Разрушение озонового слоя Земли

Введение

Современный мир отличается необычайной сложностью и противоречивостью событий, он пронизан противоборствующими тенденциями, полон сложнейших альтернатив, тревог и надежд.

Конец ХХ века характеризуется  мощным рывком научно технического прогресса, ростом социальных противоречий, резким демографическим взрывом,  ухудшением состояния окружающей человека природной среды.

Поистине, наша планета никогда  раньше не подвергалась таким физическим и политическим перегрузкам, какие она испытывает на рубеже ХХ –ХХI веков. Человек никогда ранее не взимал с природы столько дани и не оказывался столь уязвимым перед мощью, которую сам же  и создал.

Что же несет нам век  грядущий - новые проблемы или безоблачное  будущее? Каким будет человечество через 150, 200 лет? Сможет ли человек своим разумом и волей спасти себя самого и нашу планету от нависших над ней многочисленных угроз?

Эти вопросы наверняка  волнуют очень многих, но многие ли на нашей планете всерьез задумывались над ними, или посвятили этому жизнь???

 Сегодня, в России, труд по охране окружающей  среды не очень ценится. Да и в любом другом государстве или стране людей, действительно занимающихся проблемами экологии не очень много. А все остальные жители планеты вообще недооценивают свое влияние на природу. По сути, человечество занимается самоубийством.

XX век принес человечеству  немало благ, связанных с бурным развитием научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы. Имеются серьезные проблемы загрязнения (атмосферы, вод, почв), кислотных дождей, радиационного поражения территории, а также утраты отдельных видов растений и живых организмов, оскудения биоресурсов, обезлесения и опустынивания территорий.

Проблемы возникают в  результате такого взаимодействия природы  и человека, при котором антропогенная  нагрузка на территорию (ее определяют через техногенную нагрузку и плотность населения) превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов (комплексов, геосистем) к антропогенным воздействиям.

Местоположение и функции  озонового слоя.

В воздухе всегда присутствует озон, концентрация которого у земной поверхности составляет в среднем 10^-6%. Озон образуется в верхних слоях атмосферы из атомарного кислорода в результате химической реакции под влиянием солнечной радиации, вызывающей диссоциацию молекул кислорода.

Озоновый «экран» расположен в  стратосфере, на высотах от7-8 км. на полюсах, 17-18 километров на экваторе и примерно до 50 километров над земной поверхностью. Гуще всего озон в слое 22 – 24 километров над Землей (рис. 1).

Слой озона удивительно тонок. Если бы этот газ сосредоточить у  поверхности Земли, то он образовал  бы пленку лишь в 2-4 мм толщиной (минимум  – в районе экватора, максимум –  у полюсов). Однако и эта пленка надежно защищает нас, почти полностью  поглощая опасные ультрафиолетовые лучи. Без нее жизнь сохранилась бы лишь в глубинах вод  (глубже 10 м) и в тех слоях почвы, куда не проникает солнечная радиация.

Озон поглощает некоторую часть  инфракрасного излучения Земли. Благодаря этому он задерживает  около 20% излучения Земли, повышая  отепляющее действие атмосферы.

Озон – активный газ  и может неблагоприятно действовать  на человека. Обычно его концентрация в нижней атмосфере незначительна и он не оказывает вредного влияния на человека. Большие количества озона образуются в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомашин.

Озон, также,  регулирует жесткость космического излучения. Если этот газ хотя бы частично уничтожается, то, естественно жесткость излучения резко возрастает, а, следовательно, происходят реальные изменения растительного и животного мира.

Уже доказано, что отсутствие или малая концентрация озона  может или приводит к раковым  заболеваниям, что самым наихудшим  образом отражается на человечестве и его способностью к  воспроизводству.

 

 

 

 

 

 

 

Причины ослабления озонового щита.

Озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих лет озоновый слой претерпевает небольшое, но постоянное ослабление над некоторыми районами Земного шара, включая густо населенные районы в средних широтах Северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная "озоновая дыра".

Разрушение озона происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых газов: соединений азота, хлора и брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно-разрушающих веществ. Однако озоновый слой разрушает также реактивная авиация и некоторые пуски космических ракет.

Предполагается множество  причин ослабления озонового щита.

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

 Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие  вещества разрушают озон. Но, в  то же время самолеты, летающие  ниже 12 км.  Дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога.

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

В – четвертых, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны – это не вступающие у  поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому  резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.

Каждый год количество фреонов в земной атмосфере увеличивается на 8-9%.  Они постепенно поднимаются наверх, в стратосферу и под воздействием солнечных лучей становятся активными – вступают в фотохимические реакции выделяя атомарный хлор. Каждая частица хлора способна разрушить сотни и тысячи молекул озона. 

 

 

 

 

 

 

Что же разрушает  озоновый слой?

Из аэрозольных баллонов выделяются фторхлоруглеводороды (фреоны). Когда по истечении приблизительно 13-15 лет фторхлоруглеводороды попадают в стратосферу, из них под действием  ультрафиолетового излучения выделяется атомарный хлор. Этот хлор соединяется  с молекулами озона.

Один атом хлора захватывает  от 10000 до 100000 молекул озона и расщепляет их.

Формула:

CFCL₃ → CFCL₃ + CL

CL + O₃ → CLO + O₂

CLO + O → O₂ + CL

 

Меры по предотвращению разрушения озонового слоя.

Международным сообществом  был принят ряд мер, направленных на предотвращение разрушения озонового  слоя. В 1977 г. в Программе ООН по окружающей среде был принят план действий по озоновому слою, а в 1985 г. в Вене состоялась конференция, принявшая  Конвекцию по охране озонового слоя. Был установлен список веществ, отрицательно влияющих на озоновый слой, и принято  решение о взаимном информировании государств о производстве и использованию  этих веществ и о принимаемых  мерах.

Таким образом, было официально заявлено о пагубном воздействии  изменений озонового слоя на здоровье людей и окружающую среду, и что  меры по охране озонового слоя требуют  международного сотрудничества.

Решающим стало подписание Монреальского протокола в 1987 г., в соответствии с которым устанавливался контроль за производством и использованием фреонов. Протокол подписало большинство стран мира, в том числе и Россия. По этим соглашениям производство фреонов должно было быть прекращено к 2010 г. Однако соглашение и к 2011 г. полностью не выполнено. Озоновая же дыра над Арктикой в 2011 г., по последним данным, составляет 2 млн км².

Последствия уменьшения озонового слоя.

При уменьшении концентрации озона в стратосфере на 1% заболеваемость людей раком кожи увеличивается  на 2-3%. Слишком сильное ультрафиолетовое излучение выводит из строя иммунную систему человека. Эксперименты на животных показали, что под действием  сильного ультрафиолетового излучения  нарушается прежде всего функция клеток Лангерганса. Эти клетки захватывают вирусы и другие вторгающиеся микроорганизмы непосредственно под кожей. При нарушении этого взаимодействия возбудители могут быстрее вызывать то или иное заболевание.

Растения тоже страдают от ультрафиолетового излучения типа B (UVB). При этом замедляется их рост и задерживается образование или уменьшается количество цветков и плодов, либо они не образуются вовсе.

Причина: ультрафиолетовые лучи типа B нарушают процесс фотосинтеза  в хлорофилле и снабжение растения азотом.

Повышенное ультрафиолетовое излучение типа B оказывает сильное воздействие на морской планктон. При снижении концентрации озона на 16% производство биомассы в мировом океане уменьшится на 5-10%.

Четырьмя основными вредными компонентами отработавших газов автомобилей  являются двуокись углерода, оксид  серы, окись углерода (CO) и окислы азота.

Двуокись углерода образуется при сгорании углеродосодержащих видов  топлива, а также при дыхании  и процессах брожения. Двуокись углерода ассоциируется с таким понятием, как парниковый эффект(рис. 3).

Оксид серы образуется при  сгорании серы и серосодержащих веществ. В сочетании с водой оксид  серы образует так называемые кислотные  дожди(рис. 4).

Окись углерода образуется в системах отопления и двигателях внутреннего сгорания.

Окись азота образуются при  окислении азота. Основным окислом  азота является двуокись азота.

В течение дня в атмосфере  образуется двуокись азота, которая  соединяется с кислородом воздуха  и под действием ультрафиолетового излучения (теплоты) распадается на озон и окись азота. Образующийся озон поднимается к озоновому слою Земли.

Выделившаяся окись азота  вечером снова охлаждается и  распадается на кислород воздуха  и двуокись азота.

На следующее утро этот процесс повторяется.

Таким образом, проблема разрушения озонового слоя Земли весьма актуальна в современном мире.

 

Появление озоновой «дыры»

Впервые появление озоновой «дыры» над Антарктидой было зафиксировано  еще в 1970-е годы. Как показали измерения  со спутников, озона в этой «дыре» было на 30-50% меньше нормы. Подобное явление  в Антарктиде наблюдается осенью (рис. 2), тогда как в другие времена года содержание озона колеблется около нормы. Позднее выяснилось, что толщина озонового слоя изменяется также в средних и высоких широтах Северного полушария, особенно над Европой, США, Тихим океаном, Европейской частью России, Японией и Восточной Сибирью. Причинами разрушения озонового слоя могли быть: сверхзвуковые самолеты, запуск космических кораблей, большие масштабы производства фреонов.

При этом предполагается, что  через 30-40 лет озоновая дыра снова  закроется.

Заключение.

Возможности воздействия  человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда  возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно  безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог предположить что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственнной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ были США и меры эти были совершенно недостаточны. Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем  веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.

Нам нужно все знать о мире, который нас окружает. И, занеся ногу для очередного шага, следует внимательно  посмотреть, куда наступишь. Пропасти и топкие болота роковых ошибок уже  не прощают человечеству бездумной  жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

1. Никитин Д.П., Новяков Ю.В. Окружающая среда и человек. Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Высшая школа, 1980 г..
2. Отклик. Выпуск 8 / Сост. Л. Егорова – М.: Молодая гвардия,1990 г.
3. Реймерс Н.Ф. «Экология (тория, законы, правила, принципы и гипотезы). – М.: Журнал «Россия Молодая», 1994 г.
4. Петров С.П. Почему меняется климат Земли.
5. Интервью с В. Павловым. /Краевая независимая газета «Свободный курс» г. Барнаул, 13.09.98
6. Global Environmental Facility (russian): сохранение озонового слоя.
7. Ко дню защиты озонового слоя. Самарский виртуальный центр экологической информации. По материалам специального выпуска газеты «Экоинформ».1998 г.
8. Миронов Л.В. Разрушение озонного слоя земли хлорфторуглеводородами.1998г.
9. Виктория Кузьмина.  Как поживает озоновая дыра?. «Комсомольская правда» от 14.10.99 г.