Sự suy giảm ôzôn nạm đổi tùy thuộc vào vùng địa lý và tùy theo mùa. Lỗ thủng ôzôn cần sử dụng để chỉ sự suy giảm ôzôn nhất thời hằng năm ở hai cực Trái đất, những nơi nhưng ôzôn bị suy giảm vào mùa xuân (cho đến 70% ở 25 triệu km2 của nam Cực và mang đến đến 30% ở Bắc Cực) với được tái tạo trở lại vào mùa hè. Nồng độ clo tăng cao vào tầng bình lưu, xuất phân phát khi các khí CFC và những khí khác bởi loài người sản xuất ra bị phân hủy, đó là nguyên nhân gây ra sự suy giảm này.
Bạn đang xem: Sự suy giảm tầng ozon
Trong những thảo luận thiết yếu trị công khai minh bạch "suy giảm tầng ôzôn" đồng nghĩa với lý thuyết đến rằng xu hướng suy giảm ôzôn toàn cầu, được gây ra vì thải các khí CFC, sẽ tạo điều kiện cho những bức xạ cực tím đến mặt đất nhiều hơn.
Cường độ gia tăng của các bức xạ cực tím đang được nghi ngờ đó là nguyên nhân gây nên nhiều hậu quả trong sinh học, thí dụ như gia tăng các khối u ác tính, tiêu hủy các sinh vật phù du vào tầng có ánh nắng của biển.
Lịch sử nghiên cứu
Năm 1970 giáo sư Paul Crutzen chỉ ra khả năng các ôxít của nitơ từ phân bón và máy bay siêu âm gồm thể có tác dụng thâm thủng tầng ôzôn.
Năm 1974 Frank Sherwood Rowland với Mario J. Molina nhận biết những CFC, giống như các khí khác, là chất xúc tác có hiệu quả cao lúc phá vỡ những phân tử ôzôn.
James Lovelock (tác giả nổi tiếng của giả thuyết Gaia), vào chuyến đi biển phái nam Đại Tây Dương vào năm 1971, mày mò rằng phần lớn các thành phần của CFC từ khi phát minh ra nó vào năm 1930 vẫn còn tồn tại trong bầu khí quyển.
Crutzen, Rowland và Molina nhận giải thưởng Nobel về Hóa học năm 1995 đến những công trình xây dựng của mình. Dựa trên những công trình của họ, những nhà khoa học dự tính nếu lượng sản xuất CFC tiếp tục tăng hằng năm 10% mang lại đến năm 1990 với sau đó ko đổi, các khí CFC sẽ làm giảm 5% đến 10% lượng ôzôn toàn cầu vào năm 1995 và 30% đến 1/2 vào năm 2050.
Mặc mặc dù vậy, lỗ thủng ôzôn ở nam giới Cực với 91 đơn vị Dobson vì chưng Farman, Gardiner cùng Shanklin khám phá (đăng bên trên báo Nature vào thời điểm tháng 5 năm 1985) vẫn là một sự kiện ngạc nhiên. Trong tầng bình lưu giá chỉ lạnh ở nam giới Cực những phản ứng hóa học trong những đám mây tầng bình lưu ở địa cực tạo ra sự rạm thủng cấp tốc hơn dự đoán, khiến sự để ý của toàn cầu.
Cùng thời gian đó, đo đạc từ vệ tinh nhân tạo mang đến thấy ôzôn bị rạm thủng nặng ở phái mạnh Cực. Mặc dù vậy, các dữ kiện này đầu tiên bị xem như là vô lý với bị bác bỏ bởi các thuật toán kiểm tra chất lượng dữ kiện (chúng bị xem như là lỗi và bị sàng lọc ra vì các trị nhỏ ko kể dự đoán); lỗ thủng ôzôn chỉ được tìm hiểu qua những dữ liệu của vệ tinh khi các dữ liệu thô được xử lý lại sau khi lỗ thủng ôzôn được chứnh minh qua quan gần cạnh tại chỗ.
Thâm thủng ôzôn được quan liền kề thấy bên trên toàn cầu nhưng nhiều nhất là ở các vĩ độ cao (tức là gần những địa cực). Thí dụ được biết đến nhiều nhất là lớp ôzôn ở phái nam Cực bị mỏng đi hằng năm vào mùa xuân ở địa cực.
Từ năm 1981 UNEP bảo trợ đến một loạt các báo cáo về đánh giá bán khoa học sự rạm thủng ôzôn. Bản mới nhất là của năm 2002.
Tạo thành ôzôn
Ôzôn vào bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân tử ôxy (O2), chứa nhì nguyên tử ôxy, tạo thành hai nguyên tử ôxy đơn, được gọi là ôxy nguyên tử. Ôxy nguyên tử kết hợp thuộc với một phân tử ôxy tạo thành ôzôn (O3). Phân tử ôzôn bao gồm hoạt tính cao, lúc bị tia cực tím chạm phải, lại bóc tách ra thành phân tử ôxy cùng một ôxy nguyên tử, một quy trình liên tục gọi là chu kỳ ôxy-ôzôn.
Trước khi bắt đầu xu hướng suy giảm ôzôn, lượng ôzôn vào tầng bình lưu được giử ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành với phân hủy những phân tử ôzôn nhờ vào tia cực tím.
Phân hủy ôzôn
Ôzôn bao gồm thể bị phá hủy bởi các nguyên tử clo, flo tuyệt brôm vào bầu khí quyển. Những nguyên tố này có trong một số hợp chất bền nhất định, đặc biệt là chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu với được giải phóng bởi các tia cực tím.
Quan trọng nhất là những nguyên tử clo được tạo thành như thế sẽ trở thành chất xúc tác hủy diệt những phân tử ôzôn trong một chu kỳ khép kín. Vào chu kỳ này, một nguyên tử clo tác dụng với phân tử ôzôn, lấy đi một nguyên tử ôxy (tạo thành ClO) và để lại một phân tử ôxy bình thường. Tiếp theo, một ôxy nguyên tử tự vày sẽ lấy đi ôxy từ ClO với kết quả cuối cùng là một phân tử ôxy với một nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ. Một nguyên tử clo đơn độc sẽ phân hủy ôzôn trường thọ nếu như không có các phản ứng khác sở hữu nguyên tử clo ra khỏi chu kỳ này bằng giải pháp tạo nên các nguồn chứa khác như axít clohydric cùng clo nitrat (ClONO2).
Phản ứng của nguyên tử clo trong các nguồn chứa này thông thường chậm nhưng được gia tăng khi có các đám mây tầng bình lưu ở địa cực, xuất hiện trong dịp Đông ở nam Cực, dẫn đến chu kỳ tạo thành lỗ thủng ôzôn theo mùa.
Các quan cạnh bên
Phấn lớn các giảm bớt ôzôn được công bố thuộc về phần phía dưới của tầng bình lưu. Mặc dù vậy, lỗ hổng ôzôn thường không được đo bằng nồng độ của ôzôn ở độ cao này (chỉ vào khoảng vài ba phần triệu – parts per million) nhưng qua giảm giảm của cột ôzôn trên một điểm ở mặt đất, thường được thể hiện bằng đơn vị Dobson. Dùng các thiết bị như Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) người ta đã quan liền kề thấy cột ôzôn giảm bớt rõ rệt trong mùa xuân và đầu hè ở nam cực so sánh với thập niên 1970 và trước đó.
Giảm sút cho đến 70% cột ôzôn được quan ngay cạnh thấy vào mùa xuân ở nam phân phối cầu trên phái mạnh Cực được nhắc đến lần đầu tiên vào năm 1985 vẫn đang tiếp tục.
Trong thập kỷ 1990 tổng lượng cột ôzôn vào tháng chín cùng tháng mười vẫn tiếp tục không nhiều hơn các trị trước lỗ thủng ôzôn 40-50%. Ở Bắc Cực, giảm sút nhiều nhất là vào mùa đông với xuân, lượng giảm dao động từ năm này thanh lịch năm khác nhiều hơn ở nam giới Cực: khi tầng bình lưu lạnh hơn giảm giảm tăng lên đến 30%.
Các phản ứng bên trên mây tầng bình lưu ở địa cực rất quan trọng. Những đám mây này chỉ tạo thành vào nhiệt độ rất lạnh; tầng bình lưu ở nam giới Cực lạnh hơn ở Bắc Cực vị thế mà các lỗ thủng ôzôn được có mặt trước tiên ở nam Cực với cũng vày thế mà các lỗ thủng ở Bắc Cực không to lớn bằng. Những dự đoán đầu tiên không tính toán đến các đám mây này vì vậy lỗ thủng thình lình ở phái mạnh Cực thay bởi một suy giảm dần bên trên toàn cầu đã tạo buộc phải một bất ngờ như thế. Ở các vĩ độ trung bình, thường người ta tốt nói giảm bớt ozôn thay vị lỗ thủng ôzôn. Lượng ôzôn giảm vào khoảng 3% so với những trị trước thập kỷ 1980 ở 35-60 vĩ độ bắc và vào khoảng 6% ở 35-60 vĩ độ nam. Vùng nhiệt đới không có xu hướng đáng kể.
Giảm bớt ôzôn cũng giải thích hợp phần lớn việc giảm giảm nhiệt độ ở tầng bình lưu và phía trên của tầng đối lưu được quan liền kề thấy. Đó là vì nguyên do cho việc sưởi ấm tầng bình lưu là vì ôzôn hấp thụ những tia cực tím, vì thế giảm bớt ôzôn dẫn đến việc tầng bình lưu lạnh đi. Một phần giảm bớt nhiệt độ ở tầng bình lưu được dự đoán bởi vì lượng các khí công ty kính tăng lên, mặc mặc dù vậy lạnh đi vị giảm sút ôzôn được xem như là lý do vượt trội. Dự đoán đến lượng ôzôn còn lại là một khoa học phức tạp. Bản báo cáo số 44 của dự án quan liền kề và nghiên cứu ôzôn toàn cầu của Tổ chức khí tượng thế giới nhận định rằng những dự đoán giảm sút ôzôn của UNEP vào năm 1994 đến thời gian 1994-1997 là thừa nhiều.
Hóa chất trong khí quyển
Toàn bộ những khí CFC đều được sản xuất nhân tạo, chúng không tồn tại trong tự nhiên trước khi được bé người tổng hợp ra. Các CFC được dùng trong số máy điều hòa nhiệt độ/các máy làm cho lạnh trước thập kỷ 1980, trong các quy trình làm sạch các thiết bị điện tử dễ hỏng và là sản phẩm phụ của một số quá trình hóa học. Như đã nhắc đến trong phần tổng quát mắng về chu kỳ ôzôn mặt trên, khi những hóa chất làm giảm giảm ôzôn như vậy đi vào tầng bình lưu chúng bị phân tách ra bởi những tia cực tím, tạo thành những nguyên tử clo. Các nguyên tử clo phản ứng như một chất xúc tác, bao gồm thể phá hủy hằng ngàn phân tử ôzôn trước khi được mang ra khỏi tầng bình lưu. Nếu các CFC phân tử tồn tại lâu, thời gian tái tạo phải tính bằng thập kỷ. Người ta tính rằng một phân tử CFC mất trung bình là 15 năm để đi từ mặt đất lên đến các tầng trên của khí quyển và gồm thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm nghìn phân tử ôzôn trong thời gian này.
Kiểm nghiệm những quan sát
Các bên khoa học đã có thể củng cố mang lại việc giảm bớt ôzôn bởi các hợp chất halogen của nhân loại từ các khí CFCs bằng cách dùng các mô hình vận chuyển hóa phức tạp với kiểm nghiệm các mô hình đó bằng những dữ liệu được quan gần kề (thí dụ như SLIMCAT). Những quy mô này hoạt động bằng cách kết hợp đo lường nồng độ hóa học và khí tượng qua vệ tinh với các hằng số phản ứng hóa học tìm thấy được trong phòng thí nghiệm và có thể nhận diện không những là các phản ứng hóa học chủ chốt hơn nữa cả các quy trình mang các sản phẩm quang đãng phân CFC tiếp xúc với ôzôn.
Các vì sao của lỗ thủng ôzôn
Lỗ thủng ôzôn phái nam Cực là phần của tầng bình lưu phái nam Cực cơ mà mức độ ôzôn hiện tại đã giảm xuống chỉ còn 33% so với những trị trước năm 1975. Lỗ thủng ôzôn xuất hiện vào mùa xuân ở nam Cực, từ mon 9 mang lại đến đầu tháng 12, lúc gió tây mạnh bắt đầu thổi tuần hoàn trên lục địa cùng tạo thành bầu chứa khí quyển. Trong những "gió xoáy địa cực" này, hơn 50% ôzôn vùng phía dưới của tầng bình lưu bị phân hủy trong dịp xuân.
Ánh sáng mặt trời ở các vùng địa cực dao động nhiều hơn ở những nơi khác và trong ba tháng mùa Đông hầu như là tối tăm không tồn tại bức xạ mặt trời. Nhiệt độ bầu không khí ở vào khoảng -80 °C giỏi lạnh hơn gần như vào suốt mùa Đông đã tạo nên những đám mây ở tầng bình lưu trên địa cực. Những phần tử của những đám mây này bao gồm axít nitric giỏi nước đóng băng tạo đề xuất bề mặt cho các phản ứng hóa học gia tăng tốc độ phân hủy các phân tử ôzôn.
Như đã giải yêu thích ở phần trên, tại sao chính của giảm bớt ôzôn ở nam Cực và những nơi không giống là sự hiện diện của những khí gốc bao gồm chứa clo (trước nhất là các CFC và các hợp chất clo với các bon liên quan) bị phân giải khi bao gồm tia cực tím tạo thành các nguyên tử clo trở thành chất xúc tác phân hủy ôzôn. Sự giảm giảm ôzôn bởi clo là chất xúc tác bao gồm thể xảy ra ở trạng thái khí nhưng sẽ tăng đột ngột khi gồm sự hiện diện của các đám mây tầng bình lưu bên trên địa cực. Các quy trình quang hóa thâm nhập tuy phức tạp nhưng đã được tìm kiếm hiểu tốt. Quan gần cạnh chủ yếu là thông thường phần lớn những clo vào tầng bính lưu ở trong các "hợp chất chứa" bền, chủ yếu là các hydro clorua (HCl) cùng clo nitrat (ClONO2). Mặc dù vậy trong đợt Đông cùng Xuân phái mạnh Cực các phản ứng trên bề mặt của các phần tử mây chuyển hóa những hợp chất chứa này trở lại thành các gốc tự do tất cả hoạt tính cao, Cl cùng ClO. Các đám mây cũng gồm thể lấy đi NO2 từ khí quyển bằng giải pháp biến đổi bọn chúng thành axít nitric, ngăn cấm đoán ClO vừa được tạo thành bao gồm thể bị biến đổi trở lại ClONO2. Ánh sáng sủa cực tím gia tăng trong mùa xuân tạo cho các hợp chất clo phản ứng hủy diệt bên trên 17% ôzôn vào khi các hợo chất brôm làm giảm giảm thêm 33%. Phương châm của tia nắng mặt trời trong giảm bớt ôzôn đó là lý vị tại sao giảm sút ôzôn ở phái mạnh Cực lớn nhất vào mùa xuân. Trong mùa Đông, mặc dù là nhiều mây nhất, không có ánh sáng sủa trên địa cực để thúc đẩy các phản ứng hóa học. Phần lớn những ôzôn bị phá hủy ở phía dưới của tầng bình lưu đối ngược với việc giảm sút ôzôn không nhiều hơn rất nhiều trải qua các phản ứng thể khí đồng nhất xảy ra trước hết là ở phía bên trên của tầng bình lưu. Nhiệt độ sưởi ấm vào cuối Xuân phá vỡ các gió xoáy vào trung tuần tháng 12. Lúc ấm lên, không khí giàu ôzôn bay về những vĩ độ thấp, các đám mây tầng bình lưu bị phá hủy, các quá trình làm giảm sút ôzôn ngưng lại cùng lỗ thủng ôzôn được hàn gắn trở lại.
Hậu quả của giảm giảm ôzôn
Vì tầng ôzôn hấp thụ tia cực tím từ mặt trời, giảm bớt tầng ôzôn dự đoán sẻ cường độ tia cực tím ở bề mặt Trái Đất, gồm thể dẫn đến nhiều thiệt hại bao gồm cả gia tăng bệnh ung thư da. Đấy là vì sao dẫn đến Nghị định thư Montreal. Mặc dù các giảm sút của ôzôn ở tầng bình lưu gắn liền với những CFC và có nhiều lý lẽ trên lý thuyết để tin rằng giảm sút ôzôn sẽ dẫn đến tăng tia cực tím bên trên bề mặt Trái Đất, chưa tất cả nhiều quan liền kề trực tiếp chứng minh liên hệ giữa giảm bớt ôzôn và gia tăng tỷ lệ phân phát bệnh ung thư domain authority ở bé người.
Gia tăng tia cực tím bởi vì lỗ thủng ôzôn
Mặc dầu chỉ là một thành phần nhỏ của khí quyển, ôzôn tất cả vai trò chính trong việc hấp thụ phần lớn tia bức xạ cực tím. Lượng bức xạ cực tím chiếu thẳng qua lớp ôzôn giảm theo hàm mũ với độ dầy đặc của lớp ôzôn. Bởi đó việc giảm ôzôn trong không gian được dự đoán sẽ có thể chấp nhận được tăng mức độ các tia cực tím ở gần mặt đất một giải pháp đáng kể.
Việc tăng những bức xạ của tia cực tím bên trên bề mặt Trái Đất vị lỗ thủng ôzôn chỉ có thể suy ra một phần từ các mô hình đo lường và tính toán di chuyển nhưng chưa bao gồm thể đo lường từ các đo lường trực tiếp vị thiếu những dữ liệu lịch sử (thời kỳ trước lỗ thủng) đáng tinh cậy của tia cực tím mặc dù có nhiều chương trình mới đo lường quan cạnh bên tia cực tím bên trên bề mặt.
Bởi vị cũng chủ yếu những tia cực tím chiếm vị trí đầu tiên vào việc tạo thành ôzôn trong lớp ôzôn ở tầng bình lưu bằng ôxy, giảm bớt ôzôn ở tầng bình lưu sẽ tạo ra xu hướng gia tăng các quy trình quang hóa sản xuất ôzôn ở tầng thấp hơn (tầng đối lưu).
Các tác động sinh học do tăng cường tia cực tím
Mối đon đả chính của dư luận về lỗ thủng ôzôn là những tác động của ôzôn đến sức khỏe con người. Khi lỗ thủng ôzôn trên phái nam Cực tăng to lớn đến mức bao phủ các phần phía phái nam của Úc với New Zealand, những người bảo vệ môi trường lo rằng những tia cực tím bên trên bề mặt Trái Đất gồm thể gia tăng đáng kể.
Các tia bức xạ cực tím tất cả năng lượng cao được hấp thụ bởi ôzôn được công nhận phổ biến là một yếu tố thâm nhập tạo thành các khối khối u ác tính (ung thư da). Thí dụ như theo một nghiên cứu, tăng 10% các tia cực tím có năng lượng cao được liên kết với tăng 19% các khối u ác tính ở đàn ông với 16% ở phụ nữ.
Cho đến ni thâm thủng ôzôn ở phần lớn các địa điểm tiêu biểu chỉ vào khoảng vài phần trăm. Nếu sự thâm nám thủng ở mức độ cao được quan ngay cạnh thấy ở lỗ thủng ôzôn trở thành chung cho toàn cầu, các tác động thực chất tất cả thể sẽ tăng nhiều hơn nữa. Thí dụ như một nghiên cứu mới đây đã phân tích cho thấy việc tiêu hủy rộng lớn những phiêu sinh vật 2 triệu năm trước đây trùng khớp với một sao băng đến gần. Các nhà nghiên cứu mang đến rằng sự hủy diệt được gây nên bởi vì chưng lớp ôzôn suy yếu đi trong thời gian này khi những bức xạ từ sao băng tạo thành những ôxít của nitơ làm cho chất xúc tác phá hủy ôzôn (các phiêu sinh vật đặc biệt rất nhạy đối với tác động của tia cực tím với rất quan lại trọng trong dây chuyền thức ăn dưới biển.
Tăng cường bức xạ tia cực tím tất cả thể cũng ảnh hưởng đến mùa màng. Sản lượng nhiều loại cây trồng bao gồm tầm quan tiền trọng về ghê tế như lúa phụ thuộc vào quá trình cố định nitơ của vi khuẩn lam cộng sinh ở rễ cây. Cơ mà vi khuẩn lam rất nhạy cảm với ánh nắng cực tím và gồm thể bị chết khi hàm lượng tia cực tím gia tăng.
Bên cạnh các ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ cực tím đối với sinh vật, gia tăng tia cực tím bên trên bề mặt sẽ có tác dụng gia tăng lượng ôzôn ở tầng đối lưu. Ở mặt đất ôzôn thông thường được công nhận là một yếu tố gây nguy hiểm đến sức khỏe vày ôzôn gồm độc tính thể theo tính chất ôxy hóa mạnh. Vào thời điểm này ôzôn bên trên mặt đất được tạo thành chủ yếu qua tác dụng của bức xạ cực tím đối với các khí thải từ xe pháo cộ.
Tương lai của sự giảm sút ôzôn
Chấp nhận với củng cố Nghị định thư Montreal đã làm giảm thải những khí CFC, nồng độ phần lớn các hợp chất quan trọng vào khí quyển đang giảm đi. Những chất này đang được giảm dần vào khí quyển. Vào năm 2015 lỗ thủng ôzôn ở phái mạnh Cực sẽ chỉ giảm đi khoảng một triệu km2 trên 25 triệu km2; tầng ôzôn phái mạnh Cực phục hồi trọn vẹn nhanh nhất là vào năm 2050 hay chậm hơn.
Xem thêm: Trứng Ruồi Trên Thức Ăn Của Bạn, Trứng Ruồi Trông Như Thế Nào Trên Thức Ăn Cho Chó
Mặc cho dù vậy vẫn còn một cảnh báo nhỏ. Sưởi ấm toàn cầu từ CO2 được dự đoán sẽ làm lạnh tầng bình lưu. Hâu quả của việc này là một gia tăng tương đối của thâm thủng ôzôn cùng chu kỳ của các lỗ thủng. Lỗ thủng ôzôn được tạo thành là vì có các đám mây tầng bình lưu bên trên địa cực; tạo thành những đám mây này lại bao gồm một nhiệt độ giới hạn mà trên bên trên nhiệt độ đó các đám mây sẽ không được tạo thành. Tầng bình lưu ở Bắc Cực lạnh đi gồm thể sẽ với lại những điều kiện tương tự như những điều kiện gây nên lỗ thủng ở phái mạnh Cực. Thế nhưng hiện ni điều này vẫn còn chưa rõ ràng.