Проблема озонового экрана

Содержание
  1. Реферат: Проблема озонового экрана
  2. Экологические проблемы по вине человека
  3. Проблема озонового экрана
  4. Проблема кислотных дождей
  5. Проблема диоксиновой опасности
  6. Проблема химического оружия и его уничтожения
  7. Проблема пестицидов (ядохимикатов)
  8. Проблема изменения климата
  9. Проблема рационального использования удобрений
  10. Разрушение озонового слоя: причины и последствия
  11. Образование и функции озонового слоя
  12. Расположение и расстояние до планеты
  13. Озоновые дыры
  14. История обнаружения
  15. Механизм образования
  16. Антарктическая озоновая дыра
  17. Распространенные мифы об озоновых дырах
  18. Причины разрушения озонового слоя
  19. Естественные факторы
  20. Антропогенные факторы
  21. Выбросы фреона в атмосферу
  22. Запуск спутников и ракет
  23. Использование авиатранспорта на больших высотах
  24. Применение азотных удобрений
  25. Другие причины
  26. Возможные последствия истончения озонового слоя
  27. Воздействие на человека
  28. Воздействие на экологию
  29. Если озоновый слой разрушится полностью
  30. Меры по восстановлению озонового слоя
  31. Монреальский протокол
  32. Варианты с производством озона
  33. Использование экологически чистого топлива
  34. Высадка лесов
  35. Прочие методы борьбы с проблемой
  36. Защита озонового слоя в России
  37. Озоновый слой земли пронзили озоновые дыры: грозит ли человечеству глобальная катастрофа? – Милитари Блог
  38. Суть проблемы
  39. Места появления озоновых дыр
  40. Как происходит истончение озонового слоя?
  41. Прочие причины появления озоновых дыр
  42. Чем опасно исчезновение озонового слоя вокруг планеты?
  43. Способы решения проблемы
  44. Разрушение озонового слоя: причины и последствия
  45. Разрушение озонового слоя: пути решения проблемы
  46. Озоновые дыры: причины возникновения и последствия для человечества — Сайт для Всезнаек и Почемучек
  47. Что такое озоновые дыры?
  48. Где находятся озоновые дыры?
  49. Как образуются озоновые дыры?
  50. Почему появляются озоновые дыры?
  51. К каким последствиям для человечества могут привести озоновые дыры?
  52. Нарушение озонового слоя – влияние на экологию Земли
  53. Истощение защитной оболочки
  54. Причины нарушения целостности
  55. Фреон
  56. Влияние авиатранспорта

Реферат: Проблема озонового экрана

Проблема озонового экрана

Введение…………………………………………………………………………….3

1. Что такое озон и его роль в атмосфере…………………………………………..5

2. Природа и значение озонового экрана…………………………………………5

3. Источники разрушения озонового экрана……………………………………6

4. «Озоновые дыры» и их влияние………………………………………………..8

5. Проблема озонового экрана и пути ее решения………………………………13

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

Список использованной литературы…………………………………………….16

Введение:

Газообразный озон, открытый в середине прошлого века, долгое время привлекал внимание ученых лишь своими уникальными химическими и физическими свойствами.

Интерес к озону существенно возрос, после того, как выяснилась его распространенность в земной атмосфере и та особая роль, которую он играет в защите всего живого от воздействий опасного ультрафиолетового излучения. Особенно активно атмосферный озон стал изучаться в последние десятилетия.

С ним, как ни с одним другим газом, в последние два десятилетия было связано несколько крупных сенсаций. Начиная от появившегося в самом начале 70-х годов прогноза о том, что полеты стратосферной авиации “съедят” слой озона уже к 80-м годам, и, кончая пресловутой “озоновой дырой”, которая будоражит умы людей.

[1] Поскольку озон задерживает активное излучение солнца, то разрушение озонного слоя может привести к целому ряду негативных последствий для растений, животных и человека.

В ряду тревожных проблем – сдвиги в мировом климате, истощение лесных, почвенных и водных ресурсов, прогрессирующее опустошение планеты – находится и проблема разрушения озонового слоя. Возможно, что антарктический озон является предвестником глобальных изменений в озоносфере. Озоносфера – одна из поверхностных оболочек планеты.

Она является составной частью биосферы Земли, включающей в себя совокупность живых организмов и неорганические вещества, находящиеся в общем круговороте. К изучению процессов, связанных с атмосферным озоном, привлечены значительные силы ученых у нас в стране и за рубежом.

[2] Ведутся наблюдения за количеством озона и его “врагов” – различных загрязняющих веществ, анализируются данные за прошедшие годы, ставятся новые эксперименты.

Однако проблема атмосферного озона к настоящему времени далеко не исчерпана, и ряд важных и интересных разделов этой проблемы ждет своего разрешения, в особенности явления, связанные с влиянием на озоновый слой некоторых естественных факторов и антропогенных воздействий. Для их осмысления необходимо постоянное и всеобъемлющее слежение за состоянием окружающей среды (мониторинг). Из трех стихий, окружающих человека – твердой оболочки, воды и воздуха, – последняя является самой уязвимой. И не случайно именно в атмосфере появился первый реальный сигнал бедствия. Этот сигнал – озоновая дыра как вестник возможного глобального уменьшения защитного слоя озона в результате антропогенных загрязнении.

1. Что такое озон и его роль в атмосфере.

В принципе озон это разновидность кислорода. Озон был открыт в 1839 году немецким химиком Шенбейном, а в 1873г. его обнаружили в приземной атмосфере. Спустя 8 лет английский химик Гартли обнаружил озон в верхних слоях атмосферы.

[3] Озоновый слой в стратосфере важен тем, что он поглощает определённый диапазон солнечного излучения. Сама земля тоже испускает излучение в инфракрасном спектре. Так вот часть этого излучения тоже задерживается озоном, тем самым, предохраняя планету от охлаждения.

Главной функцией озона является защита человека и всей биосферы планеты от жёсткого ультрафиолетового излучения с длинами волн от 250 до 320 нм.

2. Природа и значение озонового экрана.

Наиболее вредным последствием выброса парниковых газов в атмосферу является разрушение ими озонового слоя – своеобразного щита от «жёстких» солнечных лучей. Дело в том, что наряду с видимым светом Солнце излучает ультрафиолетовые волны.

Ультрафиолетовое излучение похоже на световое, но длина его волн несколько короче, чем у фиолетовых волн, самых коротковолновых из воспринимаемых глазом человека. Хотя ультрафиолетовые лучи невидимы, они обладают большей энергией, чем видимые.

Проникая сквозь атмосферу и поглощаясь тканями живых организмов, они разрушают молекулы белков и ДНК. Именно это происходит, когда мы загораем.

Если бы всё ультрафиолетовое излучение, попадающее на верхние слои атмосферы, достигало поверхности Земли, то вряд ли на ней сохранилась бы жизнь; все растения и животные просто «зажарились» бы. Даже небольшая, доступная нам часть этого количества (менее 1%) вызывает загар и ежегодно 200 -600 тыс. случаев рака кожи в США.[4]

Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (свыше 99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 километров от поверхности земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном. Необходимость его сохранения не требует доказательств. Однако некоторые антропогенные вещества, в частности парниковые газы, его разрушают.

3. Источники разрушения озонового слоя.

До самого последнего периода истории Земли живые системы планеты эволюционировали почти в полной гармонии с атмосферой, литосферой и гидросферой, не испытывая влияния человеческой деятельности. Но по мере развития сельского хозяйства и промышленности воздействие человека на среду стало заметнее.

Повсеместная индустриализация, особенно развернувшаяся за последние два столетия, привела к потенциально опасным уровням загрязнения среды.

Можно сказать, что загрязнения – это поступление в окружающую среду каких-либо веществ или энергии в таких больших количествах или в течение столь длительного времени, что эти вещества или энергия начинают наносить ущерб людям и окружающей среде.

Легко распространяясь от одних компонентов системы жизнеобеспечения к другим, в той или иной степени влияет на все параметры среды – антропогенные и природные, физические и биотические.

Еще в начале шестидесятых годов считали, что загрязнение атмосферы – это локальная проблема больших городов и индустриальных центров, но позже стало ясно, что атмосферные загрязнители способны распространяться по воздуху на большие расстояния, оказывая неблагоприятное воздействие на районы, находящиеся на значительном удалении от места выброса этих веществ.[5]

К разрушению озонового слоя приводят многочисленные факторы (рассматриваются самые главные). В первую очередь это, конечно же, фреоны. Фреоны – это собирательное название целой группы химических веществ появившихся на свет ещё в 20 годы прошлого столетия.

В основном они использовались в холодильниках в качестве хладагентов. Ещё одна область применения фреонов это использование их в аэрозольных упаковках в качестве распылителя.

Так как большая часть производимых в мире фреонов попадает в атмосферу, можно сказать, что выпуск фреонов почти полностью работает на сокращение озонового слоя. Фреоны достаточно быстро поднимаются вверх, в стратосферу.

В стратосфере под действием ультрафиолетового излучения они достаточно быстро разлагаются. В результате выделяются активные атомы хлора, которые и участвуют в разложении озона.

Ещё один фактор, приводящий к уменьшению озонового слоя – это высотные самолёты и запуски космических кораблей.

Высокая температура в камерах сгорания реактивных двигателей, приводит к образованию окислов азота из находящихся там азота и кислорода. Причём скорость образования азота на прямую зависит от температуры, то есть мощности двигателя.

Но ещё и очень важно, на какой высоте находится двигатель и выпускает в атмосферу разрушающие озон окислы азота. Чем выше, тем хуже для озона.

Теперь рассмотрим действие минеральных удобрений на разрушение озонового слоя. Озон может уменьшаться за счёт того, что в стратосферу попадает закись азота N2O, которая образуется при денитрификации, связанного почвенными бактериями, азота.

Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхних слоях океанов и морей. Эти процессы напрямую связаны с содержанием азота. Таким образом, можно быть уверенным, что с ростом количества минеральных удобрений, вносимых в почву, будет также и расти количество закиси азота.

Далее, образующиеся из закиси азота, окислы азота приводят к разрушению озонового слоя.

Ядерные взрывы тоже способствуют истощению озонового слоя. При сильном нагреве, а температура ядерного взрыва около 6000°С, происходят такие преобразования химических веществ, которые при нормальных условиях протекают вяло или вообще не протекают.

Излучение при взрыве приводит к образованию окиси азота, а происходит это, прежде всего, потому что излучение производит ионизацию атомов и молекул атмосферного газа. Затем образованные ионы вступают в реакции с другими составляющими атмосферы и образуют окислы азота.

Закись азота обнаруживается также и в дымовых газах электростанций. Это очень сильный источник влияния на атмосферу.

Очень важную роль в разрушении озона играет пар. Эта роль реализуется через молекулы гидроксила OH, которые рождаются из молекул воды и в конце превращаются в них. Поэтому от количества пара в стратосфере зависит скорость разрушения озона.[6]

4. «Озоновые дыры» и их влияние.

Как только существование “озоновой дыры” стало научным фактом, естественно возник вопрос: А какова же её природа? И через некоторое время появились две гипотезы – антропогенная фотохимическая и метеорологическая. Сторонники первой гипотезы считали, что уменьшение озонового слоя результат антропогенного загрязнения атмосферы.

«Озоновая дыра имеет чисто метеорологическое происхождение и связана со спецификой динамического режима стратосферы в Антарктике», – утверждали приверженцы второй гипотезы.

Важным моментом этой гипотезы было существование внутри устойчивого циклона (так называемого циркумполярного вихря), висящего зимой и большую часть весны над Антарктикой, направленных вверх (восходящих) вертикальных движений.

У каждой из гипотез были свои плюсы и минусы. В рамках антропогенной концепции было трудно ответить на вопрос о том, почему “дыра” (если она отражает общую тенденцию всевозрастающего загрязнения атмосферы) наблюдается лишь над Антарктикой и только весной.

А сторонникам метеорологической природы “дыры” было трудно объяснить, почему последняя не наблюдалась до начала 80-х годов и почему в 80-х она появилась и стала усиливаться год от года.

В октябре 1987 года были получены данные, которые показали, что к антропогенному загрязнению атмосферы явление “озоновой дыры” имеет самое прямое отношение.[7]

Возникновение “озоновых дыр” (сезонное уменьшение содержания озона вдвое и более) впервые наблюдали в конце 70-х годов над Антарктидой. В последующие годы длительность существования и площадь “озоновых дыр” росли, и к настоящему времени они уже захватили южные регионы Австралии, Чили и Аргентины.

Параллельно, хотя и с некоторым запозданием, развился процесс истощения озона над Северным полушарием. Вначале 90-х годов наблюдали 20 – 25 % его уменьшения над Скандинавией, Прибалтикой и северо-западными областями России.

В отличных от приполярных широтных зон истощение озона менее выражено однако и здесь оно является статистически достоверным (1,5–6,2% за последнее десятилетие).[8]

Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. Многие из имеющихся в нем систем испытывают стресс уже при существующих уровнях естественной ультрафиолетовой радиации, и увеличение ее интенсивности для некоторых из них может оказаться катастрофическим.

В результате воздействия ультрафиолетового излучения у водных организмов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения и развития, особенно на ранних стадиях.

Поскольку чувствительность к ультрафиолетовой радиации разных компонентов водных экосистем существенно различается, то в результате разрушения стратосферного озона следует ожидать не только уменьшения общей биомассы, но и изменение структуры водных экосистем.

В этих условиях могут погибать и вытесняться полезные чувствительные формы и усиленно размножаться резистентные, токсичные для окружающей среды, например сине-зеленые водоросли. Эффективность водных пищевых цепей в решающей степени определяется продуктивностью их начального звена – фитопланктона.

Расчеты показывают, что в случае 25%-го разрушения стратосферного озона следует ожидать 35%-го снижения первичной продуктивности в поверхностных слоях океана и 10%-го снижения во всем слое фотосинтеза.

Значимость прогнозируемых изменений становится очевидной, если принять во внимание, что фитопланктон утилизирует более половины углекислого газа в процессе глобального фотосинтеза, и лишь 10-го снижения интенсивности этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу в результате сжигания полезных ископаемых.

Кроме того, ультрафиолетовая радиация подавляет продукцию фитопланктоном диметилсульфида, играющего важную роль в формировании облачности. Последние два феномена могут вызвать долговременные изменения глобального климата и уровня Мирового океана.

Из биообъектов вторичных звеньев водных пищевых цепей ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. В условиях истощения стратосферного озона прогнозируется рост и гибель мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной продуктивности Мирового океана. В отличие от водных организмов, высшие растения могут частично адаптироваться к увеличению интенсивности естественной ультрафиолетовой радиации, однако в условиях 10-20%-й редукции озонового слоя у них наблюдается торможение роста, уменьшение продуктивности и изменения состава, снижающие пищевую ценность.

Очень важную, хотя и посредственную, роль в формировании продуктивности сельскохозяйственных растений играют почвенные микроорганизмы, оказывающие значительное влияние на плодородие почв.

В этом смысле особый интерес представляют фототрофные цианобактерии, обитающие в самых верхних слоях почв и способные утилизировать азот воздуха с последующим использованием его растениями в процессе фотосинтеза.

Эти микроорганизмы подвергаются непосредственному воздействию ультрафиолетовой радиации. В результате разрушения озонового слоя следует ожидать уменьшение плодородия почв.

Весьма вероятным является также вытеснение и отмирания других полезных форм почвенных микроорганизмов, чувствительных к ультрафиолетовой радиации, и размножением устойчивых форм, часть которых может оказаться патогенными.[9]

Для человека естественная ультрафиолетовая радиация фактором риска уже при существующем состоянии озонового слоя. Реакции на ее воздействие разнообразны и противоречивы. Некоторые из них[10] улучшают состояние здоровья, другие[11] ухудшают его.

Типичной реакцией на переоблучение глаз является возникновение фотокератоконьюнктивита – острого воспаления наружных оболочек глаза (роговицы и конъюнктивы).

Он обычно развивается в условиях интенсивного отражения солнечного света от естественных поверхностей (снежное высокогорье, арктические и пустынных зоны) и сопровождается болевыми ощущениями или ощущением постороннего тела в глазу, слезотечением, светобоязнью и спазмом век.

Ожог глаз можно получить за 2 часа в заснеженных зонах и за 6 – 8 часов в песчаной пустыне. Длительное воздействие ультрафиолетовой радиации на глаз может вызвать возникновение катаракты, дегенерацию роговицы и сетчатки и т. д.

В результате переоблучения кожи развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменениями тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния. В умеренных широтах эритему можно получить за полчаса на открытом солнце в середине летнего дня. Обычно эритема развивается с латентным периодом 1 – 8 часов и сохраняется около суток. Величина минимальной эритемной дозы растет с увеличением степени пигментации кожи.

В результате разрушения стратосферного озона следует ожидать снижения сопротивляемости населения ряду инфекционных заболеваний.

Как минимум, в их число необходимо включить болезни с кожной фазой развития или зависящие от клеточного иммунитета: корь, ветряная оспа, герпес и другие вирусные заболевания с кожной сыпью, индуцируемые через кожу паразитарные болезни типа малярии и лейшманиоза, а также зависящие от клеточного иммунитета туберкулез и некоторые грибковые заболевания. Естественная ультрафиолетовая радиация ответственна за основную часть опухолей кожи, приводящих в большинстве случаев к раку кожи. Ультрафиолетовая радиация играет важную роль в обеспечении организма витамина Д, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого обмена. Дефицит витамина Д вызывает рахит и кариес, а также играет важную роль в патогенезе предстательной железы, дающей высокую смертность. При возникновении дефицита витамина Д необходима доза ультрафиолетовой радиации, составляющая примерно 60 минимальных эритемных доз в год на открытые участки тела. Для белого населения в умеренных широтах это соответствует ежедневному пребыванию на открытом солнце по полчаса в середине дня с мая по август. Интенсивность синтеза витамина Д убывает с увеличением степени пигментативности, у представителей различных этнических групп может различаться более чем на порядок. Вследствие этого пигментация кожи может быть причиной недостаточности витамина Д у цветных иммигрантов в умеренных и северных широтах. Наблюдающиеся в настоящее время увеличение степени истощения озонового слоя свидетельствует о недостаточности предпринимаемых усилий по его защите.[12]

5. Проблема озонового экрана и пути ее решения.

Рассмотрим некоторые проблемы, связанные с разрушением озона и пути их решения.

1.Выхлопы автомобилей.

а) замена топлива в существующем автомобильном транспорте на экологически более чистое.

б) переход на другие источники энергии (например, электромобили, использование солнечной энергии).

2. Загрязнение хлорфторуглеводородами (холодильная техника, аэрозоли).

а) Переход от долгоживущих фреонов на короткоживущие (меньше года).

б) снижение, а затем и полное прекращение производства и использования фреонов.

3. Химические удобрения.

4. Сжигание промышленного топлива.

а) Переход на экологически чистую энергетику.

5. Ядерные взрывы.

6. Выброс отработанных газов при полетах высотных самолетов и крупных ракет.

7. Добыча нефти и природного газа.

Осознание опасности приводит к тому, что международной общественностью предпринимаются все новые и новые шаги в защиту озонового слоя. Рассмотрим некоторые из них.

1) Создание различных организаций по охране озонового слоя (ЮНЕП, КОСПАР, МАГА).

2)Проведение конференций.

Проблема сохранения озонового слоя относится к глобальным проблемам человечества.

Поэтому она обсуждается на многих форумах самого разного уровня вплоть до советско-американских встреч на высшем уровне (в Вашингтоне, США в декабре 1987г.

) Остается лишь верить в то, что глубокое осознание грозящей человечеству опасности подвигнет правительство всех стран на принятие необходимых мер по уменьшению выбросов вредных для озона веществ.

Заключение:

Краткий обзор некоторых факторов воздействия на природную среду показывает, что до сих пор не установлено значение многих химических и биохимических последствий этого воздействия. С другой стороны, уже сегодня можно оценить все угрожающее многообразие антропогенного вмешательства и наносимого им ущерба окружающей среде. Источниками вмешательства являются:

1. Постоянное стремление к росту производства и потребления.

2. Постоянный рост численности населения, который приводит к тому, что даже незначительная нагрузка на природу в каждом отдельном случае в целом превращается в глобальную проблему.

3. Односторонний подход к техническому прогрессу, который в этом столетии привел к появлению целого потока технических товаров и химических продуктов, чуждых природе, а то и враждебных ей.[13]

Во все звенья природной системы проникли несовместимые с ней чужеродные вещества, угрожающие во многих случаях самому существованию экосистемы. Возникла необходимость принятия срочных мер, чтобы спасти природу, т.е. резко сократить истощение естественных природных ресурсов и ограничить применение вредных для природы веществ.

Но это не означает, что техника, химия, хозяйственная деятельность и экономика должны вернуться к каменному веку; наоборот, это означает необходимость продвижения к новым научным достижениям, опирающимся на познание, когда возникает общность с природой, в которой человек обретет долголетие.

Человечество должно сознавать, что мы только гости природы.

Список использованной литературы

.

1. Данилов А. Д. Атмосферный озон – сенсации и реальность/ А. Д. Данилов, И. Л. Кароль.- Л.: Гидрометиоиздательство, 1991.-334с.

2. Озоновый щит Земли и его изменения/ Э. П. Александров , Ю. А. Израэль, И. Л. Кароль и др.- СПб.: Гидрометиоиздательство, 1992.-211с.

3. Ортенберг Ф. С. Озон: взгляд из космоса/ Ф. С. Ортенберг, Ю. М. Трифонов-. М.: Знание, 1990.-433с.

4. Роун Ш. Озоновый кризис: Пятнадцатилетняя эволюция неожиданной глобальной опасности/ Ш. Роун.- М.: “Мир”, 1993.- 321с.

5. Стрижевский А. Д. Свет: Природа и человек/ А. Д. Стрижевский// Природный мир, 1992.-апр.-с.34.

6. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды: Учеб. Пособие/ Г. Фелленберг.- М.: “Мир”, 1997.- 528с.

[1] А. Д. Данилов. Атмосферный озон – сенсации и реальность. стр. 113.

[2] Ф. С. Ортенберг. Озон: взгляд из космоса. стр. 45-46.

[3] Ф. С. Ортенберг. Озон: взгляд из космоса. стр. 38.

[4] А. Д. Стрижевский. Свет. Природа и человек. стр. 132.

[5] Э. Александров. Озоновый щит Земли и его изменения. стр. 32.

[6] Г. Фелленберг. Загрязнение природной среды. стр. 256-270.

[7] Ш. Роун. Озоновый кризис: Пятнадцатилетняя эволюция неожиданной глобальной опасности. стр. 44.

[8] Ш. Роун. Озоновый кризис: Пятнадцатилетняя эволюция неожиданной глобальной опасности. стр. 47.

[9] Г. Фелленберг. Загрязнение природной среды. стр. 300-307.

[10] Образование витамина Д, эффект при лечении некоторых кожных заболеваний и т. д.

[11] Ожоги кожи и глаз, старение кожи и т. д.

[12] А. Д. Стрижевский. Свет. Природа и человек. стр. 121-134.

[13] Э. Александров. Озоновый щит Земли и его изменения. стр. 121.

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-280191.html

Экологические проблемы по вине человека

Проблема озонового экрана

Воздействие человека на биосферу Земли в настоящее время привело к возникновению общих экологических проблем, имеющих общепланетное значение. Кратко рассмотрим наиболее важные из них.

Проблема озонового экрана

Озоновый экран располагается между тропосферой и стратосферой и защищает поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения, губительного для всего живого.

В озоновом экране содержание озона имеет определенное значение, уменьшение концентрации озона снижает эффект его положительного воздействия. В последнее время появились «озоновые дыры» — области в озоновом экране, обладающие пониженным содержанием озона.

Такие «дыры» были обнаружены над Северным и Южным полюсами Земли, причем, вторая «дыра» по размерам значительно превышает первую. Над Антарктидой площадь «озоновой дыры» составляет 22 млн. км2. Размеры «дыр» колеблются — летом увеличиваются, а зимой — уменьшаются.

В России «озоновые дыры» зафиксированы над Якутией, Республикой Коми, в районе Дальнего Востока. Обнаружено, что через «озоновые дыры» ультрафиолет проходит практически не ослабляясь.

Как показали исследования последних лет, «озоновые дыры» являются результатом действия антропогенных факторов и связаны с выбросом в атмосферу Земли веществ, разрушающих озон. Озон разрушают многие вещества: вода (в парах), оксиды азота (М2O, NO, КO2), оксид хлора (II) — СIO.

В нижних слоях стратосферы озон образуется из атомарного и молекулярного кислорода по уравнению

O2 + O = O3

Атомарный кислород получается из молекулярного под действием излучений:

O2 + квант энергии → 2O (атомарный кислород)

Для образования необходимого количества озона важно такое сочетание условий, при которых температура должна быть относительно невелика, а концентрация атомарного кислорода достаточна для оптимального течения процесса.

озона зависит от наличия в атмосфере различных примесей. Так, наличие паров воды выше критической концентрации приводит к связыванию атомарного кислорода по схеме:

Н2O (пар) + О 2OН° (радикалы).

Атомарный кислород поглощается и при взаимодействии с оксидом азота(IV):

NO2 + О → NO + O2

озона уменьшается и за счет реакции взаимодействия оксида азота (II) и O3:

NO + O3 = NO2 + O2

В последнее время установлено, что большую роль в разрушении озона играет атомарный хлор (Сl°), который образуется при фотохимическом разложении фреонов (фторхлорпроизводных, используемых как хладореагенты и вещества для получения аэрозолей; примеры фреонов: СFСl3, СF2Сl2 — фреон-12 и др.).

Фотохимический распад фреонов:

СFСl3 + квант энергии → СFСl2* +Сl*

Атомарный хлор реагирует с озоном:

Сl* + O3 = СlO (оксид хлора (II)) + O2

Оксид хлора (II) может взаимодействовать и с атомарным кислородом, и с озоном:

СlO + О = Сl* + O2; СlO + O3 = Сl* + 2O2 и т. д.

Исследование вклада тех или иных процессов в разрушение озонового экрана показывает, что роль хладоагентов (фреонов) очень велика. Эти соединения, несмотря на свою высокую молярную массу, могут подниматься с турбулентными потоками воздуха в верхние слои атмосферы и вступать в описанные выше процессы.

Определенная роль в разрушении озонового экрана принадлежит и воздействию сверхзвуковых самолетов и запуску искусственных спутников Земли. Важно отметить, что необходима деятельность человека, направленная на уменьшение отрицательного воздействия на озоновый экран.

В частности, проводятся исследования по замене фреонов другими соединениями, обладающими (эксплуатационными) свойствами фреонов, но не разрушающими озоновый экран.

Кроме того, необходимы действия, позволяющие снизить поступление в атмосферу оксидов азота, которые помимо отрицательного действия на озоновый экран способствуют образованию кислотных дождей и обладают отравляющим действием на организм человека.

Проблема кислотных дождей

Дожди, вода которых имеет кислотную среду (рН < 6), называются кислотными.

Водородный показатель (рН) — это величина, в которой кислотность или щелочность выражается в единицах или долях единицы, отражая концентрацию ионов водорода. Если рН = 7, то среда нейтральная, рН до 6 определяет слабокислую среду, рН меньше 6 (от 5,9 до 1) — кислую и сильнокислую среду, рН до 8 — слабощелочную, а выше 8 и до 14 — щелочную или сильнощелочную среду.

Растения и животные нормально функционируют в нейтральной, слабокислой и слабощелочной среде, при этом для каждого организма характерна наиболее оптимальная величина рН, отклонения от которой угнетают организм, вызывают его заболевания, а также могут привести к гибели.

Кислотные дожди возникают за счет растворения в дождевой воде кислотных оксидов, хлора, хлороводорода, поступающих в атмосферу из разных источников.

При сжигании топлива, содержащего сложные смеси органических веществ, выделяется оксид серы (IV) — сернистый газ, который при растворении в воде образует сернистую кислоту.

Сернистая кислота под влиянием кислорода воздуха и катализаторов, которыми могут быть оксиды азота, превращается в одну из самых сильных и опасных кислот — серную кислоту.

Оксиды азота — монооксид и диоксид — в присутствии кислорода воздуха реагируют с водой, образуя азотную кислоту, также являющуюся сильной кислотой. Попадающий в атмосферу хлороводород, растворяясь в воде, образует сильную соляную кислоту. Хлор может взаимодействовать с водой, образуя соляную и хлорноватистую кислоты.

Наибольший вред наносят кислотные дожди наземным растениям и организмам озер, прудов, рек, так как уменьшение рН приводит к угнетению жизнедеятельности рыб (при рН = 5,5), а при рН = 4,5 прекращается размножение рыб. Попадая на кислые почвы, кислотные дожди увеличивают их кислотность и способствуют гибели живущих в почве растений и животных. Однако почвы основного характера нейтрализуют кислотные дожди.

Для решения проблемы кислотных дождей необходимо изменить технологию сжигания топлива и улавливания кислых газов, над чем работают современные ученые в области технологии и экологии.

Проблема диоксиновой опасности

Диоксиновая опасность связана с попаданием в природную окружающую среду самых ядовитых веществ, когда-либо синтезированных человеком — соединений типа диоксинов.

Это достаточно большая группа химических соединений, представляющих собой трициклические кислородсодержащие вещества, в которых атомы кислорода входят в состав циклической структуры.

Классическим диоксином считается 2,3,7,8-тетрахлордибензолпарадиоксин, являющийся самым токсичным среди известных диоксинов.

Диоксины токсичнее, чем синильная кислота и ее соли — цианиды (например KCN). Они очень устойчивы и почти не разлагаются в природной среде и период их полураспада составляет 10-12 лет (в организме человека 6-8 лет). Попав в окружающую среду, диоксины включаются в пищевые цепи (сети) и накапливаются в них.

Токсичность диоксинов связана с тем, что они оказывают воздействие на рецепторы живых организмов, подавляя их жизненные функции, изменяя направление этих функций.

Так, под влиянием диоксинов возможно рождение детей-уродов, появляются психические нарушения, возникают раковые опухоли, происходит расстройство иммунной системы, т.е. диоксины являются «химическим» СПИДом.

Предельно допустимые количества потребления диоксинов составляют от 0,066 до 10 пг (1 пг (пикограмм) = 10-12 г) в сутки. диоксинов в воде не должно превышать 20 пг/л.

Диоксины плохо растворяются в воде, но растворимость их в жирах довольно велика. Они являются побочными продуктами при получении хлорпроизводных ароматических соединений, например трихлорфенола, а также некоторых гербицидов.

Обнаружили диоксины и в отходах металлургической, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Диоксин присутствует в любой бумаге, так как целлюлозную массу хлорируют для отбеливания.

Образуются диоксины и при сжигании мусора в мусоросжигательных печах, при сжигании мусора на свалках и ТЭЦ. Есть диоксины и в табачном дыме. Диоксины могут попадать в окружающую среду во время аварий на различных предприятиях. Так, в 1990 г.

в Уфе ливневые стоки смыли отходы Уфимского ПО «Химпром», что привело к появлению в воде реки Белой фенола и диоксинов, которые через некоторое время обнаружили в Волге.

Для решения диоксиновой проблемы требуется разработка мер, препятствующих образованию данной группы соединений. Так, необходимо исключить применение хлора в целлюлозно-бумажной промышленности, разработать технологию переработки мусора, при которой не образуется диоксинов и т. д.

Проблема химического оружия и его уничтожения

Химическое оружие — это применение химических соединений для поражения сил противника, основанное на разных механизмах действия (это один из самых варварских способов ведения боевых действий). Впервые химическое оружие было применено в Первой мировой войне.

Широко использовалось химическое оружие и во Второй мировой войне. В период «холодной войны» арсенал химического оружия пополнился новыми образцами эффективных токсических (ядовитых) соединений.

В настоящее время ставится задача уничтожения запасов химического оружия, что привело к возникновению острейших экологических проблем.

По воздействию на организм различают вещества кожно-нарывного, общетоксического (иприт, люизит), нервнопаралитического действия (зарин, зоман), раздражающие и удушающие вещества («черемуха», газ-У). Существуют также вещества комплексного действия. Были разработаны и нетрадиционные виды химического оружия (гербицидное, диоксиновое и т.п.).

По устойчивости отравляющие вещества разделяют на стойкие (иприт, люизит) и нестойкие (синильная кислота, фосген и др.).

Вещества, применяемые как химическое оружие, относительно нестойки, подвергаются саморазложению и должны быть малоопасны. Но даже самый «легко дегазируемый» зарин как опасное вещество проявляет себя через 20 лет. Крайне опасен иприт, являющийся эффективным мутагеном, — одной молекулы иприта достаточно, чтобы вызвать мутацию, действие иприта как мутагена может проявиться через 40 поколений.

Экологическая роль люизита аналогична иприту, но она усугубляется тем, что экологически опасны и продукты его разложения, так как они содержат мышьяк.

Очень сложны проблемы уничтожения химического оружия. Затопление, закапывание этих веществ не ликвидирует опасности этих соединений, так как при их разложении могут образовываться экологически опасные вещества.

Сжигание зачастую также малоэффективно, если не разработать технологию улавливания вредных соединений (например соединений мышьяка).

Тем не менее эти проблемы необходимо решать, и над их разрешением работают современные ученые-химики, экологи, технологи.

Проблема пестицидов (ядохимикатов)

Пестицидами (ядохимикатами) называют вещества, которые применяются для уничтожения тех или иных организмов.

Пестициды имеют сложную классификацию по целям и областям использования, химическому составу и другим признакам. Ниже приведены некоторые группы пестицидов.

  1. Антигельминты — средства борьбы с гельминтами (червями).
  2. Афициды — применяются для борьбы с тлями.
  3. Бактерициды — средства борьбы с бактериями.
  4. Гербициды — средства борьбы с сорными растениями
  5. Дефолианты — вещества, удаляющие листья растений.
  6. Зооциды — химические средства для борьбы с грызунами.
  7. Инсектициды — средства для борьбы с насекомыми.
  8. Протравители семян — вещества для предпосевной обработки семян с целью борьбы с бактериальными и грибковыми заболеваниями.
  9. Регуляторы роста растений — химические соединения, регулирующие развитие и рост растений.
  10. Фунгициды — средства борьбы с паразитическими грибами.

Пестициды являются эффективными средствами борьбы с вредителями сельского хозяйства и повышают урожай культурных растений. Затраты на пестициды легко и быстро окупаются, что является экономической основой их применения.

Однако, несмотря на высокий экономический эффект, необходимо учитывать их экологическое воздействие. Было обнаружено, что некоторые из применявшихся пестицидов плохо «усваиваются» окружающей средой (т. е. практически не разлагаются в течение длительного времени и сохраняют свои ядовитые свойства).

Пестициды попадают в пищевые цепи и накапливаются в организмах животных и растений, а затем негативно воздействуют на организмы, в которые они попадают с пищей. Так, было запрещено использование ДЦТ — вещества, являющегося одним из лучших зооцидов.

Значительное применение дефолиантов в Узбекистане привело к нарушениям в природных экологических процессах и нанесло вред природной окружающей среде.

В настоящее время ставится задача оптимизации в использовании пестицидов, замены химической борьбы с вредителями сельского хозяйства на биологические формы борьбы, применения более «мягких» пестицидов, разработки технологии таких соединений, которые легко разлагаются при обычных условиях и имеют малые периоды полураспада.

Проблема изменения климата

В результате бытовой и производственной деятельности человека атмосфера подвергается тепловому загрязнению, а также загрязнению различными химическими соединениями, препятствующими тепловому излучению с поверхности Земли. Это может привести к потеплению, что в свою очередь будет способствовать растоплению ледников и повышению уровня Мирового океана.

Одновременно с этим возможно и противоположное воздействие: повышается запыленность атмосферы, препятствующая прониканию солнечных лучей, в том числе и инфракрасных, что способствует похолоданию.

Похолоданию способствует и вырубка лесов, опустынивание поверхности Земли за счет того, что повышается тепловое излучение с «голой поверхности»: зеленые растения леса обладают меньшей способностью отражать солнечные лучи (они их поглощают), чем поверхность пустынь и степей.

Рассмотрим характеристику двух этих тенденций антропогенного воздействия на климат планеты.

Потеплению климата на Земле способствует парниковый эффект, сущность которого состоит в том, что атмосфера поглощает тепловые лучи, а отдача тепла в мировое пространство затруднена.

Веществами, способствующими проявлению теплового эффекта, являются вода, углекислый газ, метан, оксиды азота, серы, фреоны. Наибольший вклад в этот эффект вносит углекислый газ, так как за счет производственной деятельности человека концентрация этого газа постоянно увеличивается.

Экспериментально было установлено, что с 1850 по 1978 гг. концентрация СO2 возросла от 0,027 до 0,033% (по объему) и продолжает расти. Предполагается, что к 2010 г. она составит 0,04-0,05%.

Рост концентрации оксида углерода (IV) связан как с антропогенной деятельностью (сжигание большого количества топлива для получения различных видов энергии), так и с природными явлениями — сгорание органических веществ при пожарах и выделение этого газа при дыхании.

Однако обнаружено, что концентрация СO2 растет медленнее, чем это следует из прогнозов, что объясняется интенсификацией процессов фотосинтеза при повышенных концентрациях СO2.

Другим фактором, приводящим к связыванию СO2, является поглощение этого газа водами океана и образование нерастворимых карбонатов, которые включаются в осадочные породы. Тем не менее проблема увеличения содержания углекислого газа в атмосфере существует и необходимо решать задачу улавливания этого газа и его использования в сфере народного хозяйства.

Парниковый эффект нейтрализуется процессами, способствующими похолоданию климата. К ним относят процессы опустынивания больших территорий поверхности Земли за счет нерациональной вырубки лесов, особенно тропических, а также лесов тайги на территории России.

Похолоданию способствует и рост запыленности атмосферы за счет попадания в ее верхние слои туманнобразной серной кислоты (образуется при окислении водных растворов сернистого газа кислородом воздуха), а также твердых мелкоизмельченных (тонкодисперсных) частиц, поднимающихся в атмосферу при смерчах, пылевых бурях, извержениях вулканов и т. д.

Парниковый эффект и процессы, ведущие к похолоданию, в некоторой степени нейтрализуют друг друга, но равновесия не наблюдается, поэтому при реализации производственной деятельности необходимо учитывать возможные эффекты, вызывающие загрязнение биосферы и приводящие к изменениям климата.

Проблема рационального использования удобрений

Удобрениями называют вещества, содержащие питательные элементы в усвояемой растениями форме, внесение которых или в почву, или в форме подкормок приводит к повышению урожайности культурных растений.

По происхождению различают органические, неорганические удобрения и органоминеральные смеси. По составу удобрения разделяют на азотные, калийные, фосфорные, смешанные и комплексные.

По количеству питательного элемента, который необходим растению, удобрения разделяют на макроудобрения (нужны организму в больших количествах — азотные, фосфорные, калийные) и микроудобрения (необходимы растению в очень малых количествах — это соединения, содержащие медь, железо, марганец, йод и т. д.).

Удобрения только тогда будут эффективными, когда их использование будет оптимальным — нельзя вносить ни малые, ни очень большие дозы удобрений. Кроме того, большое значение имеют сроки и способы внесения удобрений.

Технологию применения удобрений разрабатывают ученые в области сельского хозяйства, реализуют — агрономы и работники, занятые в сфере сельскохозяйственного производства.

Было обнаружено, что азотные удобрения способствуют получению большой массы урожая, однако избыточное внесение азотных удобрений (как аммонийных, так и нитратных) приводит к получению экологически некачественной продукции — она содержит нитратный азот, оказывающий вредное воздействие на человека, и при определенных концентрациях нитратов такая продукция вызывает отравления, в ряде случаев приводящие к смерти.

Токсичность (ядовитость) нитратов проявляется следующим образом.

1. Первичная токсичность связана с воздействием собственно нитрат-ионов (NO—3), при котором происходит угнетение процессов в дыхательной цепи, разобщение процессов окисления и фосфорилирования, нарушение обмена углеводов. Эта токсичность относительно невелика, больший вред приносят другие виды токсичности, связанные с превращением нитрат-ионов в организме человека и теплокровных животных.

2. Вторичная токсичность связана с превращением нитрат-ионов в нитрит-ионы (NO—2). Нитрит-ионы взаимодействуют с дыхательным пигментом — гемоглобином, который превращается в метгемоглобин (в гемоглобине содержится железо в форме Fе2+, а в метгемоглобине — в виде Fе3+).

Метгемоглобин, в отличие от гемоглобина, не способен взаимодействовать с O2 и переносить его к клеткам тела, т. е.

происходит нарушение процессов дыхания, а это приводит к появлению головных болей, головокружениям, рвоте, снижению артериального давления и может даже возникнуть коматозное состояние.

3. Третичная токсичность нитратов связана с дальнейшими превращениями нитрит-ионов в нитрозосоединения, многие из которых обладают канцерогенными свойствами (способны вызывать раковые заболевания).

Нитраты, попавшие в организм, выводятся из него в течение 4-12 часов на 50-80% (в зависимости от возраста — у молодых больше, у пожилых — меньше).

Все рассмотренные превращения могут происходить в кишечном тракте и в крови.

Соединения азота в организм животного могут поступать как в виде нитратов, так и в виде нитритов и вследствие их инородности для организма они, внесенные в повышенных дозах, вызывают отравление.

Следует отметить, что организмам растений неорганические соединения азота не приносят вреда, так как они необходимы для процессов синтеза азотсодержащих соединений. Но наличие избытка азотных соединений приводит к тому, что растения накапливают их в себе, и если такие растения попадают в качестве пищи в организм теплокровного животного или человека, то они вызывают их отравление.

Избыточное количество неорганических соединений азота (нитратов, нитритов) может накапливаться не только в результате избыточного внесения неорганических азотных удобрений (селитр, аммонийных соединений), но и органических удобрений (навоза, гуано и др.).

Экологически опасным является избыточное внесение и других макроудобрений — фосфорных, калийных. Эти удобрения (в их числе и азотные) попадают в виде сточных, грунтовых и дождевых вод в водоемы и вызывают явление, называемое «эвтрофикацией» (бурное развитие растительности водоема, особенно фитопланктона, а также взвешенных в толще поверхностных вод микроскопических водорослей).

Эвтрофикация сопровождается интенсивным поглощением кислорода и выделением большого количества сероводорода и аммиака, что ведет к гибели рыб и других животных, в таких водоемах вода становится непригодной для питья и даже для купания.

Избыточное внесение различных удобрений не только приводит к получению некачественной продукции, загрязняет окружающую среду, но и увеличивает расходы на получение единицы продукции. Все это требует более рационального использования удобрений и оптимизации технологии их внесения.

Кроме рассмотренных выше экологических проблем, связанных с действием антропогенных факторов, существуют и другие проблемы, например:

  1. биологические проблемы, связанные с деградацией и сокращением лесов, пастбищ, запасов рыбы и пушнины;
  2. экологические проблемы, связанные с загрязнением основных компонентов биосферы (атмосферы, гидросферы и литосферы);
  3. почвенно-геоморфологические проблемы, состоящие в процессах эрозии почв, оврагообразования, засоления и иного загрязнения почвенного покрова;
  4. земельные проблемы, связанные с нерациональным землепользованием, урбанизацией, истощением недр, нерациональным их использованием и добычей полезных ископаемых;
  5. ландшафтные проблемы, связанные с ухудшением и потерей природно-рекреационных качеств ландшафтов из-за нерациональной их эксплуатации, а также целый ряд других проблем, не указываемых и не рассматриваемых в данном пособии.

Все изложенное выше делает необходимым изучение основ промышленной экологии, влияния антропогенных факторов и производственной деятельности человека (составной части антропогенного воздействия на природу) на природную окружающую среду, а также основ и принципов природоохранной деятельности.

Источник: https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/planeta-zemlya/ekologicheskie-problemy-po-vine-cheloveka.html

Разрушение озонового слоя: причины и последствия

Проблема озонового экрана

Озоновый слой — это часть стратосферы Земли, защищающая планету от воздействия космической радиации. Причины и возможные последствия разрушения озонового слоя недостаточно изучены, но изменения в стратосфере определённо вызваны деятельностью человека.

Образование и функции озонового слоя

Формирование защитного слоя началось 1,85 млрд лет назад и медленно продолжается до сих пор. Фотоны (частицы электромагнитного излучения Солнца) сталкиваются с молекулами кислорода в атмосфере.

В результате молекула теряет атом кислорода, который затем присоединяется к другой молекуле О2. Озон (O3) в нормальном состоянии представляет собой голубоватый газ.

Он ослабляет воздействие солнечной радиации на поверхность планеты в 6500 раз.

Расположение и расстояние до планеты

Озоновый слой находится в диапазоне от 20 (полярные широты) до 30 км (тропики) от уровня моря.

Если при давлении в 1 атмосферу обернуть им земной шар, его толщина составит не более 3 мм. Так как воздух в стратосфере разрежен, давление там низкое, поэтому формально толщина озонового слоя измеряется километрами.

Озоновые дыры

Под действием природных и антропогенных факторов антирадиационная защита планеты слабеет в некоторых районах. Молекулы озоны в них не исчезают, но происходит истощение озонового слоя. На поверхность Земли проникает больше солнечной радиации.

История обнаружения

В 1840 году немец X. Ф. Шёнбейн описал новое вещество — озон. Существование слоя из этого вещества доказали в 1912 году, проведя спектроскопические измерения атмосферы. Истончения озонового слоя обнаружили только в 1970-х годах. С тех пор проблема разрушения естественной антирадиационной защиты стала обсуждаться в научных кругах.

Механизм образования

Из-за выбросов ТЭЦ, заводов и фабрик в воздух попадают разрушающие озоновый слой вещества:

  • азот и его окислы;
  • фреон;
  • бром;
  • хлор.

Полёт самолётов на высоте 12-16 километров (нижняя граница слоя) также влияет на состав атмосферы. Крайне негативно на естественный защитный экран планеты повлияли ядерные испытания в середине XX века, так как взрывы подняли в атмосферу огромное количество пыли.

Антарктическая озоновая дыра

Эта аномалия диаметром до 1000 км стала первой и самой крупной обнаруженной озоновой дырой. Истончение наблюдается не постоянно: в период полярной ночи поступления ультрафиолета нет, поэтому измерения не проводятся. По состоянию на 2019 год аномалия достигла минимальных за 37 лет наблюдений размеров, уменьшившись на 2,5 млн км2.

Наличие дыры над Южным полюсом, а не над Северным, где содержание фреона в атмосфере выше, вызвано более сильным полярным вихрем. Вихрь сильнее из-за наличия в Антарктике континента, в то время как в районе Северного полюса преобладают ровные ледовые поля. В составе полярного вихря есть фреоны, на разрушение влияет и содержащаяся в полярных облаках азотная кислота.

Распространенные мифы об озоновых дырах

В жёлтой прессе озоновые дыры порой называют одной из главных угроз существования жизни. Иногда высказывается прямо противоположное мнение. Истончение антирадиационного экрана называют сугубо природным явлением, а шумиху вокруг него и фреона считают хитрым маркетинговым ходом производителей дорогих хладагентов.

Такое противоречивое отношение появляется из-за непонимания механизма формирования дыр и недостаточной изученности вопроса. Есть 4 главных мифа об озоне:

  1. «Главный виновник — используемый в холодильниках фреон». На самом деле он лишь одно из веществ, влияющих на разрушения слоя. Если убрать фреон, угроза останется из-за окислов азота, соединений хлора и прочих опасных субстанций, попадающих в атмосферу из выхлопных труб автомобилей, реактивных двигателей самолётов и труб ТЭЦ.
  2. «Природные факторы преобладают над антропогенными». Естественное истончение озонового слоя возможно (например, полярными ночами), но затем он восстанавливается до нормальных значений. угроза — это промышленные выбросы опасных веществ (фреонов, окислов азота и т.д.) в атмосферу.
  3. «Фреоны слишком тяжёлые, поэтому не могут влиять на атмосферу». В атмосфере все вещества перемешиваются, и тяжесть молекул фреона не играет большой роли. Углекислый газ тоже тяжелее воздуха, но он поднимается в атмосферу, доказательством чего служит парниковый эффект.
  4. «Единственный проблемный регион — Антарктида». Концентрация газа падает во всей атмосфере, в Антарктиде это просто заметнее всего.

Причины разрушения озонового слоя

Несмотря на непродолжительный период наблюдений и недостаток информации, учёные выделили две группы факторов, влияющих на истончение антирадиационной защиты Земли. Ведутся споры о том, какая группа оказывает большее негативное влияние.

Естественные факторы

Для образования озона необходимо солнечное излучение. Следовательно, во время полярных ночей процесс прекращается, но естественные факторы, влияющие на разрушение, сохраняются. Из-за полярных вихрей и азотнокислых полярных стратосферных облаков слой истончается. В умеренных, тропических и экваториальных широтах процесс менее заметен.

Во время извержений вулканов в атмосферу попадают тысячи тонн пепла, в составе которого есть соединения, способствующие распаду молекул озона.

Антропогенные факторы

Основной причиной истончения антирадиационного слоя считают хлорфторуглероды (ХФУ). Эти вещества стабильны и не представляют опасности для человека, но при взаимодействии с воздухом способствуют распаду молекул озона.

Антропогенные причины разрушения озонового слоя

Выбросы фреона в атмосферу

Ярчайший пример хлорфторуглеродов — фреоны, которые могут быть в агрегатном состоянии жидкости или газа. Их используют как дешёвый хладагент в холодильниках, они содержатся в аэрозольных баллончиках. Ранее фреоны считали главным виновником разрушения озонового слоя. Сейчас учёные склоняются к мнению, что их влияние переоценено.

Запуск спутников и ракет

При прохождении ракеты-носителя через стратосферу её двигатели выбрасывают колоссальное количество газов (оксидов азота, двуокиси углерода). По оценкам некоторых исследователей, 300 запусков шаттла хватило бы для полного истощения озонового слоя. Твердотопливные ракетные двигатели опаснее жидкостных ракетных двигателей, так как выбрасывают соединения хлора.

Использование авиатранспорта на больших высотах

Гражданская авиация летает на высотах до 13 км. Военные самолёты могут подниматься выше, в стратосферу. При работе реактивный или ракетный двигатель выделяет окиси азота. Так как полёт проходит на высоте формирования озонового слоя, окись азота немедленно вступает в реакцию с молекулами озона и разрушает их.

Применение азотных удобрений

Азотные удобрения используются с конца XIX века, но сейчас масштабы их применения представляют угрозу для атмосферы. Обычно используют следующие вещества:

  • аммофос и диаммофос;
  • хлористый аммоний;
  • карбонат аммония;
  • сульфид аммония;
  • сульфат аммония.

При их разложении выделяются окислы азота, которые в атмосфере вступают в реакцию с молекулами озона и разрушают их.

Другие причины

Исследования в данной области продолжаются, и не исключено выявление новых факторов, сопутствующих истончению озонового слоя Земли. Истинное положение дел остаётся предметом споров. Не до конца ясно, насколько существенно влияние на природный антирадиационный экран современных хладагентов и аэрозолей.

Возможные последствия истончения озонового слоя

Учёные сходятся во мнении относительно негативных последствий изменений, происходящих в стратосфере. Сейчас они не выражены ярко, но по самым пессимистичным прогнозам ситуация станет критической в конце XXI века.

Воздействие на человека

Истончение озонового слоя на 1% увеличивает риск развития рака кожи на 3% (это примерно 7 000 новых заболеваний раком ежегодно). На открытом воздухе становится проще получить солнечные ожоги.

Воздействие на экологию

Так как планета — сбалансированная система, повреждение одного элемента влечёт перемены во всех других. Дальнейшее истончение антирадиационной защиты и повышение интенсивности УФ-излучения приведёт к потеплению и вымиранию некоторых видов.

Жёсткое ультрафиолетовое излучение убивает вовлечённый в процесс фотосинтеза фитопланктон. Он является кормовой базой для китов и других морских обитателей. Удаление этого звена из пищевой цепочки вызовет изменения всей водной биосистемы.

Если озоновый слой разрушится полностью

Полное разрушение защитного экрана невозможно, так как он постоянно восстанавливается. Если бы концентрация молекул озона приблизилась к нулю, на Земле из-за высокого уровня радиации исчезли бы большинство форм жизни. Возросла бы средняя температура.

Меры по восстановлению озонового слоя

Когда данные о дыре над Антарктидой подтвердились, в 1985 году провели Венскую конвенцию по охране озонового слоя. Спустя два года был подготовлен Монреальский протокол. Этот документ стал основой законодательного регулирования воздействия на озоновый слой.

Монреальский протокол

Договор соблюдается 197 странами. Государства-участники обязались сократить объёмы производства хлорфторуглеродов. Изначально предполагалась заморозка производства ХФУ на уровне 1986 года. К 1993 году планировали сократить их производство на 20%, а к 1998 году — на 30%. Вводились ограничения на импорт и экспорт разрушающих озоновый слой веществ.

Для развивающихся стран были предусмотрены субсидии и послабления для облегчения перехода промышленности на экологически безопасные технологии.

По итогам первых лет действия договора выяснилось, что он не точен. Были внесены поправки расчётных коэффициентов вывода опасных веществ из производства.

Варианты с производством озона

Генераторы этого вещества называются озонаторами. Теоретически возможно замедлить разрушение озонового слоя, запустив множество озоновых фабрик по всему земному шару. Озон вырабатывают различными способами:

  • воздействием искусственного ультрафиолета;
  • направленными электрическими разрядами;
  • электролизом, где электролитом служит раствор хлорной кислоты;
  • химической реакцией, например, окислением пинена.

Недостатки этих способов — малая производительность, дороговизна, высокое энергопотребление. По некоторым оценкам, для реализации этого проекта в мировом масштабе понадобится минимум 10 гигаватт энергии, что эквивалентно 1/3 мощности атомной электростанции.

Использование экологически чистого топлива

Работающие на переработанной нефти ДВС способствуют увеличению концентрации в воздухе веществ, разрушающих озоновый слой. Повсеместное внедрение электротяги (особенно создание пассажирских электролётов) уменьшит негативное влияние на атмосферу.

Перспективные разработки вроде биодизелей и двигателей, работающих на отходах жизнедеятельности — потенциальный ключ к решению проблемы. Их выбросы менее токсичны, чем продукты, образующиеся после сгорания бензина или солярки.

Чтобы решить проблему, подобные разработки следует внедрить и на предприятиях.

Использование экологически безопасного топлива в ракетах-носителях пока остаётся фантастикой.

Современные технологии не позволяют выводить на орбиту аппараты, не прибегая к сжиганию десятков тонн токсичного горючего.

Высадка лесов

Создание зелёных насаждений в городах и на месте вырубок — перспективный способ борьбы не только с разрушением озонового слоя, но и с загрязнением атмосферы.

Деревья выделяют кислород, который затем под воздействием УФ-излучения Солнца превращается в озон.

Прочие методы борьбы с проблемой

Существует проект по выводу на орбиту 20-30 оснащённых лазерными излучателями спутников. Каждый аппарат представляет собой солнечный конвектор массой в 80-100 тонн. Он должен накапливать солнечную энергию и превращать её в электрическую. Электричество пойдёт на питание лазеров. Свет лазеров послужит катализатором реакции образования озона.

Защита озонового слоя в России

Россия как правопреемник Советского Союза соблюдает предписания Монреальского протокола. В стране действует закон «Об охране окружающей среды», его 54 статья касается охраны озонового слоя. В соответствии с законом действующие на территории страны предприятия не должны выбрасывать в атмосферу больше озоноразрушающих веществ, чем дозволено в специальном перечне. За невыполнение этого условия производство могут приостановить или закрыть.

Источник: https://cleanbin.ru/problems/ozone-layer-destruction

Озоновый слой земли пронзили озоновые дыры: грозит ли человечеству глобальная катастрофа? – Милитари Блог

Проблема озонового экрана

Земля устроена таким образом, чтобы сохранялась её уникальная экосистема. Данным целям служат слои атмосферы, которые закрывают планету от проникновения ультрафиолетовых лучей, радиации, космического мусора.

В природе всё совершенно, а вмешательство в её устройство приводит к различным катаклизмам и нарушению заведённого порядка. В конце 20 века обозначилась явная проблема, которая затрагивает всё человечество.

Озоновая дыра образовалась в районе Антарктиды и привлекла внимание учёных со всего мира. Критическое положение экологии усугубилось ещё одной серьёзной проблемой.

Было выяснено, что в озоновом слое, окружающем земную поверхность, образовалась брешь, размером более тысячи километров. Через неё попадает радиация, пагубно влияющая на людей, животных и растительность. Озоновые дыры и истончение газовой оболочки были позднее обнаружены ещё в нескольких местах, что вызвало ажиотаж в общественных кругах.

Суть проблемы

Озон образуется из кислорода, на который воздействуют ультрафиолетовые лучи. Благодаря этой реакции, планета оказывается окутанной в слое газа, через который не может попасть радиация. Данная прослойка находится на высоте 25-50 километров над поверхностью. Толщина озона не очень большая, но её вполне достаточно, чтобы всё живое могло существовать на планете.

Что такое озоновая дыра, узнали в 80-х годах минувшего века. Это сенсационное открытие было сделано английскими учёными. В местах разрушения озона газ не полностью отсутствует, его концентрация снижается до критического уровня в 30%. Образовавшаяся в слое стратосферы брешь пропускает к земле ультрафиолетовые лучи, способные сжечь живые организмы.

Места появления озоновых дыр

Первая такая дыра была обнаружена в 1985 году. Место её расположения – Антарктида. Пиковым временем, когда расширялась озоновая дыра, становился август, а к зиме газ уплотнялся и практически закрывал отверстие в стратосферном слое. Критические точки по высоте располагаются на расстоянии 19 километров от земли.

Вторая озоновая дыра появилась над Арктикой. Её размеры были значительно меньше, но в остальном наблюдалось поразительное сходство. Критические отметки высоты и время исчезновения совпадали. В настоящее время озоновые дыры появляются в разных местах.

Как происходит истончение озонового слоя?

Возникновение проблемы с истончением озонового слоя учёные приписывают природным явлениям, происходящим на полюсах земного шара. Согласно их теории, в долгие полярные ночи солнечные лучи не достигают земли, и из кислорода не может образовываться озон. В связи с этим образуются облака с большим содержанием хлора. Именно он разрушает такой необходимый для защиты планеты газ.

Земля проходила период вулканической активности. Это также пагубно сказалось на толщине озонового слоя. Выбросы в атмосферу продуктов сгорания разрушали и без того тонкую прослойку стратосферы. Выделение в воздух фреонов – ещё одна причина истончения защитного слоя земли.

Озоновая дыра исчезает, как только солнце начинает светить и взаимодействовать с кислородом. За счёт воздушных потоков газ поднимается и заполняет возникшую пустоту. Данная теория доказывает, что циркуляция озона является постоянной и неизбежной.

Прочие причины появления озоновых дыр

Несмотря на то, что в образовании озоновых дыр главенствующую роль играют химические процессы, воздействие на природу со стороны человека создаёт основные предпосылки.

Естественным образом появляющиеся атомы хлора не единственные вещества, наносящие вред озону. Газ также разрушается от воздействия водорода, брома и кислорода.

Причины появления этих соединений в воздухе кроются в деятельности человека на планете. Предпосылками становятся:

  • функционирование заводов и фабрик;
  • отсутствие очистительных сооружений;
  • выбросы в атмосферу от ТЭЦ;

Пагубное влияние на целостность атмосферы оказали ядерные взрывы. Их последствия до сих пор сказываются на экологии планеты. В момент взрыва образуется огромное количество окислов азота, которые, поднимаясь, разрушают защищающий землю от радиации газ. За 20 лет испытаний в атмосферу попало более трёх миллионов тонн данного вещества.

Разрушительное воздействие на озоновый слой оказывают реактивные самолёты. При сгорании горючего в турбинах наружу выбрасываются окислы азота, они напрямую попадают в атмосферу и разрушают молекулы газа. В настоящее время из миллиона тон выбросов данного вещества треть приходится на самолёты.

Казалось бы, минеральные удобрения безобидны и полезны, но на самом деле они также пагубно влияют на атмосферу. При взаимодействии с бактериями они перерабатываются в закись азота, а затем под воздействием химических реакций изменяют свою форму и переходят в разряд окислов.

Таким образом, озоновая дыра является продуктом не только природных явлений, но и воздействия человека на окружающую среду. Необдуманные решения могут привести к непредвиденным результатам.

Чем опасно исчезновение озонового слоя вокруг планеты?

Солнце является источником тепла и света для всего сущего на планете. Животные, растения и человек процветают, благодаря его живительным лучам. Это отметили ещё люди древнего мира, которые главным идолом считали Бога-солнце. Но светило может стать и причиной гибели жизни на планете.

Через озоновые дыры, образующиеся под воздействием тандема человек и природа, солнечная радиация может попасть на землю и испепелить всё, что некогда было взращено. Пагубные последствия для человека очевидны.

Учёные выяснили, что если защитный газ или его прослойка станет тоньше на один процент, то на земле появится на семь тысяч больше больных раком.

В первую очередь, будут страдать кожные покровы людей, а затем остальные органы.

Последствия образования озоновых дыр оказывают воздействие не только на человечество. Страдает растительность, а также животный мир и обитатели морских глубин. Их массовое вымирание является прямым следствием процессов, происходящих на солнце и в атмосфере.

Способы решения проблемы

Причины появления озоновых дыр в атмосфере отличаются разнообразием, но сводятся к одному существенному факту: необдуманной деятельности человека и новым технологическим решениям. Фреоны, попадающие в атмосферу и уничтожающие её защитный слой, являются продуктом сгорания разнообразных химических веществ.

Чтобы приостановить эти процессы, необходимы кардинально новые научные разработки, которые позволят производить, топить, вырабатывать и летать без применения азота, фтора и брома, а также их производных.

Появление проблемы связано с нерачительной производственной и сельскохозяйственной деятельностью. Пришло время задуматься:

  • об установке очистительных сооружений на дымящие трубы;
  • о замене химических удобрений органическими;
  • о переходе транспорта на электричество.

За последние шестнадцать лет, с 2000 года, сделано достаточно много. Учёным удалось достигнуть поразительных результатов: размер озоновой дыры над Антарктидой уменьшился на площадь, равную территории Индии.

Последствия халатного и невнимательного отношения к окружающей среде уже сейчас дают о себе знать. Чтобы не усугубить положение в ещё большей степени, необходимо заниматься решением проблемы на мировом уровне.

Источник:

Разрушение озонового слоя: причины и последствия

Авторская статья

6779

Создано 10 июля 2017 года

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.

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 здесь.

Источник:

Озоновые дыры: причины возникновения и последствия для человечества — Сайт для Всезнаек и Почемучек

Всем известно, что нашу планету окутывает довольно плотный озоновый слой, располагающийся на высоте 12–50 км над поверхностью земли. Эта воздушная прослойка является надежной защитой всего живого от опасного ультрафиолета и позволяет избежать губительного воздействия солнечного излучения.

Именно благодаря озоновому слою когда-то микроорганизмы сумели выбраться из океанов на сушу и способствовали появлению высокоразвитых форм жизни.

Однако с начала XX столетия озоновая прослойка начала разрушаться, в результате чего в некоторых местах стратосферы стали появляться озоновые дыры.

Что такое озоновые дыры?

Вопреки распространенному мнению обывателей, что озоновая дыра является брешью в небесном пространстве, на самом деле она представляет собой участок значительного снижения уровня озона в стратосфере. В таких местах ультрафиолетовым лучам легче проникать к поверхности планеты и оказывать свое разрушительное воздействие на все живущее на ней.

В отличие от мест с нормальной концентрацией озона в дырах содержание «голубого» вещества составляет всего около 30 %.

Где находятся озоновые дыры?

Первая большая озоновая дыра была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Ее диаметр составлял около 1000 км, причем она появлялась каждый год в августе, а к началу зимы исчезала.

Тогда исследователи определили, что концентрация озона над материком снижена на 50 %, а наибольшее его уменьшение было зафиксировано на высотах от 14 до 19 км.

Впоследствии еще одна крупная дыра (меньших размеров) была обнаружена над Арктикой, сейчас же ученым известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной по-прежнему остается та, что возникает над Антарктидой.

Как образуются озоновые дыры?

Поскольку на полюсах наблюдаются долгие полярные ночи, в этих местах происходит резкое снижение температуры и образуются стратосферные облака, содержащие ледяные кристаллики. Как следствие, в воздухе накапливается молекулярный хлор, внутренние связи которого разрываются с наступлением весны и появлением солнечного излучения.

Цепочка химических процессов, возникающих при устремлении в атмосферу атомов хлора, приводит к разрушению озона и образованию озоновых дыр. Когда Солнце начинает светить в полную силу, к полюсам направляются воздушные массы с новой порцией озона, благодаря чему дыра затягивается.

Почему появляются озоновые дыры?

Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них – загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.

Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы.

Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества.

Возникновению озоновых дыр способствуют и реактивные самолеты, в двигателях которых также образуются окислы азота. Чем выше мощность турбореактивного двигателя, тем выше температура в камерах его сгорания и тем больше азотных окислов попадает в атмосферу.

Согласно исследованиям, ежегодные объемы азота, выбрасываемого в воздух, составляют 1 миллион тонн, из них треть приходится на самолеты. Еще одна причина разрушения озонового слоя – минеральные удобрения, которые при внесении в землю вступают в реакцию с почвенными бактериями.

В этом случае в атмосферу попадает закись азота, из которой образуются окислы.

К каким последствиям для человечества могут привести озоновые дыры?

В силу ослабления озонового слоя увеличивается поток солнечной радиации, что в свою очередь, может привести к гибели растений и животных. Влияние озоновых дыр на человека выражается прежде всего в увеличении числа раковых заболеваний кожи.

Источник: https://dubki-nk.ru/sluzhba/ozonovyj-sloj-zemli-pronzili-ozonovye-dyry-grozit-li-chelovechestvu-globalnaya-katastrofa.html

Нарушение озонового слоя – влияние на экологию Земли

Проблема озонового экрана

Озоновый слой — часть атмосферы, которая защищает нашу планету и ее обитателей от вредного влияния ультрафиолета, исходящего от Солнца.

В районах с пониженным содержанием озона наблюдается рост кожных заболеваний и снижение способности растений осуществлять процесс фотосинтеза.

Нарушение озонового слоя как глобальная экологическая проблема уже давно беспокоит ученых. Рассмотрим, чем оно вызвано, каковы его последствия.

Истощение защитной оболочки

Озоновый слой расположен на высоте 30 км от поверхности Земли. Он выполняет защитную функцию и поглощает излишнее ультрафиолетовое излучение, за счет чего обитатели планеты получают дозированную его порцию, безопасную для здоровья.

В конце 60-х ученые обнаружили, что выбросы ракет и самолетов, продукты сгорания негативно влияют на озоновый слой и частично его разрушают. Затем были обнаружены озоновые дыры — в областях отмечалось резкое снижение концентрации защитного вещества. Их появление сопровождалось вспышками рака кожи у людей, проживающих в этих регионах.

Озоновые дыры способны менять место расположения. Самая большая по площади дыра впервые была обнаружена в Антарктиде, затем их наблюдали над Канадой, Якутией, Гренландией.

За последние 25 лет количество озона в атмосфере уменьшилось примерно на 5%.

Причины нарушения целостности

На сегодняшний день ученые до конца не установили причины, вызывающие разрушение озонового слоя. Существует гипотезы на тему того, что озон уничтожают фреоны и окиси азота — они образуются в результате деятельности человека.

Выделяют три основных версии негативного влияния антропогенного характера:

  • хлорфторуглероды — возникают при производстве и эксплуатации бытовой техники, продуктов химической промышленности и косметики;
  • выброс газов реактивных двигателей ракет и самолетов;
  • вырубка лесов и лесные пожары;
  • полеты на большой высоте — 25 км.

Существует версия о естественной природе образования озоновых дыр. К ним относятся:

  1. Полярная ночь — защитный слой Земли разрушается под воздействием холода. Особенно он уязвим в периоды, когда температурные значения опускаются до низких показателей, солнце не появляется на протяжении долгого времени.
  2. Полярные вихри — вызывают химические реакции в стратосфере, которые уничтожают озоновый слой.
  3. Перламутровые облака — конденсационные образования, возникающие в нижних слоях стратосферы. Оказывают такой же эффект, как и полярные вихри.

При наличии естественных причин разрушения озонового слоя гораздо больший вред ему наносят антропогенные факторы.

Фреон

Жизнь человека немыслима без холодильников, кондиционеров, огнетушителей. Косметические компании регулярно выпускают средства для тела и волос в аэрозольных баллончиках. Объединяет эти вещи одна составляющая — фреон.

Это насыщенный углеводород с содержанием фтора, производная метана и этана. Его используют в быту и промышленности — охлаждающие вещества в кондиционерах и холодильниках, краска в баллончиках.

Фреоны нетоксичны, но способны легко перемещаться под воздействием воздушных потоков. Таким образом, они попадают в стратосферу, где происходит их распад под воздействием ультрафиолета. Вещества, выделяемые в процессе распада, вступают в химические реакции, в результате чего начинается снижение концентрации озона.

Хлорфторуглероды считают главной причиной разрушения озонового слоя. На их распад уходит от 20 до 120 лет. Эти вещества не возвращаются на землю с кислотными дождями — они задерживаются в атмосфере и стабильно уничтожают озон.

В 1987 году несколько стран подписали Монреальский протокол. Его основная тема — запрет веществ, которые разрушают озон. В протоколе прописан их перечень. Он ограничивает производство и потребление озоноразрушающих веществ. В данный момент на многих предприятиях используются хладореагенты нового поколения, практически не влияющие на целостность озона.

Влияние авиатранспорта

Выхлопные газы воздушного транспорта вносят определенный вклад в образование озоновых дыр. Оксиды азота, которые образовываются при сгорании топлива, вступают в реакцию с озоном в стратосфере, разрушая его.

Негативное влияние на защитную оболочку планеты оказывает запуск реактивных ракетных установок. Во время запуска космического корабля в атмосфере возникает проем диаметром до 2000 км. Исчезает он только через полтора часа. В этот период нарушается целостность озонового слоя. Наиболее опасны запуски многоразовых систем, таких как Шаттл.

По примерным расчетам ученых, запуск 125 аналогичных ракет одновременно способен полностью разрушить озоновую оболочку. Похожее влияние на защитный слой оказывает стратосферная авиация — сверхзвуковые самолеты Они выбрасывают большое количество оксидов азота и серной кислоты. Эти вещества уничтожают озон.

Vse-referaty
Добавить комментарий