Màn ôzôn chiếm khoảng 2/3 phía trên của tầng bình lưu, tức cách mặt đất từ 20
40km. Tầng này là tấm màn che bảo vệ sinh vật khỏi bị gây hại bởi tia cực tím (UV, được biết có thể gây ung thư và đột biến). Sự sống trên Trái Đất này tùy thuộc vào tác động bảo vệ này của tầng ôzôn, nếu không, sự sống không thể tồn tại được.
Khi tia cực tím chạm các phân tử ôzôn, nó sẽ cắt các phân tử này, để tạo ra O và O2. Các chất này mau chóng kết hợp trở lại, tái tạo ôzôn và sinh nhiệt. Như vậy tầng ôzôn là tầng có thể tái tạo, biến tia cực tím có hại thành nhiệt (vô hại)
UV + O3 ---> O + O2 ---> O3 + nhiệt
Quá trình hình thành và phân huỷ O3 luôn diễn ra song song nên chu kỳ tồn tại của O3 trong khí quyển rất ngắn. O3 tập trung nhiều nhất ở tầng bình lưu ở độ cao H = 25 km so với bề mặt Trái Đất với nồng độ 510 ppm.
Tầng ôzôn được xem là “cái ô” bảo vệ loài người và thế giới động vật khỏi tia tử ngoại vì nó có khả năng hấp thụ trên 90% tia tử ngoại từ bức xạ mặt trời. O3 có khả năng hấp thụ sóng ngắn từ 240320 nm.
Mặc dù cường độ bức xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng người ta ước tính rằng nếu O3 trong tầng bình lưu giảm 15% thì làm tăng 2% lượng tia tử ngoại chiếu xuống bề mặt Trái Đất.
Tia tử ngoại có khả năng huỷ hoại mắt (gây đục thuỷ tinh thế); tăng bệnh ung thư da; xúc tác mạnh cho các phản ứng quang hoá ở tầng khí quyển thấp, tăng sương mù và mưa axít; thực vật mất dần khả năng tự miễn dịch, các vi sinh vật dưới biển bị tổn thương và chết dần.
Ngoài ra, suy giảm tầng ozon còn làm cho tác động tiêu cực của hiệu ứng nhà kính và mưa axít trở nên trầm trọng hơn.
Năm 1985, phát hiện lỗ thủng tầng ôzôn ở Nam Cực với diện tích bằng diện tích toàn nước Mỹ, Công ước Viên về bảo vệ tầng ôzôn.
Năm 1987, phát hiện tầng ôzôn ở Bắc Cực có hiện tượng mỏng dần. Nghị định thư Montreal về các chất làm suy giảm tầng Ozon.
Nguyên nhân:
- Do sử dụng chất freon trong dung môi mỹ phẩm, sơn, tẩy rửa, bình cứu hoả,… như: CFC11, CFC12, CFC13; (một nguyên tử Clo có khả năng phá hủy 104 - 106 phân tử O3).
---
- Một số khí khác sinh ra do hoạt động của con người: CO, CH4, NOx - Các máy bay siêu âm khi bay ở độ cao lớn: thải ra nhiều NOx
Phản ứng phân huỷ ôzôn được tóm tắt như sau: Khí freon bị phân giải bởi tia cực tím (UV) trong tầng bình lưu, tạo ra gốc chloro tự do. Gốc chloro tự do có thể phản ứng với ozon, làm giảm nồng độ ở màn ôzôn và giảm khả năng ngăn chặn tia cực tím.
C- F2 - Cl2 ---UV---> C - F2 - Clo + Clo (gốc chloro tự do) Clo + O3 ---> Cl-O + O2
Một phân tử của khí freon có thể phân hủy hàng ngàn phân tử ôzôn, bởi vì gốc chloro tự do có khả năng tái tạo.
Cl-O + O ----> Cl + O2
Oxyd chloro cũng có thể phản ứng với ôzôn:
ClO + O3 ---> ClO2 + O2
Các máy bay phản lực siêu thanh bay ở tầng bình lưu cũng phá màng ôzôn vì động cơ phản lực thải ra oxid nitric. Khí này phản ứng với ôzôn để tạo ra dioxid nitrogen và oxygen.
Máy bay siêu thanh ---> NO + O3 ---> NO2 + O2
Sự nổ vũ khí hạt nhân cũng tạo ra oxit nitơ, phá hủy màng ôzôn cũng như phản ứng trên. Ngoài ra phân đạm sử dụng trong nông nghiệp cũng có thể chuyển thành khí oxit nitơ thoát lên tầng bình lưuđể phản ứng với phân tử ôzôn.
Màng ôzôn bị mỏng sẽ làm tia cực tím gia tăng ở mặt đất. Ở liều hợp lý, tia UV làm sậm da và kích thích sự tạo ra vitamin D ở da. Tuy nhiên phơi dưới tia UV mạnh dễ gây phỏng nặng và dẫn tới ung thư da. Các nhà nghiên cứu y khoa tin rằng khi màng ôzôn giảm 1% có thể làm tăng 2% ca ung thư da.
Thực vật cũng chịu ảnh hưởng của tia cực tím (UV). Chúng thường bị chết khi bị chiếu ở liều cao, còn ở liều thấp thì lá cây bị hư hại, quang hợp bị ngăn trở, tăng trưởng chậm và bị đột biến.
Tóm lại, màng ôzôn đã và đang bị phá hủy bởi hoạt động của con người. Ðiều này đe doạ sự sống của tất cả sinh vật trên hành tinh chúng ta.
--- Chương 3: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
3.1. Khái niệm