Озоновый защитный слой

Озоновый защитный слой определяет верхний предел жизни в биосфере. Он появился вместе с появлением в земной атмосфере кислорода. Озона в атмосфере очень мало, всего 4´10-7 об.%. Однако, этого количества вполне достаточно, чтобы оградить планету от УФ-излучения. Озон обладает очень сильным поглощением. Он полностью поглощает всю энергию в полосе от 2900 до 2200 А, что совершенно исключает попадание на поверхность Земли губительных для всего живого солнечных лучей короче 2900 А. Кроме того, озон поглощает ИК излучение Земли, препятствуя ее охлаждению.

Озон образуется в атмосфере по уравнению:

3О2 Û 2О3 (1)

Атомы кислорода, необходимые для образования озона, получаются за счет фотохимической диссоциации молекул:

О2 + hn = 2O l < 240 нм

Возможна реакция образования озона:

О2 + O* + м ® O3 + м (2)

где м – любая частица, служащая для отвода энергии от образующейся молекулы озона.

При высоких температурах, когда содержание атомарного кислорода велико, равновесие реакции (2) сильно сдвинуто влево и образования озона не происходит. При низких температурах, когда равновесие по реакции (2)сдвинуто вправо, парциальное давление атомарного кислорода слишком низкое, что также препятствует образованию озона. Для получения значительных концентраций озона необходимо сочетание двух условий: сравнительно низкой температуры, обеспечивающей достаточный сдвиг равновесия в сторону образования озона, и больших концентраций атомарного кислорода. Выполнение этих условий возможно, когда диссоциация молекул кислорода обеспечивается в результате нетермического воздействия на систему, например за счет облучения.

Озон разрушается, поглощая излучение с длиной волны меньше 1130 нм (ИК излучение), но максимум поглощения наблюдается при длине волны короче 320 нм (УФ-излучение), при этом происходит образование молекулярного кислорода и атомарного кислорода:

О3 + hn = O2 + О (3)

Реакции (2) и (3) называются нулевым циклом озона.

Значительный вклад в процессы, протекающие с участием оксидов азота, соединений хлора и др. Рассмотрим эти циклы более подробно.

1. Водородный цикл. При поглощении кванта света с длиной волны менее 240 нм молекула воды распадается по уравнению:

Н2О + hn = OН + Н

Гидроксидные радикалы образуются и при взаимодействии молекул воды или метана с возбужденным атомом кислорода

О + Н2О ® 2ОН

О + СН4 ® ОН + СН3

Образовавшийся в этих процессах гидроксидный радикал вступает в реакцию с О3:

ОН + О3 ® НО2 + О2

НО2 + О ® ОН + О2

О3 + О ® ОН + О2

2. Азотный цикл. Оксид азота при взаимодействии с озоном окисляется до диоксида азота, но при взаимодействии NO2 c атомарным кислородом в невозбужденном состоянии вновь образуется оксид азота:

NO + O3 ® NO2 + O2

NO2 + O ® NO + O2

O3 + O ® 2O2

3. Хлорный цикл. Атом хлора при взаимодействии с молекулой озона образует оксид хлора и молекулу хлора. Оксид хлора способен взаимодействовать с атомарным кислородом, находящимся в невозбужденном состоянии, с образованием атомарного хлора и молекулы кислорода

Cl + O3 ® ClO +O2

ClO + O ® Cl + O2

O3 + O ® 2O2

Атомарный хлор появляется в стратосфере при фотохимическом разложении фреонов, например:

Использование различных технологий организации обучения
Коллективный способ обучения Чтобы использовать коллективную форму учебных занятий необходимо уточнить, чем она отличается от групповой и парной учебной работы. Работа ученика над выполнением домашне ...

Сущность управления функционированием педагогической системы
Функционирующая школа – это школа, работающая в режиме традиционных форм, методов и средств организации учебно-воспитательного процесса и дающая, как правило, устойчивый стабильный результат. Инновац ...