Referaat osooniaugud (0)

Osooniaugud
Referaat

Sisukord

Sisukord 2
Sissejuhatus 3
1.Osooniaukude tekkimine 4
1.1. Antarktika osooniaugu kujunemine 4
2.Osooniaukude levimine 6
3.Osooniaukude tagajärjed 7
3.1. Montreali protokoll 7
Kokkuvõte 8
Kasutatud kirjandus 9

Sissejuhatus

Osoon on kolmest hapniku aatomist koosnev molekul . Atmosfääri alumistes kihtides on osoon ohtlik saastaja, olles sudu ja happevihmade üks koostisosa. Keskmiselt 30 km kõrgusel maapinnast stratosfääris moodustuvad osoonimolekulid ultraviolettkiirguse (UV) toimel, tekkinud osoonikiht kaitseb atmosfääri alumisi kihte UV-kiirguse eest. Kaitsev toime seisneb tema võimes neelata UV- kiirgust. Möödunud sajandi jooksul on kerkinud esile globaalse olulisusega probleem – osoonikihi hõrenemine inimtegevuse tõttu paisatud keemiliste elementide tulemusel.
Osoonikihi hõrenemine võib endaga kaasa tuua osooniaukude kujunemise, kus keemilised elemendid lagundavad osooni molekuli hapniku molekuliks ja üksikuks vabaks radikaaliks. Osooniaukude teke mõnevõrra erineb üldise osoonikihi hõrenemise protsessist. See tuleneb aukude tekke piirkondade iseärasustest.

Osooniaukude tekkimine

Osooniaukude tekke põhjustab osoonikihi lagunemine , kusjuures lagunemine ei ole ühtlane kogu kihi ulatuses, vaid tekivad osoonikihis ümbritsevast oluliselt madalama osooni sisaldusega piirkonnad. Kihti lõhuvad ja osooniauke tekitavad peamiselt kloori, fluori ja süsinikku sisaldavad ained freoonid ja lämmastikoksiidid (Koorits, Nei, 1998). Antud ühendite atmosfääri paiskumise põhisüüdlaseks võib pidada inimtegevust: tuntuimad freooni allikad on külmutusseadmed ning aerosoolid , lämmastikoksiide paiskavad õhku näiteks reaktiivlennukid ja põlluväetised.

Antarktika osooniaugu kujunemine

1950. aastatest alates toimuvate osooni mõõtmiste käigus avastati 1980. aastate alguses Antarktika kohale igakevadiselt tekkiv osooniauk . Seda kindlal perioodil tekkivat nähtust võib seostada polaaralale iseloomuliku pika pimeda talve üleminekuga valgele ajale. Pimeda talve jooksul tugevast külmast ja Maa pöörlemisest tulenevalt juhitakse õhuvoolud lõunapooluse suunas tekitades hiiglaslikke pööriseid (vanLoon, Duffy, 2011). Taoliselt tekkinud polaarpöörised eraldavad ümbritsevast polaarse õhu. Kuna tegu on talvega ning päike antud piirkonnas ei paista, võivad temperatuurid langeda väga madalale. Langenud temperatuur, ulatudes -80 °C, loob tingimused kahte tüüpi polaarsete stratosfääri pilvede tekkeks (vanLoon, Duffy, 2011). Esmalt tekivad väikeseid lämmastikhappe ja vee osakesi sisaldavad pilved . Temperatuuri edasisel langemisel kujunevad pilvedes suuremad veejääosakesed. Samal ajal on õhupöörises akumuleerunud kloori- ja lämmastikuühendid, põhiliselt vesinikkloriidhape ja kloori nitraadid (vanLoon, Duffy, 2001). Talve jooksul pööristes tekkinud pilvede pinnal toimuvate reaktsioonide käigus eralduvad nimetatud ühenditest kloori molekulid (Cl2) ning hüpokloorishape (HOCl).
Oktoobri lõpus, kui lõunapoolusel on kevad, hakkab päikesekiirgusest tuleneva energia toimel toimuma kloori molekulide ja hüpokloorishappe lagunemine fotolüüsi käigus. Tulemuseks on vabad kloori radikaalid. Tekkinud radikaalid on võimelised osooni katalüütiliste protsessidega lõhkuma. Taoline osooni hävitamine toimub kiiresti ning mõne päevaga langeb osooni hulk talvel olnust poole või enam võrra (vanLoon, Duffy, 2011). Kui temperatuur tõuseb, lõpeb ka osooni lõhkumine. Piisavalt tõusnud temperatuur lõhub polaarpöörise ning hajutab pilved, mistõttu kloori radikaalid seotakse ning osoon hakkab taastuma (vanLoon, Duffy, 2011).
Sarnase stsenaariumi alusel kujuneb ka Arktika osooniauk. Kuna nende osooniaukude kujunemisel on oluline roll madalal temperatuuril sõltub osooniaugu suurus suuresti stratosfääri temperatuurist. Stratosfääri alumiste kihtide keskmine temperatuur on aga nii kesklaiustel kui eriti polaarlaiustel viimaste kümnendite vältel langenud ( Eerme , 2005). Seega polaar stratosfääri pilvede esinemise sageduse kasv võib viia osooniaukude ulatuse ning esinemissageduse kasvuni.
Samas ei tohi siiski unustada, et osooniaukude tekke tegur pole ainult madal temperatuur, vaid ka osoonikihi lõhkumist põhjustavate ühendite sisaldus atmosfääris. Põhjus, miks enne 1980. aastaid Antarktika kohal osooniauke ei tekkinud, pole mitte liiga kõrge temperatuur, vaid vajaliku kloori hulga puudumine (Eerme, 2005). Osooniauk tekibki polaarsete stratosfääri pilvede ja antropogeense tegevuse tulemusel liigsete kloori ja broomi ühendite õhkupaiskumise koostöö tulemusel.

Osooniaukude levimine

Kõige suurem osooniauk asub lõunapoolkeral Antarktika kohal. Selle maksimaalne suurus on umbes 28 miljonit ruutkilomeetrit, ulatudes kuni Tšiili, Argentiina ja Falklandi saarteni (vanLoon, Duffy, 2011). Eriti mõjutab nimetatud osooniauk UV-kiirguse taset Austraalias. Kui osoonikihi keskmine paksusu on umbes 300 dopsoni ühikut (DU), siis osooniaukude puhul on see kordades väiksem. Arktika kohal oleva osoonisamba tihedus oli 21. sajandi algusaastate mõõtmiste kohaselt vähem kui 150 DU (vanLoon, Duffy, 2011). Suurimad langused osoonikihi tiheduses annavad veel ligi poole väiksemad suurused. Osoonikihi minimaalne paksus Antarktika kohal mõõdeti 12. oktoobril 1993. aastal, olles kõigest 86 DU (Veismann, 2005).
Sarnane, kuid kordades väiksem osooniauk laiub märtsi paiku ka Arktika kohal. Osooniaugu ulatus seal on üldiselt alla 1 miljoni ruutkilomeetri, külmadel talvedel 5-6 miljonit, 1995-1996 aasta eriti külma talvega 11,8 miljonit ruutkilomeetrit (Kriis, Truumaa, 2012). Põhjapoolusel ei esine märkimisväärset osooniaugu teket igaastaselt ning selle paksus ei lange, võrreldes lõunapoolusega, nii suurel määral.
Osooniauke on täheldatud ka poolustest eemal. 2006. aastal teatati Tiibeti kohal asuvast osooniaugust. Teadlased hoiatasid 2,5 miljoni ruutkilomeetri suuruse osooniaugu eest Tiibeti mägismaa kohal (Sun, 2006). Põhjuseks võib pidada mägedes esinevaid madalaid õhutemperatuure ning atmosfääri õhuvooge.

Osooniaukude tagajärjed

Kuna osooniauk kujutab endast oluliselt õhemat osooni kihti, siis jõuab suurem hulk UV-kiirgust, eriti muidu osoonis neelduvast UV-B kiirgusest, maapinnani. Inimeste tervisele mõjub liigne kiirgus negatiivselt. Üha sagenevateks terviseprobleemideks on inimeste nahaprobleemid. Need võivad olla nii lühiajalised, nagu päikesepõletused, kui pikaajalised, näiteks naha vananemine , melanoom ja nahavähk, neist viimased kaks, eriti melanoom on eluohtlik haigus, mille esinemissagedus kasvab üsna kiiresti (Veismann, Eerme, 2011). Teine inimestel ohus olev organ on silm. Päikesekiirgus võib esile kutsuda erinevate kae vormide, nagu vanadus - ja hall kae, tekke (Veismann, Eerme, 2011).
Samuti võivad hõrenenud osoonikihi tõttu kahjustuda ka taimed ning meres leiduvad planktonid. Tugevam UV-kiirgus võib mõjuda taimekasvule pärssivalt, kuid samas on täheldatud ka vastupidist reaktsiooni (Veismann, Eerme, 2011). Teiste hulgas mõjutavad kiirgused ka viirusi ja nende aktiivsust. UV-B kiirgus käitub viiruste aktiivsust pärssivalt ning neid mutanteerivalt, mistõttu kujunevad ilmastikuga kohanenud viirused , sealhulgas epideemiat põhjustavad gripiviirused (Veismann, Eerme, 2011).

Montreali protokoll

Tänu Antarktika kohale tekkiva osooniaugu avastamisega asuti tegutsema osoonikihi kaitseks. 1987. aastal sõlmiti Montrealis protokoll osoonikihti kahandavate ainete kohta. Reguleeritavate ainete hulka kuuluvad klorofluorosüsinikud (CFC-d), muud täielikult halogeenitud klorofluorosüsinikud, haloonid, tetrakloorsüsinik, trikloroetaan, metüülbromiid, HCFC-d, HBFC-d ning bromokloroetaan (Eesti Keskkonna..., 2012). Protokolliga on sätestatud nimetatud ainete jaoks tootmise ja tarbimise vähendamise ning lõpetamise tähtajad. Peamiseks eesmärgiks on kontrollitavate ainete lõplik kõrvaldamine. Protokolli kohaselt peab iga osapool kindlustama täieliku kontrolli osoonikihti kahandavate ainete tootmise, kasutamise, impordi ja ekspordi üle (Veismann, Eerme, 2011). Nüüdseks on suudetud osooni hõrenemist mõnevõrra vähendada.

Kokkuvõte

Osooniaugud kujutavad endast ümbritsevast oluliselt väiksema osooni sisalusega alasid. Osooni sisaldust vähendavateks aineteks peetakse freoone ja lämmastikoksiide, mille liigses sattumises atmosfääri on süüdi inimtegevus. Polaaralade kohal olevate osooniaukude teke tuleneb pikkade talvede tugeva külma ja Maa pöörlemise tõttu tekkivate polaarpööriste poolt eraldatud õhus toimuvate protsesside tulemusel. Kujunenud polaarsete stratosfääri pilvede pinnal kevadel paistma hakkava päikesekiirguse toimel toimuvate reaktsioonide käigus vabanenud vabad kloori või broomi radikaalid lõhuvadki osooni, tekitades osooniauke.
Suuremad osooniaugud on kujunenud polaaralade kohale. Kõige ulatuslikum ja väiksema osoonikihiga auk tekib igakevadiselt Antarktika kohale. Väiksem ja mitte nii tihti kujuneb põhjapoolusele Arktika kohale sarnaselt tekkiv osooniauk. Kuid mitte ainult polaaralad ei ole ohustatud õhukesest osoonikihist. 2006. aastal täheldati polaaraladest kaugel mägisel alal Tiibetis osooni suuremat õhenemist.
Osooniaukude tulemusena jõuab maapinnani intensiivsem UV-kiirgus, mistõttu võivad inimestel tekkida nahakahjustused, seal hulgas nahavähk, ning silmakae . Taimede suhtes on täheldatud vastuolulisi nähtusi, nii kasvu pärssivaid kui stimuleerivaid efekte. Samuti võib siduda ilmastikuga kohanenud epideemiat põhjustavate viiruste tekke osooniaukudele maapinnani pääseva UV-kiirgusega.

Kasutatud kirjandus

Eerme, K. 2005. Kuidas tekib osooniauk, in: Veismann, U. and Veskimäe, R. (eds.) Universum valguses ja vihmas. OÜ REVES GRUPP, Tallinn, pp. 63-68.
Eesti Keskkonnauuringute Keskus. 2012. Montreali protokolli nõuded ja nende täitmine. [WWW] http://www.klab.ee/o3/meetmed/montreali-protokoll/ (31.10.2012)
Koorits, A., Nei, L.1998. Sissejuhatus keskkonnakeemiasse. Keskkonnakaitse Instituut, Tartu.
Kriis, E., Truumaa, I. 2012. Osoonikihti kahandavate ainete Montreali protokolli, Euroopa Parlamendi ja nõukogu määruse 1005/2009/EÜ ning vastavate siseriiklike õigusaktide täitmise korraldamine Eestis. Aastaaruanne 2011. OÜ Eesti Keskkonnauuringute Keskus, Tallinn.
Sun, H. 2006. Giant ozone hole ' forming over Tibet '. [WWW] http://www.phayul.com/news/article.aspx?id=12568&t=1 (31.10.2012)
vanLoon, G.W., Duffy, S.J. 2011. Environmental Chemistry: A Global Perspective. Oxford University Press Inc., New York .
Veismann, U. 2005. Päikese ultravioletkiirgus, in: Veismann, U. and Veskimäe, R. (eds.) Universum valguses ja vihmas, pp. 137-144.
Veismann, U., Eerme, K. 2011. Päikese ultravioletkiigus ja atmosfääriosoon. Ilmamaa, Tartu.