Азотний цикл
Водневий цикл
Хлорний цикл
Про + СlО Сl + О2 (2)
Зверніть увагу, що у перших двох реакціях кожного з циклів (1,2) озон реагує з речовиною (часткою), яка в ході хімічних реакцій нікуди не зникає, тому що якщо у першій реакції (1) воно вступає у процес, то у другій реакції (2) воно утворюється у початковому стані.
Подібні речовини в науці називаються каталізаторами: вони прискорюють реакцію, при цьому самі в ході реакції не витрачаються. Звідси випливає, що це реакції руйнування озону каталітичні. У зв'язку з цим потрапляння у верхні шари атмосфери навіть щодо невеликих кількостей N02, НОг' та СГ може тривалий час впливати на баланс озону.
Джерелами речовин - винуватців руйнування озонового шару в першу чергу є цивільна авіація і хімічні виробництва, що все більш розвиваються. Застосування азотних добрив у сільському господарстві, хлорування питної води, широке використання фреонів у холодильних установках, для гасіння пожеж, як розчинників та в аерозолях призвело до того, що мільйони тонн хлорфторметанів надходять у нижні шари атмосфери у вигляді безбарвного нейтрального. Поширюючись нагору, хлорфторметани під дією УФ-випромінювання руйнуються, виділяючи фтор та хлор, які активно вступають у процеси руйнування озону.
Коли фреон уперше синтезували понад 60 років тому, хіміки не могли натішитися на своє дітище: нешкідливий, нетоксичний, інертний, дешевий газ. Тепер молекули цього газу називають "вбивцями". За даними американських вчених, фреони у 20 000 разів перевершують СОг у створенні «парникового» ефекту. Особливо руйнівний для озону хлор: кожен атом здатний знищити 100 000 молекул озону! Це при тому, що деякіфреони-довгожителі, потрапляючи в атмосферу, можуть існувати у ній 70-100 років.
Спосіб вимірювання загального вмісту озону (ОСО) був запропонований ще в 20-і роки англійським вченим Дж. Добсоном, який розробив і побудував для цієї мети спеціальний прилад - спектрофотометр, який згодом отримав його ім'я. Регулярні виміри ВЗГ спектрофотометром Добсона було розпочато наприкінці 20-х років в окремих обсерваторіях, але широкого розвитку мережа наземних озонометричних станцій отримала лише під час Міжнародного геофізичного року 1957-1958 рр. Дослідження ВЗГ проводяться і в нашій країні, наприклад, у Головній геофізичній обсерваторії, на її польовій обсерваторії у селищі Воєйково під Санкт-Петербургом.
Найбільш повну картину глобального розподілу ВЗГ дають його виміри із супутників, вперше розпочаті у 70-ті роки приладом TOMS на американському супутнику «Німбус-7». Завдяки цьому в 80-ті роки вчені дізналися, як саме розподіляється озон над південною півкулею, і, насамперед, характер та особливості поведінки антарктичної «озонової діри».
З'ясувалося, зокрема, що сезонна зміна концентрації озону полягає в тому, що вона максимальна наприкінці зими – на початку весни, а мінімальна восени.
Чи існують регулярні зміни вмісту озону з періодом понад рік? Виявляється, є. Вчені спостерігають за зміною вмісту озону з періодом 26 місяців. Чи не так, дивний період? Його важко пов'язати з будь-яким природним циклом Землі чи Сонце. І все-таки 26-місячна періодичність у земній атмосфері існує. Це явище носить назву квазідворічних (від латів. quasi - нібито, ніби) коливань.
Одиниця Добсона – одиниця виміру загального вмісту озону (ОСО). Якщо її молекули озону у вертикальному стовпі атмосферизібрати в шар при нормальних температурі і тиску (15 ° С і 760 мм рт. ст.), То товщина цього шару називається ВЗГ і становить близько 3-5 мм. Таким чином, 1 е. д. = 1/100 мм.
Малюнок 1. Довгохвильова характеристика озонової проблеми (за І. Л. Каролем)
Більш довгоперіодні зміни вмісту озону, мабуть, пов'язані із сонячною активністю, і в першу чергу з відомим 11-річним циклом (часто званим циклом сонячних плям).
Важливою особливістю озону є здатність поглинати жорстке ультрафіолетове випромінювання Сонця в інтервалі довжин хвиль 200-320 нм.
Випромінювання з довжиною хвилі менше 200 нм добре поглинається молекулами кисню, яких, як ми знаємо, багато в атмосфері, тому таке випромінювання не доходить навіть до нижніх шарів стратосфери. Сонячне випромінювання з довжиною хвилі від 200 до 320 нм, якби не озон, проникало б крізь тропосферу. Починаючи приблизно з довжини хвилі 320 нм, сонячне випромінювання вже сягає Землі.
Область спектра з довжиною хвилі 200 - 400 нм не дарма називаєтьсябіологічно активним ультрафіолетом (БАУ). Медики встановили, що один джоуль БАУ викличе в людському організмі сильніші зміни, ніж, наприклад, той самий джоуль жорсткого випромінювання (рентгенівського, -променів тощо). За даними вчених США, у разі виснаження озонового шару людству загрожує, як мінімум, різке зростання захворюваності на рак шкіри та очні хвороби, що призводять до сліпоти. Замість 500 тис. випадків захворювання на рак, які прогнозуються вченими США в найближчі 50 років, на нього можуть захворіти 12 млн. осіб.