Sólin Sólin Rís 10:23 • sest 16:05 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:04 • Sest 15:29 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:18 • Síðdegis: 25:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:51 • Síðdegis: 18:50 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:23 • sest 16:05 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:04 • Sest 15:29 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:18 • Síðdegis: 25:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:51 • Síðdegis: 18:50 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Þverfræðilegt efni Umhverfismál Hvernig myndast ósonlagið og er talið að það muni einhvern tímann eyðast?

Flokkun:

13.3.2000
Þverfræðilegt efni Umhverfismál

Hvernig myndast ósonlagið og er talið að það muni einhvern tímann eyðast?

Ágúst Kvaran

Ósonlagið og myndun þess

Óson er sameind gerð úr þremur súrefnisfrumeindum (O3) og myndast í andrúmsloftinu við samruna súrefnisfrumeinda (O) og súrefnissameinda (O2). Við yfirborð jarðar er gnægð súrefnissameinda (O2) en mjög lítið af súrefnisfrumeindum (O). Því myndast lítið af ósoni með þessum hætti niðri við jörðu. Hátt uppi í andrúmsloftinu, þar sem orkuríkrar sólargeislunar gætir í ríkum mæli, rofna súrefnissameindir (O2) fyrir tilstuðlan geislunarinnar og súrefnisfrumeindir (O) myndast. Þar er loftið hins vegar mjög þunnt og heildarmagn sameinda og frumeinda mjög lítið sem veldur því að þar myndast einnig lítið óson. Í miðlungshæð yfir jörðu, nánar tiltekið í heiðhvolfinu, í um 20 km hæð frá jörðu, er hins vegar umtalsvert magn bæði af súrefnissameindum og súrefnisfrumeindum. Þess vegna myndast verulegt magn af ósoni þar.

Í reynd er því óson að finna alls staðar í andrúmsloftinu, en magn þess er mismikið eftir hæð og mest er af því í um 20 km hæð. Fyrir vikið er oft rætt um að þar sé ósonlagið. Heildarmagn ósons í andrúmsloftinu er hins vegar það lítið að ef því væri öllu safnað saman í kringum jörðina með loftþrýsting líkt og ríkir við yfirborð jarðar, þá mundi það einungis mynda um 3 mm þykkt lag!

Mikilvægi ósonlagsins og náttúruleg eyðing ósons

Ósonlagið gegnir veigamiklu hlutverki fyrir lífríki jarðarinnar. Ósonsameindirnar gleypa eða soga í sig skaðlega útfjólubláa geislun (bylgjulengdir 200 – 300 nanómetrar, nm, en 1 nm er einn milljarðasti úr metra) sem stafar frá sólinni. Ósonið kemur þannig í veg fyrir að þessu geislun nái til yfirborðs jarðar. Slík ljósgleypni felst í því að viðkomandi ljósorka tapast og yfirfærist á ósonsameindirnar sem við það geta rofnað á nýjan leik í súrefnissameindir(O2) og súrefnisfrumeindir (O). Í andrúmsloftinu á sér því stöðugt stað myndun og eyðing ósons, sem helst í náttúrulegu jafnvægi.

Eyðing ósonlagsins af manna völdum:

Enginn veit með vissu hvort eða hvenær ósonlagið kunni að eyðast að fullu. Hins vegar hefir verið bent á það með sterkum rökum að ýmsar lofttegundir sem myndast meðal annars við iðnaðarframleiðslu eða í útblæstri frá þotum og vélum geti valdið minnkun á ósoninu í andrúmsloftinu.

Þau efni sem hér um ræðir samanstanda af sameindum, sem ýmist innihalda halógenfrumeindir á borð við klór (Cl) eða köfnunarefnisoxíð. Sameindir þessar geta sveimað upp í andrúmsloftið, í um 20 km hæð eða hærra. Þar geta þær rofnað fyrir tilstilli orkuríkrar sólargeislunar og myndað hvarfgjarnar frumeindir (svokallaðar stakeindir) á borð við Cl. Slíkar stakeindir geta því næst rekist á ósonsameindir og hvatað rofnun þeirra í súrefnisfrumeindir (O) og -sameindir (O2). Talið er að ein og sama klór-stakeindin geti eytt með þessu móti um 100 000 ósonsameindum áður en hún sjálf verður skaðlaus eða hverfur úr heiðhvolfinu.

Ennfremur hefir verið sýnt fram á að návist ískristalla sem innihalda saltpétursýru í háloftunum yfir Suðurheimskautinu (svokölluð pólský) getur hraðað þessari virkni enn frekar. Það skýrir óvenjumikla minnkun ósonmagnsins sem mælist árlega yfir Suðurheimskautinu þegar sól hækkar þar á lofti á vorin.

Sú ósoneyðing sem hér um ræðir og er af manna völdum, getur þannig raskað því náttúrulega jafnvægi sem ríkir milli myndunar og eyðingar ósonsins og áður var nefnt. Því hefir verið gripið til þess ráðs á undanförnum árum að takmarka verulega framleiðslu og notkun efna sem geta leitt til ósoneyðingar, í þeim tilgangi að afstýra óheillavænlegri þróun. Víða um heim er fylgst náið með þróun mála með nákvæmum mælingum á ósoni sem og ósoneyðandi efnum í háloftunum. Þar eð langur tími líður frá því að viðkomandi lofttegundum er sleppt út í andrúmsloftið og þar til þau verða skaðlaus verður framtíðin að skera úr um það hvernig til hefur tekist.

Heimildir:

[1] “Er eyðing ósonlagsins af völdum efnahvarfa?”:

a) Ágúst Kvaran, Náttúrufræðingurinn, 60. árg., nr. 3, bls. 127 – 134, (1991).

b) Sama grein á vefsíðu höfundar

[2] Ágúst Kvaran, “Ósongatið og efnafræði ósoneyðingar”, Snefill; Blað efnafræðinema við Háskóla Íslands, 2. árg., bls. 14-16, (1991).

[3] : “The Science of Ozone Depletion”

[4] : “Nóbelsverðlaunin í efnafræði, 1995”

Höfundur

Ágúst Kvaran

Ágúst Kvaran

prófessor emeritus í eðlisefnafræði við HÍ

Útgáfudagur

13.3.2000

Spyrjandi

Andri Þorsteinnson, f. 1987
Júlía Aradóttir, f. 1987

Efnisorð

Tilvísun

Ágúst Kvaran. „Hvernig myndast ósonlagið og er talið að það muni einhvern tímann eyðast?“ Vísindavefurinn, 13. mars 2000, sótt 23. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=226.

Ágúst Kvaran. (2000, 13. mars). Hvernig myndast ósonlagið og er talið að það muni einhvern tímann eyðast? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=226

Ágúst Kvaran. „Hvernig myndast ósonlagið og er talið að það muni einhvern tímann eyðast?“ Vísindavefurinn. 13. mar. 2000. Vefsíða. 23. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=226>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Hvernig myndast ósonlagið og er talið að það muni einhvern tímann eyðast?
Ósonlagið og myndun þess

Óson er sameind gerð úr þremur súrefnisfrumeindum (O3) og myndast í andrúmsloftinu við samruna súrefnisfrumeinda (O) og súrefnissameinda (O2). Við yfirborð jarðar er gnægð súrefnissameinda (O2) en mjög lítið af súrefnisfrumeindum (O). Því myndast lítið af ósoni með þessum hætti niðri við jörðu. Hátt uppi í andrúmsloftinu, þar sem orkuríkrar sólargeislunar gætir í ríkum mæli, rofna súrefnissameindir (O2) fyrir tilstuðlan geislunarinnar og súrefnisfrumeindir (O) myndast. Þar er loftið hins vegar mjög þunnt og heildarmagn sameinda og frumeinda mjög lítið sem veldur því að þar myndast einnig lítið óson. Í miðlungshæð yfir jörðu, nánar tiltekið í heiðhvolfinu, í um 20 km hæð frá jörðu, er hins vegar umtalsvert magn bæði af súrefnissameindum og súrefnisfrumeindum. Þess vegna myndast verulegt magn af ósoni þar.

Í reynd er því óson að finna alls staðar í andrúmsloftinu, en magn þess er mismikið eftir hæð og mest er af því í um 20 km hæð. Fyrir vikið er oft rætt um að þar sé ósonlagið. Heildarmagn ósons í andrúmsloftinu er hins vegar það lítið að ef því væri öllu safnað saman í kringum jörðina með loftþrýsting líkt og ríkir við yfirborð jarðar, þá mundi það einungis mynda um 3 mm þykkt lag!

Mikilvægi ósonlagsins og náttúruleg eyðing ósons

Ósonlagið gegnir veigamiklu hlutverki fyrir lífríki jarðarinnar. Ósonsameindirnar gleypa eða soga í sig skaðlega útfjólubláa geislun (bylgjulengdir 200 – 300 nanómetrar, nm, en 1 nm er einn milljarðasti úr metra) sem stafar frá sólinni. Ósonið kemur þannig í veg fyrir að þessu geislun nái til yfirborðs jarðar. Slík ljósgleypni felst í því að viðkomandi ljósorka tapast og yfirfærist á ósonsameindirnar sem við það geta rofnað á nýjan leik í súrefnissameindir(O2) og súrefnisfrumeindir (O). Í andrúmsloftinu á sér því stöðugt stað myndun og eyðing ósons, sem helst í náttúrulegu jafnvægi.

Eyðing ósonlagsins af manna völdum:

Enginn veit með vissu hvort eða hvenær ósonlagið kunni að eyðast að fullu. Hins vegar hefir verið bent á það með sterkum rökum að ýmsar lofttegundir sem myndast meðal annars við iðnaðarframleiðslu eða í útblæstri frá þotum og vélum geti valdið minnkun á ósoninu í andrúmsloftinu.

Þau efni sem hér um ræðir samanstanda af sameindum, sem ýmist innihalda halógenfrumeindir á borð við klór (Cl) eða köfnunarefnisoxíð. Sameindir þessar geta sveimað upp í andrúmsloftið, í um 20 km hæð eða hærra. Þar geta þær rofnað fyrir tilstilli orkuríkrar sólargeislunar og myndað hvarfgjarnar frumeindir (svokallaðar stakeindir) á borð við Cl. Slíkar stakeindir geta því næst rekist á ósonsameindir og hvatað rofnun þeirra í súrefnisfrumeindir (O) og -sameindir (O2). Talið er að ein og sama klór-stakeindin geti eytt með þessu móti um 100 000 ósonsameindum áður en hún sjálf verður skaðlaus eða hverfur úr heiðhvolfinu.

Ennfremur hefir verið sýnt fram á að návist ískristalla sem innihalda saltpétursýru í háloftunum yfir Suðurheimskautinu (svokölluð pólský) getur hraðað þessari virkni enn frekar. Það skýrir óvenjumikla minnkun ósonmagnsins sem mælist árlega yfir Suðurheimskautinu þegar sól hækkar þar á lofti á vorin.

Sú ósoneyðing sem hér um ræðir og er af manna völdum, getur þannig raskað því náttúrulega jafnvægi sem ríkir milli myndunar og eyðingar ósonsins og áður var nefnt. Því hefir verið gripið til þess ráðs á undanförnum árum að takmarka verulega framleiðslu og notkun efna sem geta leitt til ósoneyðingar, í þeim tilgangi að afstýra óheillavænlegri þróun. Víða um heim er fylgst náið með þróun mála með nákvæmum mælingum á ósoni sem og ósoneyðandi efnum í háloftunum. Þar eð langur tími líður frá því að viðkomandi lofttegundum er sleppt út í andrúmsloftið og þar til þau verða skaðlaus verður framtíðin að skera úr um það hvernig til hefur tekist.

Heimildir:

[1] “Er eyðing ósonlagsins af völdum efnahvarfa?”:

a) Ágúst Kvaran, Náttúrufræðingurinn, 60. árg., nr. 3, bls. 127 – 134, (1991).

b) Sama grein á vefsíðu höfundar

[2] Ágúst Kvaran, “Ósongatið og efnafræði ósoneyðingar”, Snefill; Blað efnafræðinema við Háskóla Íslands, 2. árg., bls. 14-16, (1991).

[3] : “The Science of Ozone Depletion”

[4] : “Nóbelsverðlaunin í efnafræði, 1995”

...