Озоновые дыры

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ         

1. Что такое озоновая дыра и причины ее возникновения                               3       2. Влияние озонового слоя на живые организмы                                             7

3.  Меры по предупреждению появления озоновых дыр                               10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ    

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В составе атмосферы есть особый слой - озоновый, он отражает жесткое космическое излучение, которое губительно опасно для всего живого на нашей планете, оно ухудшает генофонд флоры и фауны, состояние экосистем, снижает урожайность растений, вызывает у людей различные опасные заболевания (поражение глаз и подавление иммунной системы людей). Озоновый слой находится на высоте 7-18 км и характеризуется высокой концентрацией аллотропной модификации кислорода - озона (O3). Озон поглощает губительное для всего живого ультрафиолетовое излучение Солнца. В этом слое осуществляется процесс рождения и распада трехатомного кислорода О3, под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. На этот процесс затрачивается значительная часть УФ - излучения, остающаяся часть хотя и проникает до самой поверхности Земли, но уже не представляет опасности для живых организмов. Озон быстро распадается. Его содержание зависит от баланса его постоянного рождения и распада.

 Так было миллиарды  лет назад и так будет, пока не иссякнет энергия Солнца. Толщина слоя атмосферы, в котором расположен озон, – около                 45 км, его основная масса сосредоточена на высоте 25 км и в среднем составляет 25 000 000 тонн. Количество озона в атмосфере колеблется в течение суток в связи с изменением освещенности Земли Солнцем, оно имеет также сезонные и годовые колебания. В тропиках содержание озона меньше, чем в наших широтах.

В последние десятилетия выявлено уменьшение концентрации озона над полярными областями Земли. Длиться это, примерно 30 лет, исходя из докладов ученых. Бреши, образующиеся в озоновом слое «обозвали» озоновыми дырами. Причиной, которых являются как природные, так и антропогенные факторы, которые мы и рассмотрим в данном докладе.

 

 

 

1. Что такое озоновая дыра и причины ее возникновения

Озоновая дыра это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. Установлено, что за последние десятилетия концентрация озона локально существенно уменьшилась. Озоновые дыры были обнаружены над Антарктидой (максимальное снижение концентрации озона - в 3 раза), над Арктикой, Восточной Сибирью и Казахстаном.

Подлинная причина появления озоновых дыр не установлена. Но многие ученые считают, что снижение концентрации озона связано с выбросами в атмосферу хлор- и фторсодержащих соединений: фреона, использующегося в холодильной технике, распылителей, применяемых в косметике. Фреоны (хлорфторбромуглеводороды) впервые получены в 1928 году обладают важными для технических приложений свойствами (инертностью, стабильностью, нетоксичностью, негорючестью, нерастворимостью в воде и др.). Они нашли широкое применение в промышленности и быту (в холодильных установках, кондиционерах, аэрозолях, во многих технологических процессах и т.д.). Но под влиянием ультрафиолетового излучения из молекул, например, хлорсодержащих фреонов выделяются атомы хлора, любой из которых при столкновении с молекулами озона «выбивает» из каждой атом кислорода, превращая ее в молекулу кислорода. При этом каждый атом хлора может «перепортить» многие тысячи молекул озона. Кроме этого нужно иметь в виду, что в настоящее время вокруг Земли летает около 14 000 объектов размером более 10 см (старые спутники, ступени ракет, обломки конструкций, инструменты, радиоактивные предметы, запущенные в прошлом США и СССР и др.),         а объектов с меньшими размерами еще больше. Столкновение с ними новых спутников, космических кораблей и самих космонавтов представляет реальную опасность. Но с ежегодными новыми запусками кораблей и спутников масса этого «мусора» растет, и число его объектов увеличивается. Каждый большой и малый такой объект рано или поздно «падает» на Землю и, попадая в плотные слои атмосферы, сгорает в ней. А это тоже разрушающе действует на озоновый слой нашей планеты. И если выпуск и использование фреонов можно прекратить, то количество запусков космических тел будет только множиться.

В 2011 году было сенсационное заявление о росте озоновой дыры над Арктикой, которая может составить по размерам конкуренцию дыре над Антарктикой. Это как обычно, всколыхнуло общественность. Британская телерадиокорпорация ВВС сообщала, что "белое пятно" таких масштабов беспрецедентно для атмосферы северного полюса Земли и причиной появления дыры могли стать как необычно холодные метеоусловия, так и вредные химикаты, используемые человеком. В публикациях приводились опасения ученых, которые говорили, что рекордные потери в плотности озонового слоя усугубят воздействие ультрафиолетовых лучей на жителей северных регионов планеты, в том числе восточной Европы и России. Российские ученые отнеслись к данным сообщениям спокойно и с долей скепсиса, указав, что сами по себе эти сообщения выглядят весьма странными, так как озоновые дыры над обоими полюсами планеты являются сезонными явлениями. Заведующий кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ Александр Кислов прокомментировал данные сообщения и объяснил механизм возникновения озоновой дыры.            Так как в определенное время года, а именно весной, в полярных районах происходит резкое убывание концентрации озона в стратосфере, причем не следует думать, что это на все 100%, а лишь на 20% примерно. Зимой полярные районы сильно охлаждаются, там развиваются низкие температуры из-за того, что полярная ночь и в этих условиях в стратосфере образуются очень мелкие, почти невидимые облака, а когда наступает весна и эта среда, содержащая озон, облучается солнечными лучами, то происходят гетерогенные химические реакции, то есть реакции на поверхности вот этих частичек. И тут благодаря сочетанию явлений - весна, еще холодно, есть низкие температуры, необходимые для этих реакций, но уже появился солнечный свет и начал эту среду облучать, начинаются фотохимические реакции и возникают так называемые озоновые дыры. Дополнительным обстоятельством, по его словам, является специфика воздушных потоков. Если происходит какая-то реакция, нужно чтобы ей ничто не мешало, чтобы не было смешения воздуха. В зимнее и весеннее время над полярными районами циркуляция выглядит в виде циркулярного вихря, который движет воздушные массы вокруг полюса и туда не проникает никакой другой воздух с юга, это дает эффект изолированности системы. Все эти факторы гораздо лучше выражены в Антарктиде, потому что там и холодней, и сильней циркуляция вихря, когда в южном полушарии осень, должна развиться очередная озоновая дыра. Специалисты в этой области так же считают, озоновые дыры - это цикличное явление, которое происходит каждую весну в своем полярном районе, к зиме дыра исчезает, потому что в это время года становится темно и фотохимических реакций не происходит.

Это явление было открыто в конце 80-х гг. ХХ в. экспедицией англичан в Антарктиде, спустя некоторое время - и в Арктике, но на Северном полюсе дыра гораздо менее интенсивна. Озоновые дыры образуются ближе к полюсам, но охватывают значительную территорию, и центр может мигрировать. Центр не обязательно совпадает с полюсом, он может быть расположен и ближе к канадскому побережью, и ближе к нашему побережью, и таким образом распространиться дыра может и на Москву, обычно это происходить в марте-апреле.

Так же существует еще одна причина столь серьезных изменений в озоновом слое земли, считается что это результат сразу нескольких крупномасштабных процессов в Мировом океане: "капризов" Эль-Ниньо в Тихом океане (теплое сезонное поверхностное течение у берегов Эквадора и Перу, параметры которого меняются год от года), аномалий температур значительных участков поверхности в Атлантическом и Индийском океанах. Из общих физических соображений ясно, что как ежегодные, так и более длительные изменения в стратосфере связаны прежде всего с аномалиями температуры океанов. Современные математические методы позволяют выявить наиболее характерные черты этих связей и проследить их эволюцию. Результаты соответствующих расчетов свидетельствуют о том, что изменения концентрации озона в атмосфере, циркуляции в стратосфере, температуры поверхности Атлантического океана хорошо согласуются между собой. Так что, в частности, изменения концентрации озона в атмосфере Северного полушария в зимнее время могут быть результатом температурных аномалий в Атлантике.

К сожалению, наблюдения за изменениями в стратосфере пока слишком непродолжительны, чтобы окончательно выделить одну причину озоновой "дыры" в Антарктике. Однако уже сейчас очевидно, что, рассматривая проблемы озонового слоя и изменений климата Земли, необходимо учитывать не только антропогенные факторы, но и долговременные естественные изменения во взаимодействующей системе "океан - атмосфера". В последнее время стали высказываться предположения о том, что вариации скорости вращения Земли вокруг своей оси каким-то неизвестным пока образом влияют на Мировой океан.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Влияние озонового слоя на живые организмы.

Последствия ослабления озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные. Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. Многие из имеющихся в нем систем испытывают стресс уже при существующих уровнях естественной ультрафиолетовой радиации, и увеличение ее интенсивности для некоторых из них может оказаться катастрофическим. В результате воздействия ультрафиолетового излучения у водных организмов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения и развития, особенно на ранних стадиях. Ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. В условиях истощения стратосферного озона прогнозируется рост и гибель мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной продуктивности Мирового океана. В отличие от водных организмов, высшие растения могут частично адаптироваться к увеличению интенсивности естественной ультрафиолетовой радиации, однако и у них может наблюдаться торможение роста, уменьшение продуктивности и изменения состава, снижающие пищевую ценность. В результате разрушения озонового слоя следует ожидать уменьшение плодородия почв. Весьма вероятным является также вытеснение и отмирания других полезных форм почвенных микроорганизмов, чувствительных к ультрафиолетовой радиации, и размножением устойчивых форм, часть которых может оказаться патогенными.

Для человека естественная ультрафиолетовая радиация является уже фактором риска при существующем состоянии озонового слоя. Реакции на ее воздействие разнообразны и противоречивы. Некоторые из них (образование витаминами Д), улучшает состояние здоровья, другие (ожоги кожи и глаз, старение кожи, катаракто- и канцерогенез) ухудшают его. Типичной реакцией на переоблучение глаз является возникновение острого воспаления наружных оболочек глаза (роговицы и конъюнктивы). Он обычно развивается в условиях интенсивного отражения солнечного света от естественных поверхностей (снежное высокогорье, арктические и пустынных зоны) и сопровождается болевыми ощущениями или ощущением постороннего тела в глазу, слезотечением, светобоязнью и спазмом век. Ожог глаз можно получить за 2 часа в заснеженных зонах и за 6 – 8 часов в песчаной пустыне. Длительное воздействие ультрафиолетовой радиации на глаз может вызвать возникновение катаракты, дегенерацию роговицы и меланому сосудистой оболочки глаза. Хотя все эти заболевания очень опасны, чаще других встречается катаракта, обычно развивающаяся без видимых изменений роговицы. Увеличение частоты катаракт считают основным следствием разрушения стратосферного озона по отношению к глазу. В результате переоблучения кожи развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменениями тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния. В результате разрушения стратосферного озона следует ожидать снижения сопротивляемости населения ряду инфекционных заболеваний. Как минимум, в их число необходимо включить болезни с кожной фазой развития или зависящие от клеточного иммунитета: корь, ветряная оспа, герпес и другие вирусные заболевания с кожной сыпью, индуцируемые через кожу паразитарные болезни типа малярии и лейшманиоза, а также зависящие от клеточного иммунитета туберкулез и некоторые грибковые заболевания.

Естественная ультрафиолетовая радиация ответственна за основную часть опухолей кожи, частота которых у белого населения близка к суммарной частоте опухолей всех других типов, вместе взятых. Существующие опухоли подразделяются на два вида: немеланомные (базальноклеточный и плоскоклеточный раки) и злокачественную меланому. Опухоли первого вида преобладают количественно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Меры по предупреждению появления озоновых дыр.

Наблюдающиеся в настоящее время увеличение степени истощения озонового слоя свидетельствует о недостаточности предпринимаемых усилий по его защите. Казалось бы, количество озона в атмосфере очень велико – около 3 миллиардов тонн. Это, однако, ничтожная доля от всей атмосферы. Если бы весь озон атмосферы находился в приземном слое воздуха, то при «нормальных условиях» (давления 1 атмосфера и температура 25 градусов Цельсия) толщина озонового экрана, защищающего Землю от жесткого УФ-излучения Солнца, составляла бы всего около 3мм. Вместе с тем эффективность озонового слоя очень велика. В частности, специалистами рассчитано, что снижение содержания озона на 1% ведет к такому повышению интенсивности УФ-облучения поверхности, в результате которого количество смертей от рака кожи возрастет на 6-7 тысяч человек в год. Необходимо срочно принимать меры к охране озонового слоя: разрабатывать безвредные хладагенты, способные заменить фреоны в промышленности и быту, экологически безопасные двигатели самолетов и космических ракетных систем, разрабатывать технологии, уменьшающие выбросы окислов азота в промышленности и на транспорте. Существующие международные соглашения по озону, Венская международная конвенция по охране озонового слоя и Монреальский протокол, обязывающий подписавшие его государства вести работу в конкретных направлениях, пока недостаточно эффективны. Еще недостаточно осознана людьми опасность, еще мало талантливых исследователей и инженеров работают в этой области. Но есть и некоторые положительные результаты, которые были достигнуты в результате принятых мер, так например последние измерения озоновой дыры над Антарктидой, достигшей угрожающей площади в 29 миллионов квадратных километров в начале двадцать первого века, дают оптимистичный прогноз. За два прошлых года площадь сократилась и на данный момент составляет 26,9 миллионов квадратных километров. Эксперты WMO (Всемирной Метеорологической Организации) – в частности, норвежец Геир Браатен, - утверждают, что это лишь начало процесса репарации (восстановления) озонового слоя. После того, как были приняты международные соглашения, запрещающие производство и использование фреонов, содержание в верхних слоях атмосферы свободных радикалов хлора и брома, опасных для озонового слоя, стало постепенно сокращаться. Человечество вовремя осознало свою ошибку, и теперь остается лишь ждать, когда все озоновые дыры планеты начнут затягиваться. По оценкам экспертов, существующая в данный момент динамика позволяет прогнозировать полную репарацию к 2040-му году.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Глобальные  проблемы имеют общепланетарный  характер, так как затрагивают жизненно важные вопросы всех стран и народов. При этом по ряду позиций они настолько обострены, находятся в таком критическом состоянии, что любое промедление их решения грозит неминуемой гибелью цивилизации или деградацией условий жизни людей. Следует учитывать, что глобальные проблемы для своего решения требуют громадных усилий всех государств, объединения воедино прогрессивных сил и народов, тесного взаимодействия политических, экономических и научно-технических возможностей. 
       Главная причина их обострения – высокие темпы экономического роста на основе использования достижений научно-технической революции. Глобальные проблемы современного мирового сообщества – это негативные результаты научно-технического и экономического прогресса. Каждый этап прогрессивного развития общества оставляет за собой сложные нерешенные социально-экономические проблемы. Иначе говоря, прогресс неминуемо содержит в себе и элементы регресса. Общество может предотвратить негативные тенденции экономического роста. С позиции негативных последствий научно-технического и экономического прогресса целесообразно рассматривать и всю совокупность глобальных проблем современногомира. 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Журнал "Экология и жизнь". Статья Е.А. Жадина, кандидат физико-математических наук.

2. Интернет ресурсы