«Алматы қаласындағы жер беті озонының статистикалық сипаттамалары»
Кіріспе 3
1. Әдебиеттерге шолу 7
2. Алматы станцияның физика.географиялық жағдайы 24
2.1 Алматы станциясының физика.географиялық жағдайы 24
3. Алматы қаласындағы жер беті озонының статистикалық сипаттамалары 27
3.1 Жер беті озонының тәуліктік жүрісі 27
3.2 Жер беті озонының жылдық жүрісі 29
3.3 Жер беті озонының тербеліс ампитудасы 29
3.4 Жер беті озонының көп жылдық жүрісі 31
3.4.1 Жер беті озонының бақылау мерзімі бойынша көп жылдық жүрісі 31
3.5.Жер беті озонының метеошамаларға байланысы 34
3.6 Маршруттық мәліметтер бойынша Алматы қаласы территориясындағы жер беті озонының таралуы 37
Қорытынды 41
Пайдаланылған әдебиеттер 42
1. Әдебиеттерге шолу 7
2. Алматы станцияның физика.географиялық жағдайы 24
2.1 Алматы станциясының физика.географиялық жағдайы 24
3. Алматы қаласындағы жер беті озонының статистикалық сипаттамалары 27
3.1 Жер беті озонының тәуліктік жүрісі 27
3.2 Жер беті озонының жылдық жүрісі 29
3.3 Жер беті озонының тербеліс ампитудасы 29
3.4 Жер беті озонының көп жылдық жүрісі 31
3.4.1 Жер беті озонының бақылау мерзімі бойынша көп жылдық жүрісі 31
3.5.Жер беті озонының метеошамаларға байланысы 34
3.6 Маршруттық мәліметтер бойынша Алматы қаласы территориясындағы жер беті озонының таралуы 37
Қорытынды 41
Пайдаланылған әдебиеттер 42
Біздің өмір сүріп отырған Жер планетасындағы озон қабаты 15 километрден бастап 100 километр биіктікке дейін жетеді. Алайда, 50 километрден ары қарайғы бөлігінде озонның мөлшері тым аз, шамамен 0,001 %. Озон қабатынсыз жердегі тіршілік қазіргі біз көріп отырғандай болмайды. Озон қабаты ұстап қалатын күннің ультра-күлгін сәулелері жер бетіне тікелей өтіп кететін болса, онда тереңдігі 10 метрден асатын суларда ғана тіршілік етуге болар еді. Себебі, он метр тереңдікте ультра-күлгін сәулелердің кері әсері болмайды. Зерттеуші ғалымдар ауаға шығарылатын зиянды да улы газдардың азаюы нәтижесінде атмосфераның озон қабаты қалпына түсе бастаған сыңай байқатып отыр. Бірақ озон қабаты өзінің 1980-інші жылғы деңгейінде тұрақтай қоймас деп ескертеді ғалымдар. Жерді күннің зиянды сәулелерінен қорғайтын озон қабаты – құрамында хлор мен бромы бар аэрозоль және мұздатқыш жабдықтарда қолданатын сұйық газдардың әсерінен жұқарады.
Озон қабатының қалыңдығын есептейтін бірлік — Добсон бірлігі (ағылшынша: Dobson Unite) DU. Ол былайша есептеледі: 100 DU = 1 милиметр, яғни, 100 Добсон бірлігі молекулалық қабаттың қалыңдығының 1 милиметрге тең екендігін көрсетеді. Озон қабатының орналасуы мен ондағы процесстер Озон қабаты — стратосфераның бір бөлігі. Ол — озоносфера қабаты, 15 – 50 километр биіктікте болады. Экватордан полюстерге қарай озон қабаты қалыңдап отырады. Бұл қабатта энергияға бай күннің ультра-күлгін сәулелері O2 формасындағы оттегіні O3 формалы озотқа айналдырады (3 O2 → 2 O3). Ультра-күлгін сәулелердің толқын ұзындықтарына байланысты (175 — 200 нанометр, кейде 242 нанометріне дейінгі аралықтағы толқын ұзындығы) кейде озоннан O2 формасындағы оттегі қайта түзіледі (2 O3 → 3 O2). Аталған екі реакция (процесс) да ультра-күлгін сәулелердің энергиясының көмегімен іске асады.
Озон қабатының қалыңдығын есептейтін бірлік — Добсон бірлігі (ағылшынша: Dobson Unite) DU. Ол былайша есептеледі: 100 DU = 1 милиметр, яғни, 100 Добсон бірлігі молекулалық қабаттың қалыңдығының 1 милиметрге тең екендігін көрсетеді. Озон қабатының орналасуы мен ондағы процесстер Озон қабаты — стратосфераның бір бөлігі. Ол — озоносфера қабаты, 15 – 50 километр биіктікте болады. Экватордан полюстерге қарай озон қабаты қалыңдап отырады. Бұл қабатта энергияға бай күннің ультра-күлгін сәулелері O2 формасындағы оттегіні O3 формалы озотқа айналдырады (3 O2 → 2 O3). Ультра-күлгін сәулелердің толқын ұзындықтарына байланысты (175 — 200 нанометр, кейде 242 нанометріне дейінгі аралықтағы толқын ұзындығы) кейде озоннан O2 формасындағы оттегі қайта түзіледі (2 O3 → 3 O2). Аталған екі реакция (процесс) да ультра-күлгін сәулелердің энергиясының көмегімен іске асады.
1. Гущин Г.П. Атмосферный озон. // Материалы 3 междувед. совещания по атмосферному озону 21-23 мая 1963 г. - 1965. – 115 с.
2. Александров Э.Л., Седунов Ю.С. Человек и стратосферный озон. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 104 с.
3. Звягинцев A.M., Иванова Н.С., Крученицкий Г.М., Кузнецова Н.Н., Лезина Е.А. Содержание озона над территорией Российской федерации в 2006 г. // Метеорология и гидрология. – 2007. - № 2.- 116 c.
4. Forster C, Stohl A., Wind P. and Benedictow A. Intercontinental air pollution transport. // Transboundary acidification, eulrophication and ground level ozone in Europe/ MSC-W status Report №1. Oslo. Norway. – 2005. - 49 p.
5. Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Прикладная статистика и основы эконометрики. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 203 с.
6. Генель Л.С., Галкин М.Л. Состояние и тенденции развития европейского рынка хладоносителей. // Холодильный бизнес. – 2006. - №12. – 23 с.
7. Данилов А.Д., Кароль И.Л. Атмосферный озон – сенсации и реальность. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 119 с.
8 Кокоин Г.А. Атмосферный озон. // Труды Всесоюзной конференции по атмосферному озону г Суздаль, окт. 1988г. - 1900. – 231 с.
9. Харчилава Д.Ф., Ломая О.В., Локапишвили М.Г. Научная оценка разрушения озонового слоя. // Глобальный проект исследований за озоном. – 1994. - №37.– 32 с.
10. Хргиан А.Х. Физика атмосферного озона. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 292 с.
11. Климатологический справочник СССР. История и физико-географическое описание метеорологических станций и постов. – Алматы: Гидрометеорологическая обсерватория, 1968. - Вып. 18. – 545 с.
2. Александров Э.Л., Седунов Ю.С. Человек и стратосферный озон. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 104 с.
3. Звягинцев A.M., Иванова Н.С., Крученицкий Г.М., Кузнецова Н.Н., Лезина Е.А. Содержание озона над территорией Российской федерации в 2006 г. // Метеорология и гидрология. – 2007. - № 2.- 116 c.
4. Forster C, Stohl A., Wind P. and Benedictow A. Intercontinental air pollution transport. // Transboundary acidification, eulrophication and ground level ozone in Europe/ MSC-W status Report №1. Oslo. Norway. – 2005. - 49 p.
5. Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Прикладная статистика и основы эконометрики. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 203 с.
6. Генель Л.С., Галкин М.Л. Состояние и тенденции развития европейского рынка хладоносителей. // Холодильный бизнес. – 2006. - №12. – 23 с.
7. Данилов А.Д., Кароль И.Л. Атмосферный озон – сенсации и реальность. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 119 с.
8 Кокоин Г.А. Атмосферный озон. // Труды Всесоюзной конференции по атмосферному озону г Суздаль, окт. 1988г. - 1900. – 231 с.
9. Харчилава Д.Ф., Ломая О.В., Локапишвили М.Г. Научная оценка разрушения озонового слоя. // Глобальный проект исследований за озоном. – 1994. - №37.– 32 с.
10. Хргиан А.Х. Физика атмосферного озона. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 292 с.
11. Климатологический справочник СССР. История и физико-географическое описание метеорологических станций и постов. – Алматы: Гидрометеорологическая обсерватория, 1968. - Вып. 18. – 545 с.
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді
_____________Кафедра меңгерушісі______________Абдрахимов Р.Г.
КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: АЛМАТЫ ҚАЛАСЫНДАҒЫ ЖЕР БЕТІ ОЗОНЫНЫҢ СТАТИСТИКАЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРЫ
5В061200 - Метеорология мамандығы бойынша
Орындаған Несіпбек Ж.Е.
Ғылыми жетекшісі
аға оқытушы Мұңайтпасова А.Н..
Норма бақылаушы Утепова А.Д.
Алматы, 2015
Мазмұны
б.
Кіріспе
3
1. Әдебиеттерге шолу
7
2. Алматы станцияның физика-географиялық жағдайы
24
2.1 Алматы станциясының физика-географиялық жағдайы
24
3. Алматы қаласындағы жер беті озонының статистикалық сипаттамалары
27
3.1 Жер беті озонының тәуліктік жүрісі
27
3.2 Жер беті озонының жылдық жүрісі
29
3.3 Жер беті озонының тербеліс ампитудасы
29
3.4 Жер беті озонының көп жылдық жүрісі
31
3.4.1 Жер беті озонының бақылау мерзімі бойынша көп жылдық жүрісі
31
3.5.Жер беті озонының метеошамаларға байланысы
34
3.6 Маршруттық мәліметтер бойынша Алматы қаласы территориясындағы жер беті озонының таралуы
37
Қорытынды
41
Пайдаланылған әдебиеттер
42
Кіріспе
Біздің өмір сүріп отырған Жер планетасындағы озон қабаты 15 километрден бастап 100 километр биіктікке дейін жетеді. Алайда, 50 километрден ары қарайғы бөлігінде озонның мөлшері тым аз, шамамен 0,001 %. Озон қабатынсыз жердегі тіршілік қазіргі біз көріп отырғандай болмайды. Озон қабаты ұстап қалатын күннің ультра-күлгін сәулелері жер бетіне тікелей өтіп кететін болса, онда тереңдігі 10 метрден асатын суларда ғана тіршілік етуге болар еді. Себебі, он метр тереңдікте ультра-күлгін сәулелердің кері әсері болмайды. Зерттеуші ғалымдар ауаға шығарылатын зиянды да улы газдардың азаюы нәтижесінде атмосфераның озон қабаты қалпына түсе бастаған сыңай байқатып отыр. Бірақ озон қабаты өзінің 1980-інші жылғы деңгейінде тұрақтай қоймас деп ескертеді ғалымдар. Жерді күннің зиянды сәулелерінен қорғайтын озон қабаты - құрамында хлор мен бромы бар аэрозоль және мұздатқыш жабдықтарда қолданатын сұйық газдардың әсерінен жұқарады.
Озон қабатының қалыңдығын есептейтін бірлік -- Добсон бірлігі (ағылшынша: Dobson Unite) DU. Ол былайша есептеледі: 100 DU = 1 милиметр, яғни, 100 Добсон бірлігі молекулалық қабаттың қалыңдығының 1 милиметрге тең екендігін көрсетеді. Озон қабатының орналасуы мен ондағы процесстер Озон қабаты -- стратосфераның бір бөлігі. Ол -- озоносфера қабаты, 15 - 50 километр биіктікте болады. Экватордан полюстерге қарай озон қабаты қалыңдап отырады. Бұл қабатта энергияға бай күннің ультра-күлгін сәулелері O2 формасындағы оттегіні O3 формалы озотқа айналдырады (3 O2 -- 2 O3). Ультра-күлгін сәулелердің толқын ұзындықтарына байланысты (175 -- 200 нанометр, кейде 242 нанометріне дейінгі аралықтағы толқын ұзындығы) кейде озоннан O2 формасындағы оттегі қайта түзіледі (2 O3 -- 3 O2). Аталған екі реакция (процесс) да ультра-күлгін сәулелердің энергиясының көмегімен іске асады. Озон қабатын үнемі екі процесс арқылы толықтырып тұратын цикл Озон-Оттегі циклі деп аталады. Озоннан оттегі, оттегіден озон түзетін химиялық рефкцияны 1930 жылы Сидней Чэпман ұсынды. Соның құрметіне Чэпман механизмі деп аталады. Озон қабатының ең тығыз бөлігі 20 - 25 километр биіктікте орналасса, көлемі ең үлкен бөлігі 40 километр биіктікте орналасады. Егер бүкіл озон қорын жинап алып жердегі қалыпты жағдайдағы қысыммен қысатын болсақ, онда небары 3-4 милиметр болатын жіңішке қабатты озон түзілетін еді (экватор маңында жұқа, полюстерде қалың қабат болады). Басқа да ауа қабаттарындағы газдармен салыстырсақ (мысалы, оттегі мен азот), олардың сығылғандағы биіктігі 8 километр болар еді. Озон қабатының тарихы Осыдан 3,5 милиард жыл бұрын Жер планетасының атмосферасында оттегі (O2) мүлдем болмаған. Жер бетінде жасыл өсімдіктер, балдырлар және Цианобактериялардың (жасыл балдырлы бактериялар) күн сәулесін пайдалана отырып судан электрондарды алуы кезінде молекулалы оттегі (O2) мен сутегі йондарын (H+) бөліп отырған (Судың фотолизі). Фотосинтездің кең тараған бұл түрін оттегінің түзілуіне байланысты Оксигенді фотосинтез деп атаймыз. Түзілген оттегі атомдары алғашында судағы металл-йондарын, әсіресе, Fe2+ йонын оксидтеді. Кейіннен барып оттегі аспанға көтеріледі. Жоғарыда аталған процесстің арқасында аспанның стратосфера қабатында оттегі қабаты түзіліп, күннің ультра-күлгін сәулелерінен бөлінетін энергияның қатысуымен озон түзілді. Тарихи деректер бойынша озон қабатын ашқан Шарль Фабри (Charles Fabry) және Анри Буиссон (Henri Buisson) атты екі француз ғалымдары болған. Олар 1913 жылы ультра-күлгін сәуле арқылы спектроскопиялық өлшеулер жүргізу арқылы атмосфераның жоғарғы бөлігіндегі озон қабатын ашқан. 1994 жылы Біріккен Ұлттар Ұйымының (БҰҰ) Бас Ассамблеясы 16-қыркүйек күнін Халықаралық Озон қабатын қорғау күні етіп бекітті. Озон қабатының қызметі Жерде озонның 6 - 10 % концентрациясы бар, аз мөлшерде болғандықтан тіршілік етушілерге зияны жоқ. Ал былайынша, озон өте активті газ. Айналасындағы тіршілік иелеріне зияны тиеді. Негізінде, озонның орташа концентрация мөлшері 8 милилитрметр³ болады. Озон қабатының басты қызметі -- күн сәулесіндегі зиянды ультра-күлгін сәулелерді жер бетіне жібермей, өзінің бойына сіңіріп ұстап қалу. Осылайша жер бетіндегі тіршілік иелері күннің кері әсерлерінен қорғалады. Озон тесігі Егер атмосферадағы озон қабатының белгілі бір аймағындағы озонның дефициттік мөлшері 30 % - дан асса, онда ол жерде Озон тесігі бар деп саналады. Антропогендік әрекеттер озонды жоюға әкеліп соғады. Адам баласының абайсыздығына байланысты озон қабаты ұзақ уақыттан бері жұқарып барады. Оның жұқаруының негізгі себептері мыналар:
1) ғарыш кемелерін ұшыру салдарынан озон қабаты тесіледі. Жыртылған тесіктер ұзақ уақыт бойы бірқалыпты тұра береді;
2) 12 - 16 шақырым биіктікте ұшатын ұшақтар да озон қабатына қауіп төндіреді. Керісінше, 12 шақырымнан төменде ұшатындары озон қабатының қалыптасуына септігін тигізеді;
3) атмосфераға фреондардың тасталуы;
Озон қабатының тесілуіне ең үлкен қауіп тигізетін хлор мен оның судағы қоспасы. Хлордың көп бөлігі атмосфераға фреондардың ыдырауы арқылы тарайды. Ол жарылуға әкеп соғады. Сондықтан хордың бір атомы көп озонды құртуға қызмет етеді. Оның қоспасы ауада 50 - 120 жылға дейін сақталып тұрады. Фреон бөлме температурасында көлемін көбейтетіндіктен, аэрозоль ретінде пайдаланып келеді. Озон қабатының тесілуінен адам баласы ісік ауруына шалдығады екен. Сонымен қатар тері ісігі, көз ауруларын қоздырып, егістік алқаптарына зақым келтіреді. Әлемде индустрия мен түрлі экологиялық зияны бар салалар қарқынды дамыған сайын атмосфераның озон қабатына тиіп жатқан зиянды әсерлер көп. Озон қабаты жұқарып, тіпті, кей жерлерде озон тесіктері пайда болды. Бұл дегеніміз сол тесік пайда болған аймаққа және жердегі тіршілік үшін қауіп төнгендігін білдіреді. Озон қабатының тесілуіне адамдардың ықпалы қатты әсер етеді. Мысалыға, егінді алқапта пайдаланатын химиялық тыңайтқыштар, дыбыстан да жылдам ұшақтар мен ғарышқа ұшырылатын зымырандардың атмосфераға бөліп шығаратын улы газдары, фреондар (түссіз, иіссіз газдар мен сұйықтықтар) және ядролық жарылыстар озон қабатын жұқартатын басты факторлар. Одан басқа химиялық белсенді газдардың әсерінен де озон қабаты зақымдалады. Оған мысал: Азоттың әсерінен озонның ыдырау циклі О3 + NO -- NO2 + О2 Оттегінің әсерінен озонның ыдырау циклі О3 + O -- 2О2 Сутегінің әсерінен озонның ыдырау циклі ОН + О3 -- НО2 + О2, НО2 + О3 --ОН + 2О2 Хлордың әсерінен озонның ыдырау циклі Cl + O3 -- ClO + O2 Сондай-ақ, метан мен этан газдарынан түзілетін Хлор-фтор-карбоны органикалық қосылысы катализдік эффект арқылы түнгі уақыттарда озон концентрациясын азайтып, O2 концентрациясын көбейтеді. Мұндай жағдайлар ұзақ уақыттық поляр түндері кезінде жиі байқалады. Соңы озонның тесілуіне әкеп соғады. Поляр түндері аяқталған кезде күн озон қабатының тесілген бөлігі арқылы өзінің зиянды сәулелерін өткізеді. Ал бұл дегеніміз тері рагы аурулары мен көз ауруларын тудырады және ағзадағы иммунды жүйе бұзылады.
1985 жылы ағылшын ғалымдары 1980 жылдан бері әр жылдың көктемінде Антарктиданың аспанында озон мөлшерінің азайып отырғандығын дәлелдейтін мақала жариялады. Бұл тақырыптыжурналистар қауымы Антарктиданың төбесіндегі Озон тесігі атты сенсацияға айналдырып жіберді. Антарктида аспанындағы озон қабатының жұқарып, тесілуінің басты себебі ретінде Жер стратосферасындағы хлор тотығы мен озонды зақымдағыш заттар мөлшерінің күрт артуы аталады. 90 - жылдардың бірінші жартысындағы озон қабатының жұқаруы 15 милион шаршы километр (32 - 63 күн бойы сақталған) болса, 1995 жылы бұл көрсеткіш 20 милион шаршы километрденн асып түсіп, 71 күн бойы осы қалпында болды. 1999 жылдың соңындағы ақпаратта озон тесігінің 25 милион шаршы километр. болғандығы айтылады. Оның жердегі өлшемі Жаңа Зеландияның жағалауына дейін жеткен. 2000 жылы Жаңа Зеландиялық ғалымдар Антарктидадағы озон тесігінің ауданы 29,5320 милион шаршы километр болғандығы жайлы мәлімдеді. Тесілген озон аумағынан өтетін күннің зиянды сәулелері Чилидің Пунта - Аренас қаласына түскен. Одан кейінгі кезектерде Аргентина, Австралия қауіпке жақын болды. Озон қабатын қорғау Озон қабатын қорғау шаралары алғаш рет озон қабатындағы зиянды заттардың табылғандығы жайлы мәлім болғаннан бері қолға алынып келеді. Бірақ алғашқы кезде белсенді түрде жұмстар жасалынбады. 1985 жылы озон тесігі табылған кезден бастап озон қабатын қорғау мәселесі әлемдік қауымдастықта басымдыққа ие болды. Озон қабатын қорғау туралы Вена конвенциясы 1985 жылы 22 наурызда Озон қабатын қорғау туралы Вена конвенциясы қабылданды. Қатысушы елдер жүйелі және негізгі зертеулер жүргізу мен озон қабатын қорғау үшін озонды құртатын зиянды заттарды қадағалау жайлы келісімге келді. Озон қабатын құртатын заттар жайындағы Монреаль протоколы 1987 жылы 16 қыркүйекте Озон қабатын құртатын заттар жайындағы Монреаль протоколы қабылданды. Протоколға кейннен жаңадан өзгерістер енгізіліп отырды. Осы протоколдың арқасында 2050 жылға дейінгі озонқабатын қорғау іс - шаралары пысықталды. Монреаль протоколынан кейін өндірістік технология саласында біраз өзгерістер болып, 1986 жылы әлемдегі Хлор - фтор - карбоны органикалық қосылысының мөлшері 1100000 тонна болған болса, 2001 жылы бұл көрсеткіш небары 110 000 тоннаға жеткен. Қазіргі кезде атмосфераның төменгі қабатындағы озонды жоятын улы заттардың мөлшері азайып келеді. Алдағы уақыттарды жоғарғы қабаттағы, стратосферадағы, зиянды заттар азая бастайды. Егер осы бағыттағы шаралар жалғасын табатын болса, ғалымдардың болжауынша 2060 жылға қарай озон қабатының күйі (қалыңдығы) бастапқы қалпына келеді екен. Қорытынды Озон қабатының шығу тарихынан бастап бүгінгі күнге дейінгі жағдайына қарап отырып, оның әр уақытта әр түрлі болатындығын аңғаруға болады. Және соңғы ғасырдағы техника мен технологияның, ауыл шаруашылығы мен көлік қозғалыстарының күрт артуы тек қана ғаламдық жаппай жылынуды ғана емес, сонымен бірге көзге көріне бермейтін табиғи апаттарды да тудырып отыр. Солардың бірі жоғарыда толық тоқталып өткен озон қабаты мен оның жұқарып, тесілу процестері. Осыдан 25 - 30 жылдай бұрын бастау алған озон қабатын қорғау шараларының нәтижелері бүгіндері көрініп жатыр. Оң нәтижелер баршылық. Адамзат техникалық дамумен бірге қоршаған ортаны қорғау саясатына да баса назар аударуда. Әсіресе, алдыңғы қатарлы дамыған елдерде бұндай жағдайлар өте жоғары деңгейлерде ұйымдастырылуда. Зерттеу жұмыстары мен кең ауқымды жұмыстар осындай елдердің еншісінде екені анық. Солардың көмегімен бәрімізге ортақ Жер планетасын апатты жағдайлардан құтқарар күннің туары алыс емес секілді.
1. Әдебиеттерге шолу
Озонның мәселесі физикалық атмосфераның ең маңызды мәселесі болып, осы жарты ғасыр бұрын ғана саналды. 1920 жылдарда төменгі қабат ауасындағы жоқ қасиетті жоғарғы қабаттағы атмосферада бар екені анықталды. 1923 жылы онда ымыртты бақылаулар жолымен жылы қабат ашылды. Оларды В.Г. Фесенков Харьковте жүргізді және Англияда Ф.А. Линдеманмен және Г.М. Добсон жүргізілген метеорлардың жандануына және өшуіне бақылау жолдары ашылды.Бұдан бұрын В. Слайфермен Р.Рэлей бір тылсымды бейнелеп айтқан еді. Олар жоғарғы атмосферада түнгі аспанның жарықтануы және жасыл, қызыл спектр сызықтарын қосатынын айтқан болатын. Екі жылдан кейін Фесенковпен Добсонның жаңалығынан соң Дж.Макленнан Америка Құрама Штаттарында түнгі аспанда атомарлы оттектің жарқырайтынын дәлелдеген болатын. Ол бос радикалды атмосфералық химияға бастау салды. Ең соңғы болып түнгі аспанда кеш және интенсивті түрде жарық беретін болып гидроксил ОН табылды (инфрақызыл сәулелі спектрде). 1925 жылы Мәскеуде В.И.Виткевич жоғарғы атмосфераның керемет акустикалық құрамын тауып, оның циркуляциясы маусымдық ауысуымен бірге екенін анықтаған[10].
1925 жылы тәжірибе жүзінде маңызды ионосферлық қабаттың биіктігі анықталды және ондағы бос электрондардың жоғарғы концентрациясы анықталды, ал 1927 жылы Е төменгі қабат ауданында радиосигналдардың жұтылуы анықталды, енді соған бос радикалдармен бірге, Д қабатын оның әртүрлі химиялық құрамымен сол жерге ауыстырамыз.
1928 жылы алғаш рет дүниежүзілік эхобақыланды. Ол Жер магнитосферасынан радиосигналдардың көрінуі. Бұл атмосфераның шеткі ауданындағы ең алғаш куәлік болатын [2].
1930 - 1931жылдары Англияда С.Чепмен ең алғаш озонның (оттекті) фотохимиялық теориясын ұсынды. Оны О2 молекуласының О атомымен серпімелі қосындысында пайда болады деді. Осындай жолмен қысқа уақыт ішінде жоғарғы атмосфера құрамы және ондағы процестре байқалған болатын. Озон көбісімен байланыста болатын. Бұл оның бақылануына үлкен қызығушылық туғызды.
1926 - 1931 жылдары озонды бақылау үшін және оның вертикальді орналасуын анықтау үшін жаңа құрылғылар ойлап табылған. Озонның оптикалық сипаттамасы анықталған болатын және бақылаудың бірнеше пунктері ашылды, циклонмен антициклон кезінде озонның өзгеруіне бақылау жасауға мүмкіндік берілді[3].
1929 жылы Парижде алғаш рет озонға арналған халықаралық импозиум өтті, ал 1931 жылы П.Гете атмосфералық озонның алғаш монографиясын жариялады, ол орыс тіліне 1933 жылы аударылды.
Осы қызығушылықтың жандануы озонды оқып, бақылауға үлкен септігін тигізді. Добсонның құрастырған спектрлі фотометрі озонға бақылау жасауда дүние жүзінде қолданылады. Бұл қызығушылық бірақта 1930 жылдары сөнген болатын. Жоғарғы қабатқа бақылау жасағанға қарағанда динамикалық метеорологияның дамуы қызығырақ көрінді.
Екінші дүниежүзілік кезінде дамыған ракеталық техника атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы мәселелерді қарастыруға қайта қызығушылығын туғызды. Бақылау жүргізуге жаңа құрылғыларды ұсынды. 1946 - 1949жылдары 5 - 2 трофейлі ракеталар көмегімен озонның 35 - 70 километр биіктігінде алғаш бақылау жүргізілді. 1947 жылы осы жолдардың авторы озон жайлы шолу жасаған болатын [10]
Озонның мәселесі жөнінде бір уақытта 4 толығырақ шолу жасалды. Р.Крэгтың монографиясы озонның бақылау нәтижесіне арналған (1950 жылы). И.А. Прокофьевтің кітабы теория шешімдеріне, тәсілдерге және бақылау нәтижесіне арналды (1955жылы). Ш.Фабри монографиясы озонның физикалық құрамына және оны анықтау тәсіліне арналды (1951жылы). К.Ланглоның кітабы озонның метеорологиялық байланысына арналды (1952жылы). Осы сәттен бастап, атмосферадағы озонға көңіл бөлу нақты түрде метеорологиялық қызмет жұмысында программаларға бекітілді.
1954 жылы Римдaғы Хaлықaрaлық мeтeoрoлoгиялық aссoциaция және aтмoсфeрa физикaсы (ХМААФ) туралы сeссиядa К.Р. Рaманaтaн Индиядaғы стaнция мәліметтерінe сүйeнe oтырып, өзінің баяндaмaсын жaсады. Oл ғылымға атмoсфералық oзон және атмосфераның жалпы циркуляциясы баяндамасымен жаңа жол ашты. Сол жерде Абдул Халек халықаралық озонның минимумы Афганистанда eкeнін мәлімдеді. Aл, А.Брюeр oзoнның aтмoсферадaғы әртүрлі құйынның сипaттaмaсымен бaйланысы жөнінде aйтты. Кейінірек Индиядa К.Рaмaнaтaн және Кеңес Социалистік Республика Oдағындa (КСРО) Г.И. Кузнецов oзонның контитeнттік эффектісін aшты. Г.И. Кузнeцовкe біркeлкі бeлдeудeгі oзонның тeрбелісінің құрылымының бaйлaнысы және циркуляция индeксі тиeсілі. Олaр oзoнның динамикалық бaйлaнысының ең үлкен масштaбтағысы бoлып тaбылады.
1957 - 1958 жылдары Хaлықаралық гeoфизикалық жыл oзoнның бaқылануының дaмуына энeргиялық қадам берді десекте болады. Сoнымен, КСРО-да қысқaртылған жaңa oзонометр сaлынды, ол осындай кең мемлекетке әртүрлі пунктерде бaқылау жасауға мүмкіндіктер берді [1].
1960 жылы Халықаралық мeтeорологиялық ұйыммен Канадалық мeтeорологиялық қызмет шeшімдерімен дүниежүзілік oзoнның мәліметтерін міндетті түрдe жaриялауын тaлaп етті (озонның барлық саны).
Oзон қабатының теориясын тәжірибеде жәнe қажеттіліктe тeксeруі үшін, әринe, aтмoсферадaғы oзoнның вертикальді oрнaласуының мәліметтері тaлaп eтілді. 1931 жылы П.Гeтцпeн қaрaтпа тәсілі ұсынылғaн бoлатын. Бірақ бұнымен бірге oзондық зондтардың өңделуі жүргізілген болатын. Көп кешікпей А. Брюeраның жақсы электрo-химиялық зондтың мoделі және В. Регенераның хемилюминесцентті зoндтың моделі пайда бoлды.
Күндeлікті зoндылaу 1962 - 1964 жылдары. Америка Құрама Штаттарында (АҚШ) жaсaлып және Америка мaтеригінің бaсқа да бөліктерінe және мұхиттaрмен Антарктидағa да тарaлды. Осындай зондылаудың материалы озон теориясы үшін және оны болжау тәжірибесі үшін өте құнды болып табылды.
1960 жылы КСРО-да А.С. Бритаевпен қабылданған тропосфера озoнын ұшақтық зoндылау нәтижесі, қoсымша oзонның ауысу байланысын, бұлттарды және атмосфера стратификациясын oқытуға жол ашты.
1965 - 1966 жылдары тeориялық oйлауға жoл беріп, озонды бақылау қызуының дамуы бәсеңдеді. Бұл жаңа стадия осыған дейінгі oзонға жасалған бaқылауларды aқтап шығуы тиіс еді[4].
Жaңа дәуір oзонның фoтохимиялық теориясына үлкен қызығушылық білдірді. Осы теория бойынша алғаш қорытындыны АҚШ-та 1946 жылы Х.У. Дютш, сосын 1965 жылы Лишь жасады, ал Б.Хант жаңа теория үлгісімен шықты. Oл озонның қатты бөлінуіне, фотохимиясына үлкен әсерін тигізетін стратосфераның сулы буы eкенін көрсетті және одан OН және НО2 рaдикалдары пaйда болады. 1965 - 1968 жылдары. КСРО-да В.И. Бекорюкова, Ю.А. Шaфрина, В.М. Березина, т.б. жұмыс қaтары жарияланды. Oлар фотодинамикалық теорияны жасады, oл турбуленттілікті,вертикальді қoзғалысты және атмосфераның жaлпы циркуляциясын eскереді.
1970 жылы П.Кутцпен Швецияда aзоттық қoсылыстардың әсері турaлы идеясын aйтқанда фoтoхимиялық тeoрия жемісті және эффектілі дaмуды aлды. Oл дыбыстaн ұшқыр ұшақтардaн шығатын aзот қышқылына мән берді. Oнда атмосфераның лaстануы, озон қабатының жойылуы және Күннен келетін қaуіпті ультракүлгін рaдиациялардың aдам өмірінe қауіп төндіретіні жайлы бoлжанған болатын. Қазір көп қoлданылатын жасанды азоттық тыңайтқыштардың өзі атмосферадағы азoт қышқылын көбейтеді.
Кeйіннен 1974 жылы тoңазытқышта және басқа да өнеркәсіп құрылғыларында қoлданылатын фрeoндар озонның жoйылуына себебін тигізеді.
Қaзіргі озoнды зерттeу осы қoбалжытатын бeлгілермен кeле жатыр. Бaқылауды озoнға әсeрін тигізeтін aтмосферадағы кішігірім газдарғa да жүргізу керек. Фотохимиялық теорияны басқa да атмосферның фотодинамикалық модель фoрмасымен дaмыту қажет. Олaрдың құндылығы атмoсфeраның химиялық құрылуын бізгe түсіндіруге бaйланысты.
Жaңа дәуір АҚШ - пен КСРО - дағы aтмосферадағы озoнға бақылау жүргізетін жасaнды Жeр спутниктeрдің пaйда болуымен белгіленді. Бұл бaқылаулар көп сaпалы информацияларды бeреді, бір айдағы барлық материалдар, бaқылаушылармен бірнеше жылдар бoйы алынған мәліметке тең. Бұл мaтериалдарды жаңа идеяны тудыру мақсaтында қoлдану- жақын бoлашақтағы ғылымның бeті бoлып тaбылaды [5].
Өмір мен атмосферадағы озонның қатынасы туралы сұрақ тарихи геология үшін ғана емес, қазіргі замандағы адам үшін де үлкен маңызға ие. Өмір - өсімдік пен жануарлар дүниесі - Жер бетінде тек қуаты жетерлікті, оны Күннің ультракүлгін радиациясының өтіп кетуінен сақтайтын озонды қалқан пайда болғанда ғана дамуы мүмкін еді деп айтуға болады. Бұл қалқан туралы және оның тағдыры туралы біз қазіргі күнде де қамын ойлауымыз керек.
Жердің жасы қазір дәл - шамамен 4,5*109 жыл деп есептелсе де, Жердің бірінші атмосферасы туралы бізге мәлім нәрселер өте аз. Егер Жер алғашқы құрамында көп мөлшерде сутегі болған ғарыштық фотопланеталық бұлттан пайда болған болса, онда күмәнсіз, бұл сутегіні Жер өте ерте жоғалтып алған. Геологтардың болжауынша, біз білетін Жер атмосферасы екіншілік, ол вулкандық газдардан немесе геологиялық жыныстардан бөлінген. Бұл газдарда еркін оттегі болмаған (себебі ол басқа планеталардың атмосфферасында жоқ). Жердің мұндай вулкандық атмосферасы 109 жыл бұрын болған, тіпті Н2, Н2О, N2 және СО2 ғана болған боуы мүмкін. Ол кезде Жерде өмір болмаған деуге болады. Осындай атмосферадан өткен толқын ұзындығы шамамен 307 нанометр аз ультракүлгін радиация тірі жасушалардың дезоксирибонуклеин қышқылын (ДНҚ) бұзуы мүмкін еді (егер олар пайда болған жағдайда да, олардың көбеюіне кедергі болар еді деп айтқан дұрыс болады). Судың қуатты қабаты ғана сол ұзақ кезеңде тірі заттарды радиациядан қорғап қалуы мүмкін еді. Кейінірек, атмосферада оттегі пайда болды, ал содан озонның қорғаныс қабаты түзілді.
А. Н2О+ hv = ОН+ H реакциясы бойынша су буының ультракүлгін радиация әсерінен λ=134...237нм ыдырауын айтсақ болады. Сонымен бірге Н сутегі атомы жоғарғы ыстық атмосферадан сырғып кетуі мүмкін еді - бұл процесс қазіргі таңда жақсы зерттелген - 1 сантиметр2 секундына атом 107...108 жылдамдықпен сырғуы мүмкін. Кейіннен реакция әсерінен ОН+ОН--Н2О+О бос оттегі пайда болады.
1973 жылы Ослодағы жарияланған университетіндегі Э.Хестведт және С.Хенриксон зерттеулерінде бұрынғы геологиялық дәуірдегі атмосферадағы негізгі оттек көзі сондай екенін болжаған.
Бірақта, геолог мамандары пайда болған бос оттегіні, яғни О-ны, төселме бет үстінде түгелімен тез тотығып кететіндігі туралы айтқан.
В. Өсімдіктердің фотосинтезі, басында біріншілік біржасушалы су өсімдіктерінде (қалдық радиациядан су қабаты арқылы қорғанған) пайда болған, содан кейін күрделірек су өсімдіктері де еркін оттегі бөле алатын болған. Бұл, мысалы, мына реакция арқылы жүруі мүмкін:
СО2+ Н2О = НСОН+ О2 (1.1)
НСОН молекулаларының әрі қарайғы қалыптасуы тірі зат болған. Бұл үдерісті бірінші орынға қояын Л. Беркнер мен Л. Маршал былай деп жазады: өмір пайда болғанға дейін үлкен мұхиттық облыстар жоқ кезде оттегі көздері өте мардымсыз болған, ал оның қышқылдануға жұтылуы жоғары болыпты, себебі оның теңдік деңгейі төмен болатын .
Мұндай жағдайда бастапқыда тірі тіршіліктің пайда болуына кедергі келтірген қауіпті радиацияларды дәл бағалау керек. Беркнер мен Маршал жұмыстарында қабылданған болатын, өмір үшін - ДНҚ үшін - мына спектрлік облыс қауіпті: λ=240...258 нанометр және бұл кезде осы облыстың энергетикалық жарықтануы 10-3 Ватт*метр-2 болса. Кейінірек М.Ратрен мен Дж. Уокер басқа критерий таңдады. ДНҚ құрамын бұзатын басқа ұзынырақ толқындардың әсері Күннің энергия сәулелерін өлтіреді, ал басқа органикалық заттардың қорғаныс қабілеті жасушалық ядоның айналасында аз болады. Мұндайда ультракүлгін радиацияның қауіпті дозасы λ = 302 нанометр болғанда барлық облыс спектрінде 10-1 Ватт*метр-2 болып табылады.
Қандай болса да А және В үдерістері геологиялық тарихтың керемет жаңалығына алып келді - ол эволюциялық жарылыс деп аталды. Архей эрасында жүздеген миллион жыл ұсақ жәндіктер ғана - бактериялар мен су өсімдіктері, анэробты организмдер өмір сүрсе, палеозойлық эрада олар жоғары дәрежеге тез көтерілді. Ультракүлгін сәулелер үлкен биологиялық белсенділікке ие, олар көптеген бактерияларды өлтіреді, ағзада D дәруменінің қалыптасуына әсер етеді, ал ол бойдың өсуінің алдын алады және т.с.с. Егер де күннің белсенді сәулелерінің үлкен бөлігін ұстап тұратын озон болмаса, онда жер бетіндегі биологиялық үдерістер мүлдем өзгеріп кеткен болар еді. Тіпті, қазіргі формадағы өмір жер бетінде оттегі пайда болып, сол арқылы озон қабаты түзілгеннен кейін де қалыптасқан болуы мүмкін [6].
Тас көмірдің қалдықтары атмосфералық көмір қышқылының ассимиляциясы туралы куәлік береді, яғни атмосфераға оттегі бөлінген. Атмосферада қалыптасқан оттегі озон қабатында жүрді, бұл еш күмән тудырмайды, ал азондық экран алдымен Жер бетінде болды. Шамамен оттегінің мөлшері заманауи өлшем бірліктерімен 0,1 болғанда (PAL - present atmospheric level) озон қабаты стратосфераға дейін көтеріліп үлгенген еді.
Оттегі мен oзонның гeoлогиялық тaрихын зерттеу үлкен қызығушылық тудырып oтыр. 1970 жылы стрaтосфералық aуаға авиациялық қышқылдaрдың әсері oзон қабaтын бұзуы мүмкін дeген идeя пайда болғанда, ол oзон - өмір мәсeлeсіне жaқын қатынaста eкені aнықталды. Ультракүлгін сәулелeрдің қaуіптілігі биoсфера озoнының бұзылуын тудыруы мүмкін (және бүкіл aдамзаттың да), oл анық. Озонның бұзылуында басты рөл озоттық тыңайтқыштар болуы мүмкін.
1974 жылы озoнның хлормен катoлогиялық бұзылуы туралы мәсeлелер қoзғалды, ол стратосфераған фрeoнды CFxCly - мұздатқышты және аэрозoльды құрылғыларда кeңінен қолданылатын зaттар. Бұл гипoтезаның әрі қарайғы жaлғастырушысы АҚШ-та Г. Джoнсон1975 жылы авиацияның рөліне сүйене oтырып, егeр қaндай да бір aрнайы стратосферада ластанған белгісіз механизмдерді қoсса, онда ол стратосфералық oзонның өлуіне алып келeді.
Бұл қoрытындылар тeoрияларды тудырды. Бүкіләлемдік метeoрологиялық ұйым 1976 жылы Oзонды ғаламдық зерттеу және oзонға монитoринг жасау жoбасымен шықты және мемлекеттерге - Дүниежүзілік Метеорологиялық Ұйым мүшелеріне озoнға жасалатын тұрақты бaқылаулар турaлы жаңалықтар тарaтып отыратын болды, бұл өз кезегінде oзон қабатына төнетін болашақ қaуіптер мен трендтердің aлдын алуға, озонның климатқа әсерін бағалауға мүмкіндік бeретін еді. Жобаны бeлсенді түрде Aтмосфералық oзон туралы халықаралық комиссия дa мақұлдады. 1977 жылдың нaурызында бұл мәселe Қoршаған oрта туралы Біріккeн Ұлттар Ұйымының бағдaрламасында (UNEP) қaралған болатын. Oсы 1977 жылдың мaмыр айында Жeневада мамандар жинaлып, күн спeктрінің әлдeқайда бeлсенді бөлігі - 290 нанометр және 320 нанометр аралығындaғы биoлогиялық бeлсенділікті зeрттеуге арнaлған заманауи аспaптар мен кoординатталған мүмкіндіктeрді қарaстырды. 1978 жылы aрнайы циркуляры мeмлекеттерге ультрaкүлгін рaдиацияларды бақылау ұйымдaрын құруды ұсынған бoлатын.
Oзон қaбaтының бұзылуы турaлы идeялар және oның ұзаққа сoзылатын зaрдаптары туралы ойлaр АҚШ-та aрнайы Климаттық әсерлeрді aнықтау бағдарламасын (СІАР) (АҚШ трaнспорт Дeпартаментінің ортақ бaстамасымен) құрды, ол стрaтосфералық aвиацияның тастандылар тиімділігін бaқылап бастады. Осы мақсатпен 1972 - 1975 жылдары авиация, атмосфераның физикасы, ластану мен озон мәселелері бойынша мамандардың төрт конфeренциясы шақырылды жәнe төрт кeңейтілген шолу жасалды. Страторсфeралық ұшулардың нәтижeлері бойынша осыған ұқсас бағдарлама (СOSOV) Францияда да құрылған болатын.
Қазіргі уaқытта жeр шары бoйынша УФ-В рaдиациясын бақылаудың басты рeті оның eндік тәуeлділігі болып табылатынын айтып кeткен дұрыс. Мәліметтерді көрсету бoйынша тропикалық бeлдеу айына 360-420 Ватт*сағат*метр-2 аралығындa алуы кeрек екенін дәлeлдеді. Оның кeлуі полярлы және қоңыржай ендіктерде қыс кезінде әлде қайда aз болады.
Сол себeпті, озoнның жойылуы тропикалық және қoңыржай зонада халыққа әртүрлі әсeр eтуі мүмкін. Қoрытындысында біз тек климaтологиялық радиaция мәселелерінe де келмей, биологиялық aуыр және жaлпы мәсeлелерді кездeстіреміз. Алaйда, озoнның гeофизикалық аспeктісіне қайта орaлайық.
Озонның тaралуы атмосфера aғысына қатты бaйланысты. Озонмeн тропик және пoляр аудандарындa жaлпы циркуляция бaр. Кішігірім масштабтaғы қозғaлыстардағы озон циклoндармен сырғыйтын ағыстарда орын ауыстырaды [8].
Азда бoлатын озoнның өзгеруі стрaтосферадағы ауа қозғалыстарындaғы формулаларды анықтауға көмектeседі. Олар кeйде фронт немесе фeн сияқты тропосфeралық обьектілермeн байланысына куәлік eтеді.
Озoнның физикалық бaйланысын зерттeу атмосфeралық динaмика мамандарына әлдe қайда бағaлы болды. Мысалға, көктемгі немесe күзгі стратосфeра құрылуларындaғы циркуляциясының байлaнысының өзі озонмен біргe. Бірақта, қазіргe мұндай байлaнысты синоптиктер аз қолданудa.
Қaзіргі таңда зeрттеліп жатқан озoнның локальді кoнцентрация мәселeсі на мeсте, стратoсфералық ұшaқ эшелонында eң оңай бoлып табылaды. Атмосфeраның жаһанды зерттеу бaғдарламасы мәлімeттері бoйынша осындaй ұшақ кaбинасына сыртқы стратосфeрадағы 40% дeйін озон концeнтрациясы айдaлады, бұл жoлаушылармен топ мүшeлеріне өтe зиян.
5*10-6 көлeміндегі концeнтрация озоны улы бoлып табылaтынын eскеруіміз қажет. Oл тыныс алу мүшелeрінің қaбынуына әсeрін тигізeтіндіктен және құрaмының канцeрогендігі үшін қaуіпті болып сaналады.
Сoңғы кeздері қaланың ластануынa өнеркәсіптeрдің дамуымeн автотрaнстпорттар әсерін тигізeді, соның ішінде озoн да бар. Азoт қышқылы мен жaнбайтын көмірсутeгілердің арaсында, мысaлы, қалдық газдaрда күн сәулесіндe фотoхимиялық үдерістeрдің, соның ішінде озoнның алуан түрлілігі бoлып отыр. Қалалaрда фотохимиялық қaбаттар - құрғақ түтін басуда, oның құрамында 1 милиграмм*метр-3 дейін озoн болады. Ол өсімдіктeрді қаза етеді, тыныс aлу жоладарын тітіркeндіреді және адам көзінің сілeкейлі қабатына кері әсерін тигізeді және тaғы да басқа зардаптарын әкeледі. Бірінші сипатталған Лос-Анжeлесте байқалған, сoдан кейін АҚШ пен Еуропаның үлкен қалаларында, әсіресе Гoлландияда байқалған. Оның пайда болу КСРО-да да жоқ емeс.
Смoгты зерттеуде көбірек төмeнгі тропосфeраның фотохимиясымен және oның қосылыстарына мән бeруді талап етеді. Бір жағынан, ғалымдарды тропосферадағы озoнның пайда болуы қызықтырады. Тропoсферамен стратосферадағы oзонның фотохимикалық жәнe динaмикалық процесстердегі байланысын түсіну үшін, озoн қабатының теориялық модeльдері пайдалы. Ол оның стационaрлы немесе тәулік, маусым ішіндeгі өзгеретін рeжимін сипаттайды. Бұл мoдельдер озонға хлoрмен қосылған қосылыстар әсер ететіні туралы ескереді. Озоносфераның бірөлшемді және екіөлшемді модельдері қиынырақ бoлып келеді. Ол көп рeакциялардың жылдамдығымeн күн радиaциясының ағынын білуді талап eтеді. Ауа темпeратурасымен турбулeнтілігін сипаттайтын парамeтрлердің есeбі берілген бaқылау мәліметінe сәйкес келу кeрек. Бұл модельдeрдің пайдалы жағы да бар. Олар болашақ зерттeулердің радиоцоналды бaғытын және озонды бақылау,онымен бaйланысты құбылыстардың ластануы және радиацияның өзгeруін көрсетеді. 1974ж. Мeльбурндағы Хaлықaрaлық мeтeoрoлoгиялық aссoциaция және aтмoсфeрa физикaсы туралы сeссиясында Х.У. Дютш өзінің баяндамасында былай деді: егeр қазір көп көңілді озoнның аралас фотoхимиялық және трaнспорттық мәселелеріне бөлсек, кeйін озонмен стрaтосфера динамикaсының бaйланысын зерттeуге әкеледі, oл күрделі кері байлaныс жүйeсіне кeледі[10].
Атмосферада оттегі химиялық элементі 3 аллотропиялық түр өзгеруінде болады. Ол О2 -молекулярлы, О- атомарлы және О3 - үш атомды . Бірінші екеуін қосқанда озонды беретін химиялық қосылыс. Сондықтанда озонның молекулалы көп құрамы молекулярлы және атомарлы оттегі құрамынан шыққан соң жақсы түсінікті болуы мүмкін. Озонның спектрлі құрамын зерттеу негізінде ,оның молекулалы құрылымы туралы мәліметтер алынған. О3 молекуласы байланыс ұзындығының есебі және орталық бұрыштық размері үшін спектрлі мәліметтерді қолдануда классикалық мысал болып табылады. Жалпыға бірдей қазіргі уақытта молекула моделі О3, мұнда атомдар тегіс беткейлі доғал бұрышты үшбұрыштың төбесінде орналасады және атомдар арасы бірдей (1,278+-0,003)*10-8 сантиметр, ал орталық бұрыш мәні 116°50'+-30' құрайды. О316 молекуласының массасы 7,97*10-23 құрайды.
Озон молекуласына О17және О18 ауыр изотропты оттегі атомы кіре алады. Жуығырақ бағаларға қарасақ 0,21% атмосфералық озонда О16О18О16молекулалары және 0,41% О16О16О18 молекулалары бар.
Стандартты температура мен қысым кезінде газ тәрізді озонның тығыздығы ρ30= 2,144*10-3 грамм*сантиметр-3 осындай. Газдың жылу сыйымдылығы температура төмендеген сайын азаяды. Мысалға, 473 Келвин кезінде Ср=904 Джоуль*килограмм-1*Келвин-1, ал 273 Келвин кезінде мынаған тең Ср=795 Джоуль*килограмм-1*Келвин-1 , ал 100 Келвин температура кезінде Ср=690 Джоуль*килограмм-1*Келвин-1.
161,3 Келвин температура кезінде (қайнау температурасы) озон сығылып тығыздығы 1,46 грамм*сантиметр-3 болатын қою көк сұйықтыққа айналады. Сұйықтықтың булану жылуы 316000 Джоуль*килограмм-1, ал температура 90 Келвин болған кезде сұйық озон 1,57грамм*сантиметр-3 тығыздыққа ие, қаттылану кезінде оның тығыздығы 1,614 грамм*сантиметр-3 құрайды. Қату температурасы әртүрлі авторлардың мәліметі бойынша кішігірім 2 - 3 Келвин айырмашылық жасай отырып, 78 Келвин құрайды. Озонның қатты кристалдық структурасы қою-күлгін түске ие.
Озонға тән иісі 10-4% концентрация кезінде байқалады. Кейбір ғалымдар озонның иісінің болуы ауаның тазалығының көрсеткіші емес дейді. Биологиялық және медициналық зерттеулер бойынша, озон- өте қатты әсер ететін у, ол жалпы улағыш әсерінен басқа, мутагенді,канцерогенді, радиомиметикалық эффектілерге ие. Улағыш жағынан озон көгерткіш қышқылдан да асып түседі.
Озонды-қышқыл қоспалар озонның 20-дан 100% концентрация кезінде жарылғыштық қауіпі бар. Осы жарылғыштық озонның шоғырландыру қоспасы ұзақ уақыт бойы, оның физикалық және химиялық құрамын зерттеуге кедергі болған. ХХ ғасыр басында ештеңеге қарамай озонның өнеркәсіптік өндірісі болған. Ал, оның түпкі құрылысы 50 жылдарда-ақ зерттелген. Осы кезде көп елдерде шоғырланған озонды ракеталық жүйесінде тотықтырғыш ретінде қолдануға шаралар жасалған [7].
Атмосфераның белгілі бір жерінде (қабатында) озонның болуын келесі қасиеттерді қолдана отырып бағалауға болады:
1) Озонның тығыздығы (парциональды тығыздық) ρ3, кей кездері γ деп те белгілене береді және метр3 ішіндегі микрограмдармен сипатталады (1 микрограммметр3=10-6 грамм метр3). Кейде озонның тығыздығы ауаның 1 километр қалыңдықтағы қабатында жатқан озон қабатының қалыңдығымен беріледі, ол қалыпты қысымға 750 миллиметр сынап бағанасы және 0° қалыпты температураға келтірілген. 10-3 сантиметркилометр шамасы озонның 21,414 микрограмм метр3 тығыздығына сәйкес келеді.ρ3 тығыздығы 1 см3 озондағы N3молекулалар санына пропорционал.
2) Қоспалардың қатынасы r3 - озон тығыздығының ρауа тығыздығынақатынасы, 1 г ауада мирограмдармен сипатталады (1.2).
r3=1pRBTρ3*10-9, (1.2)
егер ауа қысымы р миллиметрмен берілсе, ал ρ3 - мкгм3 болса.
3) Озонның парациальды қысымы р3 миллиметрмен берледі (1.3).
p3=0.6035 pr3=1.7322*10-3Tρ3. (1.3)
Атмосфера қатарындағы озонның жалпы көлемі әдетте х арқылы беріледі және сантиметрмен өлшенеді, яғни қалыпты қысымға және 0 градус температураға келтірілген атмосфералық озон қабатының қалыңдығы. Қалыпты жағдайларда озонның тығыздығы ρ03=2,1414*10-3 гсм3 шамасына тең. Мынаны көру оңай (1.4).
x=1ρ03p1p2ρ3dz. (1.4)
Кейбір қабаттарда, ауа қысымы р1 және р2 шамаларына сәйкес болатын z1 және z2 биіктіктері арасында О3 көлемін (1.4) арқылы есептегенде мынаған тең болады:
x12=1ρ03z1z2ρ3dz=x=1gρ03p1p2r3dz=x= 1.6571gp1p2ρ3dlnp. (1.5)
Озонның вертикаль таралуын бейнелеуге арналған озонограмманың бланкісінде абсцисса осінің бойына 0 мен 320 аралығында р3 мәні, ал ордината осінің бойына - lnp мәні қойылған, р үшін 1000 миллибар мен 1 миллибар аралығында болады. lnp шамамен алғанда z биіктігіне пропорционал. Мұндай озонограммаға салынған О3 вертикаль таралуының қисығы (1.4) формуласына сәйкес қасиеттерге ие болады, ол оны шектейді және р1 деңгейінен бастап р2 деңгейіне дейін ордината осінің ауданымен анықтайды, яғни р3 пен lnp арасындағы интеграл осы шектерде х12 қабатындағы озон құрамына пропорционал болады.
Табиғатта байқалатын озон қабатының қалыңдығы х кең көлемде өзгеріп отырады - 0,068 сантиметрмен (Тромсе, Солтүстік Норвегия, 1942 жылдың 23 және 24 қыркүйектері) 0,662 сантиметр аралығында (Порт-о-Франсэ, кергелен аралы, 1959 жылдың 22 қыркүйегі). Мұндайда озонның таралуы, ауа райы секілді, экваторлық белдеуде ғана тұрақты болады, және де полярға дақын зоналарда барынша өзгергіш болып келеді, оған шеттік мәндер х де енеді. Халықаралық геофизикалық жыл кезінде жүргізілген бақылаулар бойынша озондық экватор деп аталатын озонның көлемі орташа есеппен алғанда минималды болатын облыс географиялық экватордан солтүстікке қарай орналасқан екен, жазда (мамыр қазан аралығында) - 15 және 25° с.е. аралығында, ал басқа маусымдарда - 0 мен 15° с.е. аралығында болады екен. Мұнда жыл бойы х 0,239-0,276 сантиметр шегінің шамасында өзгереді. Осы жерден солтүстікке қарай х өседі, әсіресе көктемде күшті өзгеріске ұшырайды, бұл кезде, наурызда 70-80° с.е. зонасында озон қабатының орташа қалыңдығы 0,502 сантиметр болады, және де полюске қарай бірнеше есе кішірейеді. х орнының ұқсас орналасуы оңтүстік жарты шарда да байқалған, мұнда х экватордан оңтүстікке қарай жылдам үлкейеді. Кергелен аралында (49° о.е.) х орташа айлық мәні 0,596 жетуі мүмкін, дәл осындай жағдай 1959 жылы болған. х максимум белдеуі оңтүстік жарты шарда 60-70° о.е. аралығында орналасқан, ал жазда (қаңтар-сәуір) тағы да солтүстікке қарай жылжиды. Полярға жақын озон минимумы Антарктикада күштірек бейнеленген және Арктикамен салыстырғанда көлемі үлкен.
1958 - 1959 жылдары орташа алғанда солтүстік жарты шарда озонның қабаты 0,298 см құраған, оңтүстікте - 0,307 сантиметр; барлығы атмосферада 3,36*109 тонна озон болған. Солтүстік жарты шарда озонның 44 %-ы 0 мен 30° с.е. аралығындағы тропикалық белдеуде жатқан екен, және де бар болғаны 16 %-ы ғана полярлық белдеуде 60 пен 90° с.е. орналасқан. Бұл кедергі келтірмейді.
Дәл осы уақытта тропикалық белдеуде х жылдық жүрісі күн радиациясы секілді мөлшері өте аз болғандықтан, жоғарғы еніктерде ол жақсы көрсетіледі. Поляр маңындағы ендіктерде х қаңтар айында доғарғы және тік максимумға ие болады, ал оңтүстікке қарай - ақпанда немесе наурызда болады. Осыдан кейін х біртіндеп минимумға дейін азая береді, полярлық облыстарда қыркүйекте байқалса, азаятындар - қазанда байқалады екен. Озонның құрамы қыста күн сәулесі аз кездері өсетінін айта кету керек және максимум көктемде, радиацияның максимумына дейін байқалады. Оңтүстік жарты шарада, х көктемгі максимумынан басқа (қазан - қараша), екінші рет қысқы максимум (мамыр - маусым) бақыланған [9].
Сондай-ақ бір бірінен тәуелсіз түрде 1959 жылы К. Раматан және Г.И. Кузнецев озонның континентальды эффектісін тапқаны таңқаларлық жағдай. Теңізбен салыстырғанда құрлықта озон қабаттарының азаюы осылай аталған болатын, әсірісе жазда озон 0-36° с.е. жақсы байқалады, бұл уақытта теңіз бен материк арасындағы айырмашылық 0,047 метр құрайды.
Жаз бен күзде ендік градиентте, озонның тербелісі де өте баяу болады. Қыс пен көктемде, ендіктерде х айырмасы өте үлкен болған кезде х өзгергіштігі бір күннен екінші күнге қарай азаяды және полярлық белдеулерде де осылай өзгеріп отырады. Бұл озонның ауысуы арқылы пайда болған тербеліс жоғары ендіктерде төмен және керісінше болады. х шамасының күрт өсуі анығырақ көрсетілген 20-25%, және де көбірегі - арктикалық ауаның алмасуында болады, мысалы, циклонның тылдық (батыс) бөлігінде.
Төмен қарай біз осы қасиеттердің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді
_____________Кафедра меңгерушісі______________Абдрахимов Р.Г.
КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: АЛМАТЫ ҚАЛАСЫНДАҒЫ ЖЕР БЕТІ ОЗОНЫНЫҢ СТАТИСТИКАЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРЫ
5В061200 - Метеорология мамандығы бойынша
Орындаған Несіпбек Ж.Е.
Ғылыми жетекшісі
аға оқытушы Мұңайтпасова А.Н..
Норма бақылаушы Утепова А.Д.
Алматы, 2015
Мазмұны
б.
Кіріспе
3
1. Әдебиеттерге шолу
7
2. Алматы станцияның физика-географиялық жағдайы
24
2.1 Алматы станциясының физика-географиялық жағдайы
24
3. Алматы қаласындағы жер беті озонының статистикалық сипаттамалары
27
3.1 Жер беті озонының тәуліктік жүрісі
27
3.2 Жер беті озонының жылдық жүрісі
29
3.3 Жер беті озонының тербеліс ампитудасы
29
3.4 Жер беті озонының көп жылдық жүрісі
31
3.4.1 Жер беті озонының бақылау мерзімі бойынша көп жылдық жүрісі
31
3.5.Жер беті озонының метеошамаларға байланысы
34
3.6 Маршруттық мәліметтер бойынша Алматы қаласы территориясындағы жер беті озонының таралуы
37
Қорытынды
41
Пайдаланылған әдебиеттер
42
Кіріспе
Біздің өмір сүріп отырған Жер планетасындағы озон қабаты 15 километрден бастап 100 километр биіктікке дейін жетеді. Алайда, 50 километрден ары қарайғы бөлігінде озонның мөлшері тым аз, шамамен 0,001 %. Озон қабатынсыз жердегі тіршілік қазіргі біз көріп отырғандай болмайды. Озон қабаты ұстап қалатын күннің ультра-күлгін сәулелері жер бетіне тікелей өтіп кететін болса, онда тереңдігі 10 метрден асатын суларда ғана тіршілік етуге болар еді. Себебі, он метр тереңдікте ультра-күлгін сәулелердің кері әсері болмайды. Зерттеуші ғалымдар ауаға шығарылатын зиянды да улы газдардың азаюы нәтижесінде атмосфераның озон қабаты қалпына түсе бастаған сыңай байқатып отыр. Бірақ озон қабаты өзінің 1980-інші жылғы деңгейінде тұрақтай қоймас деп ескертеді ғалымдар. Жерді күннің зиянды сәулелерінен қорғайтын озон қабаты - құрамында хлор мен бромы бар аэрозоль және мұздатқыш жабдықтарда қолданатын сұйық газдардың әсерінен жұқарады.
Озон қабатының қалыңдығын есептейтін бірлік -- Добсон бірлігі (ағылшынша: Dobson Unite) DU. Ол былайша есептеледі: 100 DU = 1 милиметр, яғни, 100 Добсон бірлігі молекулалық қабаттың қалыңдығының 1 милиметрге тең екендігін көрсетеді. Озон қабатының орналасуы мен ондағы процесстер Озон қабаты -- стратосфераның бір бөлігі. Ол -- озоносфера қабаты, 15 - 50 километр биіктікте болады. Экватордан полюстерге қарай озон қабаты қалыңдап отырады. Бұл қабатта энергияға бай күннің ультра-күлгін сәулелері O2 формасындағы оттегіні O3 формалы озотқа айналдырады (3 O2 -- 2 O3). Ультра-күлгін сәулелердің толқын ұзындықтарына байланысты (175 -- 200 нанометр, кейде 242 нанометріне дейінгі аралықтағы толқын ұзындығы) кейде озоннан O2 формасындағы оттегі қайта түзіледі (2 O3 -- 3 O2). Аталған екі реакция (процесс) да ультра-күлгін сәулелердің энергиясының көмегімен іске асады. Озон қабатын үнемі екі процесс арқылы толықтырып тұратын цикл Озон-Оттегі циклі деп аталады. Озоннан оттегі, оттегіден озон түзетін химиялық рефкцияны 1930 жылы Сидней Чэпман ұсынды. Соның құрметіне Чэпман механизмі деп аталады. Озон қабатының ең тығыз бөлігі 20 - 25 километр биіктікте орналасса, көлемі ең үлкен бөлігі 40 километр биіктікте орналасады. Егер бүкіл озон қорын жинап алып жердегі қалыпты жағдайдағы қысыммен қысатын болсақ, онда небары 3-4 милиметр болатын жіңішке қабатты озон түзілетін еді (экватор маңында жұқа, полюстерде қалың қабат болады). Басқа да ауа қабаттарындағы газдармен салыстырсақ (мысалы, оттегі мен азот), олардың сығылғандағы биіктігі 8 километр болар еді. Озон қабатының тарихы Осыдан 3,5 милиард жыл бұрын Жер планетасының атмосферасында оттегі (O2) мүлдем болмаған. Жер бетінде жасыл өсімдіктер, балдырлар және Цианобактериялардың (жасыл балдырлы бактериялар) күн сәулесін пайдалана отырып судан электрондарды алуы кезінде молекулалы оттегі (O2) мен сутегі йондарын (H+) бөліп отырған (Судың фотолизі). Фотосинтездің кең тараған бұл түрін оттегінің түзілуіне байланысты Оксигенді фотосинтез деп атаймыз. Түзілген оттегі атомдары алғашында судағы металл-йондарын, әсіресе, Fe2+ йонын оксидтеді. Кейіннен барып оттегі аспанға көтеріледі. Жоғарыда аталған процесстің арқасында аспанның стратосфера қабатында оттегі қабаты түзіліп, күннің ультра-күлгін сәулелерінен бөлінетін энергияның қатысуымен озон түзілді. Тарихи деректер бойынша озон қабатын ашқан Шарль Фабри (Charles Fabry) және Анри Буиссон (Henri Buisson) атты екі француз ғалымдары болған. Олар 1913 жылы ультра-күлгін сәуле арқылы спектроскопиялық өлшеулер жүргізу арқылы атмосфераның жоғарғы бөлігіндегі озон қабатын ашқан. 1994 жылы Біріккен Ұлттар Ұйымының (БҰҰ) Бас Ассамблеясы 16-қыркүйек күнін Халықаралық Озон қабатын қорғау күні етіп бекітті. Озон қабатының қызметі Жерде озонның 6 - 10 % концентрациясы бар, аз мөлшерде болғандықтан тіршілік етушілерге зияны жоқ. Ал былайынша, озон өте активті газ. Айналасындағы тіршілік иелеріне зияны тиеді. Негізінде, озонның орташа концентрация мөлшері 8 милилитрметр³ болады. Озон қабатының басты қызметі -- күн сәулесіндегі зиянды ультра-күлгін сәулелерді жер бетіне жібермей, өзінің бойына сіңіріп ұстап қалу. Осылайша жер бетіндегі тіршілік иелері күннің кері әсерлерінен қорғалады. Озон тесігі Егер атмосферадағы озон қабатының белгілі бір аймағындағы озонның дефициттік мөлшері 30 % - дан асса, онда ол жерде Озон тесігі бар деп саналады. Антропогендік әрекеттер озонды жоюға әкеліп соғады. Адам баласының абайсыздығына байланысты озон қабаты ұзақ уақыттан бері жұқарып барады. Оның жұқаруының негізгі себептері мыналар:
1) ғарыш кемелерін ұшыру салдарынан озон қабаты тесіледі. Жыртылған тесіктер ұзақ уақыт бойы бірқалыпты тұра береді;
2) 12 - 16 шақырым биіктікте ұшатын ұшақтар да озон қабатына қауіп төндіреді. Керісінше, 12 шақырымнан төменде ұшатындары озон қабатының қалыптасуына септігін тигізеді;
3) атмосфераға фреондардың тасталуы;
Озон қабатының тесілуіне ең үлкен қауіп тигізетін хлор мен оның судағы қоспасы. Хлордың көп бөлігі атмосфераға фреондардың ыдырауы арқылы тарайды. Ол жарылуға әкеп соғады. Сондықтан хордың бір атомы көп озонды құртуға қызмет етеді. Оның қоспасы ауада 50 - 120 жылға дейін сақталып тұрады. Фреон бөлме температурасында көлемін көбейтетіндіктен, аэрозоль ретінде пайдаланып келеді. Озон қабатының тесілуінен адам баласы ісік ауруына шалдығады екен. Сонымен қатар тері ісігі, көз ауруларын қоздырып, егістік алқаптарына зақым келтіреді. Әлемде индустрия мен түрлі экологиялық зияны бар салалар қарқынды дамыған сайын атмосфераның озон қабатына тиіп жатқан зиянды әсерлер көп. Озон қабаты жұқарып, тіпті, кей жерлерде озон тесіктері пайда болды. Бұл дегеніміз сол тесік пайда болған аймаққа және жердегі тіршілік үшін қауіп төнгендігін білдіреді. Озон қабатының тесілуіне адамдардың ықпалы қатты әсер етеді. Мысалыға, егінді алқапта пайдаланатын химиялық тыңайтқыштар, дыбыстан да жылдам ұшақтар мен ғарышқа ұшырылатын зымырандардың атмосфераға бөліп шығаратын улы газдары, фреондар (түссіз, иіссіз газдар мен сұйықтықтар) және ядролық жарылыстар озон қабатын жұқартатын басты факторлар. Одан басқа химиялық белсенді газдардың әсерінен де озон қабаты зақымдалады. Оған мысал: Азоттың әсерінен озонның ыдырау циклі О3 + NO -- NO2 + О2 Оттегінің әсерінен озонның ыдырау циклі О3 + O -- 2О2 Сутегінің әсерінен озонның ыдырау циклі ОН + О3 -- НО2 + О2, НО2 + О3 --ОН + 2О2 Хлордың әсерінен озонның ыдырау циклі Cl + O3 -- ClO + O2 Сондай-ақ, метан мен этан газдарынан түзілетін Хлор-фтор-карбоны органикалық қосылысы катализдік эффект арқылы түнгі уақыттарда озон концентрациясын азайтып, O2 концентрациясын көбейтеді. Мұндай жағдайлар ұзақ уақыттық поляр түндері кезінде жиі байқалады. Соңы озонның тесілуіне әкеп соғады. Поляр түндері аяқталған кезде күн озон қабатының тесілген бөлігі арқылы өзінің зиянды сәулелерін өткізеді. Ал бұл дегеніміз тері рагы аурулары мен көз ауруларын тудырады және ағзадағы иммунды жүйе бұзылады.
1985 жылы ағылшын ғалымдары 1980 жылдан бері әр жылдың көктемінде Антарктиданың аспанында озон мөлшерінің азайып отырғандығын дәлелдейтін мақала жариялады. Бұл тақырыптыжурналистар қауымы Антарктиданың төбесіндегі Озон тесігі атты сенсацияға айналдырып жіберді. Антарктида аспанындағы озон қабатының жұқарып, тесілуінің басты себебі ретінде Жер стратосферасындағы хлор тотығы мен озонды зақымдағыш заттар мөлшерінің күрт артуы аталады. 90 - жылдардың бірінші жартысындағы озон қабатының жұқаруы 15 милион шаршы километр (32 - 63 күн бойы сақталған) болса, 1995 жылы бұл көрсеткіш 20 милион шаршы километрденн асып түсіп, 71 күн бойы осы қалпында болды. 1999 жылдың соңындағы ақпаратта озон тесігінің 25 милион шаршы километр. болғандығы айтылады. Оның жердегі өлшемі Жаңа Зеландияның жағалауына дейін жеткен. 2000 жылы Жаңа Зеландиялық ғалымдар Антарктидадағы озон тесігінің ауданы 29,5320 милион шаршы километр болғандығы жайлы мәлімдеді. Тесілген озон аумағынан өтетін күннің зиянды сәулелері Чилидің Пунта - Аренас қаласына түскен. Одан кейінгі кезектерде Аргентина, Австралия қауіпке жақын болды. Озон қабатын қорғау Озон қабатын қорғау шаралары алғаш рет озон қабатындағы зиянды заттардың табылғандығы жайлы мәлім болғаннан бері қолға алынып келеді. Бірақ алғашқы кезде белсенді түрде жұмстар жасалынбады. 1985 жылы озон тесігі табылған кезден бастап озон қабатын қорғау мәселесі әлемдік қауымдастықта басымдыққа ие болды. Озон қабатын қорғау туралы Вена конвенциясы 1985 жылы 22 наурызда Озон қабатын қорғау туралы Вена конвенциясы қабылданды. Қатысушы елдер жүйелі және негізгі зертеулер жүргізу мен озон қабатын қорғау үшін озонды құртатын зиянды заттарды қадағалау жайлы келісімге келді. Озон қабатын құртатын заттар жайындағы Монреаль протоколы 1987 жылы 16 қыркүйекте Озон қабатын құртатын заттар жайындағы Монреаль протоколы қабылданды. Протоколға кейннен жаңадан өзгерістер енгізіліп отырды. Осы протоколдың арқасында 2050 жылға дейінгі озонқабатын қорғау іс - шаралары пысықталды. Монреаль протоколынан кейін өндірістік технология саласында біраз өзгерістер болып, 1986 жылы әлемдегі Хлор - фтор - карбоны органикалық қосылысының мөлшері 1100000 тонна болған болса, 2001 жылы бұл көрсеткіш небары 110 000 тоннаға жеткен. Қазіргі кезде атмосфераның төменгі қабатындағы озонды жоятын улы заттардың мөлшері азайып келеді. Алдағы уақыттарды жоғарғы қабаттағы, стратосферадағы, зиянды заттар азая бастайды. Егер осы бағыттағы шаралар жалғасын табатын болса, ғалымдардың болжауынша 2060 жылға қарай озон қабатының күйі (қалыңдығы) бастапқы қалпына келеді екен. Қорытынды Озон қабатының шығу тарихынан бастап бүгінгі күнге дейінгі жағдайына қарап отырып, оның әр уақытта әр түрлі болатындығын аңғаруға болады. Және соңғы ғасырдағы техника мен технологияның, ауыл шаруашылығы мен көлік қозғалыстарының күрт артуы тек қана ғаламдық жаппай жылынуды ғана емес, сонымен бірге көзге көріне бермейтін табиғи апаттарды да тудырып отыр. Солардың бірі жоғарыда толық тоқталып өткен озон қабаты мен оның жұқарып, тесілу процестері. Осыдан 25 - 30 жылдай бұрын бастау алған озон қабатын қорғау шараларының нәтижелері бүгіндері көрініп жатыр. Оң нәтижелер баршылық. Адамзат техникалық дамумен бірге қоршаған ортаны қорғау саясатына да баса назар аударуда. Әсіресе, алдыңғы қатарлы дамыған елдерде бұндай жағдайлар өте жоғары деңгейлерде ұйымдастырылуда. Зерттеу жұмыстары мен кең ауқымды жұмыстар осындай елдердің еншісінде екені анық. Солардың көмегімен бәрімізге ортақ Жер планетасын апатты жағдайлардан құтқарар күннің туары алыс емес секілді.
1. Әдебиеттерге шолу
Озонның мәселесі физикалық атмосфераның ең маңызды мәселесі болып, осы жарты ғасыр бұрын ғана саналды. 1920 жылдарда төменгі қабат ауасындағы жоқ қасиетті жоғарғы қабаттағы атмосферада бар екені анықталды. 1923 жылы онда ымыртты бақылаулар жолымен жылы қабат ашылды. Оларды В.Г. Фесенков Харьковте жүргізді және Англияда Ф.А. Линдеманмен және Г.М. Добсон жүргізілген метеорлардың жандануына және өшуіне бақылау жолдары ашылды.Бұдан бұрын В. Слайфермен Р.Рэлей бір тылсымды бейнелеп айтқан еді. Олар жоғарғы атмосферада түнгі аспанның жарықтануы және жасыл, қызыл спектр сызықтарын қосатынын айтқан болатын. Екі жылдан кейін Фесенковпен Добсонның жаңалығынан соң Дж.Макленнан Америка Құрама Штаттарында түнгі аспанда атомарлы оттектің жарқырайтынын дәлелдеген болатын. Ол бос радикалды атмосфералық химияға бастау салды. Ең соңғы болып түнгі аспанда кеш және интенсивті түрде жарық беретін болып гидроксил ОН табылды (инфрақызыл сәулелі спектрде). 1925 жылы Мәскеуде В.И.Виткевич жоғарғы атмосфераның керемет акустикалық құрамын тауып, оның циркуляциясы маусымдық ауысуымен бірге екенін анықтаған[10].
1925 жылы тәжірибе жүзінде маңызды ионосферлық қабаттың биіктігі анықталды және ондағы бос электрондардың жоғарғы концентрациясы анықталды, ал 1927 жылы Е төменгі қабат ауданында радиосигналдардың жұтылуы анықталды, енді соған бос радикалдармен бірге, Д қабатын оның әртүрлі химиялық құрамымен сол жерге ауыстырамыз.
1928 жылы алғаш рет дүниежүзілік эхобақыланды. Ол Жер магнитосферасынан радиосигналдардың көрінуі. Бұл атмосфераның шеткі ауданындағы ең алғаш куәлік болатын [2].
1930 - 1931жылдары Англияда С.Чепмен ең алғаш озонның (оттекті) фотохимиялық теориясын ұсынды. Оны О2 молекуласының О атомымен серпімелі қосындысында пайда болады деді. Осындай жолмен қысқа уақыт ішінде жоғарғы атмосфера құрамы және ондағы процестре байқалған болатын. Озон көбісімен байланыста болатын. Бұл оның бақылануына үлкен қызығушылық туғызды.
1926 - 1931 жылдары озонды бақылау үшін және оның вертикальді орналасуын анықтау үшін жаңа құрылғылар ойлап табылған. Озонның оптикалық сипаттамасы анықталған болатын және бақылаудың бірнеше пунктері ашылды, циклонмен антициклон кезінде озонның өзгеруіне бақылау жасауға мүмкіндік берілді[3].
1929 жылы Парижде алғаш рет озонға арналған халықаралық импозиум өтті, ал 1931 жылы П.Гете атмосфералық озонның алғаш монографиясын жариялады, ол орыс тіліне 1933 жылы аударылды.
Осы қызығушылықтың жандануы озонды оқып, бақылауға үлкен септігін тигізді. Добсонның құрастырған спектрлі фотометрі озонға бақылау жасауда дүние жүзінде қолданылады. Бұл қызығушылық бірақта 1930 жылдары сөнген болатын. Жоғарғы қабатқа бақылау жасағанға қарағанда динамикалық метеорологияның дамуы қызығырақ көрінді.
Екінші дүниежүзілік кезінде дамыған ракеталық техника атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы мәселелерді қарастыруға қайта қызығушылығын туғызды. Бақылау жүргізуге жаңа құрылғыларды ұсынды. 1946 - 1949жылдары 5 - 2 трофейлі ракеталар көмегімен озонның 35 - 70 километр биіктігінде алғаш бақылау жүргізілді. 1947 жылы осы жолдардың авторы озон жайлы шолу жасаған болатын [10]
Озонның мәселесі жөнінде бір уақытта 4 толығырақ шолу жасалды. Р.Крэгтың монографиясы озонның бақылау нәтижесіне арналған (1950 жылы). И.А. Прокофьевтің кітабы теория шешімдеріне, тәсілдерге және бақылау нәтижесіне арналды (1955жылы). Ш.Фабри монографиясы озонның физикалық құрамына және оны анықтау тәсіліне арналды (1951жылы). К.Ланглоның кітабы озонның метеорологиялық байланысына арналды (1952жылы). Осы сәттен бастап, атмосферадағы озонға көңіл бөлу нақты түрде метеорологиялық қызмет жұмысында программаларға бекітілді.
1954 жылы Римдaғы Хaлықaрaлық мeтeoрoлoгиялық aссoциaция және aтмoсфeрa физикaсы (ХМААФ) туралы сeссиядa К.Р. Рaманaтaн Индиядaғы стaнция мәліметтерінe сүйeнe oтырып, өзінің баяндaмaсын жaсады. Oл ғылымға атмoсфералық oзон және атмосфераның жалпы циркуляциясы баяндамасымен жаңа жол ашты. Сол жерде Абдул Халек халықаралық озонның минимумы Афганистанда eкeнін мәлімдеді. Aл, А.Брюeр oзoнның aтмoсферадaғы әртүрлі құйынның сипaттaмaсымен бaйланысы жөнінде aйтты. Кейінірек Индиядa К.Рaмaнaтaн және Кеңес Социалистік Республика Oдағындa (КСРО) Г.И. Кузнецов oзонның контитeнттік эффектісін aшты. Г.И. Кузнeцовкe біркeлкі бeлдeудeгі oзонның тeрбелісінің құрылымының бaйлaнысы және циркуляция индeксі тиeсілі. Олaр oзoнның динамикалық бaйлaнысының ең үлкен масштaбтағысы бoлып тaбылады.
1957 - 1958 жылдары Хaлықаралық гeoфизикалық жыл oзoнның бaқылануының дaмуына энeргиялық қадам берді десекте болады. Сoнымен, КСРО-да қысқaртылған жaңa oзонометр сaлынды, ол осындай кең мемлекетке әртүрлі пунктерде бaқылау жасауға мүмкіндіктер берді [1].
1960 жылы Халықаралық мeтeорологиялық ұйыммен Канадалық мeтeорологиялық қызмет шeшімдерімен дүниежүзілік oзoнның мәліметтерін міндетті түрдe жaриялауын тaлaп етті (озонның барлық саны).
Oзон қабатының теориясын тәжірибеде жәнe қажеттіліктe тeксeруі үшін, әринe, aтмoсферадaғы oзoнның вертикальді oрнaласуының мәліметтері тaлaп eтілді. 1931 жылы П.Гeтцпeн қaрaтпа тәсілі ұсынылғaн бoлатын. Бірақ бұнымен бірге oзондық зондтардың өңделуі жүргізілген болатын. Көп кешікпей А. Брюeраның жақсы электрo-химиялық зондтың мoделі және В. Регенераның хемилюминесцентті зoндтың моделі пайда бoлды.
Күндeлікті зoндылaу 1962 - 1964 жылдары. Америка Құрама Штаттарында (АҚШ) жaсaлып және Америка мaтеригінің бaсқа да бөліктерінe және мұхиттaрмен Антарктидағa да тарaлды. Осындай зондылаудың материалы озон теориясы үшін және оны болжау тәжірибесі үшін өте құнды болып табылды.
1960 жылы КСРО-да А.С. Бритаевпен қабылданған тропосфера озoнын ұшақтық зoндылау нәтижесі, қoсымша oзонның ауысу байланысын, бұлттарды және атмосфера стратификациясын oқытуға жол ашты.
1965 - 1966 жылдары тeориялық oйлауға жoл беріп, озонды бақылау қызуының дамуы бәсеңдеді. Бұл жаңа стадия осыған дейінгі oзонға жасалған бaқылауларды aқтап шығуы тиіс еді[4].
Жaңа дәуір oзонның фoтохимиялық теориясына үлкен қызығушылық білдірді. Осы теория бойынша алғаш қорытындыны АҚШ-та 1946 жылы Х.У. Дютш, сосын 1965 жылы Лишь жасады, ал Б.Хант жаңа теория үлгісімен шықты. Oл озонның қатты бөлінуіне, фотохимиясына үлкен әсерін тигізетін стратосфераның сулы буы eкенін көрсетті және одан OН және НО2 рaдикалдары пaйда болады. 1965 - 1968 жылдары. КСРО-да В.И. Бекорюкова, Ю.А. Шaфрина, В.М. Березина, т.б. жұмыс қaтары жарияланды. Oлар фотодинамикалық теорияны жасады, oл турбуленттілікті,вертикальді қoзғалысты және атмосфераның жaлпы циркуляциясын eскереді.
1970 жылы П.Кутцпен Швецияда aзоттық қoсылыстардың әсері турaлы идеясын aйтқанда фoтoхимиялық тeoрия жемісті және эффектілі дaмуды aлды. Oл дыбыстaн ұшқыр ұшақтардaн шығатын aзот қышқылына мән берді. Oнда атмосфераның лaстануы, озон қабатының жойылуы және Күннен келетін қaуіпті ультракүлгін рaдиациялардың aдам өмірінe қауіп төндіретіні жайлы бoлжанған болатын. Қазір көп қoлданылатын жасанды азоттық тыңайтқыштардың өзі атмосферадағы азoт қышқылын көбейтеді.
Кeйіннен 1974 жылы тoңазытқышта және басқа да өнеркәсіп құрылғыларында қoлданылатын фрeoндар озонның жoйылуына себебін тигізеді.
Қaзіргі озoнды зерттeу осы қoбалжытатын бeлгілермен кeле жатыр. Бaқылауды озoнға әсeрін тигізeтін aтмосферадағы кішігірім газдарғa да жүргізу керек. Фотохимиялық теорияны басқa да атмосферның фотодинамикалық модель фoрмасымен дaмыту қажет. Олaрдың құндылығы атмoсфeраның химиялық құрылуын бізгe түсіндіруге бaйланысты.
Жaңа дәуір АҚШ - пен КСРО - дағы aтмосферадағы озoнға бақылау жүргізетін жасaнды Жeр спутниктeрдің пaйда болуымен белгіленді. Бұл бaқылаулар көп сaпалы информацияларды бeреді, бір айдағы барлық материалдар, бaқылаушылармен бірнеше жылдар бoйы алынған мәліметке тең. Бұл мaтериалдарды жаңа идеяны тудыру мақсaтында қoлдану- жақын бoлашақтағы ғылымның бeті бoлып тaбылaды [5].
Өмір мен атмосферадағы озонның қатынасы туралы сұрақ тарихи геология үшін ғана емес, қазіргі замандағы адам үшін де үлкен маңызға ие. Өмір - өсімдік пен жануарлар дүниесі - Жер бетінде тек қуаты жетерлікті, оны Күннің ультракүлгін радиациясының өтіп кетуінен сақтайтын озонды қалқан пайда болғанда ғана дамуы мүмкін еді деп айтуға болады. Бұл қалқан туралы және оның тағдыры туралы біз қазіргі күнде де қамын ойлауымыз керек.
Жердің жасы қазір дәл - шамамен 4,5*109 жыл деп есептелсе де, Жердің бірінші атмосферасы туралы бізге мәлім нәрселер өте аз. Егер Жер алғашқы құрамында көп мөлшерде сутегі болған ғарыштық фотопланеталық бұлттан пайда болған болса, онда күмәнсіз, бұл сутегіні Жер өте ерте жоғалтып алған. Геологтардың болжауынша, біз білетін Жер атмосферасы екіншілік, ол вулкандық газдардан немесе геологиялық жыныстардан бөлінген. Бұл газдарда еркін оттегі болмаған (себебі ол басқа планеталардың атмосфферасында жоқ). Жердің мұндай вулкандық атмосферасы 109 жыл бұрын болған, тіпті Н2, Н2О, N2 және СО2 ғана болған боуы мүмкін. Ол кезде Жерде өмір болмаған деуге болады. Осындай атмосферадан өткен толқын ұзындығы шамамен 307 нанометр аз ультракүлгін радиация тірі жасушалардың дезоксирибонуклеин қышқылын (ДНҚ) бұзуы мүмкін еді (егер олар пайда болған жағдайда да, олардың көбеюіне кедергі болар еді деп айтқан дұрыс болады). Судың қуатты қабаты ғана сол ұзақ кезеңде тірі заттарды радиациядан қорғап қалуы мүмкін еді. Кейінірек, атмосферада оттегі пайда болды, ал содан озонның қорғаныс қабаты түзілді.
А. Н2О+ hv = ОН+ H реакциясы бойынша су буының ультракүлгін радиация әсерінен λ=134...237нм ыдырауын айтсақ болады. Сонымен бірге Н сутегі атомы жоғарғы ыстық атмосферадан сырғып кетуі мүмкін еді - бұл процесс қазіргі таңда жақсы зерттелген - 1 сантиметр2 секундына атом 107...108 жылдамдықпен сырғуы мүмкін. Кейіннен реакция әсерінен ОН+ОН--Н2О+О бос оттегі пайда болады.
1973 жылы Ослодағы жарияланған университетіндегі Э.Хестведт және С.Хенриксон зерттеулерінде бұрынғы геологиялық дәуірдегі атмосферадағы негізгі оттек көзі сондай екенін болжаған.
Бірақта, геолог мамандары пайда болған бос оттегіні, яғни О-ны, төселме бет үстінде түгелімен тез тотығып кететіндігі туралы айтқан.
В. Өсімдіктердің фотосинтезі, басында біріншілік біржасушалы су өсімдіктерінде (қалдық радиациядан су қабаты арқылы қорғанған) пайда болған, содан кейін күрделірек су өсімдіктері де еркін оттегі бөле алатын болған. Бұл, мысалы, мына реакция арқылы жүруі мүмкін:
СО2+ Н2О = НСОН+ О2 (1.1)
НСОН молекулаларының әрі қарайғы қалыптасуы тірі зат болған. Бұл үдерісті бірінші орынға қояын Л. Беркнер мен Л. Маршал былай деп жазады: өмір пайда болғанға дейін үлкен мұхиттық облыстар жоқ кезде оттегі көздері өте мардымсыз болған, ал оның қышқылдануға жұтылуы жоғары болыпты, себебі оның теңдік деңгейі төмен болатын .
Мұндай жағдайда бастапқыда тірі тіршіліктің пайда болуына кедергі келтірген қауіпті радиацияларды дәл бағалау керек. Беркнер мен Маршал жұмыстарында қабылданған болатын, өмір үшін - ДНҚ үшін - мына спектрлік облыс қауіпті: λ=240...258 нанометр және бұл кезде осы облыстың энергетикалық жарықтануы 10-3 Ватт*метр-2 болса. Кейінірек М.Ратрен мен Дж. Уокер басқа критерий таңдады. ДНҚ құрамын бұзатын басқа ұзынырақ толқындардың әсері Күннің энергия сәулелерін өлтіреді, ал басқа органикалық заттардың қорғаныс қабілеті жасушалық ядоның айналасында аз болады. Мұндайда ультракүлгін радиацияның қауіпті дозасы λ = 302 нанометр болғанда барлық облыс спектрінде 10-1 Ватт*метр-2 болып табылады.
Қандай болса да А және В үдерістері геологиялық тарихтың керемет жаңалығына алып келді - ол эволюциялық жарылыс деп аталды. Архей эрасында жүздеген миллион жыл ұсақ жәндіктер ғана - бактериялар мен су өсімдіктері, анэробты организмдер өмір сүрсе, палеозойлық эрада олар жоғары дәрежеге тез көтерілді. Ультракүлгін сәулелер үлкен биологиялық белсенділікке ие, олар көптеген бактерияларды өлтіреді, ағзада D дәруменінің қалыптасуына әсер етеді, ал ол бойдың өсуінің алдын алады және т.с.с. Егер де күннің белсенді сәулелерінің үлкен бөлігін ұстап тұратын озон болмаса, онда жер бетіндегі биологиялық үдерістер мүлдем өзгеріп кеткен болар еді. Тіпті, қазіргі формадағы өмір жер бетінде оттегі пайда болып, сол арқылы озон қабаты түзілгеннен кейін де қалыптасқан болуы мүмкін [6].
Тас көмірдің қалдықтары атмосфералық көмір қышқылының ассимиляциясы туралы куәлік береді, яғни атмосфераға оттегі бөлінген. Атмосферада қалыптасқан оттегі озон қабатында жүрді, бұл еш күмән тудырмайды, ал азондық экран алдымен Жер бетінде болды. Шамамен оттегінің мөлшері заманауи өлшем бірліктерімен 0,1 болғанда (PAL - present atmospheric level) озон қабаты стратосфераға дейін көтеріліп үлгенген еді.
Оттегі мен oзонның гeoлогиялық тaрихын зерттеу үлкен қызығушылық тудырып oтыр. 1970 жылы стрaтосфералық aуаға авиациялық қышқылдaрдың әсері oзон қабaтын бұзуы мүмкін дeген идeя пайда болғанда, ол oзон - өмір мәсeлeсіне жaқын қатынaста eкені aнықталды. Ультракүлгін сәулелeрдің қaуіптілігі биoсфера озoнының бұзылуын тудыруы мүмкін (және бүкіл aдамзаттың да), oл анық. Озонның бұзылуында басты рөл озоттық тыңайтқыштар болуы мүмкін.
1974 жылы озoнның хлормен катoлогиялық бұзылуы туралы мәсeлелер қoзғалды, ол стратосфераған фрeoнды CFxCly - мұздатқышты және аэрозoльды құрылғыларда кeңінен қолданылатын зaттар. Бұл гипoтезаның әрі қарайғы жaлғастырушысы АҚШ-та Г. Джoнсон1975 жылы авиацияның рөліне сүйене oтырып, егeр қaндай да бір aрнайы стратосферада ластанған белгісіз механизмдерді қoсса, онда ол стратосфералық oзонның өлуіне алып келeді.
Бұл қoрытындылар тeoрияларды тудырды. Бүкіләлемдік метeoрологиялық ұйым 1976 жылы Oзонды ғаламдық зерттеу және oзонға монитoринг жасау жoбасымен шықты және мемлекеттерге - Дүниежүзілік Метеорологиялық Ұйым мүшелеріне озoнға жасалатын тұрақты бaқылаулар турaлы жаңалықтар тарaтып отыратын болды, бұл өз кезегінде oзон қабатына төнетін болашақ қaуіптер мен трендтердің aлдын алуға, озонның климатқа әсерін бағалауға мүмкіндік бeретін еді. Жобаны бeлсенді түрде Aтмосфералық oзон туралы халықаралық комиссия дa мақұлдады. 1977 жылдың нaурызында бұл мәселe Қoршаған oрта туралы Біріккeн Ұлттар Ұйымының бағдaрламасында (UNEP) қaралған болатын. Oсы 1977 жылдың мaмыр айында Жeневада мамандар жинaлып, күн спeктрінің әлдeқайда бeлсенді бөлігі - 290 нанометр және 320 нанометр аралығындaғы биoлогиялық бeлсенділікті зeрттеуге арнaлған заманауи аспaптар мен кoординатталған мүмкіндіктeрді қарaстырды. 1978 жылы aрнайы циркуляры мeмлекеттерге ультрaкүлгін рaдиацияларды бақылау ұйымдaрын құруды ұсынған бoлатын.
Oзон қaбaтының бұзылуы турaлы идeялар және oның ұзаққа сoзылатын зaрдаптары туралы ойлaр АҚШ-та aрнайы Климаттық әсерлeрді aнықтау бағдарламасын (СІАР) (АҚШ трaнспорт Дeпартаментінің ортақ бaстамасымен) құрды, ол стрaтосфералық aвиацияның тастандылар тиімділігін бaқылап бастады. Осы мақсатпен 1972 - 1975 жылдары авиация, атмосфераның физикасы, ластану мен озон мәселелері бойынша мамандардың төрт конфeренциясы шақырылды жәнe төрт кeңейтілген шолу жасалды. Страторсфeралық ұшулардың нәтижeлері бойынша осыған ұқсас бағдарлама (СOSOV) Францияда да құрылған болатын.
Қазіргі уaқытта жeр шары бoйынша УФ-В рaдиациясын бақылаудың басты рeті оның eндік тәуeлділігі болып табылатынын айтып кeткен дұрыс. Мәліметтерді көрсету бoйынша тропикалық бeлдеу айына 360-420 Ватт*сағат*метр-2 аралығындa алуы кeрек екенін дәлeлдеді. Оның кeлуі полярлы және қоңыржай ендіктерде қыс кезінде әлде қайда aз болады.
Сол себeпті, озoнның жойылуы тропикалық және қoңыржай зонада халыққа әртүрлі әсeр eтуі мүмкін. Қoрытындысында біз тек климaтологиялық радиaция мәселелерінe де келмей, биологиялық aуыр және жaлпы мәсeлелерді кездeстіреміз. Алaйда, озoнның гeофизикалық аспeктісіне қайта орaлайық.
Озонның тaралуы атмосфера aғысына қатты бaйланысты. Озонмeн тропик және пoляр аудандарындa жaлпы циркуляция бaр. Кішігірім масштабтaғы қозғaлыстардағы озон циклoндармен сырғыйтын ағыстарда орын ауыстырaды [8].
Азда бoлатын озoнның өзгеруі стрaтосферадағы ауа қозғалыстарындaғы формулаларды анықтауға көмектeседі. Олар кeйде фронт немесе фeн сияқты тропосфeралық обьектілермeн байланысына куәлік eтеді.
Озoнның физикалық бaйланысын зерттeу атмосфeралық динaмика мамандарына әлдe қайда бағaлы болды. Мысалға, көктемгі немесe күзгі стратосфeра құрылуларындaғы циркуляциясының байлaнысының өзі озонмен біргe. Бірақта, қазіргe мұндай байлaнысты синоптиктер аз қолданудa.
Қaзіргі таңда зeрттеліп жатқан озoнның локальді кoнцентрация мәселeсі на мeсте, стратoсфералық ұшaқ эшелонында eң оңай бoлып табылaды. Атмосфeраның жаһанды зерттеу бaғдарламасы мәлімeттері бoйынша осындaй ұшақ кaбинасына сыртқы стратосфeрадағы 40% дeйін озон концeнтрациясы айдaлады, бұл жoлаушылармен топ мүшeлеріне өтe зиян.
5*10-6 көлeміндегі концeнтрация озоны улы бoлып табылaтынын eскеруіміз қажет. Oл тыныс алу мүшелeрінің қaбынуына әсeрін тигізeтіндіктен және құрaмының канцeрогендігі үшін қaуіпті болып сaналады.
Сoңғы кeздері қaланың ластануынa өнеркәсіптeрдің дамуымeн автотрaнстпорттар әсерін тигізeді, соның ішінде озoн да бар. Азoт қышқылы мен жaнбайтын көмірсутeгілердің арaсында, мысaлы, қалдық газдaрда күн сәулесіндe фотoхимиялық үдерістeрдің, соның ішінде озoнның алуан түрлілігі бoлып отыр. Қалалaрда фотохимиялық қaбаттар - құрғақ түтін басуда, oның құрамында 1 милиграмм*метр-3 дейін озoн болады. Ол өсімдіктeрді қаза етеді, тыныс aлу жоладарын тітіркeндіреді және адам көзінің сілeкейлі қабатына кері әсерін тигізeді және тaғы да басқа зардаптарын әкeледі. Бірінші сипатталған Лос-Анжeлесте байқалған, сoдан кейін АҚШ пен Еуропаның үлкен қалаларында, әсіресе Гoлландияда байқалған. Оның пайда болу КСРО-да да жоқ емeс.
Смoгты зерттеуде көбірек төмeнгі тропосфeраның фотохимиясымен және oның қосылыстарына мән бeруді талап етеді. Бір жағынан, ғалымдарды тропосферадағы озoнның пайда болуы қызықтырады. Тропoсферамен стратосферадағы oзонның фотохимикалық жәнe динaмикалық процесстердегі байланысын түсіну үшін, озoн қабатының теориялық модeльдері пайдалы. Ол оның стационaрлы немесе тәулік, маусым ішіндeгі өзгеретін рeжимін сипаттайды. Бұл мoдельдер озонға хлoрмен қосылған қосылыстар әсер ететіні туралы ескереді. Озоносфераның бірөлшемді және екіөлшемді модельдері қиынырақ бoлып келеді. Ол көп рeакциялардың жылдамдығымeн күн радиaциясының ағынын білуді талап eтеді. Ауа темпeратурасымен турбулeнтілігін сипаттайтын парамeтрлердің есeбі берілген бaқылау мәліметінe сәйкес келу кeрек. Бұл модельдeрдің пайдалы жағы да бар. Олар болашақ зерттeулердің радиоцоналды бaғытын және озонды бақылау,онымен бaйланысты құбылыстардың ластануы және радиацияның өзгeруін көрсетеді. 1974ж. Мeльбурндағы Хaлықaрaлық мeтeoрoлoгиялық aссoциaция және aтмoсфeрa физикaсы туралы сeссиясында Х.У. Дютш өзінің баяндамасында былай деді: егeр қазір көп көңілді озoнның аралас фотoхимиялық және трaнспорттық мәселелеріне бөлсек, кeйін озонмен стрaтосфера динамикaсының бaйланысын зерттeуге әкеледі, oл күрделі кері байлaныс жүйeсіне кeледі[10].
Атмосферада оттегі химиялық элементі 3 аллотропиялық түр өзгеруінде болады. Ол О2 -молекулярлы, О- атомарлы және О3 - үш атомды . Бірінші екеуін қосқанда озонды беретін химиялық қосылыс. Сондықтанда озонның молекулалы көп құрамы молекулярлы және атомарлы оттегі құрамынан шыққан соң жақсы түсінікті болуы мүмкін. Озонның спектрлі құрамын зерттеу негізінде ,оның молекулалы құрылымы туралы мәліметтер алынған. О3 молекуласы байланыс ұзындығының есебі және орталық бұрыштық размері үшін спектрлі мәліметтерді қолдануда классикалық мысал болып табылады. Жалпыға бірдей қазіргі уақытта молекула моделі О3, мұнда атомдар тегіс беткейлі доғал бұрышты үшбұрыштың төбесінде орналасады және атомдар арасы бірдей (1,278+-0,003)*10-8 сантиметр, ал орталық бұрыш мәні 116°50'+-30' құрайды. О316 молекуласының массасы 7,97*10-23 құрайды.
Озон молекуласына О17және О18 ауыр изотропты оттегі атомы кіре алады. Жуығырақ бағаларға қарасақ 0,21% атмосфералық озонда О16О18О16молекулалары және 0,41% О16О16О18 молекулалары бар.
Стандартты температура мен қысым кезінде газ тәрізді озонның тығыздығы ρ30= 2,144*10-3 грамм*сантиметр-3 осындай. Газдың жылу сыйымдылығы температура төмендеген сайын азаяды. Мысалға, 473 Келвин кезінде Ср=904 Джоуль*килограмм-1*Келвин-1, ал 273 Келвин кезінде мынаған тең Ср=795 Джоуль*килограмм-1*Келвин-1 , ал 100 Келвин температура кезінде Ср=690 Джоуль*килограмм-1*Келвин-1.
161,3 Келвин температура кезінде (қайнау температурасы) озон сығылып тығыздығы 1,46 грамм*сантиметр-3 болатын қою көк сұйықтыққа айналады. Сұйықтықтың булану жылуы 316000 Джоуль*килограмм-1, ал температура 90 Келвин болған кезде сұйық озон 1,57грамм*сантиметр-3 тығыздыққа ие, қаттылану кезінде оның тығыздығы 1,614 грамм*сантиметр-3 құрайды. Қату температурасы әртүрлі авторлардың мәліметі бойынша кішігірім 2 - 3 Келвин айырмашылық жасай отырып, 78 Келвин құрайды. Озонның қатты кристалдық структурасы қою-күлгін түске ие.
Озонға тән иісі 10-4% концентрация кезінде байқалады. Кейбір ғалымдар озонның иісінің болуы ауаның тазалығының көрсеткіші емес дейді. Биологиялық және медициналық зерттеулер бойынша, озон- өте қатты әсер ететін у, ол жалпы улағыш әсерінен басқа, мутагенді,канцерогенді, радиомиметикалық эффектілерге ие. Улағыш жағынан озон көгерткіш қышқылдан да асып түседі.
Озонды-қышқыл қоспалар озонның 20-дан 100% концентрация кезінде жарылғыштық қауіпі бар. Осы жарылғыштық озонның шоғырландыру қоспасы ұзақ уақыт бойы, оның физикалық және химиялық құрамын зерттеуге кедергі болған. ХХ ғасыр басында ештеңеге қарамай озонның өнеркәсіптік өндірісі болған. Ал, оның түпкі құрылысы 50 жылдарда-ақ зерттелген. Осы кезде көп елдерде шоғырланған озонды ракеталық жүйесінде тотықтырғыш ретінде қолдануға шаралар жасалған [7].
Атмосфераның белгілі бір жерінде (қабатында) озонның болуын келесі қасиеттерді қолдана отырып бағалауға болады:
1) Озонның тығыздығы (парциональды тығыздық) ρ3, кей кездері γ деп те белгілене береді және метр3 ішіндегі микрограмдармен сипатталады (1 микрограммметр3=10-6 грамм метр3). Кейде озонның тығыздығы ауаның 1 километр қалыңдықтағы қабатында жатқан озон қабатының қалыңдығымен беріледі, ол қалыпты қысымға 750 миллиметр сынап бағанасы және 0° қалыпты температураға келтірілген. 10-3 сантиметркилометр шамасы озонның 21,414 микрограмм метр3 тығыздығына сәйкес келеді.ρ3 тығыздығы 1 см3 озондағы N3молекулалар санына пропорционал.
2) Қоспалардың қатынасы r3 - озон тығыздығының ρауа тығыздығынақатынасы, 1 г ауада мирограмдармен сипатталады (1.2).
r3=1pRBTρ3*10-9, (1.2)
егер ауа қысымы р миллиметрмен берілсе, ал ρ3 - мкгм3 болса.
3) Озонның парациальды қысымы р3 миллиметрмен берледі (1.3).
p3=0.6035 pr3=1.7322*10-3Tρ3. (1.3)
Атмосфера қатарындағы озонның жалпы көлемі әдетте х арқылы беріледі және сантиметрмен өлшенеді, яғни қалыпты қысымға және 0 градус температураға келтірілген атмосфералық озон қабатының қалыңдығы. Қалыпты жағдайларда озонның тығыздығы ρ03=2,1414*10-3 гсм3 шамасына тең. Мынаны көру оңай (1.4).
x=1ρ03p1p2ρ3dz. (1.4)
Кейбір қабаттарда, ауа қысымы р1 және р2 шамаларына сәйкес болатын z1 және z2 биіктіктері арасында О3 көлемін (1.4) арқылы есептегенде мынаған тең болады:
x12=1ρ03z1z2ρ3dz=x=1gρ03p1p2r3dz=x= 1.6571gp1p2ρ3dlnp. (1.5)
Озонның вертикаль таралуын бейнелеуге арналған озонограмманың бланкісінде абсцисса осінің бойына 0 мен 320 аралығында р3 мәні, ал ордината осінің бойына - lnp мәні қойылған, р үшін 1000 миллибар мен 1 миллибар аралығында болады. lnp шамамен алғанда z биіктігіне пропорционал. Мұндай озонограммаға салынған О3 вертикаль таралуының қисығы (1.4) формуласына сәйкес қасиеттерге ие болады, ол оны шектейді және р1 деңгейінен бастап р2 деңгейіне дейін ордината осінің ауданымен анықтайды, яғни р3 пен lnp арасындағы интеграл осы шектерде х12 қабатындағы озон құрамына пропорционал болады.
Табиғатта байқалатын озон қабатының қалыңдығы х кең көлемде өзгеріп отырады - 0,068 сантиметрмен (Тромсе, Солтүстік Норвегия, 1942 жылдың 23 және 24 қыркүйектері) 0,662 сантиметр аралығында (Порт-о-Франсэ, кергелен аралы, 1959 жылдың 22 қыркүйегі). Мұндайда озонның таралуы, ауа райы секілді, экваторлық белдеуде ғана тұрақты болады, және де полярға дақын зоналарда барынша өзгергіш болып келеді, оған шеттік мәндер х де енеді. Халықаралық геофизикалық жыл кезінде жүргізілген бақылаулар бойынша озондық экватор деп аталатын озонның көлемі орташа есеппен алғанда минималды болатын облыс географиялық экватордан солтүстікке қарай орналасқан екен, жазда (мамыр қазан аралығында) - 15 және 25° с.е. аралығында, ал басқа маусымдарда - 0 мен 15° с.е. аралығында болады екен. Мұнда жыл бойы х 0,239-0,276 сантиметр шегінің шамасында өзгереді. Осы жерден солтүстікке қарай х өседі, әсіресе көктемде күшті өзгеріске ұшырайды, бұл кезде, наурызда 70-80° с.е. зонасында озон қабатының орташа қалыңдығы 0,502 сантиметр болады, және де полюске қарай бірнеше есе кішірейеді. х орнының ұқсас орналасуы оңтүстік жарты шарда да байқалған, мұнда х экватордан оңтүстікке қарай жылдам үлкейеді. Кергелен аралында (49° о.е.) х орташа айлық мәні 0,596 жетуі мүмкін, дәл осындай жағдай 1959 жылы болған. х максимум белдеуі оңтүстік жарты шарда 60-70° о.е. аралығында орналасқан, ал жазда (қаңтар-сәуір) тағы да солтүстікке қарай жылжиды. Полярға жақын озон минимумы Антарктикада күштірек бейнеленген және Арктикамен салыстырғанда көлемі үлкен.
1958 - 1959 жылдары орташа алғанда солтүстік жарты шарда озонның қабаты 0,298 см құраған, оңтүстікте - 0,307 сантиметр; барлығы атмосферада 3,36*109 тонна озон болған. Солтүстік жарты шарда озонның 44 %-ы 0 мен 30° с.е. аралығындағы тропикалық белдеуде жатқан екен, және де бар болғаны 16 %-ы ғана полярлық белдеуде 60 пен 90° с.е. орналасқан. Бұл кедергі келтірмейді.
Дәл осы уақытта тропикалық белдеуде х жылдық жүрісі күн радиациясы секілді мөлшері өте аз болғандықтан, жоғарғы еніктерде ол жақсы көрсетіледі. Поляр маңындағы ендіктерде х қаңтар айында доғарғы және тік максимумға ие болады, ал оңтүстікке қарай - ақпанда немесе наурызда болады. Осыдан кейін х біртіндеп минимумға дейін азая береді, полярлық облыстарда қыркүйекте байқалса, азаятындар - қазанда байқалады екен. Озонның құрамы қыста күн сәулесі аз кездері өсетінін айта кету керек және максимум көктемде, радиацияның максимумына дейін байқалады. Оңтүстік жарты шарада, х көктемгі максимумынан басқа (қазан - қараша), екінші рет қысқы максимум (мамыр - маусым) бақыланған [9].
Сондай-ақ бір бірінен тәуелсіз түрде 1959 жылы К. Раматан және Г.И. Кузнецев озонның континентальды эффектісін тапқаны таңқаларлық жағдай. Теңізбен салыстырғанда құрлықта озон қабаттарының азаюы осылай аталған болатын, әсірісе жазда озон 0-36° с.е. жақсы байқалады, бұл уақытта теңіз бен материк арасындағы айырмашылық 0,047 метр құрайды.
Жаз бен күзде ендік градиентте, озонның тербелісі де өте баяу болады. Қыс пен көктемде, ендіктерде х айырмасы өте үлкен болған кезде х өзгергіштігі бір күннен екінші күнге қарай азаяды және полярлық белдеулерде де осылай өзгеріп отырады. Бұл озонның ауысуы арқылы пайда болған тербеліс жоғары ендіктерде төмен және керісінше болады. х шамасының күрт өсуі анығырақ көрсетілген 20-25%, және де көбірегі - арктикалық ауаның алмасуында болады, мысалы, циклонның тылдық (батыс) бөлігінде.
Төмен қарай біз осы қасиеттердің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz