К чему приведет разрушение озонового слоя. Причины разрушения озонового слоя
Прежде чем говорить о проблеме разрушения озонового слоя, стоит разобраться, что же такое озоновый слой (экран) и чем опасно для экологии его истощение?
Озоновый слой - один из самых верхних слоев атмосферы нашей планеты. Несмотря на его незначительную толщину (его часто сравнивают с одной книжной страницей по отношению к целой библиотеке), он защищает флору и фауну Земли от вредоносных коротковолновых ультрафиолетовых лучей, исходящих от Солнца. Но это не значит, что он полностью отражает солнечные лучи, он ослабляет радиацию примерно в 6500 раз, делая их относительно безвредными.
Без озонового слоя уничтожению подлежали бы многие важные для экосистемы микроорганизмы, флора и фауна была бы подвержена мутации, сильно пострадало бы зрение животных и человека.
Примечательно, что сам озон также является опасным веществом, в больших объемах негативно влияющим на здоровье человека. Он способствует разрушительным процессам в легких человека, преждевременному старению тканей и т.д. Но его доля в атмосфере крайне мала, она составляет около 0,0001%. Запах озона можно услышать после сильной грозы.
Разрушение озонового слоя представляет собой образование озоновых дыр , через которые проникает ультрафиолетовое излучение.
Причины разрушения озонового слоя
Деятельность человека сильно влияет на истощение озонового слоя и появление в нем дыр. Например, они образуются при запуске ракет. Самолеты, летающие на высоте 12-16 также способствую разрушению слоя. В том числе и парниковый эффект, массовое скотоводство, производственные выбросы вредных веществ и т.п.
Выброс фреонов в атмосферу. Если говорить о веществах, способствующих разрушению озонового слоя, то фреоны - самые "действенные" из них. Фреоны - это газы, не вступающие у поверхности планеты ни в какие химические реакции. Долгое время они использовались в аэрозолях-распылителях, сейчас обрели популярность в промышленном производстве.
Поднимаясь в верхние слои атмосферы, фреон вступает в химическую реакцию, превращая озон в кислород, таким образом расщепляя озоновый экран.
Разрушение озонового слоя: пути решения проблемы
Так как причины образования озоновых дыр кроются в невнимательном отношении человека к природе , способ решения проблемы очевиден - переход на более экологичный образ жизни .
Если удастся на мировом уровне сократить число транспорта, использующего в качестве топлива бензин, а вместо этого увеличить производство электроавтомобилей; сократить площади скотоводческих ферм; решить проблему парникового эффекта; установить очистительные технологии на территории заводов, загрязняющих своими отходами воздух, то, безусловно, проблема дыр в озоновом экране будет решена.
Однако, проблема разрушения озонового слоя не единственная глобальная экологическая проблема. О других опасностях, серьезно угрожающих нашей планете, можно почитать .
Открытый характер атмосферы как системы обусловливает возможность тесных связей ее с подстилающей поверхностью, биосферой и Космосом. Влияние космических, солнечных, ультрафиолетовых лучей оказывается во всей толще атмосферы, но больше всего - в озоновом слое. Озоновый слой - это слой атмосферы (стратосфере), в пределах которого концентрация молекул озона (03) в десять раз выше, чем у поверхности Земли.
Озон в переводе с греческого означает "ароматный". Такое название ему дал немецкий химик Кристиан Фридрих Шонбейн, который почти всю жизнь работал в Швейцарии, был профессором Базельского университета. В 1839 г.. Он описал химические методы получения озона. Сам озоновый слой открыли в 1913 г. Шарль Фабри и Анри Буисон. В 20-х годах XX в. исследованиями озонового слоя активно занимался профессор оксфордского университета Гордон Добсон9 в честь которого названа единица измерения толщины озонового слоя - единица Добсона. Исследователь установил мировую сеть наблюдения за озоновым слоем, которая работает с 1928 г.. До сих пор.
Озон наблюдается в слое воздуха от земной поверхности до высоты около 70 км, но основное его количество сосредоточено на высоте 20-55 км. Общее содержание озона в атмосфере, если его привести к нормальному давлению (1013,2 гПа) при температуре 0 ° С, колеблется от 1 до 6 мм. Эту величину принято называть приведенной толщиной слоя озона или его общим количеством. Этот газ, несмотря на его чрезвычайно малое количество, играет очень важную роль в физических процессах верхних слоев атмосферы (стратосфере и мезосферы). Атмосферный озон считается наиболее важным энергетическим частью стратосферы. Он поглощает около 1% всей солнечной радиации, падающей на Землю. Благодаря этому на указанных высотах температура воздуха возрастает до значений, приближающихся к нулю. Вертикальный и горизонтальный распределение температуры в стратосфере, а также барическое поле, режим ветра и, в частности, струйные течения непосредственно связанные с озоном атмосферы.
С точки зрения экологии не менее важно то, что озон определяет ультрафиолетовый климат нашей планеты. Он ограничивает коротковолновую часть солнечного спектра (а также аналогичную часть спектра звезд и Космоса) и не пропускает к земной поверхности излучения короче 290 нм, в случае прохождения которого жизнь на Земле в современной белковой форме было бы невозможным. В случаях проникновения этой радиации к земной поверхности она подавляет фотосинтез у растений, вызывает ожоги кожи и сетчатки глаза, разрушает кровяные тельца и молекулы ДНК, способствует росту злокачественных опухолей и тому подобное. И если человек, а также животные и организмы, не связанные с фотосинтезом, сразу не пострадают от повышения ультрафиолетовой радиации, то наземные растения абсолютно беззащитны перед ней, а их гибель нарушит экологические цепи питания, что приведет к невосполнимым потерям для всей биосферы. Озон является своеобразным защитным экраном для всего живого на Земле.
Почти весь атмосферный озон сосредоточен в нижней стратосфере, и общее содержание его подвержен периодических и непериодических изменений. Увеличение содержания озона в стратосфере способствует уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности, так как он поглощает солнечную радиацию не только в ультрафиолетовой, но и в видимой и близкой к видимому инфракрасной частях спектра. Несомненно, что увеличение содержания озона в стратосфере приводит к увеличению ее нагрева. При этом температура, давление и циркуляция тропосферы также испытывают соответствующих изменений. Климат чутко откликается даже на незначительные изменения солнечной радиации. Итак, с озоном можно связывать как природные, так и искусственные изменения климата, а также зависимость климата от солнечной активности. Искусственное изменение климата - это последствия изменения содержания озона в атмосфере (пока, к сожалению, только в сторону его уменьшения).
Именно озон является причиной голубого цвета неба. В атмосфере озон образует озоносферу - важнейшую часть атмосферы, которая влияет на климат и защищает все живое от ультрафиолетового излучения. Максимальная концентрация озона - на высоте 18-5 км. Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 20-25 км от земной поверхности. Этот слой называется озоновым экраном.
В 1985 г.. Специалисты из Британской антарктической службы исследования атмосферы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Вей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г.. На 40%. Вскоре это подтвердили и другие исследователи, которые доказали, что область пониженного содержания озона выходит за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, то есть значительную часть нижней стратосферы. В сентябре и октябре над Антарктидой теряется около 70% озона, составляет около 3% всего озона атмосферы. Самым пространством, в котором тщательно исследовался озоновый слой над Антарктидой был международный Самолетный Антарктический озоновый эксперимент. В течение эксперимента ученые из четырех стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и собрали детальные данные о размерах "дыры" и химические процессы, которые там происходят. В начале
80-х годов по измерениям со спутника "Нимбус-7" аналогичная "дыра" была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала значительно меньшую площадь и снижение уровня озона в ней было не столь существенное - около 9%. В среднем на Земле с 1979 по 1990 г.. Содержание озона уменьшилось на 5%.
Было выдвинуто несколько гипотез относительно объяснения возникновения "озоновой дыры" и отправлено несколько экспедиций для того, чтобы отсеять неправильные гипотезы. Первая гипотеза - это атмосферная циркуляция. Схема циркуляции могла постепенно измениться так, что над Антарктидой потоки воздуха устремились вверх. В результате стратосферного воздух, обогащенный озоном, замищувалося воздухом из тропосферы - нижнего десятикилометрового слоя, содержащего мало озона. Но измерения, наоборот, показали, что на самом деле воздух, заполняет "озоновую дыру", поступает из высших слоев, где озона обычно много.
Вторая гипотеза - химические реакции. В одной из первых таких гипотез речь шла о том, что вокруг "озоновой дыры" могут в повышенных концентрациях присутствовать соединения азота, которые являются важнейшими агентами в разрушении озона. Причиной повышения концентрации считались солнечная активность и атмосферная циркуляция. Более достоверной есть альтернативная химическая теория, согласно которой образование "озоновой дыры" происходит в результате действия соединений хлора, поступающих в атмосферу в основном из числа антропогенных хлорфторуглеродов (ХФУ). Эти инертные соединения, используемые в качестве хладагенты для кондиционеров и холодильников, как химические агенты для производства пенопластов, могут храниться в атмосфере от 50 до 100 лет. Когда они достигают середины стратосферы, расположенной на высоте около ЗО км, ультрафиолетовое излучение разрывает их. Хлор, высвобождается из молекул ХФУ, сначала существует в виде свободного хлора или реагирует с озоном, образуя закись хлора СЮ. Обе формы вступают в дальнейшие реакции, образуя устойчивые соединения - резервуары хлора. Они состоят из различных форм соляной кислоты HCl, образующийся при реакции свободного хлора с такими компонентами, как метан и нитрат хлора. Резервуары хлора не разрушают озон - в таких соединениях хлор остается инертным и не может реагировать с озоном. Первые компьютерные модели показали, что ХФУ не могут значительно повлиять на озоновый слой, то есть некоторая часть свободного хлора может разрушить только небольшую часть озона. Очевидно, что механизм высвобождения хлора из резервуаров.
Итак, хлор - катализатор реакции распада озона. Совершив цикл один раз, хлор повторяет его много раз, пока не покинет стратосферу не будет ли отключено. Ученые вычислили, щ0 за время длительного пребывания в стратосфере каждый атом хлора уничтожает почти 100 тыс. Молекул озона, и тем самым пропускает к земной поверхности столько же ультрафиолетовых фотонов. Фреоны (хлорфторметаны) техногенного происхождения, попадая в стратосферу, накапливаются там и тоже разрушают озон. К этой разрушительной силы прилагаются азотные удобрения, синтез нитросоединений ядерные взрывы. Особую опасность имеют взрывы нейтронных бомб, способных вдребезги разрушить озоновый экран над целыми регионами (экологические войны). Важность этой проблемы признали подразделения ООН, в частности, этой проблемой начала заниматься Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП).
Итак, "озоновая дыра" - это локальное снижение концентрации озона в стратосфере на 10-40%, связано с действием фреонов, уменьшением количества кислорода при запусках космических кораблей и полетами реактивных самолетов (рис. 5.4). Отчетливо проявляется при чрезмерно низких температурах. К значительному уменьшению мощности озонового слоя привело рост во второй половине XX в. антропогенной нагрузки в виде постоянного выделения хлор и бромвмисних фреонов (СГС). Согласно другой гипотезе, процесс образования "озоновых дыр" в значительной степени естественный и не связан исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации.
Рис. 5.4.
Это открытие обеспокоило как ученых, так и широкую общественность, поскольку означало, что слой озона, который покрывает нашу планету, находится в большей опасности, чем считалось ранее. Истончение этого слоя может привести к серьезным последствиям для человечества. Снижение концентрации озона только на 1% приводит к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли в среднем на 2%. Этот вывод подтверждается измерениями, проведенными в Антарктиде. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет подобный ионизирующего излучения, однако из-за большей, чем в у-излучения, длина волны, он не способен проникать глубоко в ткани, а потому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет имеет достаточно энергии для разрушения ДНК и других органических молекул, вызывающий рак кожи, особенно мимолетные злокачественную меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги кожи и роговицы. Уже сегодня во всем мире заметно увеличилась заболеваемость раком кожи, однако множество других факторов (например, популярность загара) не позволяет однозначно утверждать, что этому способствовало лишь уменьшение содержания озона.
Жесткий ультрафиолет (УФ) плохо поглощается водой, поэтому очень опасен для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, который живет в приповерхностном слое воды, при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать, даже погибнуть. Планктон - основа пищевых цепочек всех морских экосистем, поэтому есть угроза, что всю жизнь приповерхностных слоев морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но в случае увеличения дозы могут пострадать и они. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, человечество легко найдет средство защиты от жесткого УФ, но при этом рискует умереть от голода.
Стратосферный озоновый экран очень чувствителен к современным техногенных воздействий, достигли угрожающих масштабов. Считается, что 500 сверхзвуковых транспортных самолетов, если они будут регулярно летать на высотах максимального содержания озона в течение года, способны уменьшить его общее содержание вдвое. Запуски космических ракет любого назначения создают "дыры" в озоносфере диаметром в сотни километров. Достаточно 85 таких пусков в течение года, чтобы получить такой же результат разрушения озона.
Абсолютные значения содержания озона крупнейшие в высоких широтах при значительных среднемесячных показателях. Частым и значительным экстремальным отклонением подвергается содержание озона в атмосфере континентальной части средних широт. Особенно часто здесь повторяются отрицательные аномалии, то есть "дыры". Чаще всего значительные экстремумы для озонового слоя наблюдались над Москвой и Будапештом, несколько меньше - над Канадой, Норвегией, Данией, Чехией, а также Санкт-Петербургом, Киевом, Тбилиси.
Впервые мысль об опасности разрушения озонового слоя была высказана еще в конце 1960-х годов. Тогда считалось, что основную опасность для атмосферного озона составляют выбросы водяного пара и оксидов азота (г40х) из двигателей сверхзвуковых транспортных самолетов и ракет. Однако сверхзвуковая авиация развивалась значительно менее бурными темпами, чем предполагалось. На сегодня в коммерческих целях используется только "Конкорд", совершающий несколько рейсов в неделю между Америкой и Европой, с военных самолетов в стратосфере летают практически только сверхзвуковые стратегические бомбардировщики и разведывательные самолеты типа ЭК-71, Такая нагрузка вряд ли представляет серьезную угрозу для озонового слоя. Выбросы окислов азота с поверхности Земли в результате сжигания ископаемого топлива, массового производства и применения азотных удобрений также определенным образом опасные для озонового слоя, но окиси азота неустойчивы и легко разрушаются в нижних слоях атмосферы. Запуски ракет также происходят не очень часто, однако, хлоратни твердые топлива современных космических систем, например, в твердотопливных ускорителях "Спейс-Шаттл" и "Ариан", могут наносить серьезный локальной вреда озоновому слою в районе запуска.
В 1974 г.. Ученые Калифорнийского университета пришли к выводу, что хлорфторуглероды могут разрушать озон. С тех пор так называемая хлорфторвуглецева проблема стала одной из основных в исследованиях загрязнения атмосферы. ХФУ уже более 60 лет используются как "хладагент" в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, при химической чистке одежды, в производстве пенопластов. Когда рассматривались как идеальные для практического применения химические вещества, поскольку они очень стабильны и неактивны, а значит, нетоксичны. Но именно инертность этих соединений делает их опасными для атмосферного озона. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере, как это происходит с большинством оксидов азота, и в конце концов проникают в стратосферу. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты примерно 25 км, где концентрация озона максимальна, то подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения, которое не проникает ниже вследствие экранирующей действия озона. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ, они распадаются на компоненты, обладающие высокой реакционной способностью, в частности, атомный хлор. Таким образом, ХФУ переносят хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы в стратосферу, на высоту с наибольшей концентрацией озона.
В результате 1 атом хлора может разрушить до 100 тыс. Молекул озона, прежде чем будет отключено или вернется в тропосферу. Сегодня выбросы ХФУ в атмосферу оцениваются миллионами тонн, но нужно отметить, что даже в случае полного прекращения производства и использования ХФУ немедленного результата достичь не удастся: действие ХФУ, что уже попали в атмосферу, будет продолжаться, как минимум, еще несколько десятилетий.
Несмотря на это, многие страны начали принимать меры по сокращению производства и использования ХФУ. С 1978 гг. В США было запрещено использование ХФУ в аэрозолях. К сожалению, их использование в других отраслях ограничено не было. 1987 23 наиболее развитые страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ до 1999 г.. В половину по сравнению с уровнем 1986 Для использования в качестве пропеллента в аэрозолях уже найден заменитель ХФУ - пропан-бутановая смесь, которая при физическими параметрами почти не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасное. Такие аэрозоли уже используют во многих странах мира. Сложнее с холодильными установками - вторым по величине потребителем фреонов. Ведь 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 ХФУ по физическим параметрам. Хорошие результаты применения фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки новых заменителей и уже достигнуты неплохие практические результаты, но полностью эта проблема еще не решена.
Использование фреонов продолжается и уровень ХФУ в атмосфере пока не стабилизируется. Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновых условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, далеких от промышленных и густонаселенных районов - концентрация фреонов растет со скоростью 5-9% в год. Содержание в стратосфере фотохимически активных соединений хлора сегодня в 2-3 раза выше по сравнению с уровнем 50-х годов XX в., К началу интенсивного производства фреонов.
Кроме хладагентов, к особо опасным "врагов" атмосферы принадлежит также метилбромид. Этот газ используют в сельском хозяйстве как средство защиты растений. Но метилбромид уничтожает не только вредителей в почве, но и озон в атмосфере, причем даже в высших слоях, чем фреоны. Подсчитано, что разрушительная сила атома брома в 80 раз больше, чем атома хлора. Бром, содержащийся в метилбромид, гораздо опаснее для стратосферного озона, чем хлор с фреоновых газов. В Германии фермеры широко применяли метилбромид при выращивании картофеля и сахарной свеклы, а 1982 его использование было запрещено, но не из-за угрозы разрушения озонового слоя (тогда об этом еще не было), а из-за опасности для грунтовых вод.
Европейский Союз уже почти полностью отказался от использования метилбромида. Исключение составляют только Испания и Италия, где очень распространено выращивание тепличных культур, в частности, томатов и огурцов. В США метилбромид применяют в основном на цветочных и клубничных плантациях в Калифорнии и Флориде. Как известно, сельское хозяйство США отличается своей монокультурность, то есть фермер, который имеет, например, плантации клубники во Флориде, выращивает только их, и к тому же, много лет подряд. Проблема заключается в том, что в почвах размножается огромное количество вредителей, которые специализируются на определенных культурах. В таких случаях используют метилбромид, который является очень агрессивной ядом. Отказ от метилбромида практически означает отказ от монокультурного хозяйствования, а для фермеров это связано с риском и финансовыми убытками. Жесткая конкуренция на рынке не позволяет делать перерывы в производстве.
Итак, прогнозы, которые предполагали, что при сохранении современного уровня выбросов ХФУ к середине XXI в. содержание озона в стратосфере может упасть вдвое, возможно, были очень пессимистичными. Во-первых, "дыра" над Антарктидой во многом является следствием метеорологических процессов. Образование озона возможно только при наличии ультрафиолета, то есть во время полярной ночи не происходит. Зимой над Антарктикой образуется устойчивый вихрь, препятствующий притоку богатого озоном воздуха со средних широт, поэтому к весне даже небольшое количество активного хлора способна нанести серьезный ущерб озоновому слою. Такого вихря почти не над Арктикой, поэтому в Северном полушарии снижение концентрации озона значительно меньше. Многие исследователи считают, что на процесс разрушения озона влияют полярные стратосферные облака. Эти высотные облака, которые гораздо чаще наблюдаются над Антарктикой, чем над Арктикой, образуются зимой, когда нет солнечного света, и в условиях Антарктиды температура в стратосфере падает ниже -80 ° С. Можно предположить, что соединения азота конденсируются, замерзают и остаются связанными с облачными частицами, соответственно, они лишены возможности вступить в реакцию с хлором. Все это свидетельствует о том, что ХФУ способны вызвать значительное снижение концентрации озона только в специфических атмосферных условиях Антарктиды, а для заметного эффекта в средних широтах концентрация активного хлора должна быть намного выше. Во-вторых, при разрушении озонового слоя жесткий ультрафиолет начнет проникать глубже в атмосферу. А это означает, что образование озона будет происходить по-прежнему, но только немного ниже, в области с большим содержанием кислорода.
Хотя первые пессимистические оценки и были пересмотрены, это ни в коем случае не означает, что проблемы нет. Скорее стало понятно, что нет необходимости, "катастрофической" опасности. Даже самые оптимистичные оценки предсказывают при современном уровне выбросов ХФУ в атмосферу серьезные биосферные нарушения во второй половине XXI в., Поэтому сокращать использование ХФУ все же необходимо.
Вследствие своей химической активности, молекулы озона (O3) могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главные вещества, способствующие разрушению молекул озона:
Простые вещества - водород (Н2), атомы кислорода (О), хлора (Сl), брома (Вr)
Неорганические соединения - хлороводород (HCl), монооксид азота (NO)
Органические соединения - метан (СН4), фторхлор- и фторбром-фреоны, которые выделяют атомы хлора и брома.
Оксиды азота играют важную роль в реакциях разрушения озона в средней стратосфере. Несмотря на то, что азота в атмосфере больше, чем любого другого газа, образование его оксидов непосредственно из молекулярного азота незначительно, поскольку молекула N2 очень стабильная, фактически инертна. Для ее распада нужно много энергии, например, разряд молнии или очень жесткое излучение, солнечные протоны или галактическое излучение. В стратосфере этого нет, поэтому основным источником оксидов азота (NO х) является закись азота (N20), который образуется на поверхности Земли и в океанах в основном в результате деятельности бактерий. Но "вклад" человека в этот процесс сегодня составляет почти треть от общего количества закиси азота.
В связи с этими проблемами, уже в 1975 Всемирная метеорологическая организация впервые выступила с заявлением о влиянии на озоновый слой деятельности человека и его возможные последствия и приняла проект "Глобального изучения и мониторинга озона", который поддержала также Международная комиссия по атмосферного озона. А в 1977г. По инициативе ЮНЕП было проведено специальное совещание экспертов из озона, которая приняла "Мировой план действий по озоновому слою". Первым международным договором, регулирующим этот вопрос, стала Венская конвенция об охране озонового слоя, которое было подписано 1985 в Вене (Австрия), она вступила в действие 22 сентября 1988 Этот международно-правовой документ обязывает государства-участники проводить исследования и систематические наблюдения за химическими и физическими процессами, которые могут влиять на озоновый слой, по влиянию изменений состояния озонового слоя на здоровье человека, изменениями климата и др. За выполнением Венской конвенции следит Конференция Сторон конвенции.
1987 в Монреале было подписано международное соглашение об уменьшении и последующий отказ от производства веществ, разрушающих озоновый слой. Монреальский протокол по веществам, истощающих озоновый слой - это международный договор, созданный для защиты озонового слоя путем прекращения или ограничения производства определенных веществ, которые считались причинами истощения озона. Договор вступил в силу 1 января 1989 После этого участники провели еще восемь встреч, на которых принимались дополнения к договору; в 1989 г.. (Хельсинки), 1990 (Лондон), 1991 (Найроби), 1992 (Копенгаген), 1993 (Бангкок), 1995 (Вена), 1997 (Монреаль) и 1999 (Пекин). Договор был почти всемирно принятый и эффективно выполняется, и тогдашний Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан назвал его "возможно, одной из самых успешных международных соглашений на сегодня".
Монреальский протокол является неизменным спутником Венской конвенции об охране озонового слоя. Нормы этого документа имеют более конкретный, уточняющий характер, чем нормы Венской конвенции. В нем содержится перечень веществ и продуктов, которые разрушают озоновый слой. К ним относятся кондиционеры в легковых и грузовых автомобилях, холодильники, морозильные камеры, льдогенераторы, аэрозольные продукты, фторполимеры и тому подобное. Реализация Венской конвенции и Монреальского протокола в Западной Европе успешно закончилась. Там использования веществ, разрушающих озоновый слой, сокращалось даже быстрее, чем это было предусмотрено в Протоколе. К сожалению, длительность сохранения этих веществ в атмосфере означает, что даже при таких ускоренных темпов вывода по потреблению этих веществ озоновый слой, возможно, полностью восстановится лишь после 2050
В последнее время газеты и журналы пестрят статьями о роли озонового слоя, в которых людей запугивают возможными в будущем проблемами. От ученых можно услышать о предстоящих климатических изменениях , которые отрицательно повлияют на все живое на Земле. Действительно ли такими ужасающими событиями обернется для всех землян далекая от людей потенциальная опасность? Какие последствия разрушения озонового слоя ожидают человечество?
Процесс формирования и значение озонового слоя
Озон является производной кислорода. Пребывая в стратосфере, молекулы кислорода подвергаются химическому воздействию ультрафиолетового излучения, после чего распадаются на свободные атомы, которые, в свою очередь, обладают способностью соединяться с прочими молекулами. При таком взаимодействии молекул и атомов кислорода с третьими телами происходит возникновение нового вещества — так и образуется озон.
Будучи в стратосфере, он влияет на тепловой режим Земли и здоровье ее население. Являясь планетарным «стражником» озон занимается поглощением излишнего ультрафиолета. Однако при попадании в нижние слои атмосферы в больших количествах, он становится достаточно опасным для человеческого вида.
Досадное открытие ученых – озоновая дыра над Антарктидой
Процесс разрушения озонового слоя стал предметом многих дискуссий ученых по всему миру, начиная с конца 60-х годов. В те годы экологи стали поднимать проблему выбросов в атмосферу продуктов сгорания в виде водяного пара и оксидов азота, которые производили реактивные двигатели ракет и авиалайнеров. Беспокойство вызвало свойство оксида азота, выбрасываемого воздушными судами на 25-километровой высоте, что является областью формирования земного щита, разрушать озон. В 1985 году Британской антарктической службой было зафиксировано уменьшение на 40 % концентрации озона в атмосфере над их базой «Халли Бей».
После британских ученых эту проблему осветили и многие другие исследователи. Им удалось очертить район с пониженным содержанием озона уже за пределами южного материка. Из-за этого стала подниматься проблема образования озоновых дыр. Вскоре после этого выявили еще одну озоновую дыру теперь уже в Арктике. Однако та была меньше по размерам, с утечкой озона до 9%.
По итогам исследований, ученые подсчитали, что в 1979-1990 годах концентрация этого газа в земной атмосфере снизилась примерно на 5%.
Разрушение озонового слоя: появление озоновых дыр
Толщина озонового слоя может составлять 3-4мм, его максимальные значения находятся на полюсах, а минимумы располагаются по экватору. Самую большую концентрацию газа можно обнаружить на 25 километре в стратосфере над Арктикой. Плотные слои порой встречаются на высотах до 70 км, обычно в тропиках. Тропосфера не обладает большим количеством озона, поскольку она имеет большую подверженность сезонным изменениям и загрязнениям различного характера.
Как только концентрация газа уменьшается на один процент, тут же на 2% происходит увеличение интенсивности ультрафиолета над земной поверхностью. Влияние ультрафиолетовых лучей на планетарную органику сравнивают с ионизирующим излучением.
Истощение озонового слоя может стать причиной катастроф, которые будут связаны с чрезмерным нагреванием, ростом скорости ветров и циркулирования воздуха, что может привести к возникновению новых пустынных областе, и снизит урожайность в сельском хозяйстве.
Встреча с озоном в повседневной жизни
Порой после дождя, особенно в летнюю пору, воздух становится необычайно свежим, приятным, а в народе говорят, что «пахнет озоном». Это совершенно не образная формулировка. В действительности, какая-то часть озона степени проходит до нижних слоев атмосферы с потоками воздушных масс. Эта разновидность газа считается так называемым полезным озоном, который и вносит в атмосферу ощущение необыкновенной свежести. В основном такие явления наблюдаются вслед за грозовыми ливнями.
Однако встречается еще и весьма вредоносная, чрезвычайно опасная для людей разновидность озона. Он вырабатывается выхлопными газами и промышленными выбросами, и при попадании под влияние лучей Солнца, вступает в фотохимическую реакцию. Вследствие этого происходит формирование так называемого приземного озона, который чрезвычайно вреден для здоровья людей.
Вещества, разрушающие озоновый слой: действие фреонов
Учеными было доказано, что фреоны, которыми в массовом порядке заряжают холодильники и кондиционеры, а также многочисленные аэрозольные баллончики, становятся причинами разрушения озонового слоя. Таким образом, получается, что практически каждый человек прикладывает руку к разрушению озонового слоя.
Причины возникновения озоновых дыр заключаются в том, что молекулы фреона вступают в реакцию с молекулами озона. Солнечная радиация принуждает фреоны к выделению хлора. В результате происходит расщепление озона, вследствие чего образуются атомарный и обычный кислород. В местах, где происходят такие взаимодействия, случается проблема истощения озонового слоя, и возникают озоновые дыры.
Конечно же, наибольший вред озоновому слою приносят промышленные выбросы, но и бытовое использование препаратов, в которых содержится фреон, так или иначе тоже оказывает свое влияние на уничтожение озона.
Защита озонового слоя
После того как учеными документально было подтверждено, что озоновый слой все-таки разрушается, и возникают озоновые дыры, политики задумались над его сохранением. По всему миру были проведены консультации и совещания по этим вопросам. В них участвовали представители всех государств с хорошо развитой промышленностью.
Так, в 1985 году приняли Конвенцию об охране озонового слоя. Подписались под этим документом представители от сорока четырех государств-участников конференции. Годом позднее подписали еще один немаловажный документ, именуемый Монреальским протоколом. В соответствии с его положениями должно было произойти существенное ограничение мирового производства и потребления веществ, приводящих к нарушению озонового слоя.
Тем не менее, некоторые государства не желали подчиняться таким ограничениям. Тогда для каждого государства определили конкретные квоты по опасным выбросам в атмосферу.
Защита озонового слоя в России
В соответствии с действующим российским законодательством правовая охрана озонового слоя является одним из важнейших и приоритетных направлений. Законодательством, связанным с охраной окружающей среды, регламентируется перечень защитных мероприятий, направленных на охрану этого природного объекта от разного рода повреждений, загрязнений, разрушений и истощений. Так, статья 56 Законодательства описывает некоторые мероприятия, связанные с охраной озонового слоя планеты:
- Организации наблюдения за эффектом озоновой дыры;
- Постоянный контроль над изменением климата;
- Строгое соблюдение нормативной базы по вредным выбросам в атмосферу;
- Регулирование производства химических соединений, которые разрушают озоновый слой;
- Применение штрафных санкций и наказаний за нарушение законодательства.
Возможные решения и первые результаты
Следует знать, что озоновые дыры - явление непостоянное. С сокращением количества вредных выбросов в атмосферу начинается постепенное затягивание озоновых дыр - активизируются молекулы озона из соседних участков. Однако при этом происходит зарождение другого фактора риска — соседние участки лишаются значительного количества озона, слои становятся тоньше.
Ученые всего мира продолжают заниматься исследованиями и запугивают безрадостными умозаключениями. Они высчитали, что если наличие озона уменьшится всего лишь на 1% в верхнем слое атмосферы, то произойдет увеличение кожных онкологических заболеваний до 3-6%. Более того, большое количество ультрафиолетовых лучей отрицательно отразится на иммунной системе людей. Они станут более уязвимыми к самым разнообразным инфекциям.
Не исключено, что собственно этим и можно объяснить тот факт, что в XXI веке увеличивается количество злокачественных опухолей. Повышение уровня ультрафиолета к тому же отрицательно влияет и на природу. Происходит разрушение клеток в растениях, начинается процесс мутации, вследствие чего вырабатывается меньшее количество кислорода.
Справится ли человечество с грядущими вызовами?
Согласно последним статистическим данным статистики, человечеству грозит глобальная катастрофа. Однако наука располагает и оптимистическими докладами. После принятия Конвенции об охране озонового слоя уже все человечество занялось проблематикой сбережения озонового слоя. Вслед за разработкой целого ряд запретительных и предохранительных мер ситуацию удалось немного стабилизировать. Таким образом, некоторые исследователи утверждают, что если все человечество будет заниматься промышленным производством в разумных пределах, проблема озоновых дыр может быть успешно решена.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Если бы не озоновый слой, то существование человека и других млекопитающих было бы невозможно, именно он защищает нас от ультрафиолетового солнечного излучения. Для того чтобы возникли все необходимые условия образования озонового слоя, чтобы он окончательно сформировался, понадобились миллиарды лет, человечество же каким-то образом сумело нанести ему урон за последнее столетие. Такое происходит, когда научно-технический прогресс и промышленность опережают развитие «экологического» сознания.
К веществам, которые разрушают озоновый слой, ученые причисляют органические химические соединения , в которых содержится бром, хлор . Чтобы оценивать их опасность количественно, была введена величина – озоноразрушающий потенциал или сокращенно ОРП . Итак, чем выше ОРП определенного вещества, тем опаснее оно для озонового слоя.
Наиболее высокий ОРП, достигающий 12, у галлонов (органические газы, которые используют, например, для тушения пожаров), низкий – у хлорфторуглеродов.
Вещества, разрушающие озоновый слой, с точки зрения обывателей
Где же эти сложные химические соединения с устрашающими названиями используются?
Химическая промышленность по всему миру очень долго, не задумываясь о последствиях, выпускала их для охладительных установок, противопожарных систем, приспособлений для подачи теплого воздуха. Проще говоря, используя старые холодильники, огнетушители, аэрозоли, растворител и и т.п., мы вредили тому, что защищает нас от губительного излучения.
Пожиная последствия
Об озоновой дыре слышали многие, еще бы – ее обнаружили над Антарктидой в уже далеком 1985 году. Некоторые возлагают ответственность за ее появление всецело на химическую промышленность. Однако это неправильно. Да, антропогенные факторы (названные ранее вещества) способствуют гибели молекул озона, однако отрицательно влияют на озоновый слой и некоторые природные факторы: полярный вихрь, полярные зимы.
Но в утончении озонового слоя над городами повинно человечество. Как результат – ухудшение сопротивляемости организма людей болезням, уменьшение урожаев сельхоз культур, это даже влияет на срок службы материалов, уменьшая его, например резины.
Ученые подсчитали, что при уменьшении толщины слоя всего лишь на 1%, в тысячи раз увеличится число случаев заболеваний рака кожи. И это только один пример, поэтому давайте попытаемся остановить разрушение, тем более что альтернативы существуют. Вместо разрушающих озон веществ можно использовать: нетоксичные пропан и углекислый газ, аммиак (один из лучших хладагентов), природный газ изобутан (как хладагент, вспенивающий агент), циклопентан .
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ГОУ ВПО «Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени академика М.Ф. Решетнева»
По курсу: «Экология»
На тему: «Разрушение озонового слоя. Методы борьбы»
Выполнил: студент гр. ИУЗУ -04
Федоров А.В.
Железногорск 2014 г.
Введение
Роль озона и озонового экрана для жизни нашей планеты
Экологические проблемы атмосферы
1 Уменьшение озонового слоя и факторы, влияющие на него
2 Озоноразрушающие вещества и механизм их действия
3 Производство озоноразрушающих веществ в России
4 «Озоновые дыры»
Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле
Как можно помочь своей планете
1 Принимаемые меры по защите озонового слоя
2 Проекты восстановления озонового слоя
Роль ионизаторов в жизни человека
Заключение
Список литературы
Введение
В ХХ веке появились признаки изменения климата. На Земле стало теплее. Последнее столетие было самым тёплым из тысячелетия. С чем это связано? К каким последствиям это может привести? Нас давно интересуют проблемы окружающей среды. О проблемах атмосферы, о роли озона и озонового экрана в конце прошлого века много писали и спорили в научных кругах, это широко освещалось в прессе. Поэтому, мы имели об этом представление. Но в процессе работы над темой «Проблемы атмосферы: озон» мы несколько изменили наше мнение о проблеме атмосферы и состоянии озонового слоя Земли. Человек ли и его влияние стали главными в появлении этой проблемы? Тема эта актуальна и важна сегодня, как и раньше.
Цель: Изучение проблем озонового слоя;
Задачи: Выяснить влияние деятельности человека на изменение климата планеты;
Гипотеза: Человек лишь отчасти виновен в появлении этой проблемы;
Объект исследования: Озоновый слой;
Предмет исследования: Озоновый слой как условие жизни на Земле и разрушающие его факторы.
Работая над темой, мы изучали и анализировали литературу: учебники, журнальные статьи, справочники и аналитический ежегодник « Россия в окружающем мире». Выполняя эту работу, мы хотели выразить своё видение этой проблемы, её возможные последствия для окружающей среды и возможности человека повлиять на решение этой проблемы.
1. Роль озона и озонового экрана для жизни нашей планеты
Озон - трёхатомный кислород (О3), газ довольно редкого интенсивного синего цвета, при низких температурах (-112о С) превращается в темно-синюю жидкость, а при более низком охлаждении образует темно - фиолетовые кристаллы. Озон чрезвычайно ядовит (даже больше, чем угарный газ), предельно допустимая концентрация его в воздухе 0.00001 %. Отчасти голубой цвет атмосферы Земли обязан озону. Озон присутствует в атмосфере над Землёй от 15 до 50км, очень в незначительной концентрации - даже до высоты 70 км. Максимальная его концентрация находится на высоте около 40 км над поверхностью Земли.
Озоновая среда - агрессивная среда, коррозирующая железо, разъедающая органические соединения, является дезинфицирующим раствором (в жидкостях).
Большая часть озона образуется в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения. Его концентрация зависит от интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца в различных длинах волн. Ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны менее 230 нм приводит к увеличению озона. Возрастание излучения в волнах с большей длиной вызывает повышение температуры и, наоборот, разрушает озон.
Ультрафиолет разбивает на атомы молекулы обыкновенного кислорода, и эти свободные атомы присоединяются к молекулам кислорода, образуя полезный озон в несколько миллиметров на высоте от 19 до 40 км над поверхностью Земли. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы.
Об озоновом слое атмосферы учёные узнали в 70 - е годы ХХ столетия. Наряду с видимым светом, Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Особую опасность представляет коротковолновая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Всё живое на Земле защищено от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, обладающего высокой биологической активностью, т.к. свыше 90% его поглощается озоновым слоем, так называемым озоновым экраном. (По материалам «Cправочника по охране геологической среды»)
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 находиться в стратосфере. Толщина стратосферного озонового слоя, приведенная к нормальным условиям давления атмосферы (101.3 Мпа) и температуры (0о 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. 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 оксидами озона 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).
озон ионизатор экологический атмосфера
2. Экологические проблемы атмосферы
1 Уменьшение озонового слоя и факторы, влияющие на него
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.
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, 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.
февраля 2004 года на сайте Института Земли НАСА появилась новость о том, что учёные Гарвардского Университета нашли молекулу, разрушающую озон. Учёные назвали эту молекулу "димер одноокиси хлора", потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.
2 Озоноразрушающие вещества и механизм их действия
Впервые фреоны начали применять в 20-х годах прошлого века. Фреоны - инертные, негорючие, несложные в производстве вещества, получили широкое распространение в аэрозолях как растворители, их используют в огнетушителях, при эксплуатации холодильного оборудования в качестве охлаждающих жидкостей, при изготовлении одноразовой посуды из полистирола и упаковок для фасовки и хранения продуктов.
3 Производство озоноразрушающих веществ в России
Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, они преображаются. Молекулярные связи разрушаются. В результате выделяется хлор, который при соединении с озоном разрушает его:
О3 + Cl2 O2 + O + Cl2
Одной молекулы хлора хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона и тем самым уменьшить его количество в атмосфере. В мире ежегодно производится более миллиона тонн фреонов. Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Озон вступает в активные фотохимические реакции с фреонами, оксидами азота. Фреоны разлагаются, высвобождая атомарный хлор, который разрушает озоновый слой. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.
Темпы загрязнения атмосферы некоторыми озоноразрушающими веществами начали замедляться. К 2030г их производство должно быть полностью прекращено. За последние 15 лет количество фреоновых выбросов резко сократилось: с 1,1 млн. тонн до 160 тыс. тонн на сегодняшний день. Фреоны очень медленно выводятся из атмосферы и живут в ней десятки лет, (а некоторые - и 139 лет!) /по материалам аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»/
4 «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 в 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 а 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. км2. 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 (по материалам сайта www.nature.ru).
3. Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле
Уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы всего на 1% в масштабах планеты вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6 % у людей и животных, до 150 тысяч случаев катаракты, так как на 2% увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая его более восприимчивым к инфекционным заболеваниям, (например, к малярии). Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений - от деревьев до злаков, снижают скорость роста фитопланктона, ускоряют вымирание животных морских и океанических форм жизни из-за уменьшения количества растительной пищи. Прорыв через озоновую дыру солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50 - 100 раз, увеличивает число лесных пожаров.
4. Как можно помочь своей планете
1 Принимаемые меры по защите озонового слоя
Международное сообщество, озабоченное этой тенденцией, уже ввело ограничения на выброс фреонов. В 1985 г в Вене (Австрия) была принята Венская конвенция об охране озонового слоя Земли. Основными положениями этой конвенции стали:
сотрудничество в области исследования веществ и процессов, которые влияют на изменения в озоновом слое;
создание альтернативных веществ и технологий;
наблюдение за озоновым слоем;
сотрудничество в области разработки и применения мер, контролирующих деятельность, приводящих к неблагоприятным воздействиям в озоновом слое;
сотрудничество в разработке и передаче технологий и научных знаний.
В 1987 г правительство 56 стран (в том числе и СССР), подписали Монреальский протокол, по которому производство фторхлоруглеродов должно уменьшиться вдвое уже к началу ХХI века. Более поздние соглашения - 1990г в Лондоне, 1992г - в Копенгагене, содержат призыв полностью прекратить производство этих веществ.
Легче всего было решить проблему замены фреонов на другие вещества в аэрозолях - их заменяют на углеводордные пропелелленты типа пропана или бутана. В Росcии аэрозоли с углеводородным пропеллентом с 1994г выпускает АО « Хитон» в Казани.
Внедрение озонобезопасных веществ вызывает наибольшие трудности в производстве холодильной техники. Новые, не разрушающие озон, хладагенты уже существуют, такие как хладоны R-134А, R-404A, R-407C, R-507 и некоторые другие. Их изготавливают, правда, не в России. Они очень дороги. Производители новых хладонов не скрывают, что на смену этим новым хладонам придут другие, ещё лучшие (одним из ведущих производителей их является американская корпораця «Дюпон»). Существующие сегодня новые хладоны долго не задержатся на рынке.
Фактически взят курс на замену хладагента каждые 5-6 лет (а вместе с этим масла, запчастей, если не всего оборудования). То, что стало нормой на Западе в бытовой технике, переносится на промышленный холод. Какой потребитель это выдержит? Тем более в России и на просторах СНГ. Всё это связано с огромными затратами. Экономические трудности здесь велики, поэтому в холодильном оборудовании до сих пор в основном используются фреоны. Только в России для разовой заправки всего холодильного оборудования потребовалось бы 30-35 тыс.тонн фреонов. Ежегодное его количество для дозаправки составляет 4,5 тыс тонн.
Фреоновый кризис заставил разрабатывать новые перспективные способы получения холода. Компрессорные холодильные машины доживают последние десятилетия. Скорее всего, основным источником холода в промышленных холодильных установках станут идущие с поглощением тепла эндотермические химические реакции. Согласно теоретическим оценкам, энергетическая эффективность таких охладителей ожидается в 1,5 - 2 раза выше, чем у компрессорных систем (по материалам книги Киселёва В.Н. «Основы экологии» и аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»)
2 Проекты восстановления озонового слоя
По материалам сайта www.natura.ru, по расчётам физиков, очистить атмосферу от фреонов можно всего за год, имея в качестве источника энергии один энергоблок атомной электростанции мощностью в 10 гВт. Известно, что солнце производит в секунду 5-6 т озона, но разрушение идёт быстрее. Для восстановления озонового слоя его нужно постоянно подпитывать. Одним из первых проектов лечения нашей планеты был, но так и остался неосуществлённым, такой проект: на земле должно было быть создано несколько « озоновых» фабрик, а грузовые самолёты должны были «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы.
В настоящее время есть и другие проекты: получать искусственно озон в стратосфере. Для этого на орбиту Земли нужно вывести 20 - 30 спутников, оснащённые лазерами. Каждый спутник представляет собой космическую платформу весом 80 - 100т, несущую солнечный конвектор - «тепловую ловушку», накапливающую солнечную энергию и преобразующую тепло в электричество. Лазерные лучи должны « раскачать» молекулы озона, а дальше, с помощью Солнца, процесс пойдёт своим ходом. Идея этого проекта состоит в том, чтобы создать 20 тысяч тонн озона и поддерживать это число до тех пор, пока люди не придумают что-либо лучшее.
Из уже действующих программ защиты озона можно назвать российско - американский проект « Метеор 3 - ТОМС». Ещё один путь предлагает российский консорциум « Интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. В скором времени совместно с немецкой фирмой « Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода. С помощью МКС возможно создать на высоте около 400км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии в этом проекте могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах нужны были бы лишь для их периодических осмотров и ремонта. Да, для восстановления озонового слоя проекты существуют, но все они требуют огромных финансовых затрат, и будут ли они осуществлены, покажет время (из книги Яншина А.Д. «Научные проблемы охраны природы и экологии»).
5. Роль ионизаторов в жизни человека
Ионы воздуха бывают положительными и отрицательными. Процесс образования заряда на молекуле называется ионизацией, а заряженная молекула - ионом или аэроионом. Если ионизированная молекула осела на частице или пылинке, то такой ион называется тяжелым.
Тяжелые ионы вредны для здоровья человека, а легкие, особенно отрицательные, обладают благоприятным и целительным действием. Отрицательные аэроионы снимают утомляемость, усталость, сокращают заболевания, усиливают иммунитет. В горном воздухе число аэроионов обоих зарядов доходит до 800-1000 штук на кубический сантиметр. А на некоторых курортах их число поднимается до нескольких тысяч. В воздухе городов число легких ионов может упасть до 50-100, а тяжелых возрасти до десятков тысяч на кубический сантиметр.
Сделать воздух «живым» - это значит создать в воздухе ионы кислорода в такой концентрации, какая существует в воздухе горных курортов. Это призваны делать ионизаторы воздуха.
Ионизаторы воздуха предназначены для создания в помещении отрицательных аэроионов. Производители ионизаторов так обеспокоены напряжением на электродах своих аппаратов. Почему? Ответ прост! Потому, что чем выше напряжение, тем больше дальность распространения аэроионов. Это известно всем изготовителям и даже многим потребителям. Но инженерам, которые разрабатывают данные аппараты, также известно, что предельно допустимая напряженность (ПДН) электромагнитного поля должна быть не более 25 кВ/м.
По сей день, большое распространение получили ионизаторы с напряжением 50кВ; 30кВ; 25кВ.
Если напряжение на электроде ионизатора 50кВ, то чтобы узнать, на каком расстоянии должен находиться человек, необходимо провести несложные вычисления. Разделив напряжение на электроде на ПДН, получим 2 метра (50:25=2). Значит, к данному аппарату нельзя приближаться во время его работы ближе, чем на 2 метра.
Например, ионизатор Мальм-аэрон просчитаем так: 10: 625 = 0.4м
Самые мощные медицинские учреждения страны провели клиническую апробацию современных Люстр Чижевского (ионизаторов) и подтвердили уникальный эффект аэроионотерапии при лечении астмы. Это НИИ им. Склифосовского, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН и некоторые другие.
Каждому пятому ребенку в Москве ставится диагноз бронхиальная астма. Среди взрослых этой болезнью страдают около 14%. И положение ухудшается. После курса аэронотерапии у 50% пациентов приступы прекращаются на срок до пяти лет. Еще у 40% достигается значительное улучшение, приступы купируются в среднем на год.
Причем улучшение наступает часто уже после 4-5 сеансов вдыхания аэроионов, а приступ прекращается через 3-5 минут после включения ионизатора. Клинические испытания показали, что в 90% случаев аэроионотерапия полностью и надолго избавляет от проявления бронхиальной астмы, позволяя отказаться от гормональных препаратов. Кроме того, значительно повышает устойчивость организма к аллергенам. Такое эффективное действие ионизатора обусловлено, во-первых, тем, что он очищает воздух от пыли, микробов и аллергенов, и во-вторых, насыщает его целебными аэроионами кислорода. Испытания в лаборатории бактериологии НИИ СП им. Склифосовского подтвердили, что через 30 минут работы прибора микробная обсемененность воздуха уменьшается в 5 раз. Во столько же раз уменьшается содержание в воздухе пыли и любых аллергенов. Последнее является просто спасением для тех, кто реагирует на домашнюю пыль или пыльцу Заключение
Во всём мире уже затрачены миллиарды долларов только на то, чтобы не дать озоновому слою прохудиться окончательно. Учёные подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая человеческая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объёме потребуется 100-200 лет. Многие учёные по - прежнему продолжают считать, что разговоры об «озоновых дырах» - буря в чашке воды. И, возможно, затеяна она несколькими западными компаниями, которые имеют свой очень немалый экономический интерес в этой проблеме. Мы тоже задумались, а только ли человек виноват в уменьшении озонового слоя? Наверное, нет. Возможно, и не фреоны - главные виновники разрушения озона. Российские исследователи с геологического факультета МГУ связывают появление озоновых дыр с выбросами водорода и метана из глубинных океанических разломов, по сравнению с которыми любые человеческие холодильники выглядят жалко. Важны все факторы. Катастрофические извержения вулканов с громадными выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, океанические разломы, вызывающие мощные цунами и тайфуны, землетрясения с разломами земной коры вызывают мощные выбросы газов и пыли в атмосферу. На эти факторы человек повлиять не может. Возможно, они имеют гораздо большее значение в нарушении озонового слоя планеты, чем влияние человека. Ведь вулканы извергались всегда и в составе выбросов тоже присутствуют производные фтора и хлора. Камчатские вулканы и вулканы в Индонезии выбрасывают в атмосферу природные газы, сходные по составу с фреоном-11 и фреоном-12. Озоновый слой Земли реставрируется теми же солнечными лучами, которые его и создают. Ничего необратимого не происходит. Главное здесь - периодические колебания. Об этом убедительно говорят спутниковые наблюдения. Люди знают, что за полным исчезновением озона из атмосферы последует катастрофа: непременная гибель всего живого, включая и человека. Но этого не должно произойти. Мы верим, что человек поможет нашей планете не болеть. Сегодня люди думают и принимают меры, чтобы уменьшить своё отрицательное влияние на изменения в атмосфере и разрушении озонового слоя.
Список литературы
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. Снакин В. Экология и охрана природы. Словарь - справочник. - Под ред. академика Яншина А.Л.- М.: Akademia. 2000.- 362-363. Яншин А.Д. Научные проблемы охраны природы и экологии // Экология и жизнь.-1999.-№ 3 -с.8-9. 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 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.