Vyčerpávání ozónové vrstvy Vyčerpávání ozónové vrstvy je označení pro dva vzájemně související jevy, které byly poprvé zaznamenány koncem sedmdesátých let 20. století: postupné snížení celkového množství ozónu v zemské atmosféře asi o čtyři procenta a mnohem větší jarní pokles stratosférického ozónu (ozónové vrstvy) kolem zemských polárních oblastí. [1] Poslední jmenovaný jev se označuje jako ozónová díra. Kromě těchto stratosférických jevů dochází také k jarním polárním tropopauzálním událostem vyčerpávání ozónu. Hlavními příčinami vyčerpávání ozónové vrstvy a vzniku ozónové díry jsou průmyslově vyráběné chemikálie, zejména halogenované uhlovodíky používané jako chladiva, rozpouštědla, hnací plyny a pěnidla (chlorfluoruhlovodíky (CFC), hydrochlorfluoruhlovodíky (HCFC), halony), které se označují jako látky poškozující ozónovou vrstvu (ODS). [2] Tyto sloučeniny jsou po vypuštění z povrchu Země přenášeny do stratosféry turbulentním mísením, které probíhá mnohem rychleji, než se molekuly mohou usadit. [3] Jakmile se dostanou do stratosféry, uvolňují z halogenu fotodisociací atomy, které katalyzují rozklad ozónu (O3) na kyslík (O2). [4] Bylo zjištěno, že oba typy vyčerpávání ozónu se zvyšují se zvyšujícími se emisemi halogenovaných uhlovodíků. Vyčerpávání ozónové vrstvy a ozónová díra vyvolaly celosvětové obavy ohledně zvýšeného rizika rakoviny a dalších negativních důsledků. Ozónová vrstva brání pronikání škodlivých vlnových délek ultrafialového záření (UVB) zemskou atmosférou. Tyto vlnové délky způsobují rakovinu kůže, spáleniny, trvalou slepotu a šedý zákal, [5] které měly v důsledku ztenčování ozónové vrstvy dramaticky vzrůst, stejně jako poškození rostlin a zvířat. Tyto obavy vedly v roce 1987 k přijetí Montrealského protokolu, který zakazuje výrobu CFC, halonů a dalších chemikálií poškozujících ozónovou vrstvu. [6] V současné době vědci plánují vyvinout nová chladiva, která nahradí starší. [7] Zákaz vstoupil v platnost v roce 1989. Hladiny ozónu se v polovině devadesátých let stabilizovaly a v prvním desetiletí 21. století začaly znovu stoupat, protože posun tryskového proudění na jižní polokouli směrem k jižnímu pólu se zastavil a možná se dokonce obrací. [8] Očekává se, že zotavování bude pokračovat i v příštím století a ozónová díra by měla dosáhnout předrovině 1980 kolem roku 2075. [9] V roce 2019 NASA oznámila, že ozónová díra byla nejmenší od jejího prvního objevení v roce 1982. [10] [11] Montrealský protokol je považován za nejúspěšnější mezinárodní dohodu v oblasti životního prostředí. [12] [13] Po zákazu chemikálií poškozujících ozónovou vrstvu OSN odhaduje, že se ozónová vrstva podle současných předpisů zcela obnoví do roku 2045, tedy o třicet let dříve, než se dříve předpokládalo. [14]
Katalýza je proces, při kterém dochází ke zvýšení rychlosti chemické reakce díky přítomnosti další látky, tzv. katalyzátoru. Katalyzátory se během reakce nespotřebovávají a po jejím skončení zůstávají nezměněny. Pokud je reakce rychlá a katalyzátor se rychle recykluje, stačí často velmi malé množství katalyzátoru. Důležitými faktory ovlivňujícími rychlost reakce jsou míchání, povrchová plocha a teplota. Katalyzátory obvykle reagují s jedním nebo více reaktanty za vzniku meziproduktů, které následně dávají konečný reakční produkt, přičemž se katalyzátor regeneruje. Ke zvýšení rychlosti dochází proto, že katalyzátor umožňuje reakci probíhat alternativním mechanismem, který může být mnohem rychlejší než nekatalyzovaný mechanismus. Nekatalyzovaný mechanismus však zůstává možný, takže celková rychlost (katalyzovaná plus nekatalyzovaná) se v přítomnosti katalyzátoru může pouze zvýšit a nikdy snížit. Katalýza může být klasifikována jako homogenní, jejíž složky jsou rozptýleny ve stejné fázi (obvykle plynné nebo kapalné) jako reaktant, nebo heterogenní, jejíž složky nejsou ve stejné fázi. Enzymy a další biokatalyzátory jsou často považovány za třetí kategorii. Katalýza je všudypřítomná v chemickém průmyslu všech druhů. Odhaduje se, že 90 % všech komerčně vyráběných chemických produktů zahrnuje katalyzátory v nějaké fázi jejich výroby. Termín "katalyzátor" je odvozen z řeckého καταλύειν, kataluein, což znamená "uvolnit" nebo "rozvázat". Koncept katalýzy vynalezla chemička Elizabeth Fulhameová na základě své průkopnické práce v experimentech s oxidací a redukcí.
Chlorfluorokarbony (CFC) jsou plně nebo částečně halogenované uhlovodíky, které obsahují uhlík (C), vodík (H), chlor (Cl) a fluor (F), vyráběné jako těkavé deriváty metanu, etanu a propanu.
Nejčastějším příkladem je dichlordifluormethan (R-12). R-12 se také běžně nazývá Freon a byl používán jako chladivo. Mnoho CFC bylo široce používáno jako chladiva, hnací plyny (v aerosolových aplikacích), plynné systémy pro hašení požáru a rozpouštědla.
Vzhledem k tomu, že CFC přispívají k poškozování ozonu v horní atmosféře, byla výroba těchto sloučenin postupně ukončena podle Montrealského protokolu a nahrazují je jiné produkty, jako jsou hydrogenfluorokarbony (HFC) a hydrogenfluoroolefiny (HFO) [1], včetně R-410A, R-134a a R-1234yf. [2] [3] [4]
Vlastnosti CFC
Jsou to bezbarvé, bez zápachu a nehořlavé plyny nebo kapaliny.
Jsou velmi stabilní a nereagují snadno s jinými chemickými látkami.
Mají nízký bod varu a jsou těkavé.
Mají vysoký potenciál globálního oteplování (GWP).
Poškozují ozonovou vrstvu.
Použití CFC
Chladiva v klimatizacích, chladničkách a mrazničkách
Hnací plyny v aerosolových sprejích
Plynné systémy pro hašení požáru
Rozpouštědla v průmyslových procesech
Dopady CFC na životní prostředí
Poškozování ozonové vrstvy: CFC se rozkládají v atmosféře a uvolňují chlor, který reaguje s ozonem a ničí ho. Ozonová vrstva chrání Zemi před škodlivým ultrafialovým zářením.
Globální oteplování: CFC jsou silné skleníkové plyny, které přispívají ke globálnímu oteplování. Mají dlouhou životnost v atmosféře a mohou zůstat aktivní po mnoho let.
Náhrady za CFC
Hydrogenfluorokarbony (HFC): HFC jsou skleníkové plyny, ale mají nižší potenciál globálního oteplování než CFC. Používají se jako náhrady za CFC v chladicích a klimatizačních systémech.
Hydrogenfluoroolefiny (HFO): HFO jsou skleníkové plyny s velmi nízkým potenciálem globálního oteplování. Používají se jako náhrady za HFC v chladicích a klimatizačních systémech.
Závěr
Chlorfluorokarbony (CFC) jsou látky poškozující životní prostředí, které byly postupně vyřazovány podle Montrealského protokolu. Nahrazují je jiné produkty, jako jsou HFC a HFO, které mají nižší dopad na životní prostředí.
Antarktický biogeografický region Antarktický biogeografický region je jedním z osmi suchozemských biogeografických regionů. Ekosystém zahrnuje Antarktidu a několik skupin ostrovů v jižním Atlantském a Indickém oceánu. Antarktický kontinent je tak chladný, že miliony let podporoval pouze 2 cévnaté rostliny a jeho flóra v současnosti sestává z asi 250 lišejníků, 100 mechů, 25-30 játrovek a asi 700 suchozemských a vodních druhů řas, které žijí v oblastech odhalené horniny a půdy kolem pobřeží kontinentu. Dvě kvetoucí rostliny Antarktidy, třeslice (Deschampsia antarctica) a perlovka (Colobanthus quitensis), se nacházejí na severu a západě poloostrova. Antarktida je také domovem rozmanitého živočišného života, včetně tuleňů a velryb. Několik subantarktických skupin ostrovů je považováno za součást tohoto regionu, včetně Bouvetova ostrova, Crozetových ostrovů, Heardova ostrova, Kerguelenových ostrovů, McDonaldových ostrovů, ostrovů Prince Edwarda, skupiny Jižní Georgie, Jižních Orknejských ostrovů, Jižních Sandwichových ostrovů a Jižních Shetlandských ostrovů. Tyto ostrovy mají o něco mírnější klima než samotná Antarktida a podporují větší rozmanitost tundrových rostlin, ačkoli jsou všechny příliš chladné a suché, aby podporovaly stromy. Antarktický kril je klíčovým druhem ekosystému jižního oceánu a je důležitým potravním organismem pro velryby, tuleně, leopardí tuleně, kožichy, krabeží tuleně, tučňáky, tresky ledové, albatrosy a mnoho dalších ptáků. Oceán je tam tak plný fytoplanktonu, protože voda stoupá z hlubin k osvětlenému povrchu a přináší živiny ze všech oceánů zpět do fotické zóny. 20. srpna 2014 vědci potvrdili existenci jezera pod ledem Antarktidy v hloubce 800 metrů.
Polární vír Polární vír je velká oblast chladného, rotujícího vzduchu, která obklopuje obě polární oblasti Země. Polární víry existují také na jiných rotujících planetárních tělesech s nízkou oblostí. Pojem polární vír lze použít k popisu dvou různých jevů: stratosférického polárního víru a troposférického polárního víru. Stratosférický a troposférický polární vír se oba otáčejí ve směru otáčení Země, ale jsou to odlišné jevy, které mají různé velikosti, struktury, sezónní cykly a dopady na počasí. Stratosférický polární vír je oblast vysokorychlostních, cyklonálně rotujících větrů kolem 15 km až 50 km vysoko, pólově od 50° a je nejsilnější v zimě. Vzniká na podzim, kdy arktické nebo antarktické teploty rychle klesají, jak začíná polární noc. Zvýšený teplotní rozdíl mezi pólem a tropy způsobuje silné větry a Coriolisův efekt způsobuje, že vír rotuje. Stratosférický polární vír se na jaře rozpadá, jakmile končí polární noc. Náhlé stratosférické oteplení (SSW) je událost, která nastává, když se stratosférický vír v zimě rozpadne, a může mít významný dopad na povrchové počasí. Troposférický polární vír je často definován jako oblast pólově od troposférického proudového proudu. Rovníková hrana je kolem 40° až 50° a rozprostírá se od povrchu až do výšky kolem 10 km až 15 km. Jeho roční cyklus se liší od stratosférického víru, protože troposférický vír existuje po celý rok, ale je podobný stratosférickému víru, protože je také nejsilnější v zimě, kdy jsou polární oblasti nejchladnější. Troposférický polární vír byl poprvé popsán již v roce 1853. SSW stratosférického víru byly objeveny v roce 1952 pomocí radiosondových pozorování ve výškách vyšších než 20 km. Troposférický polární vír byl v chladné severoamerické zimě 2013–2014 často zmiňován ve zpravodajství a v médiích o počasí, což popularizovalo tento pojem jako vysvětlení velmi nízkých teplot. Troposférický vír se dostal do povědomí veřejnosti v roce 2021 v důsledku extrémně nízkých teplot ve středních Spojených státech, přičemž odborníci spojovali jeho účinky se změnou klimatu. Úbytek ozonu se vyskytuje nejvíce v polárních vírech – zejména nad jižní polokoulí – a dosahuje maxima na jaře.
Doba ledová Doba ledová je dlouhé období, kdy se výrazně sníží teplota zemského povrchu a atmosféry, což má za následek přítomnost nebo rozšiřování kontinentálních a polárních ledovcových příkrovů a alpských ledovců. Mezi dobami ledovými a skleníkovými obdobími, kdy na planetě nejsou žádné ledovce, dochází ke změnám zemského klimatu. Země se právě nachází v době ledové nazývané čtvrtohorní zalednění. Jednotlivé pulzy chladného klimatu v rámci doby ledové se nazývají glaciály (nebo alternativně glaciály, zalednění, glaciální období, stadiály, stadia nebo lidově doby ledové) a přerušovaná teplá období v rámci doby ledové se nazývají interglaciály nebo interstadiály. V glaciologii znamená doba ledová přítomnost rozsáhlých ledovcových příkrovů na severu a jihu. Podle této definice se Země nachází v interglaciálním období – holocénu. Očekává se, že množství antropogenních skleníkových plynů vypouštěných do oceánů a atmosféry Země oddálí další dobu ledovou, která by jinak začala přibližně za 50 000 let, o 100 000 až 500 000 let.
Montrealský protokol Montrealský protokol o látkách, které poškozují ozonovou vrstvu Podepsán: 16. září 1987 Místo: Montreal Účinnost: 1. ledna 1989, pokud jej do té doby ratifikuje 11 států. Podmínka: Ratifikace 20 státy Signatáři: 46 Ratifikující: 198 (všichni členové OSN, stejně jako Cookovy ostrovy, Niue, Svatý stolec, Stát Palestina a Evropská unie) Depozitář: Generální tajemník Organizace spojených národů Jazyky: arabština, čínština, angličtina, francouzština, ruština a španělština. Montrealský protokol je mezinárodní smlouva navržená k ochraně ozonové vrstvy vyřazením výroby četných látek, které jsou zodpovědné za její poškozování. Byl přijat 16. září 1987 a vstoupil v platnost 1. ledna 1989. Od té doby prošel devíti revizemi, v letech 1990 (Londýn), 1991 (Nairobi), 1992 (Kodaň), 1993 (Bangkok), 1995 (Vídeň), 1997 (Montreal), 1998 (Austrálie), 1999 (Peking) a 2016 (Kigali) [1] [2] [3] V důsledku mezinárodní dohody se ozonová díra nad Antarktidou pomalu zotavuje. [4] Klimatické prognózy ukazují, že se ozonová vrstva vrátí na úroveň z roku 1980 mezi lety 2040 (ve velké části světa) a 2066 (nad Antarktidou). [5] [6] [7] Díky jeho širokému přijetí a provádění byl oslavován jako příklad úspěšné mezinárodní spolupráce. Bývalý generální tajemník OSN Kofi Annan uvedl, že "snad nejs úspěšnější mezinárodní dohodou k dnešnímu dni byl Montrealský protokol". [8] [9] Naproti tomu efektivní sdílení zátěže a návrhy řešení zmírňující regionální konflikty zájmů patřily mezi faktory úspěchu při řešení problému poškozování ozonu, kde globální regulace založená na Kjótském protokolu tak učinit nedokázala. [10] V tomto případě výzvy poškozování ozonu byla globální regulace již instalována, než byl stanoven vědecký konsensus. Také celková veřejnost byla přesvědčena o možných bezprostředních rizicích. [11] [12] Obě smlouvy o ozonu ratifikovalo 198 stran (197 států a Evropská unie), [13] což z nich dělá první univerzálně ratifikované smlouvy v historii OSN. [14] Tyto skutečně univerzální smlouvy byly také pozoruhodné rychlostí procesu tvorby politiky v globálním měřítku, kdy mezi základním objevem vědeckého výzkumu (1973) a podepsanou mezinárodní dohodou (1985 a 1987) uplynulo pouze 14 let.
Belgica antarctica
Belgica antarctica, známá také jako antarktická muška, je druh bezkřídlé mušky, která je endemická pro antarktický kontinent. S délkou 2–6 mm je to největší čistě suchozemské zvíře pocházející z tohoto kontinentu. V roce 2014 také získala nejmenší známý genom hmyzu, který má pouze 99 milionů párů bází nukleotidů a asi 13 500 genů. Je to jediný hmyz, který dokáže přežít v Antarktidě po celý rok.
Popis
Belgica antarctica je malá, tmavě zbarvená muška s robustním tělem. Má krátká tykadla a nohy a jeho křídla jsou zakrnělá. Larvy jsou bělavé a beznohé, s malou hlavou a velkým tělem.
Rozšíření
Belgica antarctica se vyskytuje na celém antarktickém kontinentu, ale je nejběžnější v pobřežních oblastech. Často se vyskytuje v mechových polštářích a skalních štěrbinách, kde nachází úkryt a potravu.
Ekologie
Belgica antarctica je všežravec, který se živí řasami, bakteriemi, houbami a rozkládající se organickou hmotou. Jeho larvy se živí převážně řasami.
Muška má jedinečné adaptace, které jí umožňují přežít v drsném antarktickém prostředí. Je schopna přežít teploty až -50 °C a má látky chránící buňky, které ji chrání před poškozením mrazem.
Význam
Belgica antarctica je důležitým členem antarktického ekosystému. Jeho larvy pomáhají rozkládat organickou hmotu a jeho dospělí jedinci jsou zdrojem potravy pro ptáky a další predátory.
Ohrožení
Belgica antarctica je relativně odolný druh, ale je ohrožena změnou klimatu. Zvyšující se teploty a tání ledovců mohou omezit její stanoviště a snížit její populaci.
Zajímavosti
Belgica antarctica je jediný známý hmyz, který dokáže přežít celý rok v Antarktidě.
Má nejmenší známý genom hmyzu.
Jeho larvy se živí převážně řasami, které jsou schopny růst pod sněhem.
Dospělí jedinci mají zakrnělá křídla, ale jsou schopni krátkých skoků.
Belgica antarctica je pojmenována po belgické expedici, která objevila Antarktidu v roce 1897.
Antarktický krill Antarktický krill (Euphausia superba) je druh krilu, žijící v antarktických vodách Jižních oceánů. Jedná se o malého, plavajicího korýše, žijícího ve velkém počtu, nazývaném hejno. Někdy dosahuje jeho koncentrace 10 000 - 30 000 jedinců na metr krychlový. Živí se přímo drobným fytoplanktonem, a tak využívá energii primární produkce, kterou fytoplankton zíSkává ze slunce, pro svůj pelagický (oceánský) cyklus života. Dorůstá délky 6 centimetrů, váží až 2 gramy a dožívá se až šesti let. Jedná se o klíčové druhy v antarktickém ekosystému a co se týče biomasy, je jedním z nejúspěšněj ších živočišných druhů na planetě - přibližně 500 milionů metrických tun.
Kosatka Kosatka (Orcinus orca), známá také jako velryba zabiják, je kytovec, který je největším členem čeledi kytovitých. Je to jediný žijící druh v rodu Orcinus. Kosatky jsou známé svým černobílým zbarvením těla. Kosatky jsou kosmopolitní druh a vyskytují se v různých mořských prostředích, od arktických a subarktických oblastí až po tropická moře. Kosatky jsou vrcholoví predátoři se širokou škálou potravy. Jednotlivé populace se často specializují na konkrétní typy kořisti. Patří sem různé druhy ryb, žraloků, rejnoků a mořských savců, jako jsou tuleni a další delfíni a velryby. Kosatky jsou vysoce společenské; některé populace tvoří velmi stabilní matrilineární rodinné skupiny (lusky). Jejich sofistikované lovecké techniky a vokální projevy, často specifické pro konkrétní skupinu a předávané z generace na generaci, jsou považovány za projevy živočišné kultury. Mezinárodní svaz ochrany přírody (IUCN) hodnotí stav ochrany kosatek jako nedostatečně známý, protože je pravděpodobné, že dva nebo více typů kosatek jsou samostatné druhy. Některé místní populace jsou považovány za ohrožené nebo kriticky ohrožené kvůli vyčerpání zdrojů potravy, ztrátě přirozeného prostředí, znečištění (PCB), odchytu pro mořské parky a konfliktům s lidským rybářstvím. Koncem roku 2005 byly kosatky jižního Pacifiku, které žijí ve vodách Britské Kolumbie a Washingtonu, zařazeny na seznam ohrožených druhů v USA. Kosatky obvykle nejsou pro člověka hrozbou a v jejich přirozeném prostředí nebyl nikdy zaznamenán žádný smrtelný útok. Vyskytly se však případy, kdy kosatky v zajetí zabily nebo zranily své ošetřovatele v mořských zábavních parcích. Kosatky hrají významnou roli v mytologiích domorodých kultur a jejich pověst v různých kulturách se pohybuje od duší lidí až po nemilosrdné zabijáky.