Թթվածին, մթնոլորտ, օզոն. Քիմիա

1. Թթվածնի ամենակարևոր հատկությունների  մասին (շնչառություն, այրում):

Թթվածինը նպաստում է այրմանը և շնչառությանը։ Այն մեծ չափով նպաստում է մետալուրգիական գործընթացներին ՝ թուջի, պողպատի, ինչպես նաև գունավոր մետաղների (Cu, Zn, Sn, Au) արտադրության համար։ Բժշկության մեջ ծանր հիվանդներին տալիս են թթվածին։ Թթվածին ծախսվում է մետաղների կտրման և եռակցման ժամանակ, սուզանավերում, տիեզերանավերում, ջրի տակ աշխատող մարդկանց համար։

2. Ի՞նչ է մթնոլորտը, շերտերը

Մթնոլորտ.

Մթնոլորտը Երկրագունդը շրջապատող օդի շերտն է՝ մի հսկայական գազային օվկիանոս, որի հատակը Երկրի մակերևույթն է: Մթնոլորտը, որով պայմանավորված է կյանքի գոյությունը Երկրի վրա, մի քանի գազերի՝ ազոտի (78%), թթվածնի (21%), արգոնի (0,93%), ածխաթթվական գազի (0,03%) խառնուրդ է: Այն աննշան քանակով պարունակում է նաև իներտ գազեր՝ նեոն, հելիում, մեթան, կրիպտոն և այլն: Գազերից բացի, մթնոլորտում միշտ առկա են նաև ջրային գոլորշիներ, փոշու և ծխի մասնիկներ, սառույցի բյուրեղիկներ: 

Շերտեր.

Մարդկանց համար մեծ կարևորություն ունի հատկապես մթնոլորտի ստորին շերտը՝ ներքնոլորտը (տրոպոսֆերա), որի բարձրությունը Երկրի մակերևույթից 8–17 կմ է: Այստեղ են կուտակված մթնոլորտի զանգվածի 80%-ը և ջրային գոլորշիները, այս շերտում են առաջանում ամպերը, ծնվում ամպրոպները, անձրևներն ու ձյունը: Ներքնոլորտում,  որպես օրինաչափություն, ըստ բարձրության` յուրաքանչյուր 1 կմ-ի վրա ջերմաստիճանը նվազում է 5–6^օC-ով:Մթնոլորտի հաջորդ շերտը՝ վերնոլորտը (ստրատոսֆերա), հասնում է մինչև 50–55 կմ բարձրության: Օդն այնտեղ խիստ նոսր է, իսկ երկինքը՝ մուգ մանուշակագույնից մինչև գրեթե սև:Հաջորդ շերտը՝ միջնոլորտը (մեզոսֆերա), հասնում է մինչև 80 կմ բարձրության: Այդ շերտում երբեմն առաջանում են փայլուն, նուրբ ամպեր: Դրանք կոչվում են արծաթափայլ ամպեր և կազմված են սառցի բյուրեղիկներից ու տիեզերական մանրագույն փոշու մասնիկներից: Մթնոլորտի ամենավերին շերտն արտաքին ոլորտն է (էկզոսֆերա): Այնտեղ գրեթե օդ չկա: Գիտնականները ենթադրում են, որ այդ շերտի ջերմաստիճանը հասնում է մոտ 2000^օC – ի:  

3. Թունավոր նյութերը օդում

Մթնոլորտն աղտոտում են քիմիական նյութերը, զանազան ֆիզիկական ազդակներ։ Մթնոլորտն աղտոտող հիմնական նյութերից են ածխաթթվական (CO₂) ու շմոլ (CO) գազերը, ծծմբի և ազոտի օքսիդները, ֆրեոնները և այլն: Դրանց քանակի ավելացման գլխավոր պատճառը նավթի, գազի, քարածխի, կենցաղային և արդյունաբերական թափոնների ու փայտի այրումն է: CO և CO₂ գազերի արտանետումների ամենամեծ բաժինն ընկնում է հատկապես ավտոմոբիլային տրանսպորտին: Ծծմբային գազի՝ ծծմբի երկօքսիդի (SO₂) առաջացման աղբյուրը մինչև 5 – 7% ծծումբ պարունակող ածխի և մազութի այրումն է: Մթնոլորտում ծծմբի երկօքսիդը փոխարկվում է ծծմբի եռօքսիդի (SO₃), որը օդում  վերածվում է ծծմբական թթվի և թթվային անձրևների ձևով թափվում է գետին: Ազոտի մոնօքսիդի (NO) և ազոտի երկօքսիդի (NO₂) առաջացման հիմնական աղբյուրը բենզինով ու դիզելային վառելիքով աշխատող ներքին այրման շարժիչներն են, ազոտական թթվի արտադրությունը: NO₂-ը դեղին գույնի կայուն գազ է և մթնոլորտում պահպանվում է երկար ժամանակ: Հաճախ քաղաքների օդն այդ գազից ստանում է շագանակագույն երանգ: Ավտոտրանսպորտի արտանետած ածխաջրածինները, հատկապես` քաղցկեղածին, շատ են նավթամթերքների թերայրումից առաջացող մրի ու գուդրոնի մեջ: Չափազանց վնասակար նյութեր են ֆրեոնները՝ մի շարք ածխաջրածինների հալոգեն ածանցյալները, որոնք հանգեցնում են օզոնային շերտի քայքայման, ինչի հետևանքով մեծանում է մարդկանց մաշկի քաղցկեղի առաջացման վտանգը: Գազից բացի, մթնոլորտ են թափանցում և կախույթի ձևով պահպանվում պինդ ածխածինը (մուր) և ծանր մետաղները: Որոշակի կլիմայական պայմաններում անդրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցությամբ տեղի է ունենում օդի երկրորդային աղտոտում՝ լուսաքիմիական սմոգ, երբ առաջնային աղտոտող նյութերը քայքայվում են ՝ գոյացնելով աղտոտող նոր նյութեր: Ջէկերը, արդյունաբերական ձեռնարկությունները և տրանսպորտը մթնոլորտ են արտանետում ոչ միայն վտանգավոր նյութեր, այլև մեծ քանակությամբ ջերմություն, ինչի հետևանքով մթնոլորտը տաքանում է, փոխվում են օդի խոնավությունն ու շարժունությունը ՝ հանգեցնելով ջերմային աղտոտման: Բույսերի և կենդանիների նեխման հետևանքով օդ են թափանցում նաև բազմաթիվ ախտածին մանրէներ:

4. Օզոն, օզոնային շերտ, օզոնային ճեղքերի վտանգավորությունը և առաջացման պատճառները:

Օզոնային շերտը վերնոլորտում, մթնոլորտի 20 – 30 կմ բարձրություններում գտնվող շերտ է, որտեղ գտնվում է ամբողջ մթնոլորտային օզոնի մոտ 90% – ը: Շերտի առավելագույն խտությունը 22 – 25 կմ սահմաններում է: Բևեռներում օզոնային շերտի ներքին սահմանն իջնում է մինչև 7 – 8 կմ, իսկ հասարակածում բարձրանում է մինչև 17 –18 կմ:

Մթնոլորտում օզոնի ընդհանուր քանակությունը մեծ չէ` մոտ 3,3 մլրդ տոննա, սակայն, մարդու և մյուս կենդանի էակների համար կենսականորեն անհրաժեշտ է, քանի որ պաշտպանում է ուժեղ կարճալիք ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից և էապես նպաստում է մեր մոլորակի ջերմային ռեժիմի կայունացմանը:

Օզոնը թթվածնի գոյության ձևերից մեկն է` թթվածնի եռատոմը (0<sub>3</sub>): Օզոնը հիմնականում առաջանում է ու կուտակվում վերնոլորտում, թթվածնի մոլեկուլի վրա ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցության հետևանքով: Արդյունքում` թթվածնի մոլեկուլը քայքայվում է թթվածնի ազատ ատոմների, որոնք էլ միանում են թթվածնի մոլեկուլներին` առաջացնելով օզոն:

Սակայն թթվածինը ամբողջությամբ չի վերածվում օզոնի, և թթվածնի ատոմների մի մասը, միանալով օզոնի մոլեկուլի հետ, առաջացնում են թթվածնի երկու մոլեկուլ: Այսպիսով, մթնոլորտում օզոնի քանակությունն անընդհատ փոխվում է` ներկայացնելով օզոնի առաջացման և քայքայման ռեակցիաների հավասարակշռման արդյունք:

Օզոնի շերտի քայքայումը.

Ուսումնասիրությունը ցույց են տվել, որ քլորֆտորածխաջրածինների մոլեկուլները ընդունակ են քայքայել մեր մոլորակի օզոնային շերտը: Ազոտի օքսիդները և քլորի ատոմները, հանդես գալով որպես կատալիզատորներ, առաջ են բերում օզոնի քայքայում և խախտում են օզոնի առաջացման և քայքայման ռեակցիաների միջև ստեղծված հավասարակշռությունը: Հաստատված է, որ քլորի մեկ մոլեկուլը կարող է քայքայել օզոնի մի քանի միլիոն մոլեկուլ:

Մթնոլորտի այն հատվածները, որտեղ նկատվում են օզոնի քանակի կտրուկ նվազումներ, անվանում են օզոնային անցքեր: Օզղոնային շերտի քայքայումը և օզոնային անցքերի առաջացումը պայմանավորված են մարդածին ծագում ունեցող քլորֆտորածխաջրածիններով և ազոտի օքսիդներով մթնոլորտի աղտոտմամբ: Քլորֆտորածխաջրածիններն առավել հայտնի են ֆրեոննոր անվամբ և լայնորեն կիրառվում են սառնարանների, կոսմետիկայի արտադրության մեջ, արդյունաբերության այլ ճյուղերում, իսկ ազոտի օքսիդներն առաջանում են ազոտի և թթվածնի փոխազդեցության արդյունքում` բարձր ջերմաստիճանային պայմաններում և կատալիզատորների առկայության դեպքում, որոնց դերում հանդես են գալիս մետաղները: Մեծ քանակությամբ ազոտի օքսիդներ առաջանում են ինչպես մեքենաների, այնպես էլ հրթիռային շարժիչների աշխատանքի ժամանակ:

Օզոնի շերտի քայքայման հետևանքները.

Անհրաժեշտ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների մի մասը, տեսանելի ինֆրակարմիր ճառագայթնորը ազատ անցնում են օզոնի շերտով և հասնում մինչև մեր մոլորակի մակերևույթ, ինչն անհրաժեշտ է կյանքի գոյության բոլոր ձևերի համար: Միաժամանակ օզոնյին շերտը արդյունավետ կլանում է բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար մահացու իոնացնող, ռենտգենյան և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների կարճալիք մասը` թույլ չտալով, որ դրանք հասնեն երկրի մակերևույթ: Օզոնի շերտի հաստության նվազումը կվտանգի բոլոր կենդանի օրգանիզմների, այդ թվում նաև` մարդու կյանքը: Հաստատված է, որ օզոնային շերտի հաստության փոքրացման հետ մեծանում է մաշկի քաղցկեղով և կատարակտով հիվանդ մարդկանց թիվը:
Բացի վերը նշված բացասական հետևանքներից օզոնի շերտի քայքայումը կբերի ջերմոցային էֆեկտի ուժեղացման, գյուղատնտեսական մշակաբույսերի բերքատվության նվազման և հողերի քայքայման:

Միաժամանակ անհրաժեշտ է նշել, որ մթնոլորտի ստորին շերտում օզոնը հանդես է գալիս որպես շատ վտանգավոր աղտոտիչ: Այն առաջացնում է բույսերի քլորոֆիլների քայքայում, իսկ մարդկանց մոտ դժվարացնում է շնչառությունը և վնասում աչքերը: Ներքնոլորտի շերտում օզոնի կուտակումը չի բերում դրա քանակի ավելացման օզոնային շերտում, քանի որ ներքնոլորտի ու վերնոլորտի միջև գազափոխանակություն տեղի չի ունենում: Հետևաբար, անհրաժեշտ է պայքարել ստորին շերտում  օզոնով օդի աղտոտման դեմ: