Къде се намира озоновият слой? Какво представлява озоновият слой и защо разрушаването му е вредно? Какво е ултравиолетова радиация - свойства, приложения, защита от ултравиолетова Слоят на атмосферата, който блокира ултравиолетовите лъчи

атмосфера

Атмосферата е смес от различни газове, които обграждат Земята. Тези газове осигуряват живота на всички живи организми.
Атмосферата ни осигурява въздух и ни предпазва от вредното въздействие на слънчевите лъчи. Поради своята маса и гравитация, той се задържа около планетата. В допълнение, слой от атмосферата (с дебелина около 480 km) служи като щит срещу бомбардиране от метеори, блуждаещи в космоса.

Какво е атмосфера?
Атмосферата се състои от смес от 10 различни газа, предимно азот (около 78%) и кислород (21%). Останалият един процент е предимно аргон плюс малки количества въглероден диоксид, хелий и неон. Тези газове са инертни (не влизат в химични реакции с други вещества). Малка част от атмосферата също се състои от серен диоксид, амоняк, въглероден оксид, озон (газ, свързан с кислорода) и водни пари. И накрая, атмосферата съдържа замърсители като газове, частици дим, сол, прах и вулканична пепел.

Все по-високо и по-високо
Тази смес от газове и малки твърди частици се състои от четири основни слоя: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Първият слой - тропосферата - е най-тънкият, завършващ на височина около 12 km над земята. Но дори този таван е непреодолим за самолети, които летят, като правило, на височина 9-11 км. Това е най-топлият слой, тъй като слънчевите лъчи се отразяват от земната повърхност и нагряват въздуха. Докато се отдалечавате от земята, температурата на въздуха пада до -55 ° C в горната част на тропосферата.
Следва стратосферата, която се простира до около 50 km над повърхността. В горната част на тропосферата е озоновият слой. Тук температурата е по-висока, отколкото в тропосферата, тъй като озонът улавя значителна част от вредното ултравиолетово лъчение. Еколозите обаче са загрижени, че замърсителите унищожават този слой.
Над стратосферата (50-70 км) е мезосферата. В рамките на мезосферата, при температура около -225 ° C, има мезопауза - най-студената област на атмосферата. Тук е толкова студено, че се образуват облаци от лед, които могат да се наблюдават късно през нощта, когато залязващото слънце ги огрява отдолу.
Метеорите, летящи към Земята, обикновено изгарят в мезосферата. Въпреки факта, че въздухът тук е много разреден, триенето, което възниква при сблъсък на метеор с кислородни молекули, създава ултрависока температура.

На ръба на космоса
Последният голям слой на атмосферата, който разделя Земята от космоса, се нарича термосфера. Намира се на около 100 км надморска височина от земната повърхност и се състои от йоносфера и магнитосфера.
В йоносферата слънчевата радиация причинява йонизация. Именно тук частиците получават електрически заряд. Докато преминават през атмосферата, полярното сияние може да се наблюдава на голяма надморска височина. Освен това йоносферата отразява радиовълните, което позволява радиокомуникации на дълги разстояния.
Отгоре е магнитосферата, която е външният ръб на магнитното поле на Земята. Той действа като гигантски магнит и защитава Земята, като улавя частици с голяма енергия.
Термосферата има най-ниска плътност сред всички слоеве, атмосферата постепенно изчезва и се слива с космическото пространство.

вятър и време
Системите за формиране на времето по света са разположени в тропосферата. Те възникват в резултат на комбинираното въздействие върху атмосферата на слънчевата радиация и въртенето на Земята. Движението на въздуха, известно като вятър, възниква, когато топли въздушни маси се издигат нагоре, за да бъдат изместени от студен въздух. Въздухът става най-топъл на екватора, където слънцето е в зенита си, и става по-студен, когато се приближава към полюсите.
Частта от атмосферата, изпълнена с живот, се нарича биосфера. Той се простира от птичи поглед до повърхността и в дълбините на сушата и океана. В границите на биосферата протича деликатен процес на осигуряване на баланс между растителния и животинския свят.
Животните приемат кислород и издишват въглероден диоксид, който зелените растения „поглъщат“ чрез фотосинтеза, използвайки енергия от слънчевата светлина, за да отделят кислород във въздуха. Това осигурява затворен цикъл, от който зависи оцеляването на всички животни и растения.

заплаха за атмосферата
Атмосферата е поддържала този естествен баланс в продължение на стотици хиляди години, но сега този източник на живот и защита е сериозно застрашен от последствията от човешката дейност: парников ефект, глобално затопляне, замърсяване на въздуха, изтъняване на озоновия слой и киселинни дъждове.
В резултат на глобалната индустриализация през последните 200 години газовият баланс на атмосферата е нарушен. Изгарянето на изкопаеми горива (въглища, нефт, природен газ) доведе до огромни емисии на въглероден диоксид и други газове, особено след появата на автомобилите в края на 19 век. Напредъкът в селскостопанските технологии също доведе до увеличаване на количеството метан и азотни оксиди, изпускани в атмосферата.

Парников ефект
Тези газове, които вече присъстват в атмосферата, улавят топлината на слънчевите лъчи, отразяващи се от повърхността. Без тях Земята би била толкова студена, че океаните биха замръзнали и всички живи организми биха умрели.
Въпреки това, когато „парниковите газове“ се увеличат поради замърсяването на въздуха, твърде много топлина се улавя в атмосферата, което води до глобално затопляне. В резултат на това само през последния век средната температура на планетата се е повишила с половин градус по Целзий. Днес учените прогнозират по-нататъшно затопляне с около 1,5-4,5°C до средата на този век.
Изчислено е, че повече от един милиард души (около една пета от населението на света) дишат въздух, силно замърсен с вредни газове днес. По принцип говорим за въглероден оксид и серен диоксид. Това доведе до рязко увеличаване на гръдните и белодробните заболявания, особено сред децата и възрастните хора.
Тревожен е и увеличеният брой на болните от рак на кожата. Това е резултат от излагането на ултравиолетови лъчи, проникващи през изтънения озонов слой.

Озонови дупки
Озоновият слой в стратосферата ни предпазва, като абсорбира ултравиолетовите лъчи на слънцето. Въпреки това, широко разпространената употреба в световен мащаб на хлорирани и флуорирани въглеводороди (CFC), използвани в аерозолни кутии и хладилници, както и много домакински химикали и полистирен, е причинила тези газове да се разлагат, докато се издигат нагоре, за да образуват хлор, който на свой ред се превръща , разрушава озона.
Изследователи в Антарктика за първи път съобщиха за феномена през 1985 г., когато дупка в озоновия слой се образува над част от южното полукълбо. Ако това се случи другаде на планетата, ще бъдем изложени на по-интензивно излагане на вредна радиация. През 1995 г. учени съобщават тревожната новина за появата на озонова дупка над Арктика и част от Северна Европа.

киселинен дъжд
Киселинният дъжд (включително сярна и азотна киселина) се образува от реакцията на серен диоксид и азотни оксиди (промишлени замърсители) с водни пари в атмосферата. Растенията и животните умират на места, където валят киселинни дъждове. Има случаи, когато киселинният дъжд унищожава цели гори. Освен това киселинният дъжд пада в езера и реки, разпространявайки вредното си въздействие върху големи площи и убивайки дори най-малките форми на живот.
Нарушенията на естествения баланс на атмосферата са изпълнени с изключително негативни последици. Предполага се, че нивото на Световния океан ще се повиши в резултат на глобалното затопляне, което ще доведе до наводняване на низините на сушата. Градове като Лондон и Ню Йорк могат да бъдат засегнати от наводнения. Това ще доведе до множество жертви, появата на епидемии във връзка със замърсяването на водните ресурси. Схемата на дъждовете ще се промени и огромни райони ще изпитат суша, причинявайки широко разпространен глад. За всичко това ще трябва да платите огромно количество човешки животи.

Какво друго може да се направи?
Днес все повече и повече хора мислят за проблемите на околната среда и правителствата на много страни по света обръщат голямо внимание на проблемите на околната среда. Проблеми като рационалното използване на енергията се разглеждат в глобален мащаб. Ако използваме по-малко електричество и караме няколко мили по-малко, можем да намалим количеството изкопаеми горива, използвани за генериране на електричество, бензин и дизел. Много страни работят върху използването на алтернативни източници на енергия, включително вятърна и слънчева енергия. Те обаче няма скоро да могат да заменят изкопаемите горива в голям мащаб.
Дърветата, подобно на други растения, превръщат въглеродния диоксид в кислород и играят жизненоважна роля в регулирането на парниковите газове в атмосферата. Огромни количества тропически гори се изсичат в Южна Америка. Унищожаването на милиони квадратни километри гора означава по-малко кислород, навлизащ в атмосферата и повече въглероден диоксид, който се натрупва, създавайки ефект на топлинен капан.

Световни кампании
По целия свят има кампании за убеждаване на правителствата на съответните страни да спрат унищожаването на тропическите гори. Някои държави се опитват да възстановят естествения баланс, като насърчават и субсидират засаждането на дървета.
Вече обаче не можем да сме сигурни в чистотата на въздуха, който дишаме. Поради обществения натиск употребата на фреони постепенно се преустановява и вместо тях се използват алтернативни химикали. И все пак атмосферата все още е в опасност. Необходимо е да се осигури строг контрол върху човешките действия, за да се гарантира "безоблачно" бъдеще на нашата атмосфера.

Стратосфера - слой от атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Основната характеристика на стратосферата е повишеното съдържание на озон (O3) в нея. До височина 10 км и повече от 60 км озонът почти липсва, а най-високата му концентрация е на височина 20-30 км, която се нарича озонов слой. Озоновият слой в различните географски ширини е разположен на различна височина, а именно: в тропическите ширини на височина 25 - 30 km, в умерените - 20 - 25 km, в полярните - 15 - 20 km. Озоновият слой се образува и поддържа чрез комбинираното взаимодействие на ултравиолетовата слънчева радиация с кислородните молекули (O2), които се разпадат на атоми и след това се комбинират отново с други молекули O2, за да образуват озон (O3).

Озоновият слой с концентрация на озон (около 8 ml/m³) абсорбира вредните ултравиолетови лъчи на Слънцето и служи като надежден щит срещу това лъчение, което е пагубно за целия живот на Земята. Следователно, благодарение на озоновия слой, животът е възникнал на Земята. Ако целият озонов слой в атмосферата се компресира под налягане и се концентрира на повърхността на Земята, би се образувал филм с дебелина само 3 мм. Въпреки това, озонов филм с такава оскъдна дебелина надеждно защитава Земята, като абсорбира опасните ултравиолетови лъчи. Когато слънчевата енергия се абсорбира от озоновия слой, температурата на атмосферата се повишава, което означава, че озоновият слой е един вид резервоар на топлинна енергия в атмосферата. Освен това озонът блокира около 20% от радиацията на Земята, затопляйки атмосферата.

космическа радиация

Озонът регулира твърдостта на космическата радиация и ако дори малко количество озон бъде унищожено, тогава твърдостта на радиацията рязко се увеличава, а това води до промени в живия свят на Земята.

Озонът е активен газ, който влияе неблагоприятно на човешкото тяло. В долната част на атмосферата близо до повърхността на Земята концентрацията на озон е незначителна, така че не вреди на хората. Въпреки това, в големите градове, където има интензивен автомобилен трафик, се образува голямо количество озон в резултат на фотохимични трансформации на автомобилните изгорели газове. Доказано е, че ниската концентрация на озон или липсата му се отразява негативно на човечеството и води до рак.

научна теория

Според научната теория наскоро е настъпило разрушаването на озоновия слой в атмосферата, в резултат на което се появяват озоновите дупки, т.е. концентрацията на озон в озоновия слой на нашата планета намалява. Изтъняването на озоновия слой се дължи на разрушаването на озоновите молекули в реакции с различни съединения от антропогенен и естествен произход, а именно, когато се комбинират с фреони, съдържащи хлор и бром, както и с прости вещества (водород, хлор, кислород). , бромни атоми).

През 1985 г. учените откриват озонова дупка на Южния полюс, т.е. нивата на атмосферния озон бяха доста под нормалното по време на антарктическата пролет. Такива промени се повтаряха всяка година по едно и също време, но със затоплянето дупката се затягаше. Подобни дупки се появиха на Северния полюс по време на Арктическата пролет.

Свързано съдържание:

Озоносферата е слоят от атмосферата на нашата планета, който блокира най-твърдата част от ултравиолетовия спектър. Някои видове слънчева светлина имат пагубен ефект върху живите организми. Периодично озоносферата изтънява, в нея се появяват празнини с различни размери. Опасните лъчи могат свободно да проникват през дупките, появили се на повърхността на Земята. Къде се намира. Какво може да се направи, за да се запази? Предложената статия е посветена на обсъждането на тези проблеми на географията и екологията на Земята.

Какво е озон?

Кислородът на Земята съществува под формата на две прости газообразни съединения, е част от водата и много голям брой други обичайни неорганични и органични вещества (силикати, карбонати, сулфати, протеини, въглехидрати, мазнини). Една от най-известните алотропни модификации на елемента е простото вещество кислород, чиято формула е O 2. Втората модификация на атомите е O на това вещество - O 3. Триатомните молекули се образуват, когато има излишък на енергия, например в резултат на мълнии в природата. След това ще разберем какво представлява озоновият слой на Земята, защо неговата дебелина непрекъснато се променя.

Озонът при нормални условия е син газ с остър, специфичен аромат. Молекулното тегло на веществото е 48 (за сравнение Mr (въздух) = 29). Миризмата на озон напомня на гръмотевична буря, тъй като след това природно явление във въздуха има повече O 3 молекули. Концентрацията се увеличава не само там, където се намира озоновият слой, но и близо до повърхността на Земята. Това химически активно вещество е токсично за живите организми, но бързо се дисоциира (разпада). В лабораторията и индустрията са създадени специални устройства - озонатори - за преминаване на електрически разряди през въздух или кислород.

слой?

Молекулите O 3 имат висока химична и биологична активност. Прикрепването на третия атом към двуатомния кислород е придружено от увеличаване на енергийния резерв и нестабилност на съединението. Озонът лесно се разлага на молекулярен кислород и активна частица, която енергично окислява други вещества и убива микроорганизмите. Но по-често въпросите, свързани с миришещото съединение, се отнасят до натрупването му в атмосферата над Земята. Какво представлява озоновият слой и защо разрушаването му е вредно?

Директно на повърхността на нашата планета винаги има определено количество O 3 молекули, но концентрацията на съединението нараства с височината. Образуването на това вещество се случва в стратосферата поради ултравиолетовото лъчение на Слънцето, което носи голям запас от енергия.

Озоносфера

Има област от космоса над Земята, където има много повече озон, отколкото на повърхността. Но като цяло обвивката, състояща се от O 3 молекули, е тънка и прекъсната. Къде се намира озоновият слой на Земята или озоносферата на нашата планета? Несъответствието на дебелината на този екран неведнъж е обърквало изследователите.

Определено количество озон винаги присъства в атмосферата на Земята и има значителни колебания в концентрацията му с височината и през годините. Ще разберем тези проблеми, след като разберем точното местоположение на защитния екран от O 3 молекули.

Къде се намира озоновият слой на Земята?

Забележимо увеличение на съдържанието започва на разстояние от 10 км и продължава до 50 км над Земята. Но количеството материя, което съществува в тропосферата, все още не е екран. Когато се отдалечавате от земната повърхност, плътността на озона се увеличава. Максималните стойности падат върху стратосферата, нейната област на надморска височина от 20 до 25 км. Има 10 пъти повече O 3 молекули, отколкото на повърхността на Земята.

Но защо дебелината и целостта на озоновия слой са повод за загриженост за учените и обикновените хора? През миналия век избухна бум на състоянието на защитния екран. Изследователите са установили, че озоновият слой на атмосферата над Антарктика е станал по-тънък. Установена е основната причина за явлението - дисоциацията на O 3 молекули. Унищожаването възниква в резултат на комбинираното въздействие на редица фактори, водещ сред които е антропогенният, свързан с дейността на човечеството.

Озонови дупки

През последните 30-40 години учените отбелязват появата на пролуки в защитния екран над повърхността на Земята. Научната общност е разтревожена от съобщенията, че озоновият слой, щитът на Земята, бързо се разгражда. Всички медии в средата на 80-те години печатаха съобщения за „дупка“ над Антарктида. Изследователите забелязват, че тази празнина в озоновия слой се увеличава през пролетта. Основната причина за нарастването на щетите са наречени изкуствени и синтетични вещества - хлорфлуорвъглеводороди. Най-често срещаните групи от тези съединения са фреони или хладилни агенти. Известни са повече от 40 вещества, принадлежащи към тази група. Те идват от много източници, тъй като приложенията включват хранителната, химическата, парфюмерийната и други индустрии.

Съставът на фреоните, в допълнение към въглерода и водорода, включва халогени: флуор, хлор, понякога бром. Голям брой такива вещества се използват като хладилни агенти в хладилници и климатици. Самите фреони са стабилни, но при високи температури и в присъствието на активни химични агенти те влизат в окислителни реакции. Сред продуктите на реакцията може да има съединения, които са токсични за живите организми.

Фреони и озон екран

Хлорфлуорвъглеродите взаимодействат с молекулите на O3 и разрушават защитния слой над повърхността на Земята. Първоначално изтъняването на озоносферата беше прието като естествено колебание в нейната дебелина, което се случва през цялото време. Но с течение на времето дупки като „дупката“ над Антарктида са забелязани в цялото Северно полукълбо. Броят на такива пропуски се е увеличил от времето на първото наблюдение, но те са по-малки по размер, отколкото над ледения континент.

Първоначално учените се съмняваха, че фреоните са причинили процеса на разрушаване на озона. Това са вещества с голямо молекулно тегло. Как могат да стигнат до стратосферата, където се намира озоновият слой, ако той е много по-тежък от кислорода, азота и въглеродния диоксид? Наблюденията в атмосферата по време на гръмотевична буря, както и експериментите доказаха възможността за проникване на различни частици с въздух на височина 10-20 км над Земята, където се намира границата на тропосферата и стратосферата.

Разнообразие от унищожители на озон

Озоновият щит също така получава азотни оксиди, получени от изгарянето на гориво в двигателите на свръхзвукови самолети и различни видове космически кораби. Допълнете списъка с вещества, от които се унищожават атмосферата, озоновият слой и емисиите от земните вулкани. Понякога потоците от газове и прах достигат височина от 10-15 километра и се разпространяват на стотици хиляди километри.

Смогът над големите индустриални центрове и мегаполисите също допринася за дисоциацията на O 3 молекулите в атмосферата. Като причина за увеличаването на размера на озоновите дупки се смята и увеличаването на концентрациите на така наречените парникови газове в атмосферата, където се намира озоновият слой. По този начин глобалният екологичен проблем с изменението на климата е пряко свързан с проблемите на изтъняването на озоновия слой. Факт е, че парниковите газове съдържат вещества, които реагират с O 3 молекули. Озонът се дисоциира, кислородният атом предизвиква окисление на други елементи.

Опасността от загуба на озоновия щит

Имало ли е пропуски в озоносферата преди космическите полети, появата на фреони и други атмосферни замърсители? Горните въпроси са спорни, но едно заключение се налага от само себе си: озоновият слой на атмосферата трябва да бъде изследван и запазен от разрушаване. Нашата планета без екран от O 3 молекули губи защитата си от твърди космически лъчи с определена дължина, погълнати от слой активна материя. Ако озоновият щит е тънък или липсва, тогава основните жизнени процеси на Земята са застрашени. Прекомерното увеличава риска от мутации в клетките на живите организми.

Защита на озоновия слой

Липсата на данни за дебелината на защитния екран през миналите векове и хилядолетия затруднява прогнозите. Какво се случва, ако озоносферата се срине напълно? В продължение на няколко десетилетия лекарите отбелязват увеличаване на броя на хората, засегнати от рак на кожата. Това е едно от заболяванията, причинени от прекомерно ултравиолетово лъчение.

През 1987 г. няколко страни се присъединиха към Монреалския протокол, който предвиждаше намаляване и пълна забрана на производството на хлорфлуорвъглеводороди. Това беше само една от мерките, които ще помогнат за запазването на озоновия слой - ултравиолетовия щит на Земята. Но фреоните все още се произвеждат от индустрията и навлизат в атмосферата. Въпреки това спазването на Монреалския протокол доведе до намаляване на озоновите дупки.

Какво може да направи всеки, за да спаси озоносферата?

Изследователите предполагат, че пълното възстановяване на защитния екран ще отнеме още няколко десетилетия. Това е в случай, че интензивното му разрушаване спре, което поражда много съмнения. продължават да навлизат в атмосферата, изстрелват се ракети и други космически кораби, а флотът от самолети в различни страни нараства. Това означава, че учените все още не са разработили ефективни начини за защита на озоновия щит от разрушаване.

На ниво домакинство всеки човек също може да допринесе. Озонът ще се разлага по-малко, ако въздухът стане по-чист, съдържа по-малко прах, сажди и токсични емисии от превозните средства. За да се защити тънката озоносфера, е необходимо да се спре изгарянето на отпадъци, да се установи тяхното безопасно изхвърляне навсякъде. Транспортът трябва да премине към по-екологични видове горива и навсякъде да се пестят различни видове енергийни ресурси.

В момента е общоприето, че целият живот на Земята е защитен от вредното въздействие на тежката, биологично опасна ултравиолетова радиация от озоновия слой. Затова значителна тревога по света предизвика съобщението, че в този слой са открити „дупки“ – области, където дебелината на озоновия слой е значително намалена. След поредица от изследвания се стигна до заключението, че фреоните, флуорохлорните производни на наситени въглеводороди (C n H 2n + 2), които имат химични формули като CFCl 3 , CHFCl 2 , C 3 H 2 F 4 Cl 2 и други, допринасят до унищожаване на озона. По това време фреоните вече са намерили най-широко приложение: те служеха като работно вещество в домашни и промишлени хладилници, аерозолни кутии с парфюми и домакински химикали бяха заредени с тях като пропелант (пропелантен газ), те бяха използвани за разработване на някои технически фотографски материали. И тъй като течовете на фреон са колосални, през 1985 г. е приета Виенската конвенция за защита на озоновия слой, а на 1 януари 1989 г. е съставен Международният (Монреалски) протокол за забрана на производството на фреони. Въпреки това Н. И. Чугунов, старши научен сътрудник в един от московските институти, специалист в областта на физическата химия, участник в съветско-американските преговори за забрана на химическите оръжия (Женева, 1976 г.), имаше сериозни съмнения относно " заслуги" на озона за защита от ултравиолетова радиация и в "вината" на фреоните за разрушаването на озоновия слой.

Същността на предложената хипотеза е, че целият живот на Земята е защитен от биологично опасното ултравиолетово лъчение не от озона, а от кислорода на атмосферата. Именно кислородът, поглъщайки тази късовълнова радиация, се превръща в озон. Разгледайте хипотезата от гледна точка на основния закон на природата - закона за запазване на енергията.

Ако, както се смята сега, озоновият слой улавя ултравиолетовото лъчение, тогава той абсорбира неговата енергия. Но енергията не може да изчезне безследно и затова нещо трябва да се случи с озоновия слой. Вариантите са няколко.

Преходът на радиационната енергия в топлина.Последицата от това би трябвало да е нагряването на озоновия слой. Той обаче се намира на височината на постоянно студена атмосфера. А първият регион на повишена температура (така нареченият мезопик) е повече от два пъти по-висок от озоновия слой.

Ултравиолетовата енергия се използва за унищожаване на озона.Ако това е така, рухва не само основната теза за защитните свойства на озоновия слой, но и обвиненията срещу "коварните" индустриални емисии, които уж го унищожават.

Натрупване на радиационна енергия в озоновия слой.Не може да продължава безкрайно. В един момент ще бъде достигната границата на насищане на озоновия слой с енергия и тогава най-вероятно ще започне експлозивна химическа реакция. Въпреки това, никой никога не е наблюдавал експлозии на озоновия слой в природата.

Несъответствието със закона за запазване на енергията показва, че мнението за поглъщането на твърди ултравиолетови лъчи от озоновия слой не е оправдано.

Известно е, че на височина 20-25 километра над Земята озонът образува слой с повишена концентрация. Възниква въпросът - откъде се е появил? Ако разглеждаме озона като дар от природата, тогава той не е подходящ за тази роля - той се разлага твърде лесно. Освен това процесът на разлагане има тази особеност, че при ниско съдържание на озон в атмосферата скоростта на разлагане е ниска, а с увеличаване на концентрацията рязко се увеличава, а при 20-40% от съдържанието на озон в кислорода разлагането протича с експлозия . И за да се появи озон във въздуха, е необходимо да се повлияе някакъв източник на енергия върху атмосферния кислород. Това може да бъде електрически разряд (специалната "свежест" на въздуха след гръмотевична буря е следствие от появата на озон), както и късовълнова ултравиолетова радиация. Именно облъчването на въздуха с ултравиолетова светлина с дължина на вълната около 200 нанометра (nm) е един от начините за получаване на озон в лабораторни и индустриални условия.

Ултравиолетовото лъчение на Слънцето е в диапазона на дължината на вълната от 10 до 400 nm. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова повече енергия носи радиацията. Радиационната енергия се изразходва за възбуждане (преход към по-високо енергийно ниво), дисоциация (отделяне) и йонизация (превръщане в йони) на молекулите на атмосферния газ. Изразходвайки енергия, радиацията отслабва или, в противен случай, се абсорбира. Това явление се определя количествено чрез коефициента на поглъщане. С намаляване на дължината на вълната коефициентът на поглъщане се увеличава - радиацията влияе по-силно на веществото.

Ултравиолетовото лъчение е обичайно да се разделя на два диапазона - близък ултравиолетов (дължина на вълната 200-400 nm) и далечен, или вакуум (10-200 nm). Не ни интересува съдбата на вакуумния ултравиолет - той се абсорбира във високите слоеве на атмосферата. Именно той е отговорен за създаването на йоносферата. Трябва да се обърне внимание на липсата на логика при разглеждане на процесите на поглъщане на енергия в атмосферата - далечният ултравиолет създава йоносферата, а близкият не създава нищо, енергията изчезва без последствия. Така се оказва според хипотезата за поглъщането му от озоновия слой.Предложената хипотеза елиминира тази нелогичност.

Ние се интересуваме от близкия ултравиолетов лъч, който прониква в долните слоеве на атмосферата, включително стратосферата, тропосферата и облъчва Земята. По пътя си радиацията продължава да променя спектралния състав поради поглъщането на къси вълни. На надморска височина от 34 километра не е открито лъчение с дължина на вълната, по-къса от 280 nm. За най-биологично опасно лъчение се счита лъчението с дължина на вълната от 255 до 266 nm. От това следва, че разрушителният ултравиолет се абсорбира, преди да достигне озоновия слой, тоест височини от 20-25 километра. И радиация с минимална дължина на вълната 293 nm достига повърхността на Земята, няма опасност
представляващ. По този начин озоновият слой не участва в поглъщането на биологично опасни лъчения.

Нека разгледаме най-вероятния процес на образуване на озон в атмосферата. Когато енергията на късовълновата ултравиолетова радиация се абсорбира, някои от молекулите се йонизират, губят електрон и придобиват положителен заряд, а някои се дисоциират на два неутрални атома. Свободен електрон, образуван по време на йонизация, се свързва с един от атомите, образувайки отрицателен кислороден йон. Противоположно заредените йони се комбинират, за да образуват неутрална озонова молекула. В същото време атомите и молекулите, поглъщайки енергия, преминават към горното енергийно ниво, до възбудено състояние. За една кислородна молекула енергията на възбуждане е 5,1 eV. Молекулите са във възбудено състояние за около 10 -8 секунди, след което, излъчвайки квант на излъчване, те се разпадат (дисоциират) на атоми.

В процеса на йонизация кислородът има предимство: за това той изисква най-малко енергия от всички газове, които изграждат атмосферата - 12,5 eV (за водна пара - 13,2; въглероден диоксид - 14,5; водород - 15,4; азот - 15,8 eV ).

По този начин, когато ултравиолетовото се абсорбира в атмосферата, се образува вид смес, в която преобладават свободните електрони, неутралните кислородни атоми, положителните йони на кислородните молекули и при взаимодействието им се образува озон.

Взаимодействието на ултравиолетовото лъчение с кислорода се извършва по цялата височина на атмосферата - има доказателства, че в мезосферата, на височина от 50 до 80 километра, вече се наблюдава процесът на образуване на озон, който продължава в стратосферата (от 15 до 50 km) и в тропосферата (до 15 km). В същото време горните слоеве на атмосферата, по-специално мезосферата, са подложени на толкова силно въздействие на късовълнова ултравиолетова радиация, че молекулите на всички газове, които съставляват атмосферата, се йонизират и разпадат. Озонът, който току-що се е образувал там, не може да не се разложи, особено след като това изисква почти същата енергия, както за молекулите на кислорода. Въпреки това той не е напълно унищожен - част от озона, който е 1,62 пъти по-тежък от въздуха, се спуска в долните слоеве на атмосферата до височина 20-25 километра, където плътността на атмосферата (около 100 g / m 3) позволява да бъде, така да се каже, в равновесно състояние. Там озоновите молекули създават слой с повишена концентрация. При нормално атмосферно налягане дебелината на озоновия слой би била 3-4 милиметра. Практически е невъзможно да си представим до какви ултрависоки температури би трябвало да се нагрее такъв тънък слой, ако той наистина абсорбира почти цялата енергия на ултравиолетовото лъчение.

На височини под 20-25 километра синтезът на озон продължава, както се вижда от промяната на дължината на вълната на ултравиолетовото лъчение от 280 nm на височина 34 километра до 293 nm на повърхността на Земята. Полученият озон, тъй като не може да се издигне нагоре, остава в тропосферата. Това определя постоянното съдържание на озон във въздуха на повърхностния слой през зимата на ниво до 2 . 10 -6%. През лятото концентрацията на озон е 3-4 пъти по-висока, очевидно поради допълнителното образуване на озон при мълнии.

Така целият живот на Земята защитава кислорода на атмосферата от силно ултравиолетово лъчение, докато озонът се оказва само страничен продукт от този процес.

Когато се установи появата на "дупки" в озоновия слой над Антарктида през септември-октомври и над Арктика - приблизително през януари-март, възникнаха съмнения относно достоверността на хипотезата за защитните свойства на озона и за неговото разрушаване от индустриални емисии, тъй като нито в Антарктика, нито на Северния полюс няма производство.

От гледна точка на предложената хипотеза, сезонността на появата на "дупки" в озоновия слой се обяснява с факта, че през лятото и есента над Антарктида и през зимата и пролетта над Северния полюс земната атмосфера практически не е открита. на ултравиолетова радиация. Полюсите на Земята през тези периоди са в "сянка", над тях няма източник на енергия, необходима за образуването на озон.

ЛИТЕРАТУРА

Митра С.К. горните слоеве на атмосферата.- М., 1955.
Прокофиева И. А. атмосферен озон. - М.; Л., 1951.

Водата, слънчевата светлина и кислородът, съдържащи се в земната атмосфера, са основните условия за възникването и факторите, които осигуряват продължаването на живота на нашата планета. В същото време отдавна е доказано, че спектърът и интензитетът на слънчевата радиация в космическия вакуум са непроменени, а на Земята въздействието на ултравиолетовото лъчение зависи от много фактори: време на годината, географско местоположение, надморска височина, дебелина на озоновия слой, облачността и нивото на концентрация на природни и промишлени примеси във въздуха.

Какво представляват ултравиолетовите лъчи

Слънцето излъчва лъчи във видими и невидими за човешкото око диапазони. Невидимият спектър включва инфрачервени и ултравиолетови лъчи.

Инфрачервеното лъчение е електромагнитни вълни с дължина от 7 до 14 nm, които носят колосален поток от топлинна енергия към Земята, поради което често се наричат ​​термични. Делът на инфрачервените лъчи в слънчевата радиация е 40%.

Ултравиолетовото лъчение е спектър от електромагнитни вълни, чийто обхват е условно разделен на близки и далечни ултравиолетови лъчи. Далечните или вакуумни лъчи се абсорбират напълно от горните слоеве на атмосферата. В земни условия те се генерират изкуствено само във вакуумни камери.

Близките ултравиолетови лъчи се разделят на три подгрупи диапазони:

• дълго - A (UVA) от 400 до 315 nm;
• среден - B (UVB) от 315 до 280 nm;
• късо - C (UVC) от 280 до 100 nm.

Как се измерва ултравиолетовото лъчение? Днес има много специални устройства, както за домашна, така и за професионална употреба, които ви позволяват да измервате честотата, интензитета и големината на получената доза UV лъчи и по този начин да оцените вероятната им вреда за тялото.

Въпреки факта, че ултравиолетовото лъчение в състава на слънчевата светлина заема само около 10%, именно поради неговото влияние настъпи качествен скок в еволюционното развитие на живота - появата на организми от водата на сушата.

Основните източници на ултравиолетова радиация

Основният и естествен източник на ултравиолетова радиация е, разбира се, Слънцето. Но човекът също се научи да "произвежда ултравиолетово" с помощта на специални лампови устройства:

• живачно-кварцови лампи с високо налягане, работещи в общия диапазон на UV радиация - 100-400 nm;
• жизненоважни флуоресцентни лампи, генериращи дължини на вълните от 280 до 380 nm, с максимален пик на излъчване между 310 и 320 nm;
• озонови и безозонови (с кварцово стъкло) бактерицидни лампи, 80% от ултравиолетовите лъчи на които попадат на дължина 185 nm.

Както ултравиолетовото лъчение на слънцето, така и изкуствената ултравиолетова светлина имат способността да влияят върху химическата структура на клетките на живите организми и растения и в момента са известни само няколко разновидности на бактерии, които могат да се справят без него. За всички останали липсата на ултравиолетова радиация ще доведе до неизбежна смърт.

И така, какъв е реалният биологичен ефект на ултравиолетовите лъчи, какви са ползите и има ли вреда от ултравиолетовото лъчение за хората?

Ефектът на ултравиолетовите лъчи върху човешкото тяло

Най-коварното ултравиолетово лъчение е късовълновото ултравиолетово лъчение, тъй като унищожава всякакъв вид протеинови молекули.

И така, защо животът на земята е възможен и продължава да съществува на нашата планета? Какъв слой от атмосферата блокира вредните ултравиолетови лъчи?

От твърдата ултравиолетова радиация живите организми защитават озоновия слой на стратосферата, който напълно абсорбира лъчите от този диапазон и те просто не достигат до повърхността на Земята.

Следователно 95% от общата маса на слънчевия ултравиолет е в дългите дължини на вълните (A), а приблизително 5% е в средните дължини на вълните (B). Но тук е важно да се изясни. Въпреки факта, че има много повече дълги UV вълни и те имат голяма проникваща способност, засягайки ретикуларния и папиларния слой на кожата, най-голям биологичен ефект имат 5% от средните вълни, които не могат да проникнат отвъд епидермиса.

Това е ултравиолетово лъчение от средния диапазон, което интензивно засяга кожата, очите, а също така активно засяга работата на ендокринната, централната нервна и имунната система.

От една страна, ултравиолетовото облъчване може да причини:

• силно слънчево изгаряне на кожата - ултравиолетов еритем;
• помътняване на лещата, водещо до слепота - катаракта;
• ракът на кожата е меланом.

В допълнение, ултравиолетовите лъчи имат мутагенен ефект и причиняват смущения в имунната система, които причиняват други онкологични патологии.

От друга страна, действието на ултравиолетовото лъчение оказва значително влияние върху метаболитните процеси, протичащи в човешкото тяло като цяло. Увеличава се синтеза на мелатонин и серотонин, чието ниво има положителен ефект върху работата на ендокринната и централната нервна система. Ултравиолетовата светлина активира производството на витамин D, който е основният компонент за усвояването на калций, а също така предотвратява развитието на рахит и остеопороза.

Облъчване на кожата с ултравиолетова светлина

Кожните лезии могат да бъдат както структурни, така и функционални по природа, които от своя страна могат да бъдат разделени на:

1. Остро нараняване- възникват поради високи дози слънчева радиация на лъчите от среден обхват, получени в този случай за кратко време. Те включват остра фотодерматоза и еритема.
2. Отложено увреждане- възникват на фона на продължително облъчване с ултравиолетови лъчи с дълги вълни, чиято интензивност, между другото, не зависи нито от сезона, нито от времето на светлата част на деня. Те включват хроничен фотодерматит, фотостареене на кожата или слънчева геродермия, ултравиолетова мутагенеза и появата на неоплазми: меланом, плоскоклетъчен и базалноклетъчен рак на кожата. Сред списъка със забавени наранявания е херпесът.

Важно е да се отбележи, че както остри, така и забавени увреждания могат да бъдат причинени от прекомерно излагане на изкуствени слънчеви бани, неносене на слънчеви очила и посещение на солариуми, които използват несертифицирано оборудване и/или не извършват специално превантивно калибриране на UV лампи.

UV защита на кожата

Ако не злоупотребявате с никакви „слънчеви бани“, тогава човешкото тяло ще се справи самостоятелно с радиационната защита, тъй като повече от 20% се задържат от здрав епидермис. Днес защитата на кожата от ултравиолетовото лъчение се свежда до следните методи, които минимизират риска от злокачествени новообразувания:

• ограничаване на времето, прекарано на слънце, особено през обедните летни часове;
• носенето на леки, но затворени дрехи, тъй като за да получите необходимата доза, която стимулира производството на витамин D, изобщо не е необходимо да сте покрити с тен;
• избор на слънцезащитни продукти в зависимост от специфичния ултравиолетов индекс, характерен за района, времето от годината и деня, както и собствения тип кожа.

внимание! За коренното население на Централна Русия UV индекс над 8 не само изисква използването на активна защита, но също така представлява реална заплаха за здравето. Измерванията на радиацията и прогнозите за слънчевия индекс могат да бъдат намерени на водещи уебсайтове за времето.

Ефектът на ултравиолетовата светлина върху очите

Възможно е увреждане на структурата на роговицата и лещата на окото (електрофталмия) при контакт на очите с всеки източник на ултравиолетово лъчение. Въпреки факта, че здравата роговица не пропуска и отразява твърдата ултравиолетова светлина с 70%, има много причини, които могат да станат източник на сериозни заболявания. Между тях:

• незащитено наблюдение на факли, слънчеви затъмнения;
• случаен поглед към светило на морския бряг или във високите планини;
• фототравма от светкавица на фотоапарат;
• наблюдение на работата на заваръчната машина или пренебрегване на предпазните мерки (липса на защитна каска) при работа с нея;
• дълга работа на стробоскоп в дискотеки;
• нарушаване на правилата за посещение на солариума;
• продължителен престой в стая, в която работят кварцови бактерицидни озонови лампи.

Какви са първите признаци на електрофталмия? Клиничните симптоми, а именно зачервяване на очната склера и клепачите, болка при движение на очните ябълки и усещане за чуждо тяло в окото, обикновено се появяват 5-10 часа след горните обстоятелства. UV защитата обаче е достъпна за всеки, тъй като дори обикновените стъклени лещи не пропускат голяма част от UV лъчите.

Използването на защитни очила със специално фотохромно покритие върху лещите, така наречените "очила хамелеон", ще бъде най-добрият "домакинен" вариант за защита на очите. Не е нужно да се притеснявате какъв цвят и степен на засенчване на UV филтъра действително осигурява ефективна защита при дадени обстоятелства.

И разбира се, при очаквания контакт с очите с ултравиолетови светкавици е необходимо предварително да поставите очила или да използвате други устройства, които забавят лъчите, които са вредни за роговицата и лещата.

Използването на ултравиолетови лъчи в медицината

Ултравиолетовите лъчи убиват гъбичките и другите микроби, които се намират във въздуха и по повърхността на стени, тавани, подове и предмети, а след излагане на специални лампи плесента се изчиства. Това бактерицидно свойство на ултравиолетовите лъчи се използва от хората за осигуряване на стерилност на манипулационни и хирургични зали. Но ултравиолетовото лъчение в медицината се използва не само за борба с нозокомиалните инфекции.

Свойствата на ултравиолетовото лъчение са намерили приложение при различни заболявания. В същото време непрекъснато се разработват и усъвършенстват нови методи. Например, ултравиолетовото облъчване на кръвта, изобретено преди около 50 години, първоначално се използва за потискане на растежа на бактериите в кръвта при сепсис, тежка пневмония, обширни гнойни рани и други гнойно-септични патологии.

Днес ултравиолетовото облъчване на кръвта или пречистването на кръвта помага в борбата с остри отравяния, предозиране на лекарства, фурункулоза, деструктивен панкреатит, облитерираща атеросклероза, исхемия, церебрална атеросклероза, алкохолизъм, наркомания, остри психични разстройства и много други заболявания, чийто списък непрекъснато се разширява . .

Заболявания, при които е показано използването на ултравиолетово лъчение и когато всяка процедура с UV лъчи е вредна:

За да живеят без болка, за хора с увреждане на ставите, ултравиолетовата лампа ще донесе безценна помощ в общата комплексна терапия.

Ефектът на ултравиолетовото лъчение при ревматоиден артрит и артроза, комбинацията от метода на ултравиолетовата терапия с правилния избор на биодоза и компетентен антибиотичен режим е 100% гаранция за постигане на системен лечебен ефект с минимално лекарствено натоварване.

В заключение отбелязваме, че положителният ефект на ултравиолетовото лъчение върху тялото и само една процедура на ултравиолетово облъчване (пречистване) на кръвта + 2 сесии в солариума ще помогнат на здравия човек да изглежда и да се чувства 10 години по-млад.