Tác dụng của tầng ôzôn

Tổng quát chu kỳ ôzôn[sửa | sửa mã nguồn] Tạo thành ôzôn[sửa | sửa mã nguồn] Ôzôn trong bầu khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm phải các phân tử ôxy (O 2 ), chứa hai nguyên tử ôxy, tạo thành hai nguyên tử ôxy đơn, được gọi là ôxy nguyên tử. Ôxy nguyên tử kết hợp cùng với một phân tử ôxy tạo thành ôzôn (O 3 ). Phân tử ôzôn có hoạt tính cao, khi bị tia cực tím chạm phải, lại tách ra thành phân tử ôxy và một ôxy nguyên tử, một quá trình liên tục gọi là chu kỳ ôxy-ôzôn. Trước khi bắt đầu xu hướng suy giảm ôzôn, lượng ôzôn trong tầng bình lưu được giử ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử ôzôn nhờ vào tia cực tím. Phân hủy ôzôn[sửa | sửa mã nguồn] Ôzôn có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử clo, flo hay brôm trong bầu khí quyển. Các nguyên tố này có trong một số hợp chất bền nhất định, đặc biệt là chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu và được giải phóng bởi các tia cực tím. Quan trọng nhất là các nguyên tử clo được tạo thành như thế sẽ trở thành chất xúc tác hủy diệt các phân tử ôzôn trong một chu kỳ khép kín. Trong 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 do sẽ lấy đi ôxy từ ClO và kết quả cuối cùng là một phân tử ôxy và một nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ. Một nguyên tử clo đơn độc sẽ phân hủy ôzôn mãi mãi nếu như không có các phản ứng khác mang nguyên tử clo ra khỏi chu kỳ này bằng cách tạo nên các nguồn chứa khác như axít clohydric và clo nitrat (ClONO 2 ). 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 mùa Đông ở Nam Cực, dẫn đến chu kỳ tạo thành lỗ thủng ôzôn theo mùa. Hóa chất trong khí quyển[sửa | sửa mã nguồn] Toàn bộ các khí CFC đều được sản xuất nhân tạo, chúng không có trong tự nhiên trước khi được con người tổng hợp ra. Các CFC được dùng trong các máy điều hòa nhiệt độ/các máy làm 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 về chu kỳ ôzôn bên trên, khi các hóa chất làm giảm sút ôzôn như vậy đi vào tầng bình lưu chúng bị phân tách ra bởi các tia cực tím, tạo thành các nguyên tử clo. Các nguyên tử clo phản ứng như một chất xúc tác, có 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 có thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ôzôn trong thời gian này. Các nguyên nhân của lỗ thủng ôzôn[sửa | sửa mã nguồn] Lỗ thủng ôzôn Nam Cực là phần của tầng bình lưu Nam Cực mà mức độ ôzôn hiện tại đã giảm xuống chỉ còn 33% so với các trị trước năm 1975. Lỗ thủng ôzôn xuất hiện vào mùa xuân ở Nam Cực, từ tháng 9 cho đến đầu tháng 12, khi gió tây mạnh bắt đầu thổi tuần hoàn trên lục địa và tạo thành bầu chứa khí quyển. Trong các "gió xoáy địa cực" này, hơn 50% ôzôn vùng phía dưới của tầng bình lưu bị phân hủy trong mùa xuân. [1] Ánh sáng mặt trời ở các vùng địa cực dao động nhiều hơn ở các nơi khác và trong ba tháng mùa Đông hầu như là tối tăm không có bức xạ mặt trời. Nhiệt độ không khí ở vào khoảng -80 °C hay lạnh hơn gần như trong suốt mùa Đông đã tạo nên các đám mây ở tầng bình lưu trên địa cực. Các phần tử của những đám mây này bao gồm axít nitric hay nước đóng băng tạo nên bề mặt cho các phản ứng hóa học gia tăng tốc độ phân hủy các phân tử ôzôn. Như đã giải thích ở phần trên, nguyên nhân chính của giảm sút ôzôn ở Nam Cực và các nơi khác là sự hiện diện của các khí gốc có chứa clo (trước nhất là các CFC và các hợp chất clo với các bon liên quan) bị phân giải khi có tia cực tím tạo thành các nguyên tử clo trở thành chất xúc tác phân hủy ôzôn. Sự giảm sút ôzôn do clo là chất xúc tác có thể xảy ra ở trạng thái khí nhưng sẽ tăng đột ngột khi có sự hiện diện của các đám mây tầng bình lưu trên địa cực. Các quá trình quang hóa tham gia tuy phức tạp nhưng đã được tìm hiểu tốt. Quan sát chủ yếu là thông thường phần lớn các clo trong tầng bính lưu ở trong các "hợp chất chứa" bền, chủ yếu là các hydro clorua (HCl) và clo nitrat (ClONO 2 ). Mặc dù vậy trong mùa Đông và Xuân Nam Cực các phản ứng trên bề mặt của các phần tử mây chuyển hóa các hợp chất chứa này trở lại thành các gốc tự do có hoạt tính cao, Cl và ClO. Các đám mây cũng có thể lấy đi NO 2 từ khí quyển bằng cách biến đổi chúng thành axít nitric, ngăn không cho ClO vừa được tạo thành có thể bị biến đổi trở lại ClONO 2 . Ánh sáng cực tím gia tăng trong mùa xuân tạo cho các hợp chất clo phản ứng hủy diệt trên 17% ôzôn trong khi các hợo chất brôm làm giảm sút thêm 33%. Vai trò của ánh sáng mặt trời trong giảm sút ôzôn chính là lý do tại sao giảm sút ôzôn ở Nam Cực lớn nhất vào mùa xuân. Trong mùa Đông, mặc dù có nhiều mây nhất, không có ánh sáng trên địa cực để thúc đẩy các phản ứng hóa học. Phần lớn các ôzôn bị phá hủy ở phía dưới của tầng bình lưu đối ngược với việc giảm sút ôzôn ít hơn rất nhiều thông qua các phản ứng thể khí đồng nhất xảy ra trước hết là ở phía trên của tầng bình lưu. Nhiệt độ sưởi ấm vào cuối Xuân phá vỡ các gió xoáy vào trung tuần tháng 12. Khi ấm lên, không khí giàu ôzôn bay về các vĩ độ thấp, các đám mây tầng bình lưu bị phá hủy, các quá trình làm giảm sút ôzôn ngưng lại và lỗ thủng ôzôn được hàn gắn trở lại. Tia cực tím gây ung thư da, gây viêm giác mạc và đục thủy tinh thể Có 3 loại tia cực tím khác nhau: UVA: Chiếm đậm độ cao nhất trong phổ tia UV với 97%, bước sóng từ 315-400nm. 80% tia được lọc nhờ giác mạc. Chúng có thể gây hại cho võng mạc nếu khả năng lọc của giác mạc không còn hay đậm độ của chúng quá cao. UVB: Là loại có đậm độ yếu nhất, chỉ khoảng 3%. Có bước sóng từ 280-315nm. 80% tia loại này được lọc nhờ thủy tinh thể, 20% vẫn có cơ hội xuyên tới tận võng mạc. Thời gian xuất hiện UVB chủ yếu là từ 12-16h. UVC: Là loại có hại nhất. Chủ yếu bị tầng ôzôn cản lại. Có bước sóng từ 100-280nm. Tầng ôzôn mỏng đi sẽ làm tia UVA và UVB xuyên qua khí quyển nhiều hơn cũng như làm giảm việc chặn lại tia UVC, điều này đồng nghĩa với việc cơ thể chúng ta hứng chịu tia UV nhiều hơn . hướng suy giảm ôzôn, lượng ôzôn trong tầng bình lưu được giử ổn định nhờ vào cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử ôzôn nhờ vào tia cực tím. Phân hủy ôzôn[ sửa | sửa mã nguồn] Ôzôn có thể. đến các tầng trên của khí quyển và có thể ở đó khoảng một thế kỷ, phá hủy đến cả trăm ngàn phân tử ôzôn trong thời gian này. Các nguyên nhân của lỗ thủng ôzôn[ sửa | sửa mã nguồn] Lỗ thủng ôzôn. clo trở thành chất xúc tác phân hủy ôzôn. Sự giảm sút ôzôn do clo là chất xúc tác có thể xảy ra ở trạng thái khí nhưng sẽ tăng đột ngột khi có sự hiện diện của các đám mây tầng bình lưu trên địa