupungua huongeza kiasi cha UVB na hatari ya madhara ya afya.

UVB kwa ujumla ni hatari kwa seli, na hivyo viumbe vyote. UVB haiwezi kupenya ndani ya viumbe mbali sana na hivyo huelekea seli tu athari ngozi. Microbes kama bakteria, hata hivyo, ni linajumuisha seli moja tu na kwa hiyo inaweza kuharibiwa na UVB,

Attribution

Ilibadilishwa na Melissa Ha kutoka Uharibifu wa Ozoni kutoka Biolojia ya Mazingira na Mathayo R. Fisher (leseni chini ya CC-BY)