Озоновый щит планеты

Озоновый щит планеты и возможность его истощения

Озоновый щит планеты

 Федеральное  государственное БЮДЖЕТНОЕ  образовательное  учреждение      высшего  пРофессионального  образования

   российский государственный аграрный университет – МСха имени К.А. Тимирязева 
   (ФГБОУ ВПО ргау  –  МСХА имени К.А. Тимирязева)

Факультет почвоведения, агрохимии и экологии

Кафедра неорганической и аналитической химии

Дисциплина «Химия окружающей среды»

Реферат

«Озоновый щит планеты и возможность его истощения»

                                                                           Выполнил:

                                                                           студент 3 курса

                                                                           факультета ПАЭ 305 гр.

                                                                           Овод А.А.

                                                                           Проверил: Бочкарёв А.В.

Москва, 2011 г.

Введение…………………………………………………………………………3

1. История исследования озонового слоя…………………………………….4

2. Озон и его движение в атмосфере……………………………………………5

3. Местоположение и функции озонового слоя………………………………8

4. Причины ослабления озонового щита………………………………………9

5. Озон и климат в стратосфере…………………………………………………11

6. Разрушение озонового слоя земли хлорфторуглеводородами…………12

7. Меры защиты озонового слоя………………………………………………14

Заключение……………………………………………………………………….15

Список литературы

Введение

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.

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.

1.История исследования озонового слоя

С начала 20 века ученые наблюдают за состоянием озонового слоя атмосферы. Сейчас уже все понимают, что стратосферный озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению в нижние слои атмосферы жесткого космического излучения – ультрафиолета-В.

Озон был открыт в 1839 году немецким химиком Шенбейном, а в 1873г. его обнаружили в приземной атмосфере. Затем путём анализа характеристик ультрафиолетового излучения солнца, приходящего к земной поверхности. Спустя 8 лет английский химик Гартли обнаружил озон в верхних слоях атмосферы.

16 сентября 1987 г. был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Впоследствии по инициативе ООН этот день стал отмечаться как День защиты озонового слоя.

С конца 70-х годов ученые стали отмечать неуклонное истощение озонового слоя. Причиной тому стало проникновение в верхние слои стратосферы озоноразрушающих веществ (ОРВ), используемых в промышленности, молекулы которых содержат хлор или бром.

Хлорфторуглероды (ХФУ) или другие ОРВ, выпущенные человеком в атмосферу, достигают стратосферы, где под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца их молекулы теряют атом хлора. Агрессивный хлор начинает разбивать одну за другой молекулы озона, сам при этом, не претерпевая никаких изменений.

Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет. Расчетным путем доказано, что за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100 000 молекул озона.

По мнению врачей, каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тысяч дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6 процента увеличивается количество раковых заболеваний кожи, значительно  возрастает  число болезней, вызванных ослаблением иммунной системы человека. Наибольшему риску подвержены жители северного полушария со светлой кожей. Но страдают не только люди. УФ-В излучение, к примеру, крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности океана.

Озоновая проблема, первоначально поднятая учеными, вскоре стала предметом политики. Все развитые страны, за исключением Восточной Европы и бывшего СССР, к концу 1995 г. в основном завершили поэтапное сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ. С целью оказания помощи остальным государствам был создан Глобальный экологический фонд (ГЭФ).

По данным ООН, благодаря согласованным усилиям мирового сообщества, предпринятым в последнее десятилетие, производство пяти основных видов ХФУ сократилось более чем вдвое. Темпы прироста озоноразрушающих веществ в атмосфере уменьшились.

2.Озон и его движение в атмосфере

В принципе озон это разновидность кислорода. Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода, а молекулярный кислород состоит из двух атомов.

Благодаря этому свойства трёхатомной молекулы озона принципиально отличаются от двухатомной молекулы молекулярного кислорода. Озон остаётся газом до температуры –111,9 гр. С. При понижении температуры он переходит в жидкость тёмно-синего света.

Если температуры опустить до –192,7 гр. С., То жидкость превратится в тёмно-фиолетовые  кристаллы.

Озоновый слой в стратосфере важен тем, что он поглощает определённый диапазон солнечного излучения. Наиболее сильно длину волн 253.65нм. Этот диапазон приходится на ультрафиолетовое излучение солнца.

Из этого следует, что озоновый слой толщиной всего лишь 3мм (при температуре 0 гр.

С и нормальном давлении) способен снизить интенсивность излучения на этой длине волн в число раз, равное единицы с сорока нулями.

Полоса поглощения озона от 200 до 300нм в честь её первооткрывателя, была названа полосой Гартли. Но имеются и другие полосы поглощения озона (более слабые) от 300 до 360 нм. Это полоса Хюгинса.

Если излучение с этой длиной волн пройдёт через земную атмосферу от звёзд, то по характеру поглощения озоном можно определить количество озона, через которое прошло излучение. Озон поглощает и волны от 440 до 850 нм.

Это полоса поглощения Шапюи.

Сама земля тоже испускает излучение в инфракрасном спектре. Так вот часть этого излучения тоже задерживается озоном, тем самым, предохраняя планету от охлаждения.

Измерения поглощения инфракрасного излучения озоном также даёт информацию о количестве озона лежащего на пути излучения. Только сами измерения нужно проводить выше озонового слоя. Для этого аппаратуру  устанавливают на спутниках.

Такие измерения дают возможность узнать распределение озона по высоте.

Но у озона есть ещё одно неприятное свойство, он является сильнодействующим ядом. Его токсичность даже выше чем у синильной кислоты. Особую опасность для людей представляют, озоновые смоги, они могут быть опасными для жизни.

Их образование происходит из выхлопных автомобильных газов, а точнее, из-за содержащийся в них перекиси азота. Если её не очень мало, то при облучении солнечным ультрафиолетом перекись азота вступает в реакции с ненасыщенным углеводородом и образует озон. Первым испытал на себе его действие Лос-Анджелес.

Здесь образованный таким образом смог привёл в негодность провода городской сети электроэнергии.

Для того, что бы более полно понять проблему озонового слоя нужно рассмотреть движение озона в атмосфере. Находясь в непрерывном движении атмосферный воздух, непрерывно переносится большими массами из одних мест в другие.

Перемешивание атмосферного воздуха происходит также за счёт его вертикального движения. Свою роль играет и турбулентность атмосферного газа, его вихревые движения.

  Благодаря этому состав воздуха до высоты 100 км примерно одинаков.

Общая схема движения озона выглядит примерно так. В стратосфере озон образуется с участием атомного кислорода. В стратосфере атомного кислорода очень мало по сравнению с озоном. Атомный кислород образуется под действием солнечного излучения.

Как только с заходом Солнца солнечное излучение исчезает, образование атомного кислорода прекращается. Тот атомный кислород, который был образован до этого момента, идёт на создание озона. Ночью пока нет солнечного излучения, разрушение озона не происходит.

Исчезает здесь озон в различных реакциях с химическими соединениями и под действием солнечного излучения.

  Поскольку в атмосфере от 100 км и до поверхности земли происходит интенсивное перемешивание, то вступать в реакцию с озоном в стратосфере могут химические соединения, которые образовались на земле, в её приземном слое, а затем из-за перемешивания были подняты в атмосферу.

Для того, что бы слой оставался неизменным, должен существовать баланс между количеством образующегося озона и озоном, который разрушается. Особо эффективно озон образуется из молекулярного и атомного кислорода на высоте 30-70 км. Выше эта реакция протекает плохо, так как молекул кислорода там мало, а ниже этого диапазона плохо проникает ультрафиолетовое излучение, которое нужно для его образования.

3. 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.

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.

4. Причины ослабления озонового щита

Главной функцией озона является защита человека и всей биосферы планеты от жёсткого ультрафиолетового излучения с длинами волн от 250 до 320 нм. Если бы этого не происходило то, учитывая способность нуклеиновых кислот, поглощать излучение ниже 280 нм происходило бы их разрушение.

Но озоновый слой не полностью поглощает этот спектр, часть его, которая доходит до организма поглощается белками. Тем самым они выступают в роли предохранителя для организма. Прежде всего, ультрафиолетовое излучение действует на живые организмы путём повреждения хранилища клеточной информации, то есть ДНК.

Если они нарушены, то это препятствует восстановлению и копированию данных биосистем Установлено что, насколько сильно было действие ультрафиолетового излучения, он может либо просто загореть, либо получить солнечный ожог, либо даже заболеть не злокачественными типами рака кожи (базально-клеточный и чешуйчато-клеточный рак) и меланомой (рак кожи).

Это же излучение при облучении глаз может вызвать повреждение роговицы (фотокерактит), катаракту и другие. Также это излучение может вызвать изменения в иммунной системе человека, подавляя его защитные функции. В результате будет усиливаться фотоканцерогенезис. Защита организма при этом ослаблена, поэтому уменьшается сопротивляемость к развитию заболеваний.

Самым опасным для здоровья считается излучение с длинами волн от 300 до 315 нм. Изменение озонового слоя коснулись даже растений и животных. Опыты показали, что если количество озона уменьшится на 25% то и их урожайность упадёт на столько же.

Источник: https://www.yaneuch.ru/cat_35/ozonovyj-shhit-planety-i-vozmozhnost/517751.3347648.page1.html

10 Приготовьте сообщение на тему «Озоновый щит планеты»

Озоновый щит планеты

№10

Вся история человеческой цивилизации – история взаимоотношений человека и природы. Проблема взаимоотношений человека и природы возникла еще на заре человеческой цивилизации 10-15 тысяч лет тому назад.

Сейчас антропогенные изменения окружающей среды таковы, что можно говорить об их глобальном и катастрофическом характере, как по масштабам, так и по последствиям.

Атмосфера имеет исключительное значение для живых организмов Земли, являясь средой обитания большинства из них. При этом наибольшее значение для живых организмов имеет постоянный состав воздуха (атмосферы), сформировавшийся в ходе геобиоэволюции Земли.

Другая важная функция атмосферы и особенно входящего в ее состав озонового слоя – защита живых организмов от вредного воздействия солнечной и космической радиации. Именно после формирования озонового слоя в атмосфере жизнь на Земле вышла на сушу.

Что же такое озоновый слой? Это присутствующий в слабой концентрации в стратосфере озон, который поглощает жесткое коротковолновое солнечное излучение, губительное для живых организмов.

Область наибольшей концентрации озона в атмосфере достаточно локальна и расположена на высоте 25 км, поэтому говорят об озоновом слое или озоновом щите. Если весь озон «распределить» у поверхности Земли при нормальных температуре и давлении, то получится газовый слой толщиной всего 3 мм.

Озон образуется в результате процесса фотодиссоциации кислорода:

O2 + hv = O2 (возбужденная молекула);

O2 + O2 = O3 + O (образование).

Образовавшиеся молекулы существуют недолго. Происходит обратная реакция фоторазложения озона, которая и представляет собой поглощение озоном коротковолновых фотонов:

O3+ hv= O2 + O (разложение).

Следовательно, в стратосфере существует цикл озона – сбалансированное образование и разложение, описываемое уравнениями выше.

Для нас, живущих на Земле, главная «заслуга» озона состоит в том, что он, «жертвуя собой», поглощает лучи с длинной волны 240-260 нм и, таким образом не допускает высокоэнергетические фотоны Солнца к Земле. В истории нашей планеты лишь с накоплением достаточного количества озона в стратосфере смогла спокойно оформляться и эволюционировать жизнь на Земле.

Проблема, связанная с озоном состоит из двух аспектов:

1. Озон – фактор, обеспечивающий биологически безопасный уровень УФ-излучения у поверхности Земли, поддерживающий в стабильном состоянии климат планеты, контролирующий содержание некоторых загрязнителей в атмосфере.

2. озона уменьшается в озоновом слое под действием антропогенных загрязнителей атмосферы. Очевидно, что эти два аспекта взаимосвязаны и необходимо решать проблему сохранения и защиты озонового слоя с тем, чтобы, в конечном счете защитить себя.

Снижение концентрации стратосферного озона очень опасно. А именно этот процесс сейчас происходит при активном содействии человека. Рассмотрим, каким образом разрушается «озоновый щит» и образуется «озоновая дыра». Впервые «озоновая дыра» была обнаружена в 1975 году над Антарктидой.

Под «дырой» не следует понимать то, что в данной области совсем нет озона. Его слой истончается, и защитный эффект поглощения фотонов УФ-области спектра ослабевает.

Почему концентрация озона так заметно снижается именно над полюсами? Это связано с атмосферными полярными вихрями, низкой температурой и стратосферными облаками, состоящими из кристалликов льда, являющихся катализаторами реакций хлорного цикла.

В результате хозяйственной деятельности человека, в атмосферу попадают различные загрязняющие вещества, в том числе те, которые разрушают озоновый слой.

В середине 70-х годов американские химики М.Молина и Ш.Роуленд установили, что исчезновение озона происходит в результате химических реакций инициируемых хлорфторуглеводородами.

В повседневной жизни они известны под названием фреоны и представляют собой синтетические химические вещества, производство которых началось еще в 1930-е годы и которые широко применяются в качестве охлаждающих сред, пропелентов в аэрозолях, растворителей и пенообразующих реагентов в огнетушителях и ряде строительных материалов.

Первоначально фреоны быстро завоевали популярность в связи с тем, что они химически инертны, практически не вступают в химические реакции и поэтому не токсичны для живых организмов.

Однако эта «инертность» по мере их накопления в атмосфере обернулась злом: попадая беспрепятственно без изменений в стратосферу и подвергаясь там УФ-облучению, они распадаются с высвобождением атомарного хлора

который выполняет роль катализатора при распаде озона:

Хлорфторуглеводороды и галогены накапливаются в тропосфере, постепенно поднимаясь вверх; при этом время их диффундирования составляет десятки лет, поэтому мы являемся в этом смысле заложниками ошибок прошлых лет. Другой причиной разрушения озонового слоя является появление в атмосфере оксидов азота.

Разрушение озонового слоя в результате присутствия оксидов азота происходит по схеме так называемого азотного

цикла:

Монооксид азота присутствует в стратосферном слое как обязательный его компонент, но в низкой концентрации. Однако в последнее время активное использование сверхзвуковых транспортных самолетов привело к тому, что концентрация стала увеличиваться как раз на высотах «озонового щита».

Сельскохозяйственная деятельность человека тоже приводит к увеличению содержания монооксида азота в атмосфере. На почвах, обработанных нитратными удобрениями, анаэробные бактерии восстанавливают нитрат-ионы до молекулярного азота и оксида N2O

в качестве побочного продукта. Культивируемые земли «дышат» этим оксидом, который, уходя в стратосферу, реагирует там с атомами кислорода:

Большую опасность для озонового слоя представляют ядерные взрывы в атмосфере, когда в высоко температурной области взрыва образуется колоссальное количество оксидов азота.

Таким образом, для спасения «озонового щита» человечеству необходимо срочно решить следующие проблемы:

• ограничение использования хлорфторуглеродов и поиск экологически безопасных их заменителей;

• сокращение числа полетов сверхзвуковых транспортных самолетов на другие, летающие на более низких высотах и совершенствовать авиационные двигатели;

• сокращение использования азотных удобрений, введение более прогрессивных способов возделывания сельскохозяйственных и окультуриваемых земель;

• прекратить испытание ядерного оружия в атмосфере.

Как видно, ответы достаточно просты и очевидны, но одновременно и сложны, поскольку проблема имеет сложные социально-экономические и политические аспекты. Для ее успешного решения необходима благоприятная обстановка доверия и мира, международное сотрудничество.

Источник: https://5terka.com/node/17083

Презентация на тему: Озоновый слой – щит Земли

Озоновый щит планеты
Описание слайда:

Озоновый слой – щит Земли.Выполнила: учитель химии МОУ СОШ №9 Шарова Алевтина Юрьевна.

Описание слайда:

Беспокойство за судьбу озонового слоя не утихает в мире вот уже более трех десятилетий. Столь огромный интерес к озону, составляющему лишь несколько десятимиллионных долей от объема земной атмосферы, вполне оправдан.

Озоновый слой практически полностью принимает насебя, поглощает опасное для всего живого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца.

Благодаря этому слою оно не доходит до поверхности Земли, и поэтому на нашей планете вот уже сотни миллионов лет существуют благоприятные условия для развития жизни.

Описание слайда:

Озоновый слойОзон (О3) – это аллотропное видоизменение кислорода, слегка голубоватый газ, с характерным запахом, нестойкий, токсичный. Озон образуется в результате процесса фотодиссоциации кислорода, когда молекула кислорода распадается на атомы под воздействием солнечного УФ излучения (УФИ).

O2 + hv = O + O Атомы кислорода вступают в связь с молекулами кислорода с образованием озона: О + О2 = О3 Озоновый слой расположен в стратосфере на высоте 20-30 км. Общее количество озона в атмосфере – 3,3 млрд.т. Если весь озон «пригнать» к поверхности к Земли при н.у., то получится газовый слой толщиной всего 3 мм.

Область максимальной концентрации озона получила название озонового слоя или озонового экрана. Озоновый слой полностью поглощает поток УФ лучей с длиной волны 200-280 нм и около 90% с длиной волны 280-320 нм – диапазона, обладающего наибольшей биологической активностью.

Молекула озона существует недолго, происходит обратная реакция фоторазложения озона: O3 + hv = O2 +O O + O3 = 2O2Следовательно, в стратосфере в норме существует цикл озона – сбалансированное образование и разложение (цикл Чэпмена, 1930 год).

Описание слайда:

Проблема, связанная с озоном состоит из двух аспектов:1. Озон – фактор, обеспечивающий биологически безопасный уровень УФИ у поверхности Земли (свыше 99% УФИ поглощается слоем озона); поддерживающий в стабильном состоянии климат планеты; контролирующий содержание некоторых загрязнителей в атмосфере.2. озона в озоновом слое уменьшается под действием антропогенных загрязнителей.

Описание слайда:

Разрушение озонового слоя – международная проблема. Трансграничный характер загрязнения атмосферы поллютантами (выбрасываемые вещества), в частности озоноразрушающими веществами (ОРВ), требует международного сотрудничества в решении проблемы сохранения озонового слоя Земли.

1974 год – при ООН создается международная организация – Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), которая занялась координацией международных действий по решению глобальных экологических проблем, в том числе проблемы защиты озонового слоя Земли. 1985 год – Венская конвенция (ВК) об охране озонового слоя. 1987год – Монреальский протокол (МП) по веществам, разрушающим озоновый слой.

С 1991 года Госкомэкологии РФ составляет ежегодные государственные доклады «О состоянии окружающей природной среды РФ.» 1993 год – ратификация МП и ВК Российской федерацией. 1995 год – по инициативе ЮНЕП 16 сентября объявлен ООН Международным днем защиты озонового слоя.

«…высший смысл и главная цель Венско-Монреальского процесса – не просто сохранение и восстановление озонового слоя как такового, а обеспечение безопасного и комфортного существования человечества в полноценной окружающей среде.» (профессор А.Соловьянов)

Описание слайда:

Важнейшие открытия в области химии атмосферы.Пауль Крутцен (р.1933 г.) – нидерландский химик, метеоролог, установил механизм разрушения озона оксидами азота, попадающими в атмосферу в результате естественных процессов (1970 г.).

Открытый им азотный цикл разрушения озона состоит из реакций: NO2 +hv = NO + O NO2 + O = NO + O2 NO + O3 = NO2 + O2 Одновременно Крутцен указал на возможный антропогенный источник увеличения количества оксидов азота в стратосфере.Марио Молина (р.1943 г.) и Шервуд Роуленд (р.1927 г.

) – американские ученые в 1974 году предложили хлорный цикл разрушения озона: Сl + O3 = ClO + O2 СlO + O3 = ClО + 2O2 Пауль Крутцен, Марио Молина и Шервуд Роуленд были удостоены Нобелевской премии по химии за 1995 год за работы по изучению образования и разрушения озона, а так же антропогенных источников озоноразрушающих веществ.

Описание слайда:

ХФУ и озон стратосферыСвойства хлорфторуглеродов (ХФУ): сравнительно недороги, высокоэффективны, стабильны в атмосфере (время их жизни может составлять 75-100 лет), не токсичны для человека, – способствовали широкому распространению ХФУ (фреонов или хладонов) в различных областях современного производства.Области применения ХФУ: Хладагенты в холодильниках, кондиционерах, тепловых насосах. производство пористых пластмасс – пенопластов, паралона – для изготовления матрасов и автомобильных сидений, в мебельном производстве. электронная промышленность: очистка компьютерных микросхем. аэрозольные баллончики – фреоны использовались в качестве веществ, способствующих распылению содержимого. производство растворителей (дифтордихлорметан, четыреххлористый углерод и др.). использование в качестве пенообразующего средства для тушения пожаров в огнетушителях (галоны). химическая чистка одежды.

Описание слайда:

Механизм воздействия ХФУ на озоновый слойХимическая инертность ХФУ по мере их накопления в атмосфере обернулась злом: попадая беспрепятственно, без изменений в стратосферу и подвергаясь там УФ-облучению, они распадаются с освобождением атомов хлора.

Образовавшиеся атомы хлора и разрушают молекулы озона, выполняя роль катализатора реакции Сl + O3 = ClO + O2 СlO + O = Cl + O2 В результате атом хлора остается «цел и невредим», как и положено катализатору. А озон исчезает.

О3 + О = 2О2 Один атом хлора уничтожает до 10 000 молекул озона.

Описание слайда:

Аэрокосмические разрушители озона.Одним из браконьеров озонового слоя называют высотную авиацию, работы по созданию которой активно велись в 70-е годы странами, передовыми в авиастроении (англо-французский «Конкорд», отечественный ТУ-144 и др.) В выхлопных газах сверхзвуковых самолетов содержится 0,1% оксидов азота NO и NO2.

Под действием мягкого УФИ, которое в стратосфере озоном почти не задерживается, дополнительно образуется NO: NO2 +hv =NO + OЗатем активные молекулы NO играют нехорошую роль соучастников реакций, уничтожающих озон:NO + O3 = NO2 + O2 NO2 + O3 = NO + 2O2 NO2 + O = NO + O2 O +O3 = 2O2До момента исчезновения каждая молекула оксида азота уничтожает не менее 10 молекул озона.

Описание слайда:

Но бурного развития стратосферной авиации не произошло, а браконьерами озонового слоя оказались, прежде всего не пассажирские сверхзвуковые самолеты, а боевые самолеты. Многие из боевых самолетов летают на высоте 20 – 30 км.

, в слое с максимальным содержанием озона. Это наши МИГи и Су, английские «Винер» и «Эвон», французские «Тридан II» и «Мираж III».

Большое количество оксидов азота попадает в стратосферу после ядерных взрывов, при которых образуется от 1 до 10 килотонн NOх на 1Мт мощности ядерного заряда.

Описание слайда:

Следующие разрушители озонового слоя – ракеты-носители. Стартующие вертикально ракеты доставляют вредные для озона вещества (в виде выхлопных газов) именно в атмосферу.

Ученые создали математическую модель разрушения озонового слоя ракетоносителями среднего, мелкого («Шаттл») и сверхтяжелого класса («Энергия»), что позволило рассчитать массу выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу на высоте до 50 км и массу разрушаемого озона при запуске ракет.

Был сделан вывод о том, что при одинаковых топливах ракеты мелкого и среднего класса приносят больше вреда, чем ракеты-носители сверхтяжелого класса, т.е. с увеличением мощности ракет-носителей возрастает экологическая чистота.

Иначе говоря, для сохранения озонового слоя целесообразно сразу несколько полезных грузов выводить на орбиту одной сверхтяжелой ракетой-носителем.С.П. Королев: «Все проблемы со схемами и топливом решать, не забывая и об экологии»

Описание слайда:

Азотные удобрения – их влияние на озоновый слойСельскохозяйственная деятельность человека также приводит к увеличению содержания NO в атмосфере.

На почвах, обработанных нитратными удобрениями, анаэробные бактерии восстанавливают нитрат-ионы до молекулярного азота и оксида N2O в качестве побочного продукта. Ежегодно в атмосферу поступает около 10 мегатонн N2О, что составляет 25 – 40% его естественного поступления.

Культивируемые земли как бы «дышат» этим оксидом, который, уходя в стратосферу, реагирует там с атомами кислорода: Далее происходит уже известный азотный цикл разрушения озона.

Описание слайда:

Вулканы – естественные разрушители озонового слоя.ХФУ или фреоны считают главными разрушителями озонового слоя. Но схожие вещества порождает и сама планета. В состав вулканических газов Курило-Камчатского региона входят соединения типа фреонов – хлор- и фторпроизводные метана.

Они практически непрерывно выделяются в атмосферу. Пепло-газовый столб из жерла вулкана поднимается на высоту до 50 км., прорезая озоновый слой.На Камчатке 28 действующих вулканов.

Процесс выброса вулканами фторхлорметанов – естественный, и природа сама восстанавливает баланс в атмосфере, но человек в результате деятельности может легко нарушить зыбкое равновесие.

Описание слайда:

Озоновые дырыЧетко ограниченные области пониженного, по сравнению с нормой, содержания озона получили образное название озоновых дыр, т.е. под «дырой» не следует понимать, что в данной области совсем нет озона.

Происходит лишь сильное утончение его слоя, и защитный эффект поглощения УФИ ослабевает. Английский ученый Дж. Фарман, работавший на антарктической станции Хелли-Бей, весной 1984 года обнаружил резкое уменьшение содержания озона над Антарктидой – более чем на 40%.

Образование озоновых дыр над Антарктидой было зафиксировано и амер. спутником «Нимбус-7», данные которого показали, что площадь поверхности озоновой дыры соизмерима с площадью Западной Европы.

Наблюдения показали, что резкое понижение содержания озона над Антарктидой происходит ежегодно в конце южнополярной ночи. Но почему именно над Антарктидой, над материком, столь удаленном от индустриальных районов планеты?

Описание слайда:

Здесь нет ничего удивительного.

ХФУ, выброшенные в атмосферу в каком бы то ни было регионе Земли, разносится по всей атмосфере, а над Антарктидой они попадают в особые условия, в тот самый изолированный полярный вихрь, по существу, в закрытый котел, где в течение всей южнополярной зимы и начала весны не происходит обмена воздушными массами.

Процесс катастрофического разрушения озона идет беспрепятственно. Озоновая дыра устойчиво держится. Лишь к середине весны полярный вихрь распадается – и дыра начинает затягиваться.

В другой полярной области Земли – Арктике – значительных и устойчивых озоновых дыр не зафиксировано, что связано с географическим положением, циркуляцией ветров, более высокой температурой атмосферы.

Однако временное понижение количества озона в стратосфере происходит и над Арктикой – обнаружены локальные мини-дыры (1985 год), которые меньше по размерам, понижение озона в них не столь существенно (на 5-15 % ниже нормы). Тем не менее основания для беспокойства имеются, т.к., в отличие от безлюдной Антарктиды, эти области заселены человеком. Аномалии в озоновом слое на территории России наблюдают с 90-х гг. В 1995 году подвижные дыры длительное время висели над севером европейской части и Поволжьем (дефицит озона достигал 40%). Сейчас дыры сползли к экватору, что связывают с общим изменением климата.

Описание слайда:

Последствия разрушения озонового слоя: воздействие на здоровье человека. Разрушение озонового слоя позволит большому количеству солнечной радиации достигнуть поверхности Земли.

Каждый потерянный процент содержания озона в стратосфере приводит к увеличению интенсивности воздействия УФ радиации на 1,5-2%,что прежде всего опасно для кожи и глаз человека.

Радиация с длинной волн в спектре от 280 до 320 нанометров – УФ лучи, которые частично блокируются озоном – могут вызвать преждевременное старение и рост числа раковых заболеваний кожи, а также поражение растений и животных.

В случае разрушения озонового слоя увеличится частота трех видов рака кожи: базальноклеточный рак, плоскоклеточный рак и наиболее опасная форма – саркома (ежегодно отмечается около 25000 случаев этого заболевания.

В 5 тысячах случаях саркома приводит к летальному исходу, что составляет 65% всех смертей, вызванных всеми видами рака). Согласно данным Совета безопасности РФ число заболевших будет удваиваться каждые 8 лет. УФ радиация ослабляет способность иммунной системы противостоять заболеваниям. УФ радиация повреждает роговую и соединительную оболочку глаза, хрусталик и сетчатку глаза, что приводит к увеличению числа людей с катарактой и может вызвать слепоту.

Описание слайда:

Разрушение озонового слоя: влияние на растения и морские организмы.Уф радиация вредно сказывается на росте растений, уменьшая размер листьев и, тем самым, сокращая полезную площадь для улавливания энергии. Растения останавливаются в развитии, и отмечается уменьшение их массы. Сокращение озона на 25%, согласно исследованиям, приводит к существенному сокращению урожаев.

Фитопланктон и зоопланктон играют ключевую роль в сложных пищевых цепях морских экосистем. УфИ поглощается лишь поверхностными слоями клеток, поэтому крупные биологические системы защищены лучше, чем мелкие, и одноклеточные водные организмы оказались наиболее уязвимыми.

Разрушение озона скорее всего повлечет изменение видового состава, проживающего в поверхностном слое океана, чем вызовет сокращение общей его массы.

Описание слайда:

Для спасения озонового щита человечеству необходимо срочно решить, по крайней мере, три проблемы: 1. Ограничение использования ХФУ или поиск экологически безопасных их заменителей. Россия неуклонно снижает объемы производства ОРВ, а ряд крупнейших предприятий – потребителей ОРВ – перешли на использование альтернативных озонобезопасных веществ.

80% предприятий в мире используют в производстве аэрозолей вместо ХФУ углеводородные пропелленты (УВП). В холодильной технике производители перешли на хладагент ХФУ-134а с озоноразрушающим потенциалом равным 0 (США, Япония, Россия и др.), на изобутан (Швейцария, Италия, Германия), на пропан-бутановые смеси (Англия).

Ограничение антропогенного воздействия на озоновый слой.

Описание слайда:

2. Сокращение числа полетов сверхзвуковых транспортных самолетов или замена этих самолетов на другие, летающие на более низких высотах.

Запрещение запусков мелких и средних ракет с переходом на ракеты-носители сверхтяжелого класса. Строгий контроль за ядерными испытаниями и сокращение их количества.3.

Ограничение использования азотных удобрений и введение более прогрессивных способов возделывания сельскохозяйственных и окультуриваемых земель.

Описание слайда:

Планета Земля – это не наша собственность, с которой можно делать все, что угодно. Нам доверено лишь управлять её богатствами. Это налагает ответственность за её благополучие на каждого члена человеческой семьи.

Источник: https://ppt4web.ru/khimija/ozonovyjj-slojj-shhit-zemli.html

Реферат: Озоновый слой – щит Земли. Скачать бесплатно и без регистрации

Озоновый щит планеты

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

План реферата:

Введение.

1. Озоновый слой – шит Земли.

2. ХФУ и озон стратосферы: химия процесса взаимодействия.

3. Источники поступления ХФУ в атмосферу

4. Открытие проблемы и дальнейшее развитие ситуации вокруг этого открытия.

5. Воздействие на здоровье и окружающую среду:

5.1. Увеличение случаев заболевания раком кожи.

5.2. Подавление имунной системы человека.

5.3. Поражение глаз.

5.4. Уничтожение урожаев.

5.5. Вредное воздействие на некоторые морские организмы.

Заключение.

Введение:

В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%.

Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона проостирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы. Наиболее подробным исследованием озонного слоя над Антарктидой был международный Самолетный Антарктический Озонный Эксперимент.

В его ходе ученые из 4 стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и собрали детальные сведения о ее размерах и проходящих в ней химических процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется озонная «дыра».

В начале 80-х по измерениям со спутника «Нимбус-7» аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико – около 9%. В среднем по Земле с 1979 по 1990 г. содержание озона упало на 5%.

Это открытие обеспокоило как ученых, так и широкую общественность, поскольку из него следовало, что слой озона, окружающий нашу планету, находится в большей опасности, чем считалось ранее.

Утончение этого слоя может привести к серьезным последствиям для человечества. озона в атмосфере менее 0.

0001%, однако именно озон полностью поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение солнца с длиныой волны O3).

 Свойства озона:

• Способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца

• Озон – сильнейший окислитель (попросту яд), поэтому приземный озон опасен

• Способность поглощать инфракрасное излучение земной поверхности Способность прямым и косвенным образом влиять на химический состав атмосферы

В отличие от других атмосферных составляющих озон появился в атмосфере исключительно химическим путём и является наиболее молодой атмосферной компонентой.

Наиболее ценным с экологической точки зрения свойством озона является его способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца; в то же время как химическое соединение озон является сильнейшим окислителем (попросту ядом), способным при непосредственном контакте отравить ту самую флору и фауну, которую он защищает в качестве стратосферного озонового слоя. Помимо этого озон является эффективным парниковым газом. И, наконец, озон оказывает заметное влияние на малые активные составляющие атмосферы (такие, например, как гидроксильный радикал), а через них – и на стабильные компоненты, которые как и сам озон поглощают и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Тем самым озон оказывает не только прямое, но и косвенное влияние на парниковый эффект и уровень поверхностного УФ излучения.

Растительность на суше появилась лишь чуть более 400 миллионов лет тому назад, когда содержание кислорода составило примерно 0,5, а озона – 0,7 современного уровня, что оказалось достаточным, чтобы защитить живые клетки от коротковолнового солнечного излучения.

До этого момента жизнь развивалась исключительно в водной среде, которая и обеспечивала соответствующую защиту вместо озонового слоя. Накопление кислорода в атмосфере до появления растений на суше происходило за счёт процессов фотосинтеза в океане, а также за счёт дегазации базальтовой магмы.

Оба этих источника атмосферного кислорода продолжают действовать и сейчас, причём доля океана в фотосинтезе кислорода составляет 80%.

Существует «хороший озон» и «плохой озон». «Плохой озон» – ученые называют фотохимическим смогом, поразившим такие крупнейшие города, как, например, Лос-Анджелес, Мехико, Денвер, Чикаго, Нью-Йорк и многие другие. Существуют принципиальные отличия между «плохим» и «хорошим» озоном.

Если на время оставить широко распространенную проблему городского смога, то окажется, что приблизительно 90 процентов озона Земли – это озон стратосферы, слоя атмосферы, расположенного высоко над земной поверхностью.

Стратосфера располагается над тропосферой, нижним слоем атмосферы, толщина которого составляет километры. В тропосфере воздух наиболее плотный и там происходит большая часть преобразований, связанных с формированием погоды.

Стратосфера начинается на высоте 8 км над полюсами (17 км над экватором) и простирается вверх на высоту приблизительно 50 км .

Озон в стратосфере обычно относят к «хорошему» озону, так как он предохраняет землю от разрушительного ультрафиолетового излучения. Большая часть из оставшихся 10 процентов «плохого» озона находится в приземном слое атмосферы – тропосфере – и, достигнув определенных концентраций, он представляет опасность для здоровья и благополучия населения.

Непосвященные наблюдатели, те, кто главным образом слышат о проблеме фотохимического смога и не слышат об ультрафиолетовом излучении, могут предположить, что в атмосфере Земли содержится слишком много озона. В некотором роде они правы.

Да, слишком много в одних местах. Но существует опасность того, что его может оказаться слишком мало там, где он необходим. Следует уточнить, однако, что и понятие «много» относительно.

Молекулы озона в земной атмосфере встречаются крайне редко.

Концентрация молекул озона в атмосфере ниже, чем одна молекула O3 на каждый миллион молекул воздуха. Такое соотношение одновременно как подчеркивает, так и дает неверное представление о том, какую критическую роль играет озон в глобальной экологической системе.

Ключевой момент заключается в том, что озон поглощает солнечное ультрафиолетовое излучение (УФ излучение с длиной волны в диапазоне между 280 и 320 нанометров, способное повредить ДНК живых организмов).

Это свойство делает озон незаменимым элементом защиты человека от УФ излучения, способного нанести огромный биологический вред.

Общее количество озона в атмосфере, если его сжать до плотности воздуха у поверхности Земли, составит слой толщиной приблизительно в 3,5 миллиметра. И эта тонкая пленка является одним из ключевых факторов, делающих окружающую среду планеты пригодной для жизни человека.

Ни климат, ни погода не являются статичными системами. То же верно и для озона. Количество озона в стратосфере сильно различается в зависимости от географической широты, от высоты расположения в слоях атмосферы и от времени года. Показатели концентраций O3 могут также меняться год от года.

Например, общее количество озона в северных умеренных широтах показывает сильную корреляцию с сезонными циклами. Согласно данным Шервуда Роуленда, опубликованным в 1990 году в издании «Амбио», наиболее высокие концентрации озона в этих широтах отмечены в марте-апреле и наименьшие в октябре-ноябре.

По мнению ученого Памеллы Зурер, естественные колебания озона могут достигать 25 процентов в высоких широтах. Эту информацию она опубликовала в 1993 году в журнале «Новости химии и инженерии».

В дополнению к сказанному нужно напомнить, что молекулы озона постоянно образуются и разрушаются в стратосфере.

Новые молекулы озона непрерывно возникают в процессе химических реакций, происходящих на солнечном свету.

Когда молекулы озона подвергаются воздействию солнечных лучей, они распадаются на очень активный элемент – атомарный кислород (О). Атомарный кислород вступает в реакцию с молекулами кислорода с образованием озона.

Так как механизм создания молекул озона находится в балансе с механизмом их разрушения, то среднее количество озона в стратосфере ученые считают величиной сравнительно постоянной с момента образования современной атмосферы Земли. Политические и экологические проблемы, связанные с озоном стратосферы, вызваны такими химическими веществами, как хлорфторуглероды и галогены.

2. ХФУ и озон стратосферы: химия процесса их взаимодействия.

С момента их открытия в 30-40-х годах все говорило о том, что ХФУ слишком уж хороши для того, чтобы в них не таилась какая-нибудь опасность. Они сравнительно недороги, высокоэффективны, стабильны в атмосфере и нетоксичны для человека. Эти свойства способствовали широкому распространению ХФУ в различных областях современного производства.

Производители электроники, например, стали использовать ХФУ в начале 80-х годов в качестве промывочных растворов. Это позволило им снять проблему загрязнения грунтовых вод, связанную с использованием в производстве метилхлорида и трихлорэтилена.

Для различных областей производства хлорфторуглероды стали главным сырьем из-за своей стойкости к воздействию внешних факторов.

Проблема, конечно же, заключается в «ахиллесовой пяте» ХФУ. Когда хлорфторуглероды попадают в атмосферу, они начинают мигрировать в стратосферу, где более интенсивное солнечное излучение воздействует на них и в результате реакции выделяется хлор.

Этот хлор действует как катализатор, постоянно вступая в реакцию с молекулами озона с образованием молекул кислорода (О2) и молекул оксида хлора (ClO2). Молекулы оксида хлора затем вступают в реакцию с атомарным кислородом, с образованием молекул кислорода и свободных атомов хлора.

И все начинается сначала. Посредством этого повторяющегося процесса одна молекула хлора может разрушить тысячи молекул озона, прежде чем сама будет нейтрализована. Это свойство ХФУ и выделяемого ими хлора делает фреоны очень опасными для озонового слоя стратосферы.

Хотя следует отметить, что не все ХФУ и не все растворители имеют одинаковый озоноразрушающий потенциал.

Например, метилхлороформ и четыреххлористый углерод – растворители широко применяемые в производстве, действуют на озон очень пагубно, хотя содержание хлора в них сравнительно низкое. Подобно хлору на озон действует другое вещество – бром.

Бром, как и хлор, относится к группе веществ под общим названием галогены (хлор, фтор, бром, йод и астат).

В то время, как в стратосфере брома содержится намного меньше, чем хлора, он более активен и несет ответственность за разрушение значительных количеств озона.

В наибольшей степени научные и политические проблемы, стоящие перед мировым сообществом в вопросе об озоновых дырах сводятся к следующему: дополнительное поступление бром и хлор содержащих веществ в стратосферу приведет к нарушению естественного баланса образования и разрушения озона, так как появляется дополнительный фактор, приводящий к разрушению озона.

Как уже отмечалось выше, различные ХФУ имеют разную продолжительность жизни в атмосфере и различную озоноразрушающую способность. Большая их часть – это долгоживущие вещества, они могут сохраняться в атмосфере десятилетиями и даже столетиями.

Для каждого вещества, внесенного в список Монреальского протокола , математически рассчитан озоноразрушающий коэффициент в пересчете на одну молекулу. Этот коэффициент – относительная величина, где за единицу принят озоноразрушающий потенциал ХФУ -11 и ХФУ-12 .

Озоноразрушающая способность вещества определяется количеством атомов хлора или брома в молекуле, его продолжительностью жизни в атмосфере (то есть, того времени, на протяжении которого это вещество будет сохраняться в атмосфере, прежде чем оно распадется или будет выведено из нее) и особенностями химического процесса, необходимого для распада этого вещества.

Существуют опасения, что эти вещества нарушают естественный озоновый баланс. Необходимый для образования атомарный кислород выше уровня 20 км образуется при расщеплении кислорода под действием ультрафиолетового излучения 

Источник: https://ReferatBank.ru/referat/preview/9527/referat-ozonovyy-sloy-schit-zemli.html

Vse-referaty
Добавить комментарий