A légszennyezés hatása az ózonrétegre

A nagyjából állandó vastagságú ózonréteg a felszíntől 20-25 km magasságban helyezkedik el. Az ózon a legnagyobb mennyiségben, a sztratoszférában keletkezik, a nap ultraibolya sugárzásának hatására, ahol különbözőtermészetes folyamatok kölcsönhatása révén az oxigén mennyiségétől függő egyensúlyi koncentráció alakul ki. Az ózonréteg sűrűsége változó, a sarkok felett kétszer akkora, mint a trópusok felett, de megfigyelhető napi változás (40 %), és az évszakos változás (20%). További 2-3%-os hatása van a napsugárzás erősségének változása, illetve a 11 éves napfoltciklusnak és a vulkánkitöréseknek..

Az ózonlyuk keletkezése.

A Chapman-féle modell szerint a 30-as években úgy hitték hogy a folyamatban az oxigén különböző módosulatai vesznek részt. Az ózon a szratoszférában két lépcsőben jön létre:

1. O2 + hv O + O2. O2 + O + M O3 + M

És két módon bomlik el:

3. O3 + hv O2 + O4. O3 + O 2O2

A hatvanas években rájöttek, hogy a két elbomlási folyamat túl lassú, tehát más anyagoknak is részt kell venniük az elbomlási folyamatokban. Azt feltételezték, hogy ezt a vízgőzből származó, OH szabad gyökök indítják el, de ez a feltevés is tévesnek bizonyult. A hetvenes években derítették ki, hogy az ózon jelentős részét a nitrogén-oxid molekulák vonják el. Ekkor merült fel először, hogy az emberi tevékenység is szerepet játszik az ózon bomlásában. Hatása azonban nem jelentős.

5. NO + O3 NO2 + O2

6. NO2 + O NO + O2

A 70 években további vizsgálatok során kimutatták, hogy a sztratoszférában a freon molekulák az UV sugárzás hatására szétesnek és klór atomokat hoznak létre.

7. CCl2F2 + hv CClF2 + Cl

A keletkező klór az ózonnal reakcióba lép:

8. Cl + O3 ClO + O2

9. ClO + O Cl + O2

A kutatók később rájöttek, hogy a klór természetes úton is kerül a légtérbe, de akkor az a mennyiség reakciója nem haladja meg a nitrogén-oxid ózonbontó hatását sem.Az 5,6,8 és 9 reakciók elvileg végtelenszer végbemehetnek. Más viszonylag lassúbb folyamatok az ózon ciklusa szempontjából aktív anyagokat vonják ki a légkörből, és azokat rezervoár vegyületekké alakítják át.

Levegőtisztaság-védelem 11

10. ClO + NO2 + M ClNO3 + M11. ClO + OH HCl + O2

A rezervoár vegyületek diffúzióval a troposzférába kerülnek, majd nedves ülepedéssel elhagyják a légkört.A freonok hatását tekintve különbség van a két félgömb között, ennek legkézzelfoghatóbb jele az Antarktisz felett tavasszal létrejövő nagymértékű ózon ritkulás, vagyis ózonlyuk.A téli hónapokban egy nagy légörvény jön létre, melyen belül alacsony a hömérséklet. Így ott jégkristályok keletkeznek, melyek elnyelik a rezervoár gázokat így a klór-nitrátot és a sósavat, ezek a jégkristályban klórrá és salétromsavvá alakulnak át:

12. ClNO3 + HCl Cl2 + HNO3(H2O)

Tavasszal klóratomok keletkeznek, és megindul a 8 reakció.

Az ózonrétegre ható, emberi tevékenységgel összefüggő anyagok.

Nitrogén-oxidok és a klórtartalmú vegyületek, elsősorban a CFC-k.A modellek és a számítások nagy szórást mutatnak,. A szuperszonikus gépek által kibocsátott nitrogén-oxidok hatására egyes közlések szerint néhány év alatt felére csökkenti az ózon mennyiségét, míg mások szerint csak 3,8% -os a csökkenés. Egyes kutatások szerint a szratoszféra alsó régióiban a nitrogén-oxidok növelik az ózontartalmat.A halogének esetében a klór és a brómról esik szó, melyek megbontják az ózonképződés és bomlás egyensúlyát. A CFC-k azért kiemeltek, mert stabilak, és lassan kerülnek ki a légkörből.

Levegőtisztaság-védelem 11