Ketahui apa itu, apakah gas yang mempengaruhi dan kapan lapisan ozon harus tumbuh semula

Apakah lapisan ozon? Ini adalah persoalan yang sangat penting bagi sesiapa yang prihatin dengan kesihatan planet Bumi dan, akibatnya, kita. Tetapi untuk menjawabnya terlebih dahulu, anda perlu memahami bagaimana beberapa proses atmosfera asas berfungsi.

Salah satu masalah persekitaran utama yang berkaitan dengan pencemaran kimia dan atmosfera adalah penipisan (atau degradasi) lapisan ozon. Anda pasti pernah mendengar perkara ini. Lapisan ozon, seperti namanya, adalah lapisan atmosfera Bumi yang mempunyai konsentrasi tinggi ozon (O3). Kepekatan terbesar adalah di stratosfera, sekitar 20 km hingga 25 km dari permukaan Bumi. Puncak kepekatan ini terletak pada garis lintang tinggi (kutub) dan paling rendah berlaku di kawasan tropika (walaupun kadar pengeluaran O3 lebih tinggi di kawasan tropika).

Seperti yang telah disebutkan dalam artikel kami "Ozon: penjahat atau orang baik?", Gas ini boleh menjadi sangat penting dan penting bagi kehidupan di Bumi, dan juga bahan pencemar yang sangat beracun. Semuanya bergantung pada lapisan atmosfera di mana ia berada. Di troposfera, dia adalah penjahat. Di stratosfera, lelaki yang baik. Dalam masalah ini, kita akan membicarakan ozon stratosferik, menunjukkan fungsinya, kepentingannya, bagaimana ia telah direndahkan dan bagaimana mencegahnya daripada berlaku.

Fungsi

Stratosfera ozon (orang baik) bertanggungjawab untuk menyaring sinaran matahari pada beberapa panjang gelombang (menyerap semua sinaran ultraviolet B, yang disebut UV-B dan sebahagian daripada jenis radiasi lain) yang mampu menyebabkan jenis kanser tertentu, menjadi salah satu yang paling teruk ialah melanoma. Ia juga berfungsi menjaga bumi agar tetap panas, mencegah semua panas yang dipancarkan di permukaan planet tidak hilang.

Apakah lapisan ozon?

Lapisan ozon, seperti disebutkan sebelumnya, adalah lapisan yang memusatkan sekitar 90% molekul O3. Lapisan ini sangat penting untuk kehidupan di bumi, kerana melindungi semua makhluk hidup dengan menyaring sinaran suria ultraviolet jenis B. Ozon berkelakuan berbeza mengikut ketinggian di mana ia dijumpai. Pada tahun 1930, seorang ahli fizik Inggeris bernama Sydnei Chapman menggambarkan proses pengeluaran dan degradasi ozon stratosfer berdasarkan empat langkah: fotolisis oksigen; pengeluaran ozon; penggunaan ozon I; penggunaan ozon II.

1. Fotolisis oksigen

Sinaran suria mencapai molekul O2, memisahkan dua atomnya. Maksudnya, peringkat pertama ini memperoleh dua atom oksigen bebas (O) sebagai produk.

2. Pengeluaran ozon

Dalam langkah ini, setiap oksigen bebas (O) yang dihasilkan dalam fotolisis bertindak balas dengan molekul O2, memperoleh molekul ozon (O3) sebagai produk. Tindak balas ini berlaku dengan bantuan atom atau molekul pemangkin, bahan yang membolehkan tindak balas berlaku lebih cepat, tetapi tanpa bertindak secara aktif dan tanpa mengikat reagen (O dan O2) atau produk (O3).

Langkah 3 dan 4 menunjukkan bagaimana ozon dapat diturunkan dengan cara yang berbeza:

3. Penggunaan ozon I

Ozon yang terbentuk pada tahap produksi kemudian terdegradasi lagi menjadi molekul O dan O2 oleh tindakan sinaran matahari (ketika terdapat panjang gelombang antara 400 nanometer hingga 600 nanometer).

4. Penggunaan ozon II

Cara lain untuk ozon (O3) terdegradasi adalah dengan bertindak balas dengan atom oksigen bebas (O). Dengan cara ini, semua atom oksigen ini akan bergabung semula, menghasilkan dua molekul oksigen (O2) sebagai produk.

Tetapi kemudian, jika ozon dihasilkan dan dikurangkan, apa yang mengekalkan lapisan ozon? Untuk menjawab soalan ini, kita mesti mempertimbangkan dua faktor penting: kadar pengeluaran / pemusnahan molekul (kelajuan ia dihasilkan dan dimusnahkan), dan jangka hayat purata mereka (masa yang diperlukan untuk mengurangkan kepekatan sebilangan sebatian menjadi separuh daripada kepekatan awal).

Mengenai kadar pengeluaran / pemusnahan molekul, didapati bahawa langkah 1 dan 4 lebih lambat daripada langkah 2 dan 3 proses tersebut. Namun, kerana semuanya bermula pada tahap fotolisis oksigen (tahap 1), kita dapat mengatakan bahawa kepekatan ozon yang akan dihasilkan bergantung padanya. Ini kemudian menjelaskan mengapa kepekatan O3 menurun pada ketinggian lebih besar dari 25 km dan pada ketinggian yang lebih rendah; pada ketinggian di atas 25 km, kepekatan O2 menurun. Pada lapisan atmosfera yang lebih rendah, panjang gelombang yang lebih lama berlaku, yang mempunyai lebih sedikit tenaga untuk memecah molekul oksigen, mengurangkan kadar fotolisisnya.

Walaupun terdapat banyak langkah-langkah penemuan ini, jika kita hanya mempertimbangkan proses pemusnahan ini, kita akan memperoleh nilai kepekatan O3 dua kali lebih tinggi daripada yang diperhatikan dalam kenyataan. Ini tidak berlaku kerana, selain langkah-langkah yang ditunjukkan, terdapat juga kitaran penipisan ozon yang tidak wajar yang disebabkan oleh Zat Penipisan Ozon (SDO): produk seperti halon, karbon tetraklorida (CTC), hidroklorofluorokarbon (HCFC), klorofluorokarbon (CFC) dan metil bromida (CH3Br). Ketika dilepaskan ke atmosfer, mereka bergerak ke stratosfer, di mana mereka terurai oleh sinaran UV, melepaskan atom bebas klorin, yang pada gilirannya memutuskan ikatan ozon, membentuk klorin monoksida dan gas oksigen. Klorin monoksida yang terbentuk akan bertindak balas semula dengan atom bebas oksigen,membentuk lebih banyak atom klorin, yang akan bertindak balas dengan oksigen dan sebagainya. Dianggarkan bahawa setiap atom klorin dapat menguraikan sekitar 100 ribu molekul ozon di stratosfer dan mempunyai jangka hayat yang berguna selama 75 tahun, tetapi terdapat cukup pelepasan untuk bertindak balas selama hampir 100 tahun dengan ozon. Sebagai tambahan kepada tindak balas dengan hidrogen oksida (HOx) dan nitrogen oksida (NOx) yang juga bertindak balas dengan stratosferik O3, memusnahkannya, menyumbang kepada kemerosotan lapisan ozon.Sebagai tambahan kepada tindak balas dengan hidrogen oksida (HOx) dan nitrogen oksida (NOx) yang juga bertindak balas dengan stratosferik O3, memusnahkannya, menyumbang kepada kemerosotan lapisan ozon.Sebagai tambahan kepada tindak balas dengan hidrogen oksida (HOx) dan nitrogen oksida (NOx) yang juga bertindak balas dengan stratosferik O3, memusnahkannya, menyumbang kepada kemerosotan lapisan ozon.

Grafik di bawah menunjukkan sejarah penggunaan SDO di Brazil:

Di manakah zat penurun ozon dan bagaimana menghindarinya?

CFC

Klorofluorokarbon adalah sebatian sintesis yang dibentuk oleh klorin, fluorin dan karbon, yang telah banyak digunakan dalam beberapa proses - yang utama disenaraikan di bawah:

• CFC-11: digunakan dalam pembuatan busa poliuretana sebagai agen pengembangan, dalam aerosol dan ubat-ubatan sebagai pendorong, dalam penyejukan domestik, komersial dan industri sebagai cecair;
• CFC-12: digunakan dalam semua proses di mana CFC-11 digunakan dan juga dalam campuran dengan etilena oksida, sebagai sterilizer;
• CFC-113: digunakan dalam elemen elektronik ketepatan, sebagai pelarut untuk pembersihan;
• CFC-114: digunakan dalam aerosol dan ubat-ubatan sebagai pendorong;
• CFC-115: digunakan sebagai cecair dalam penyejukan komersial.

Sebatian ini dianggarkan sekitar 15,000 kali lebih merosakkan lapisan ozon daripada CO2 (karbon dioksida).

Pada tahun 1985, Konvensyen Vienna untuk melindungi lapisan ozon disahkan di 28 negara. Dengan janji-janji kerjasama dalam penyelidikan, pemantauan dan produksi CFC, konvensi tersebut mengemukakan idea untuk menghadapi masalah lingkungan pada tingkat global sebelum kesannya dirasakan atau dibuktikan secara ilmiah. Atas sebab ini, Konvensyen Vienna dianggap sebagai salah satu contoh terbaik penerapan prinsip pencegahan dalam rundingan antarabangsa utama.

Pada tahun 1987, sekumpulan 150 saintis dari empat negara pergi ke Antartika dan mengesahkan bahawa kepekatan klorin monoksida kira-kira seratus kali lebih tinggi di rantau ini daripada tempat lain di planet ini. Kemudian, pada 16 September tahun yang sama, Protokol Montreal menetapkan perlunya larangan CFC secara beransur-ansur dan penggantiannya dengan gas yang tidak berbahaya bagi lapisan ozon. Berkat protokol ini, 16 September dianggap sebagai Hari Sedunia untuk Perlindungan Lapisan Ozon.

Konvensyen Vienna untuk Perlindungan Lapisan Ozon dan Protokol Montreal disahkan di Brazil pada 19 Mac 1990, diundangkan di negara ini pada 6 Jun tahun yang sama, dengan Keputusan No. 99,280.

Di Brazil, penggunaan CFC dihentikan sepenuhnya pada tahun 2010, seperti yang ditunjukkan dalam grafik di bawah:

HCFC

Hidroklorofluorokarbon adalah bahan buatan yang diimport ke Brazil, pada mulanya dalam jumlah kecil. Namun, kerana larangan CFC, penggunaannya semakin meningkat. Aplikasi utama adalah:

Sektor pembuatan

• HCFC-22: penyaman udara dan penyejukan busa;
• HCFC-123: alat pemadam api;
• HCFC-141b: busa, pelarut dan aerosol;
• HCFC-142b: busa.

Sektor perkhidmatan

• HCFC-22: penyejukan penyaman udara;
• HCFC-123: mesin penyejuk ( penyejuk );
• HCFC-141b: pembersihan litar elektrik;
• Campuran HCFC: peti sejuk penyaman udara.

Menurut Kementerian Lingkungan Hidup (MMA), dianggarkan pada tahun 2040, penggunaan HCFC akan dihapuskan di Brazil. Grafik di bawah menunjukkan evolusi penggunaan HCFC:

Metil bromida

Ia adalah sebatian organik halogen yang, di bawah tekanan, adalah gas cecair, dan mungkin mempunyai asal semula jadi atau sintetik. Metil bromida sangat toksik dan mematikan bagi makhluk hidup. Ini digunakan secara meluas dalam pertanian dan untuk melindungi barang-barang yang tersimpan dan untuk pembasmian kuman deposit dan kilang.

Brazil telah membeku kuantiti metil bromida sejak pertengahan 1990-an. Pada tahun 2005, negara ini mengurangkan import sebanyak 30%.

Jadual di bawah menunjukkan jadual yang ditetapkan oleh Brazil untuk penghapusan penggunaan metil bromida:

Menurut MMA, penggunaan metil bromida hanya dibenarkan untuk rawatan karantina dan pra-penghantaran yang dikhaskan untuk import dan eksport.

Di bawah ini, grafik menunjukkan sejarah penggunaan metil bromida di Brazil:

Halons

Bahan halon dihasilkan secara buatan dan diimport oleh Brazil. Ia terdiri daripada bromin, klorin atau fluor dan karbon. Bahan ini banyak digunakan dalam alat pemadam untuk semua jenis kebakaran. Menurut Protokol Montreal, pada tahun 2002, pengimportan halon yang merujuk pada rata-rata import Brazil antara 1995 dan 1997 akan diizinkan, mengurangkan 50% pada tahun 2005 dan, pada tahun 2010, pengimportan tersebut akan dilarang sama sekali. Namun, Resolusi Conama No. 267, pada 14 Desember 2000 melangkah lebih jauh, yang melarang pengimportan halon baru dari tahun 2001 dan seterusnya, diizinkan untuk mengimpor halon yang dihasilkan semula, kerana ini bukan sebahagian dari jadwal penghapusan protokol.

Halon-1211 dan halon-1301 terutama digunakan dalam penghapusan kebakaran laut, dalam navigasi udara, di kapal minyak dan platform pengekstrakan minyak, dalam koleksi budaya dan seni dan di loji tenaga dan nuklear, selain penggunaan tentera. Dalam kes ini, penggunaan diizinkan kerana kecekapannya dalam memadamkan kebakaran tanpa meninggalkan sisa dan tanpa merosakkan sistem.

Menurut grafik di bawah, Brazil telah menghilangkan penggunaan halon.

Klorin

Klorin dipancarkan ke atmosfer dengan cara antropogenik (melalui aktiviti manusia), terutamanya melalui penggunaan CFC (klorofluorokarbon), yang telah kita lihat di atas. Mereka adalah sebatian sintetik gas, digunakan secara meluas dalam pembuatan semburan dan di peti sejuk dan pembeku yang lebih tua.

Nitrogen oksida

Beberapa sumber pemancar semula jadi adalah transformasi mikroba dan pelepasan elektrik di atmosfera (sinar). Mereka juga dihasilkan oleh sumber antropogenik. Yang utama adalah pembakaran bahan bakar fosil pada suhu tinggi. Atas sebab ini, pelepasan gas ini terjadi di troposfer, yang merupakan lapisan atmosfer di mana kita tinggal, tetapi mereka mudah dibawa ke stratosfer melalui mekanisme perolakan, yang kemudian dapat mencapai lapisan ozon, merendahkannya.

Salah satu kaedah untuk mengelakkan pelepasan NO dan NO2 adalah penggunaan pemangkin. Pemangkin industri dan kenderaan mempunyai fungsi mempercepat tindak balas kimia yang mengubah bahan pencemar menjadi produk yang kurang berbahaya bagi kesihatan manusia dan alam sekitar, sebelum dilepaskan ke atmosfera.

Hidrogen oksida

Punca utama HOx dalam stratosfera adalah pembentukan OH dari fotolisis ozon, yang menghasilkan atom oksigen teruja, yang bertindak balas dengan wap air.

Lubang lapisan ozon

Imej: NASA

Pada tahun 1985, didapati terdapat penurunan yang signifikan sekitar 50% dalam ozon stratosfer antara September dan November, yang sesuai dengan tempoh musim semi di hemisfera selatan. Tanggungjawab tersebut disebabkan tindakan klorin dari CFC Beberapa kajian menunjukkan bahawa proses itu berlaku sejak tahun 1979.

Satu-satunya lubang di lapisan ozon terletak di atas Antartika - di tempat lain, apa yang berlaku adalah penurunan lapisan ozon yang perlahan dan beransur-ansur.

Namun, ada kecenderungan pembalikan kerosakan pada lapisan ozon saat ini, kerana langkah-langkah yang diambil dalam Protokol Montreal, seperti yang dimaklumkan oleh Program Pembangunan Bangsa-Bangsa Bersatu (UNDP). Harapannya ialah, pada tahun 2050, lapisan akan dikembalikan ke tahap pra-1980.

Rasa ingin tahu: mengapa hanya di Kutub Selatan?

Penjelasan untuk lubang yang hanya berlaku di Antartika dapat diberikan oleh keadaan khas Kutub Selatan, seperti suhu rendah dan sistem terpencil peredaran atmosfera.

Oleh kerana arus perolakan, jisim udara beredar tanpa gangguan, tetapi di Antartika kerana musim sejuknya sangat teruk, peredaran udara tidak berlaku, menghasilkan lingkaran perolakan yang terbatas pada kawasan tersebut, yang disebut polar vortex atau vortex.

Lihat juga video pendek ini yang dihasilkan oleh Institut Penyelidikan Angkasa Negara (Inpe) mengenai penurunan lapisan ozon oleh CFC:

Original text

Contribute a better translation

---