Озоновый слой, причины и последствия его разрушения, кислотные дожди, токсичные туманы. Проблема разрушения озонового слоя Основные причины разрушения озонового слоя земли

До открытий, сделанных в прошлом веке, люди просто не знали о той роли, какую играет озон. В конце столетия выяснилось, что из-за ряда причин озоновый слой разрушается , становится в некоторых местах тоньше или просто менее насыщенным озоном. Такое явление было названо озоновыми дырами .

Причины разрушения озонового слоя

Озоном называют трехатомный кислород. Основная его часть находится в верхних слоях атмосферы на высоте от 12 до 50 километров от уровня моря. Самая значительная концентрация сосредоточена на 23-километровой высоте. Этот газ в 1873 году обнаружил в атмосфере немецкий ученый Шенбейн. Позже такая модификация кислорода была найдена ниже названых высот и даже в слоях атмосферы поблизости земной поверхности.

Озоновый слой, tion.ru

Выяснилось, что наибольшую роль в образовании озоновых дыр играют запуски космических ракет, полеты самолетов на высотах от 12 до 16 километров, а также выбросы фреонов.

Впервые озоновая дыра диаметром более 1000 км впервые была обнаружена в 1985 в Южном полушарии над Антарктидой группой учёных из Британии.

Технический прогресс и озоновые дыры

Наибольший вред озоновому слою наносится соединениями хлора и водорода. Такие соединения образуются при разложении фреонов. Обычно ими пользуются как распылителями. При достижении определенного температурного порога фреоны закипают. При этом объем их увеличивается в несколько раз. Именно такой процесс и требуется при изготовлении аэрозолей.

Озоновые дыры над Антарктидой и Россией на карте, omartasatt.info

Фреоны также используются при изготовлении устройств, обеспечивающих создание низких температур. Они находятся в системах больших и малых морозильных камер, в промышленных и бытовых холодильниках. При утечке фреоны, имея вес менее того, какой существует у атмосферного воздуха, начинают подниматься. В атмосфере хлор отсоединяется и вступает в реакцию с трехатомным кислородом, тем самым разрушая молекулы озона, превращая его в обычный кислород.

Разрушение озонового слоя атмосферы обнаружили довольно давно, однако только к 1980-м годам процессу была реальная оценка. Выяснилось, что при значительном сокращении озона в атмосфере планета перестанет охлаждаться. Температура на ней начнет расти. Причем темпы этого роста превзойдут даже вариант развития парникового эффекта из-за увеличения в атмосфере углекислого газа.

Является ли парниковый эффект причиной разрушения озонового слоя — вопрос для ученых пока спорный.

Последствия разрушения озонового слоя Земли

Как уже было сказано, озон – это трехатомный кислород. Газ имеет особенный запах и голубоватый цвет. При некоторых условиях газ становится жидкостью, отличающейся цветом, называемым «индиго». В особых условиях из жидкого состояния озон может перейти в твердое. При этом его цвет станет темно-синим.

Не будет преувеличением сказать, что без наличия озонового слоя жизнь на нашей планете была бы невозможна. По крайней мере, в той форме, которая существует.

Ультрафиолетовое излучение опасно для всего живого. Если оно станет более интенсивным, то под его воздействием начнутся массовые серьезные заболевания. Пострадает зрение. Это и развитие катаракты, и изменения в роговице, и отслаивание сетчатки. Жесткий ультрафиолет оказывает угнетающее воздействие на клеточный иммунитет. Прежде всего, это отразится на коже, выразившись в онкологических заболеваниях. Живые организмы из-за воздействия повышенного излучения в значительно меньшей степени перестанут оказывать сопротивление любым инфекциям.

Интересный факт: Влияние озоновых дыр на человека заключается в росте таких заболеваний, как рак кожи и катаракта.

Озоновые дыры несут угрозу здоровью, 5klass.net

Интенсивное ультрафиолетовое излучение оказывает подавляющее воздействие на фотосинтез. Из-за него происходят изменения в поведении животных. Нарушается их адаптация. Они начинают мигрировать. Ускоряется размножение сине-зеленых водорослей, оказывающих губительное воздействие на обитателей водной среды. Биологические ресурсы мирового океана катастрофически уменьшаются. Излучение поражает мальков рыб и икру.

Происходит снижение плодородия почв. Бактерии, живущие в почве, чувствительные к ультрафиолетовому излучению, отмирают. А как раз им в значительной степени почва обязана плодородием. Если не изменить ситуацию, то конечным результатом станет превращение Земли в безжизненную планету с .

Проблема озоновых дыр

Проблему начали обсуждать на мировом уровне, она может привести к . Были подписаны соответствующие документы и соглашения. Страны пришли к единому решению о необходимости сокращения изготовления фреонов. Была и найдена замена для них. Ею оказалась пропанобутановая смесь. Ее показатели таковы, что она с успехом может заменить фреоны.

В настоящее время опасность разрушения озонового слоя продолжает оставаться в числе наиболее злободневных. Однако в мире технологии, при которых используются фреоны, продолжают использоваться. Поэтому ученые заняты решением задачи по сокращению выбросов фреонов, стараются найти их более дешевые и удобные в использовании заменители.

Пути решения глобальной проблемы озоновых дыр

В 1985 году в мире начали принимать серьезные меры, чтобы защитить озоновый слой. Озоновые дыры стали новой экологической проблемой. Вначале были введены ограничения на выбросы фреонов. Затем правительствами была утверждена Венская конвенция. Она направлена на обеспечение охраны слоя озона в атмосфере. В конвенции сказано, что:

• Делегации, являющиеся представителями различных государств, принимают соглашение, предусматривающее сотрудничество в области исследований процессов и веществ, оказывающих влияние на озоновый слой и оказывающие провоцирующее воздействие на изменения в нем.
• Страны обязуются обеспечить систематическое наблюдение за озоновым слоем.
• В государствах организуется работа над созданием технологий, а также веществ, обладающих уникальными свойствами, помогающими свести к минимуму вред, наносимый озону, находящемуся в атмосфере.
• Страны обязуются сотрудничать при разработке мер и из использования, а также обеспечивать постоянный контроль за деятельностью, способной провоцировать образование озоновых дыр.
• Разработанные технологии и полученные знания страны передают друг другу.

В течение времени, прошедшего со дня принятия Венской конвенции, страны подписали много протоколов, предусматривающих снижение выпуска фторхлоруглеродов. При этом оговорены случаи, когда их производство должно быть полностью прекращено.

Восстановление озонового слоя

Причины и последствия разрушения озонового слоя известны. Наибольшей проблемой, влекущей опасность, считается технология, используемая при производстве холодильных установок. Данный отрезок времени порой даже называли фреоновым кризисом. Для новых разработок требовались значительные вложения капиталов. Это отрицательно сказывалось на производствах. Тем не менее, выход удалось найти. Оказалось, фреоны можно заменить другими веществами. Ими помимо газов пропана и бутана оказался углеводородный пропелеллент. В наши дни распространение получают установки, в которых используются эндотермические химические реакции.

Карта озоновых дыр, omartasatt.info. На карте можно заметить истощение озонового слоя в районе экватора, России (голубой цвет).

Идет речь и о восстановлении озонового слоя. По утверждению ученых-физиков, атмосферу планеты можно очищать от фреонов, используя энергоблок мощностью минимум 10 rBT. По подсчетам Солнце способно производить до 6 тонн озона в секунду, но его разрушение идет быстрее. Если, использовать энергоблоки в качестве озоновых фабрик, то возможно достижение баланса. То есть, озона будет создаваться столько же, сколько его будет разрушаться.

Подпитка озонового слоя

Проект создания озонового производства не единственный. К примеру, по расчетам ученых, в стратосфере озон можно создавать искусственно. Это же можно делать и в атмосфере.

Подпитывать стратосферу озоном, созданным искусственно, предлагается с помощью грузовых самолетов, которые могут распылять этот газ на нужных высотах.

Молекулы озона можно получать из обыкновенного кислорода, используя инфракрасные лазеры. Для этого можно использовать аэростаты.

Если использование платформы с лазерами обеспечат положительный эффект в решении проблемы озоновых дыр, то можно разместить такие устройства на космической станции. В таком случае можно обеспечить постоянную подпитку озоном.

Главный недостаток всех таких разработок – цена. Затраты на реализацию любого проекта слишком велики. Именно из-за этого значительная часть проектов не реализуется.

Заключение

Затрачены миллиарды долларов на спасение озонового слоя Земли или хотя бы сохранение его в том виде, в котором он находится сейчас. Учёные подсчитали, что если прекратится любая деятельность человека (), которая является причиной возникновения озоновых дыр, на восстановление его в прежнем объёме потребуется 100-200 лет.

Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на климат и защищает все живое на Земле от излучения Солнца, является озоносфера. Основная масса озона находится на высотах от 10 до50 км, А его максимум - на 18 -26 км. Всего в стратосфере содержится 3,3 триллиона тон озона. В слое озоносферы озон находится в очень разреженном состоянии.

Роль озона в сохранении биологической жизни на Земле исключительно велика. Молекулы озона поглощают жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца именно в той спектральной области, является наиболее разрушительной для биологических систем. Органические молекулы разрушаются ультрафиолетовым (УФ) излучением. Это касается также и молекул ДНК, отвечающие, как известно, за передачу наследственных признаков. Озоновый слой, как щит, не только предохраняет живом веществе от прямого разрушения, но и обеспечивает ход эволюции.

Рис. 1 Озон в атмосфере Земли

Если толщина озона уменьшилось, это нанесло бы непоправимый вред всем живым организмам. Твердый ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое, при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепей практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически всю жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Полное исчезновение озонового слоя, несомненно, означало бы и исчезновение высших форм жизни. Что касается людей, то сейчас подсчитано, что даже незначительное снижение толщины слоя озона может увеличить заболеваемость раком кожи. Однако человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ-излучения но при этом рискует умереть от голода. Другое распределение озона по высоте существенно повлияет и на климат, так как изменится характер поглощения УФ-излучения озоном, а следовательно, и температура стратосферы.

Проблема озона, как одного из малых газовых компонентов атмосферы, ранее представляла интерес только для небольшого круга ученых, в настоящее время приобрела глобальное значение. Такая резкая перемена объясняется открытием того факта, что нормальный содержимое озона в атмосфере находится под угрозой в результате хозяйственной деятельности человека.

Если бы все количество озона собрать при нормальном давлении 760 ммрт. ст. и температуры 273,15 К, то толщина этого слоя составила бы всего 2,5 -3 мм. Озон представляет собой едкий, немного голубоватый газ. Его молекула состоит из трех атомов кислорода (O 3), так что озон является «химическим родственником» более стабильной и богатой в атмосфере вещества,необходимого для дыхания человека, что составляет ться из двух атомов кислорода (О 2).

Свойства озона:

Способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца.

Озон - сильнейший окислитель (попросту говоря - яд), поэтому приземный озон опасен.

Поглощение инфракрасное излучение земной поверхности.

Способность прямым и косвенным образом влиять на химический состав атмосферы.

Поскольку механизм создания молекул озона находится в балансе с механизмом их разрушения, то средняя количество озона в стратосфере ученые считают величиной сравнительно постоянной с момента образования современной атмосферы Земли.

В отличие от других атмосферных составляющих озон появился в атмосфере исключительно химическим путем и является самым молодым атмосферным компонентом. С экологической точки зрения, ценной свойством озона является его способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца; в то время как химическая соединение озон является сильнейшим окислителем (попросту ядом), способным при непосредственном контакте отравить ту же флору и фауну, что он защищает в качестве стратосферного озонового слоя. Кроме этого, озон является эффективным парниковым газом. И, наконец, озон влияет на малые активные составляющие атмосферы, а через них - и на стабильные компоненты, которые, как и сам озон поглощают и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Тем самым озон делает не только прямой, но и косвенное влияние на парниковый эффект и уровень ультрафиолетового излучения на поверхности Земли.

Практически единственным источником озона в атмосфере является фотодиссоциация молекулярного кислорода на атомы с последующим быстрым усыпления атома к молекуле O 2 с образованием молекулы озона:

O 2 + H N = O + O (1)

O + O 2 + M = O 3 + M (2)

(Здесь М - любая молекула воздуха).

Этот процесс на высотах более 30 км, Поскольку ниже этой высоты коротковолновое солнечное излучение не проникает. В результате довольно высоко в атмосфере появляются молекулы озона и атомы кислорода.

Гибель атмосферного озона происходит в результате следующих процессов:

O 3 + H N = O + O 2 (3)

O + O 3 = O 2 + O 2 (4)

Таким образом, атомы, образовавшиеся когда-то с молекул кислорода, вновь соединяются в молекулу. Отметим только, что, для того чтобы «развалить» молекулу озона, коротковолновое излучение не требуется. Связь атома О с молекулой О 2 в озоне очень слабый, поэтому даже при облучении видимым светом молекула озона будет фотодисоциюваты на исходные составляющие.

Отмечу также, что реакция (3) является основным поставщиком атомов кислорода; ее скорость на всех высотах тропосферы и стратосферы на три и более порядка выше скорости реакции (1).

Приведенный выше механизм был предложен в начале 1930-х годов английским геофизиком Чепменом и явился первой попыткой объяснить образование озонового слоя в атмосфере.

Озон в стратосфере постоянно рождается и погибает, следовательно, его слой состоит из равновесного количества. А поскольку это равновесие подвижная, то толщина озонового слоя может меняться. Наблюдаются суточные, сезонные колебания содержания озона, а также циклы, связанные с многолетними изменениями солнечной активности. Наибольшее количество озона (46%) образуется в стратосфере тропического пояса, там максимум его плотности находится примерно на высоте26 кмот поверхности. В средних широтах он располагается ниже: зимой - на высоте22 км, А летом - 24 км. В полярных районах высота максимума составляет всего 13 -18 км, И здесь озон наиболее интенсивно переносится в нижние слои атмосферы.

Существует большое количество причин ослабления озонового щита, вызванного антропогенной деятельностью. В целом их можно объединить в две группы.

1. Выбросы высотных самолетов и ракет

Во-первых, - это запуски космических ракет. Топливо сгорает, «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

Во-вторых, - самолеты. Особенно те, что летят на высотах в 12 -15 км. Пара, выбрасываемой ими и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже12 км, Дают увеличение озона. В городах он - один из составляющих фотохимического смога.

В-третьих, - окиси азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.

Поскольку на сегодня полеты на сверхзвуковых самолетах осуществляются не очень часто, они не наносят существенного вреда озоновому слою. Запуски ракет происходят также не слишком часто, но они могут наносить очень серьезный ущерб озоновому слою. Так, при общей массе орбитального корабля «Спейс Шаттл» сто сорок три с половиной тонны в процессе подъема до высоты50 кмтвердотопливная ракетная система выбрасывает 187 тонн Cl 2 и его соединений, 7 тонн оксидов азота и уничтожает за полет 10 миллионов тонн озона. Это очень много, потому что в земной атмосфере содержится всего 3000 000 000 тонн озона.

Оксиды азота играют важную роль в формировании и разрушении озона, причем в стратосфере происходит каталитическое разрушение озона в тропосфере - каталитическое формирования.

2. Хлорофторовуглеци (ХФУ), или фреоны

Когда-то фреоны рассматривались как идеальные для практического применения химические вещества, поскольку они очень стабильны и неактивны, а значит, не токсичны. Как это ни парадоксально, но именно инертность этих соединений делает их опасными для атмосферного озона. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере (нижнем слое атмосферы, простирающийся от поверхности земли до высоты10 км), Как это происходит, например, с большей частью окислов азота, и в конце концов проникают в стратосферу, верхняя граница которой располагается на высоте около 50 км. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты примерно25 км, Где концентрация озона максимальна, они подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения (рис. 2), не проникает на меньшие высоты из-за экранирующего действия озона. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы фреонов, распадаются на компоненты, обладающие высокой реакционной способности, в частности, атомный хлор. Таким образом, ХФУ переносит хлор с поверхности земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Очень важно, что хлор при разрушении озона действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона прежде чем будет дезактивирован или вернется в тропосферу. Сейчас выброс фреонов в атмосферу исчисляется миллионами тонн, но следует заметить, что даже в гипотетическом случае полного прекращения производства и использования ХФУ немедленного результата достичь не удастся: действие фреонов, которые уже попали в атмосферу, будет продолжаться несколько десятилетий. Считается, что время жизни в атмосфере для двух наиболее широко используемых ХФУ: фреон-11 (CFCl 3) и фреон-12 (CF 2 Cl 2) составляет 75 и 100 лет соответственно.

Рис. 2 Разрушение озонового слоя Земли фреонами Один из самых впечатляющих доказательств того, что хлор действительно является агентом, ответственным за появление озоновой дыры, появился в сентябре 1987 г., когда ученые пролетели на самолете из Южной Америки прямо к Южному полюсу, в зону озоновой дыры. Увеличение и уменьшение концентрации озона почти точным зеркальным отражением уменьшения и увеличения концентрации ClО. Более того, концентрация Cl в самой озоновой дыре в сотни раз превышает любой уровень, который можно было бы объяснить с точки зрения атмосферной химии. Это явление часто называют «дымовой ружьем». Даже производители ХФУ убедились в том, что озоновая дыра нельзя считать нормальным явлением. Это свидетельство глубоких изменений в атмосфере, вызванных искусственными хлорсодержащими загрязнителями.

Ученым потребовалось несколько лет, чтобы найти объяснение появлению озоновой дыры. Вкратце это такое.

Поскольку Антарктида окружена океаном, ветры могут непрерывно циркулировать вокруг континента, на котором нет горных цепей. При южной зимы они образуют вокруг полюсный вихрь, воронку из ветров, что собирает воздух над Антарктидой и удерживает его, не позволяя смешиваться с другой атмосферой. Этот вихрь служит изолированным «реакционным котлом» для полярных атмосферных химических соединений (он значительно сильнее того, что образуется над Северным полюсом, поэтому северная озоновая дыра проявляется значительно слабее).

Рис. 3 Озоновая дыра над Антарктидой Под давлением аргументов, приведенных выше, многие страны начали принимать меры, направленные на сокращение производства и использования фреонов. С 1978 г. в США было запрещено использование фреонов в аэрозолях. К сожалению, использование фреонов в других отраслях ограничено не было. В сентябре 1987 23 ведущие страны мира подписали в Монреале протокол, обязывающую их снизить потребление ХФУ. Сегодня под ним подписались около 150 стран.

К тому, в 1985 г. было подписано Венскую конвенцию об охране озонового слоя, в которой развитые страны признавали факт проблемы разрушения озонового слоя.

Согласно достигнутой договоренности в Монреале развитые страны должны были до 1999 г. снизить потребление хлорофторовуглецив до половины уровня 1986 Для использования в качестве пропеллента (т.е. инертной химического вещества, с помощью которой создается избыточное давление) в аэрозолях уже найден неплохой заменитель фреонов - пропан -бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасна. Однако, такие аэрозоли уже производятся во многих странах. Сложнее дело с холодильными установками - вторым по величине потребителем фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает фреонам по физическим параметрам. Неплохие результаты получены для полностью фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки новых заменителей и уже достигнуты неплохие практические результаты, но полностью эта проблема еще не решена.

Хочется надеяться, что проблема озонового слоя научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в атмосферу в результате антропогенной деятельности.

Озоновые дыры образуются не только над Антарктидой, в зимнее время они постоянно существуют над большей частью Европы, над Восточной Сибирью. Продолжительные экспериментальные исследования содержания озона над Европой показали, что среднеквадратичное отклонение общего содержания озона достигало 10-12% еще в 1957-1979 гг. Согласно исследованиям ряда специалистов по озону Центральный аэрологической обсерватории важнейший вклад в формирование долговременных изменений общего содержания озона в Северном полушарии вносят естественные геофизические процессы. Аномально низкие значения общего содержания озона в 1992-1993 гг. были вызваны мощным извержением вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. Последние исследования показывают, что извержения вулканов сопровождаются значительным выбросом фторсодержащих веществ. Ранее считалось, что подобные вещества могут быть только антропогенного происхождения. Геологи указывают на еще один возможный природный механизм действия на озоновый слой. В ядре Земли растворено значительное количество водорода, который поступает в атмосферу, В атмосфере водород, взаимодействуя с озоном, разрушает его. Через рифтовые разломы в атмосферу наряду с водородом поступает метан, также приводящий к разрушению озонового слоя.[ ...]

Разрушение озонового слоя связано и с другими проблемами глобальной экологии. В частности, повышение интенсивности ультрафиолетового облучения поверхности Земли может повлиять и на интенсивность эволюционных процессов. Мутагенная активность УФ-излучения влияет ведь не только на человека. Все виды наземных растений и животные, ведущие дневной образ жизни, подвергаются его воздействию. Повышение частоты мутаций не проходит бесследно для видов, входящих в состав наземных экосистем. Для видов многочисленных повышение частоты мутаций может, ценой гибели особей, получивших мутации летальные или еублетальные, создать дополнительные возможности приспособления и размножения генетических линий, получивших мутации, случайно оказавшиеся положительными. Однако множество видов в современной ситуации уже находятся на грани исчезновения или снижают численность до опасного уровня. Поскольку абсолютное большинство мутаций нарушают приспособленность видов к условиям их существования и тем самым снижают выживаемость, вероятность исчезновения для многих видов может повыситься. Это обострит проблему сохранения биоразнообразия.[ ...]

Разрушение озонового слоя. Озоновый слой Земли защищает все живое на планете от жесткого ультрафиолетового излучения. Однако ряд веществ, попадающих в атмосферу в результате человеческой деятельности, способен разрушить озоновый слой, катализируя реакции распада озона.[ ...]

Разрушение «озонового слоя». Озоновый слой (озоносфера) - слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона (03) на высоте 20-25 (22-24) км. Содержащееся в озоновом слое количество озона невелико: в приземных условиях атмосферы (при давлении 760 мм и температуре +20° С) он образовал бы слой толщиной всего 3 мм. В атмосфере озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения (рис. 27).[ ...]

Разрушение озонового слоя - один из факторов, вызывающих глобальное изменение климата на нашей планете. Последствия этого явления, названного «парниковым эффектом», крайне сложно прогнозировать. А ведь ученые с тревогой говорят и о возможности изменения количества осадков, перераспределении их между зимой и летом, о перспективе превращения плодородных регионов в засушливые пустыни, повышении уровня Мирового океана в результате таяния полярных льдов.[ ...]

С разрушением озонового слоя повышается интенсивность ультрафиолетового излучения, которое оказывает самое различное воздействие на людей, животных, растения, материалы: может привести к ослаблению иммунной системы организма, вызвать серьезное поражение глаз (по имеющимся данным, число заболеваний катарактой увеличится на 0,6% при разрушении озонового слоя на 1%, в результате на земном шаре ослепнет порядка 100 тыс. человек); согласно прогнозам, уменьшение общего содержания озона на 1% приведет к увеличению числа случаев заболевания раком кожи на 3% .[ ...]

Модель разрушения озонового слоя при одиночном пуске PH «Энергия» можно представить следующим образом. В следе ракеты диаметром несколько сотен метров озон разрушается полностью на всех высотах практически мгновенно. Под влиянием макротурбулентной диффузии выброшенные вещества перемешиваются в столбе диаметром несколько километров за несколько часов. Содержание озона в этом столбе на высотах 16...24 км уменьшается на 15...20% через 2 ч, а затем происходит восстановление озона. Облако ракетных выбросов в атмосфере через неделю достигает в диаметре нескольких сотен километров. Максимальное разрушение озона в облаке происходит на высотах 24...30 км примерно через 24 дня после прохождения PH. Одновременно в тропосфере и ионосфере происходит образование озона. С учетом компенсирующего положительного эффекта общее содержание озона в районе пуска PH «Энергия» (в пределах вертикального столба диаметром 550 км) уменьшится через 24 дня на 1,7%, или, в массовом отношении, на 27 тыс. т. В табл. 13.6, 13.7 приведены данные о разрушении озонового слоя.[ ...]

Вопросам разрушения озонового слоя Земли уделяется достаточно большое внимание. Однако до сих пор действующих средств защиты озонового слоя от воздействия PH пока нет. Предложено компенсировать снижение концентрации озона в зоне прохождения PH с помощью специально разработанных озонаторов, либо устанавливаемых на борту PH, либо размещаемых в атмосфере по траектории движения PH.[ ...]

Причиной разрушения озонового слоя является попадание в него хлора и оксидов азота, которые содержатся в основном в промышленных выбросах и выбросах автомобилей. В этих процессах наиболее значимо первое вещество.[ ...]

Сохранение озонового слоя - одна из глобальных задач мирового сообщества. Для предотвращения разрушения озонового слоя необходим отказ от хлорсодержащих веществ. В 1987 г. 34 страны подписали Монреальский протокол об ограничениях производства хлорированных и фторированных углеводородов. Эта практика расширяется, и за этим направлением большое будущее. Другим направлением является создание систем генерации озона в атмосфере, что связано с серьезными затратами.[ ...]

Об опасности разрушения озонового слоя ученые предупреждали еще в начале 50-х годов и связывали его с оксидами азота, выбрасываемыми сверхзвуковыми самолетами. Но в 1974 г. было выяснено, что «дыры» в озоновом экране образуются в результате воздействия искусственных химикатов - фторхлоруглеродов (ФХУ). Эти газы широко используют в парфюмерной промышленности, в производстве холодильных установок, кондиционеров и огнетушителей.[ ...]

Природной причиной разрушения озонового слоя из-за поступления в стратосферу атомарного хлора является хлорме-тан (СН3С1) - продукт жизнедеятельности организмов в океане и лесных пожаров на суше. В то же время достоверно установлено, что в результате деятельности человека в атмосфере появился значительный избыток азотных и галогеноуглерод-ных соединений.[ ...]

Определенную долю в разрушение озонового слоя вносят высокоэнергичные потоки протонов. Их взаимодействие с атмосферной средой приводит к уменьшению количества озона.[ ...]

К загрязнителям, вызывающим разрушение озонового слоя, который поглощает часть падающего на Землю излучения Солнца, относятся озоноразрушающие вещества искусственного происхождения.[ ...]

В изучении и приостановлении разрушения озонового слоя участвует ряд государств, действуют более 140 станций-обсерваторий. Программа спасения озонового слоя Земли постепенно выходит на уровень общегосударственной и международной политики. Перспективны, прежде всего, программы многостороннего сотрудничества в области охраны окружающей среды. Моделирование глобальных процессов в окружающей среде невозможно без учета многих факторов, связанных с технической политикой развития отдельных государств. Загрязнения не знают границ, их распространение постепенно охватывает все большие территории, и лишь объединяя усилия всех государств можно сохранить Землю - наш общий дом.[ ...]

Одной из глобальных проблем является разрушение озонового слоя Земли. Озон образуется в стратосфере из молекулярного кислорода путем присоединения к нему атомарного кислорода, который образуется под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца (в результате фотодиссоциации молекулярного кислорода). Стратосферный озон (озо-носфера) расположен на высотах от 10 до 45 км. Общее содержание озона в этом слое невелико: толщина приведенного к нормальному давлению) слоя составляет всего около 3 мм. Слой озона защищает поверхность Земли (и все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Поглощая это излучение, озон существенно влияет на распределение температуры в верхней атмосфере. Разрушение молекул озона очень сильно зависит от наличия различных малых составляющих (окислов азота, водорода, хлора, брома). В их присутствии фотохимические реакции разрушения озона носят каталитический характер - количество циклов разрушения озона при этом составляет от сотен до миллионов.[ ...]

Предупреждение Роуланда и Молины о грядущем разрушении озонового слоя с серьезнейшими последствиями для человечества хотя и было замечено как специалистами, так и политиками, но не вызвало солидных, согласованных действий на международном уровне. Вяло текли переговоры о подготовке международной конвенции по защите озонового слоя, которая в конце концов была заключена в Вене в 1985 г. Венская конвенция явилась фактически де-кларацией о необходимости международного сотрудничества в этой области, а не действенным инструментом для решения проблемы.[ ...]

Ведущаяся уже с 1974 г. дискуссия о возможности разрушения.озонового слоя в стратосфере побудила рассмотреть возможности сокращения производства фторхлоруглеводородов и привлекла внимание к обсуждению надежности такого прогнозирования. В настоящее время вредное воздействие фреонов на атмосферу можно считать совершенно однозначно установленным. Однако всем требованиям об изъятии этих веществ из обращения противостоят трудности перестройки в краткие сроки химических производств.[ ...]

В последнее время возникло предположение, что в разрушении озонового слоя участвует также метан. В течение ряда лет концентрация метана в атмосфере непрерывно возрастает. Достоверных теорий о химизме разрушения озона метаном пока не предложено.[ ...]

Запуск мощных ракет, полеты самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, уничтожение леса пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреонов в технике, бытовой химии и парфюмерии-главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли. Разрушение озонового слоя сопровождается рядом опасных и скрытых негативных воздействий га человека и живую природу.[ ...]

С антропогенными изменениями атмосферы связано и разрушение озонового слоя, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро процесс разрушения озонового слоя происходит над полюсами планеры, где появились так называемые озоновые дыры. В 1987 году зарегистрирована расширяющаяся год от года (темпы расширения - 4% в год - озоновая дыра над Антарктикой (выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике (рис. 13.3).[ ...]

Установлено, что озон определяет температуру верхнего слоя атмосферы и играет существенную роль в общей циркуляции атмосферного воздуха. Разрушение озонового слоя может привести к усилению ультрафиолетовой радиации, вызывающей канцерогенный эффект, и нарушению процесса фотосинтеза растений. Сенсационные сообщения о возможности разрушения природного слоя озона в атмосфере под действием ядерных взрывов и в связи с интенсивным развитием авиации и ракетной техники стимулировали в 1985 г. принятие Венской конвенции об охране озонового слоя.[ ...]

Глобальный риск для всего живого населения планеты связан с разрушением озонового слоя, изменениями климата вследствие накопления парниковых газов в атмосфере и тепловым излучением крупных промышленных и населенных центров, уничтожением лесов (как тропических, так и северных) - мощного источника кислорода и регуляторов климата планеты.[ ...]

Среди глобальных проблем современной экологии (парниковый эффект, разрушение озонового слоя, загрязнение воды и атмосферы, радиоактивные отходы и др.) акустическое загрязнение - одно из наиболее тревожных, поскольку не меньше влияет на людей, чем, например, разрушение озонового слоя или кислотные дожди. Неблагоприятное акустическое воздействие в той или иной мере, по-видимому, ощущает каждый второй человек на планете. Широкое внедрение в промышленность новых интенсивных технологий, рост мощности и быстроходности оборудования, широкое использование многочисленных средств наземного, воздушного и водного транспорта, повсеместное применение разнообразного электрифицированного бытового оборудования - все это привело к тому, что человек на работе, в быту, на отдыхе, при передвижении и пр. подвергается многократному воздействию вредного шума.[ ...]

С одной стороны, метан усиливает вредный парниковый эффект, с другой - спасает от разрушения озоновый слой. Теперь понятно, почему озоновые дыры то появляются, то исчезают и постоянно меняют размеры. Все зависит от климата.[ ...]

За исключением индикаторов глобальных процессов экодинамики (потепление, проблема разрушения озонового слоя и т.п.) и отдельных биологических параметров (например, диапазон продуктивности популяции форели в Великих озерах) остальные индикаторы не имеют ясно определенной территориальной привязки. Это связано с противоречием между свойством таких индикаторов, как элемент управления, требующий применения в пределах обеспеченных статистическими данными административных границ, и многовариантностью индицируемых природных систем и процессов.[ ...]

В 1992 г. был принят Монреальский протокол о том, что человечество обеспокоено прогрессом разрушения озонового слоя, а в 1996 г. Нобелевскую премию получили Ф. Роуланд, М. Мосина (США) и П. Крутцен (Германия) за открытие разрушающего действия фреонов на озоновый слой.[ ...]

Сохранение биологического разнообразия, предотвращение глобального изменения климата, борьба с разрушением озонового слоя, охрана уникальных природных зон, обмен природоохранными технологиями и информацией и некоторые другие чрезвычайно важные для безопасности биосферы экологические проблемы относятся к приоритетным направлениям международного сотрудничества. В их реализации принимают участие многие страны мира, в том числе Россия.[ ...]

Загрязнение окружающей среды является одной из главных причин глобального потепления и изменения климата, разрушения озонового слоя атмосферы, опустынивания и других процессов, протекающих на глобальном и региональном уровнях. Оно в большинстве случаев играет роль основного фактора формирования неблагоприятной экологической обстановки при техногенных авариях и катастрофах.[ ...]

Вместе с тем, загрязнение окружающей среды во многом является причиной глобальных изменений климата и возникновения тенденции потепления, разрушения озонового слоя атмосферы. Значительную роль загрязнение окружающей среды играет также в опустынивании и деградации земель и сокращении площадей сельскохозяйственных угодий.[ ...]

Такие изменения сопровождаются ростом загрязнения воздушного бассейна, угрозой истощения его кислородных ресурсов, нарушением защитных функций, выполняемых атмосферой, в результате разрушения озонового слоя; .увеличением шума и вредных излучений, негативным воздействием на погоду и климат. В этих условиях важнейшей задачей является полный учет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и оценка их воздействия на природную среду.[ ...]

Количество озона в атмосфере невелико (2 10 6 % по объему), но он играет важную роль в предохранении земной поверхности от жесткой составляющей ультрафиолетовой части солнечного спектра. Разрушение озонового слоя происходит в результате окисления озоном различных веществ, в том числе оксидов азота, образующихся при сгорании топлива самолетов и ракет.[ ...]

В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.[ ...]

Аналогичный рынок акций-разрешений планируется создать и по другим видам характерных загрязняющих веществ. В частности, ООН позитивно рассмотрела вопрос о создании международного рынка загрязнений на выбросы хлорфторуглеродов, приводящих, как известно, к разрушению озонового слоя Земли.[ ...]

Изменение целей, показателей и критериев экономического развития. Перестройка экономики, начавшаяся под давлением экологического кризиса, должна включать в себя отказ от тех видов деятельности, которые вносят основной вклад в глобальное потепление климата, разрушение озонового слоя и служат источником других опасностей для здоровья человека и состояния окружающей среды. Характерными чертами устойчивой экономики является ориентация на возобновляемые источники энергии, сбережение и эффективное использование всех видов ресурсов, минимизация количества производимых отходов и опасных материалов, максимизация вторичного использования ресурсов и особенно качественное развитие, а не количественный рост всех отраслей хозяйства . Основная цель - стабильность экономики, а не ее рост .[ ...]

Атмосферу, как и другие сферы Земли, загрязняют со всеми вытекающими последствиями как естественные (выветривание, вулканы), так и антропогенные загрязнители (аварии реакторов, техники, добыча ископаемых, промышленность, энергетика, транспорт, быт). К последствиям загрязнения атмосферы относятся разрушение озонового слоя (разрушение его на 50% повышает ультрафиолетовое облучение и в 10 раз - температуру).[ ...]

Существенное влияние на атмосферные процессы, особенно тепловой режим, оказывает озон. Он, в основном, сосредоточен в стратосфере, где вызывает поглощение ультрафиолетовой солнечной радиации. Средние месячные значения общего содержания озона изменяются в зависимости от широты и времени года и составляют толщину слоя в пределах 2,3 - 5,2 мм при наземных значениях давления и температуры. Наблюдается увеличение содержания озона от экватора к полюсам и годовые изменения с минимумом осенью и максимумом весной. В настоящее время отмечено разрушение озонового слоя под влиянием хозяйственной деятельности. Главными разрушителями озонового слоя являются фреоны (хладоны), представляющие собой группу галогеносодержащих веществ. Фреоны инертны у поверхности Земли, но, поднимаясь в стратосферу; они подвергаются фотохимическому разложению, выделяют ион хлора, служащий катализатором химических реакций, разрушающих молекулы озона.[ ...]

Риск есть количественная мера опасности в отношении вероятности того, что связанные с ним ущерб или нежелательные последствия станут реальностью . Экологический риск - это оценка вероятности появления негативных изменений в окружающей среде, вызванных антропогенной деятельностью (развитие тепличного эффекта, разрушение озонового слоя экрана Планеты, кислотные осадки, радиоактивное загрязнение, недопустимая концентрация тяжелых металлов, например, в озерах или водохранилищах ГЭС, недопустимое изменение гидрологического режима и т.п.) .[ ...]

Например, хлорфторуглероды (фреоны) оказывают токсическое действие на организм человека, но при малых дозах эффект не заметен. Одновременно эти газы относятся к «парниковым», и при их накоплении в атмосфере возникают такие глобальные изменения, как перераспределение осадков или потепление. Результатом присутствия фреонов в атмосфере является разрушение озонового слоя и, как следствие, повышение мутагенного эффекта ультрафиолетовых лучей Солнца. Анализ всей цепочки воздействия на биоту показывает, что даже небольшие концентрации этих веществ ведут к значительным изменениям в организме.[ ...]

Атмосфера играет огромную роль во всех природных процессах, в первую очередь она регулирует тепловой режим и общие климатические условия, а также защищает человечество от вредного космического излучения. Основными газовыми компонентами атмосферы являются азот (78%), кислород (21%), аргон (0,9%) и углекислый газ (0,03%). Газовый состав атмосферы меняется с высотой. В приземном слое из-за антропогенных воздействий количество углекислого газа возрастает, а кислорода снижается. В отдельных регионах в результате хозяйственной деятельности в атмосфере увеличивается количество метана, оксидов азота и других газов, вызывающих такие неблагоприятные явления, как парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, смог. И наконец, воздух - необходимое условие жизни на Земле.[ ...]

При дальнейшем движении на активном участке полета по траектории PH проходит через тропосферу, стратосферу и нижнюю часть ионосферы (термосферу). Кроме перечисленных факторов техногенного воздействия на окружающую среду на стартовом участке имеют место специфические, наиболее значимые факторы воздействия на атмосферу на активном участке полета: образование ударных волн и скачков уплотнения при движении PH, достигшей трансзвуковых и сверхзвуковых скоростей, и как следствие газодинамическое возмущение атмосферы; разрушение озонового слоя в стратосфере; уменьшение концентрации заряженных частиц в ионосфере; падение отработавших ступеней PH на Землю по трассам пуска и т.д.[ ...]

В результате бурной техногенной деятельности, необдуманного отношения к окружающей среде, бесконтрольного научно-технического прогресса, усиленного давления на природу, хищнического использования природных ресурсов Земли отчетливо видны возникшие глобальные экологические проблемы, составляющие общего экологического кризиса: загрязнение атмосферы, гцдросферы, литосферы вредными техногенными отходами; изменение климата, в первую очередь, его потепление за счет «парникового эффекта», с последующей возможностью затопления значительных заселенных территорий; разрушение озонового слоя в атмосфере и возникновение опасности воздействия коротковолнового ультрафиолетового (УФ) излучения, губительного для всего живого на Земле; истощение материальных и природных ресурсов; уничтожение лесов, образование пустынь; обеднение биологических видов флоры и фауны; рост населения планеты и обеспечение его продовольствием, жилищем, одеждой; распространение вирусной заболеваемости среди регионов; нарушение генетической целостности ландшафтов; эстетические и этические аспекты деградации окружающей природной среды; несоответствие восстановительных способностей природы и техногенного воздействия и т. д.[ ...]

По характеру воздействия загрязнения подразделяют на первичные и вторичные. Первичное загрязнение - поступление в окружающую среду непосредственно загрязнителей, образуемых в ходе естественных природно-антропогенных и чисто антропогенных процессов. Вторичное загрязнение - образование (синтез) опасных загрязнителей в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в окружающей среде. Так, из нетоксичных составляющих при некоторых условиях образуются ядовитые газы - фосген; фреоны, химически инертные у поверхности Земли, вступают в стратосфере в фотохимические реакции, вырабатывая ионы хлора, служащие катализатором при разрушении озонового слоя (экрана) планеты. Отдельные реагенты такого взаимодействия могут быть неопасными.[ ...]

На глобальном уровне был решен ряд экологических проблем международного масштаба. Большим успехом международного сообщества стало запрещение испытаний ядерного оружия во всех средах, кроме пока подземных испытаний. Достигнуты соглашения о мировом запрете китобойного промысла и правовом межгосударственном регулировании вылова рыбы и других морепродуктов. Заведены международные Красные книги с целью сохранения биоразнообразия. Силами мирового сообщества проводится изучение Арктики и Антарктики как естественных биосферных зон, не затронутых вмешательством человека, для сравнения с развитием зон, преобразованных человеческой деятельностью. Международным сообществом принята Декларация о запрещении производства хладагентов-фреонов, способствующих разрушению озонового слоя (Монреаль, 1972).[ ...]

Термодинамический кризис вызывает климатические изменения в биосфере, связанные с парниковым эффектом, возникающим из-за загрязнения атмосферы парниковыми газами (см. разд. 9.1.1.1). Растущее потребление энергии и выделение парниковых газов грозит планете глобальной экологической катастрофой. Может произойти повышение уровня Мирового океана и затопление прибрежных земель (таких, как земли северной Европы) и многих крупных городов. Кроме этого, уже сейчас наблюдаются локальные кризисные климатические ситуации, связанные с возникновением торнадо, цунами, резкими перепадами погоды, наводнениями - все это результат нарушения термодинамического режима нашей планеты.[ ...]

Одним из основных загрязнителей, влияющих на прозрачность воздуха, является диоксид углерода. Ежегодно количество С02 в атмосфере возрастает на 0,4%. Подсчитано, что содержание С02 в атмосфере при сегодняшнем уровне технологии будет удваиваться каждые 23 года, что может привести к глобальному повышению температуры. Принимая во внимание, что при сжигании топлива за год в окружающую среду поступает 14,2- 1016 кДж теплоты, можно предположить, что, рассеиваясь в околоземном пространстве, эта теплота приведет к существенному изменению его температурного режима. Следует отметить, что в процессах, обеспечивающих нормальные условия развития экосистем, важную роль играет озон. Хотя в атмосфере содержание озона невелико (2 ■ 10 б % по объему), тем не менее его роль в защите поверхности Земли от жесткого ультрафиолетового излучения трудно переоценить. Разрушение озонового слоя на 50% повлечет за собой увеличение дозы ультрафиолетового облучения в 10 раз.

Земля – это единственная планета в Солнечной системе, на которой есть жизнь. Существование живых организмов возможно потому, что планету защищает от смертоносного солнечного излучения озоновый слой, расположенный в стратосфере (10 – 50 км от планетарной поверхности). Озон – газ голубоватого цвета, молекула которого состоит из трех атомов кислорода. Его название в переводе с греческого языка означает «пахнущий». Действительно, после , глубоко вдохнув воздух, можно почувствовать, как пахнет газ.

Без озонового слоя планета буквально сгорит под ультрафиолетовым воздействием Солнца. Однако человечество так и не научилось быть благодарным за возможность жить на Земле. Озоновые дыры существовали на планете всегда. Они то появляются, то исчезают по естественным причинам. Однако в результате антропогенной деятельности отмечается опасное расширение незащищенных озоном участков атмосферы, из-за чего Земля становится все более подверженной воздействию ультрафиолета.

Что такое озоновые дыры?

Не стоит думать, что озоновая дыра – пространство в атмосфере, полностью лишенное защитного газа. В действительности озон на этом участке присутствует, но в меньшей концентрации. Сквозь такой участок атмосферы ультрафиолетовому излучению легче пробиться к земной поверхности. В пределах озоновой дыры концентрация голубого газа может составлять всего 30% от нормы.

Озоновая дыра над Антарктидой

Первую и самую большую озоновую дыру, в диаметре достигающую 1000 км, выявили в 1985 году над Антарктидой. Концентрация газа в этом пространстве была ниже нормы на 50%, причем наибольшее истощение озонового слоя отмечалось на расстоянии 15 – 20 км от планетарной поверхности.

Для дыры над южной приполярной областью характерна сезонность появления и исчезновения. Существенное снижение концентрации газа отмечается в конце зимы и ранней весной (в южном полушарии это август и сентябрь). Обусловлено такое явление особенностями приполярного климата.

В период антарктической зимы вследствие понижения температуры воздуха формируется вихрь. Воздушная масса в составе вихря циркулирует вокруг южного полюса. Смешивание с воздушными массами других широт слабое, либо вообще отсутствует. В период полярной зимы планетарная поверхность лишена солнечного света, формирование озона остановлено. А накопившийся летом газ постепенно разрушается, так как молекулы вещества не отличаются стабильностью. Когда заканчивается полярная ночь, возвращается антарктическое лето, концентрация озона начинает медленно расти и к концу лета достигает максимального значения.

Вид из космоса

Аналогичная сезонная дыра, но не такая крупная, находится над Северным Ледовитым океаном. Образования меньшего размера выявляются исследователями по всему земному шару.

Причины разрушения озонового слоя

Причинами истощения озонового слоя являются факторы двух типов:

• естественные (природные процессы, вызывающие загрязнение воздуха);
• антропогенные (обусловленные влиянием человека).

Естественная причина возникновения областей с пониженной концентрацией озона – процессы, происходящие в приполярных областях планеты. Согласно научной теории, в полярные ночи, когда из-за отсутствия солнечного излучения в атмосфере не вырабатывается озон, происходит формирование хлорных облаков. Хлор, составляющий основу облачной массы, оказывает разрушающее воздействие на оставшийся в стратосфере озон.

Образовавшаяся дыра затягивается, как только наступает полярный день, солнечный ультрафиолет вступает во взаимодействие с молекулами кислорода. Образующийся голубой газ, представляющий собой концентрированный вариант кислорода, поднимается в стратосферный слой. Данная теория показывает, что истончение и возобновление озонового слоя – беспрерывный естественный процесс, существовавший всегда.

Также на образование озоновых дыр в атмосфере влияет . При взрывах вулканов в воздух выбрасываются продукты горения, оказывающие разрушающее воздействие на молекулы озона.

Однако в последние десятилетия нарушение озонового слоя приобрело угрожающее масштабы, что обусловлено антропогенным воздействием. Озон – газ неустойчивый. Он разрушается из-за увеличения выбросов хлора, брома, водорода, фреонов и прочих химических соединений, попадающих в атмосферу в результате деятельности человека, создающих парниковый эффект.

Основные источники загрязнения атмосферного пространства:

• заводы и фабрики, не снабженные или недостаточно снабженные очистными установками;
• вносимые в обрабатываемые земли минеральные удобрения;
• реактивные самолеты;
• ядерные взрывы.

При полетах реактивного воздушного транспорта в результате горения топлива в турбинах в воздушное пространство выбрасываются оксиды азота. Оказавшись в стратосфере, они разрушают молекулы голубого газа. Сегодня 1/3 выбросов азотных оксидов приходится на воздушный транспорт.

Ядерные испытания запрещены ООН в 1996 году, однако вызванная ими экологическая проблема до сих пор существует. При ядерном взрыве образовывалось гигантское количество оксидов азота, разрушающих озоновый слой. За 20 лет, в течение которых проводились ядерные испытания, в атмосфере распространилось более 3 млн. тонн азотных соединений.

Минеральные удобрения, попадая в грунт и взаимодействуя с почвенными микроорганизмами, тоже путем сложных химических реакций преобразуются в оксиды азота.

Последствия озоновых дыр

Уменьшение озонового слоя приводит к усилению воздействия солнечного излучения на поверхность планеты. Солнечная радиация без озонового экрана несет смертельную опасность для живых организмов.

Главным последствием разрушения озонового слоя Земли станет вымирание всех представителей животного и растительного мира. Уже сегодня ученые отмечают массовую гибель морских планктонных видов и глубоководных обитателей вследствие усилившегося негативного воздействия ультрафиолета.

Что касается влияния на человека, то повышение солнечной радиации отрицательно сказывается на состоянии кожного покрова, становится причиной возрастания случаев меланомы – рака кожи. Если количество поступающего на Землю ультрафиолета будет расти, то возрастет заболеваемость и другими онкологическими патологиями. Так, если уровень голубого газа в стратосфере понизится еще на 1%, то количество раковых больных будет повышаться на 7 тысяч в год.

Способы решения проблемы

Поскольку главный виновник уничтожения озонового слоя планеты – человеческая деятельность, то для нормализации состояния атмосферы требуется создание новых технологий производства и эксплуатации, направленных на существенное сокращение и даже исключение выбросов фреонов и других вредных соединений.

Чтобы предупредить появление озоновых дыр, требуется:

• усовершенствование очистительных конструкций на заводских трубах;
• сокращение применения минеральных удобрений;
• создание транспортных средств, работающих не на горючем топливе, а на электричестве и иных источниках энергии.

Такие предупредительные меры дают положительный эффект, однако гораздо эффективнее, по мнению экологов, мероприятия по восстановлению озонового слоя. Имеется в виду распыление искусственно синтезированного газа специальными летательными устройствами на высоте 10 – 30 км над земной поверхностью. Такой метод позволит быстро залатать прорехи в атмосфере, однако он не лишен минусов. Первая проблема – высокая стоимость мероприятия (оно экономически целесообразно только при совместном участии нескольких государств). Вторая проблема – доставка синтетического озона к месту распыления сложна и опасна для перевозчика.

В 1985 году принята Венская конвекция о защите озонового слоя. В 1987 году создан Монреальский протокол, в котором перечислены самые вредные летучие вещества, появляющиеся в воздушном пространстве в результате человеческой деятельности. Страны-участницы обязались сократить выбросы этих веществ, а к началу 21 века исключить.

Результаты международного соглашения заметны. Сократилась площадь озоновых дыр в разных частях планеты, в том числе над Антарктидой. Мировое сообщество продолжает серьезно бороться с проблемой: создаются экологически безопасные транспортные средства, совершенствуются технологии промышленного и сельскохозяйственного производства.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Озон - это модификация кислорода, которая весьма токсична и обладает большой химической реактивностью. Озон образуется в атмосфере из кислорода при электрических разрядах во время грозы и под действием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере. Озоновый слой располагается в атмосфере на высоте 10-15км, а максимальная концентрация озона находится на высоте 20-25км. Озоновый экран остерегает земную поверхность от большого уровня УФ-излучения, губительного для всего живого. Однако, в результате антропогенных воздействий озоновый "зонтик" истощился и в нем стали появляться озоновые дыры с чрезвычайно пониженным содержанием озона.

Целью нашей работы явилось изучение компетентности учащихся 9-11 классов в теме «Озоновый слой».

Для достижения поставленной цели нами предполагалось решить следующие задачи:

Подобрать литературу по теме исследования

Изучить экологические проблемы, связанные с разрушением озонового слоя

Выявить способы сохранения озонового слоя

Провести опрос кадет (9-11 класс) по теме исследования

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Роль озонового слоя для жизни нашей планеты

Озоновый экран. - Слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7-8 км (на полюсах) и 17-18км (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией озона, отражающий жёсткое коротковолновое./Ультрафиолетовое/ космическое излучение, опасное для живых организмов. Основная масса озона находится в стратосфере. Толщина стратосферного озонового слоя, приведенная к нормальным условиям давления атмосферы (101.3 МПа) и температуры (0 о С) на поверхности Земли, составляет около 3 мм. Но реальное количество озона зависит от времени года, от широты, долготы и многого другого. Этот слой защищает людей и живую природу так же и от мягкого рентгеновского излучения. Как считают ученые, благодаря озону стало возможно возникновение на Земле жизни и её последующая эволюция. Озон сильно поглощает солнечную радиацию в различных участках спектра, но особенно интенсивно - в ультрафиолетовой части (с длиной волн менее 400 нм), а с большей длиной волн (более 1140 нм) - значительно меньше.

Озон, образуемый близко от поверхности Земли, называют вредным. В приземных слоях озон образуется под действием случайных факторов. Он возникает во время грозы, при ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно ощутить возле работающей копировальной техники. В загрязнённом воздухе под действием солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон. Жарким туманным днём в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как он разрушает лёгкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, задыхаются и ощущают боль в груди. Деревья и кусты, растущие у загазованных магистралей, при высоких концентрациях озона перестают нормально расти.

К счастью, природа наградила человека обонянием. Концентрация 0.05 мг/л, которая намного меньше предельно допустимой концентрации, прекрасно ощущается человеком, и он может почувствовать опасность. Запах озона - это запах кварцевой лампы.

Но если озон находится на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. До поверхности земли доходит всего 47% солнечной радиации, около 13% солнечной энергии поглощает озоновый слой в стратосфере, остальное поглощают облака (по материалам справочной и учебной литературы).

1.2 Озоноразрушающие вещества и механизм их действия

Озоноразрушающие вещества (ОРВ) это химические вещества, которые способны вступать в реакцию с молекулами озона в стратосфере. В своей основе ОРВ - это хлорсодержащие, фторсодержащие или бромсодержащие углеводороды. К ним относятся:

· хлорфторуглероды (ХФУ),

· гидрохлорфторуглероды (ГХФУ),

· галоны,

· гидробромфторуглероды (ГБФУ),

· бромхлорметан,

· метил хлороформ,

· четыреххлористый углерод

· и метил бромид.

Способность химических веществ разрушать озоновый слой называют озоноразрушающей способностью (ОРС). Для каждого вещества принимается ОРС исходя из ОРС для ХФУ-11, равного 1. ОРС для различных ОРВ приведены в Приложении B.

Таблица 1. ОРС для некоторых ОРВ

Вещества
четыреххлористый углерод
метил хлороформ
бромхлорметан
бромистый метил

В большинстве стран основные объемы потребления ОРВ приходятся на сектор сервисного обслуживания холодильного оборудования и кондиционеров, где ХФУ и ГХФУ используются в качестве хладагентов.

ОРВ также применяются в качестве вспенивающих веществ при производстве пеноматериалов, как чистящие вещества в электронной промышленности, в качестве пропеллентов в аэрозолях, стерилизаторов, средств пожаротушения, фумигаторов для борьбы с вредителями и болезнями, и как сырье для промышленности.

ОРВ используются как хладагенты в холодильных и отопительных системах, системах кондиционирования. ХФУ хладагенты постепенно заменяются менее озоноразрушающими хладагентами ГХФУ (ОРС и ПГП>0), ГФУ (ОРС=0, а ПГП>0) и гидроуглеродами (ОРС и ПГП =0).

Во многих бытовых холодильниках используется ХФУ-12. В коммерческих холодильных установках для демонстрации и хранения свежих и замороженных продуктов в качестве хладагента можно использовать ХФУ-12, R-502 (смесь ХФУ-115 и ГХФУ-22) или ГХФУ -22.

Холодильное оборудование и кондиционеры для автомобильного и железнодорожного транспорта содержат ХФУ-11, ХФУ-12, ХФУ-114, ГХФУ-22 или смеси с ХФУ: R-500 (смесь ХФУ-12 и ГФУ-152а) и R-502 (смесь ХФУ-115 и ГХФУ-22).

Системы кондиционирования и отопления зданий могут содержать большое количество ГХФУ-22, ХФУ-11, ХФУ-12 или ХФУ-114. В кондиционерах большинства старых автомобилей в качестве хладагента применяются ХФУ. Многие заменители ХФУ-12, не требующие замены оборудования, основаны на смесях, содержащих ГХФУ.

В аэрозолях распыляют лаки, дезодоранты, пену для бритья, духи, инсектициды, стеклоочистители, чистящие вещества для печей и духовок, фармацевтическую продукцию, ветеринарную продукцию, краски, клеи, смазки и масла.

В качестве стерилизаторов в медицине используют смеси ХФУ-12 и этилен оксида. Составляющая ХФУ снижает риск возгорания и взрывоопасности этилен оксида. Эта смесь содержит около 88 % ХФУ-12 и носит название 12/88. Этилен оксид полезен при стерилизации инструментов, которые особенно чувствительны к теплу и влажности, таких как катетеры, а также медицинского оборудования с волоконной оптикой.

В целях пожаротушения применяются галлоны и ГБФУ. Сейчас они часто заменяются пенами или углекислым газом.

Бромистый метил использовался и используется как пестицид при фумигации почв для защиты растений и уничтожения вредителей. Он также применяется для карантинной обработки и обработки грузов перед транспортировкой.

ГХФУ и четыреххлористый углерод повсеместно употребляются как сырье для химического синтеза. Четыреххлористый углерод также применяется как катализатор процессов. ОРВ, используемые как сырье, обычно не выбрасываются в атмосферу, и, тем самым, не способствуют разрушению озонового слоя.

1.3 «Озоновые дыры»

В «озоновой дыре» содержание озона меньше, чем в самом экране. Здесь содержание этого газа ниже нормы на 30 - 50 %. Защитные свойства этого озонового слоя уменьшаются. Более 2000 лет общее количество озона менялось незначительно. Об этом свидетельствует реконструкция газового состава атмосферы, сделанная по результатам анализа пузырьков воздуха из Антарктических ледовых кернов.

В 1974 г американские учёные Ш. Роуланд, М. Молина обнаружили, что озоновый слой Земли разрушается под воздействием хлора, который содержится во фреонах. С этих пор научный мир раскололся на две части. Одни полагают, что колебания в толщине озонового слоя вполне закономерны и регулируются вполне закономерными, естественными природными процессами; другие считают, что в озоновых страданиях виноваты люди с их техническим воздействием на окружающую среду.

В 1995 году ученые Роуланд, Молина и немецкий ученый П. Крутцен были удостоены Нобелевской премии за исследования в области образования и распада озона в земной атмосфере. Концентрация озона обычно повышена в полярных и приполярных областях. Исследуя концентрацию озона в атмосфере с помощью спутниковых наблюдений, ученые обратили внимание, что общее содержание стратосферного озона каждой весной уменьшается: в 1986 - 1991г.г. его количество над Антарктидой было на 30 - 40% ниже, чем в 19967 -1971 г.г., а в1993 году общее содержание стратосферного озона уменьшилось на 60%, и 1987 - 1994 г.г. его малое количество оказалось рекордным: почти в четыре раза меньше нормы. В 1994г в течение шести весенних недель над Антарктидой озон полностью исчез в нижних слоях стратосферы.

Так значительное истощение озона каждой весной было установлено сначала над Антарктидой, а затем над Арктикой. Площадь каждой дыры составляет около 10 млн. км 2 . В настоящее время выяснено, как образуется антарктическая озоновая дыра: это происходит в результате сочетания многих процессов в атмосфере Антарктики. Решающую роль здесь играют фреоны, доставляющие хлор и его окислы, и так называемые полярные стратосферные облака, образующиеся в период полярной ночи в очень холодной стратосфере. Таким образом, если выбросы фреонов будут продолжаться, можно ожидать расширения «дыр» над полюсами.

Размеры озоновой дыры, также как и содержание озона в ней, может меняться в значительных пределах. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количества озона в соседних участках снижается. Дыры могут даже перемещаться. Например, зимой 1992 г слой озона над Европой и Канадой стал на 20% тоньше.

Сейчас в мире работает более 120 озонометрических станций, 40 из них - на территории России. Измерение общего содержания озона с Земли обычно производятся с помощью спектрофотометра Добсона. Точность таких измерений составляет +1-3%. В России для измерения общего содержания озона чаще используют фильтровые озонометры, точность их измерений несколько ниже. Распределение озона в атмосфере изучают и с помощью приборов, установленных на спутниках (в России -спутник « Метеор», в США - спутник « Нимбус»).

Озоновая дыра образуется над теми территориями, где сосредоточены предприятия, производящие озоноразрушающие вещества. В 70-80-х гг снижение концентрации озона над территорией России было эпизодическим. Но со 2-ой половины 90-х гг в зимнее время это явление стало наблюдаться над обширными районами России уже регулярно. Озоновые дыры в последние годы образуются над Сибирью и Европой, что ведёт к увеличению заболеваемости раком кожи у людей и другими заболеваниями. Это непременно отразится также и на других обитателях планеты.

1.4 Меры принимаемые по защите озонового слоя

Для сохранения озонового слоя необходимо сократить выбросы промышленных веществ в атмосферу. Так же, важным фактором является сокращение применения фреонов как хладагентов и в производстве аэрозолей; ограничить количество выхлопных газов автомобилей и уменьшать в них количество веществ, способных разрушать озоновый слой.

Весьма разумно будет увеличивать площади зеленых насаждений, а при строительстве новых и реконструкции старых промышленных предприятий продумывать весь комплекс экологических мер, призванных минимизировать пагубное воздействие промышленности и сельского хозяйства на состояние природной среды

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объект и методы исследования

2.1.1 Объект исследования

В качeствe объекта исследования нами были выбраны учащиеся кадетского корпуса.

2.1.2 Мeтоды исслeдования

Основу исслeдования компетентности учащихся ГККК (9-11 классы) в причинах разрушения озонового слоя составил опрос кадет по составленной анкете.

2.2 Результаты эксперимента и их обсуждение

Нами были определены причины разрушения озонового слоя, которые, по мнению учащихся 9-11 классов, являются наиболее актуальными в настоящее время (рис.1).

Рис.1. Актуальность причин разрушения озонового слоя

Наибольший вред озоновому слою, по мнению кадет, приносит использование фреона в больших масштабах (34 %) и запуск космических кораблей (27 %). Полёты сверхзвуковых самолётов и выброс в атмосферу хлора выбрали 18 и 21 % кадет соответственно.

Также мы вывили, какие способы защиты озонового слоя, по мнению кадет, наиболее эффективно используются в настоящее время (рис. 2).

Рис. 2. Эффективность способов защиты озонового слоя

По результатам тестирования было определено, что большинство участников опроса считают, что в настоящее время в большей степени используются такие способы защиты озонового слоя, как сокращение применения фреонов и использование экологически чистого топлива (31 и 32 % соответственно). Сокращение выброса промышленных веществ в атмосферу и переход на другие источники энергии, по мнению кадет, в настоящее время реализуются не так активно.

Проблему разрушения озонового слоя считают глобальной, несущей опасность планете 72% опрошенных. 17% кадет считают, что толщина озонового слоя достаточно велика для того, чтобы переживать о его разрушении и 11 % опрошенных затруднились ответить.

Рис. 3. Значение проблемы разрушения озонового слоя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема озонового слоя - это одна из глобальных проблем современности. Необходимо регулярно уделять должное внимание изучению данной тематики. Именно поэтому, в целях защиты озонового слоя, созывалось множество различных конференций и симпозиумов, в результате которых были достигнуты определённые соглашения в области сокращения вредных производств. В школах регулярно проходит изучение данной проблемы. Нами было выявлено, что большинство учащихся 9-11 классов Горожанского казачьего кадетского корпуса считают данную проблему актуальной в настоящее время и являются компетентными в вопросах охраны и защиты озонового слоя.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Биоиндикация стратосферного озона / Коллектив авторов. - Москва: СИНТЕГ, 2006. - 194 с.

Бондаренко С. Л. Оценка состояния озонового слоя земли: моногр. / С. Л. Бондаренко. - М.: LАР Lаmbert Асаdemiс Рublishing, 2012. - 132 с.

Кароль. И.И., Киселёв А.А. Кто или что разрушает озоновый слой Земли?// Экология и жизнь.- 1998.- № 3 - с.30-33

Киселёв В.Н. Основы экологии - Минск: Унiверсiтэцкае, 1998. - 143-146.

Рассел, Джесси Озоновый слой / Джесси Рассел. - М.: VSD, 2012. - 501 с.

Россия в окружающем мире. Аналитический ежегодник. Руководитель проекта: Марфенин Н.Н. Под общ. ред.: Моисеева Н.Н., Степанова С.А. - М.: МНЭПУ, 1998.- 67-81

Сакаш И. Моделирование и прогнозирование параметров озонового слоя / И. Сакаш. - М.: LАР Lаmbert Асаdemiс Рublishing, 2012. - 116 с.

Сверлова Л. Озоновый слой атмосферы и его роль в биосфере Земли: моногр. / Л. Сверлова. - М.: Раlmаrium Асаdemiс Рublishing, 2012. - 324 с.

Снакин В. Экология и охрана природы. Словарь - справочник. - Под ред. академика Яншина А.Л.- М.: Аkаdemiа. 2000.- 362-363.

Справочник по охране геологической среды. Т.1./ Г.В. Войткевич, И.В. Голиков и др./ Под ред. Войткевича Г.В. - Ростов-на -Дону: Феникс,1996. -

Холопцев А. Изменчивость озоновой дыры: факторы и прогнозы / А. Холопцев, М. Никифорова. - М.: LАР Lаmbert Асаdemiс Рublishing, 2012. - 196 с.2.

Яншин А.Д. Научные проблемы охраны природы и экологии // Экология и жизнь.-1999.-№ 3 -с.8-9.