Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ГОУ ВПО «Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени академика М.Ф. Решетнева»
По курсу: «Экология»
На тему: «Разрушение озонового слоя. Методы борьбы»
Выполнил: студент гр. ИУЗУ -04
Федоров А.В.
Железногорск 2014 г.
Введение
Роль озона и озонового экрана для жизни нашей планеты
Экологические проблемы атмосферы
1 Уменьшение озонового слоя и факторы, влияющие на него
2 Озоноразрушающие вещества и механизм их действия
3 Производство озоноразрушающих веществ в России
4 «Озоновые дыры»
Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле
Как можно помочь своей планете
1 Принимаемые меры по защите озонового слоя
2 Проекты восстановления озонового слоя
Роль ионизаторов в жизни человека
Заключение
Список литературы
Введение
В ХХ веке появились признаки изменения климата. На Земле стало теплее. Последнее столетие было самым тёплым из тысячелетия. С чем это связано? К каким последствиям это может привести? Нас давно интересуют проблемы окружающей среды. О проблемах атмосферы, о роли озона и озонового экрана в конце прошлого века много писали и спорили в научных кругах, это широко освещалось в прессе. Поэтому, мы имели об этом представление. Но в процессе работы над темой «Проблемы атмосферы: озон» мы несколько изменили наше мнение о проблеме атмосферы и состоянии озонового слоя Земли. Человек ли и его влияние стали главными в появлении этой проблемы? Тема эта актуальна и важна сегодня, как и раньше.
Цель: Изучение проблем озонового слоя;
Задачи: Выяснить влияние деятельности человека на изменение климата планеты;
Гипотеза: Человек лишь отчасти виновен в появлении этой проблемы;
Объект исследования: Озоновый слой;
Предмет исследования: Озоновый слой как условие жизни на Земле и разрушающие его факторы.
Работая над темой, мы изучали и анализировали литературу: учебники, журнальные статьи, справочники и аналитический ежегодник « Россия в окружающем мире». Выполняя эту работу, мы хотели выразить своё видение этой проблемы, её возможные последствия для окружающей среды и возможности человека повлиять на решение этой проблемы.
1. Роль озона и озонового экрана для жизни нашей планеты
Озон - трёхатомный кислород (О3), газ довольно редкого интенсивного синего цвета, при низких температурах (-112о С) превращается в темно-синюю жидкость, а при более низком охлаждении образует темно - фиолетовые кристаллы. Озон чрезвычайно ядовит (даже больше, чем угарный газ), предельно допустимая концентрация его в воздухе 0.00001 %. Отчасти голубой цвет атмосферы Земли обязан озону. Озон присутствует в атмосфере над Землёй от 15 до 50км, очень в незначительной концентрации - даже до высоты 70 км. Максимальная его концентрация находится на высоте около 40 км над поверхностью Земли.
Озоновая среда - агрессивная среда, коррозирующая железо, разъедающая органические соединения, является дезинфицирующим раствором (в жидкостях).
Большая часть озона образуется в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения. Его концентрация зависит от интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца в различных длинах волн. Ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны менее 230 нм приводит к увеличению озона. Возрастание излучения в волнах с большей длиной вызывает повышение температуры и, наоборот, разрушает озон.
Ультрафиолет разбивает на атомы молекулы обыкновенного кислорода, и эти свободные атомы присоединяются к молекулам кислорода, образуя полезный озон в несколько миллиметров на высоте от 19 до 40 км над поверхностью Земли. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы.
Об озоновом слое атмосферы учёные узнали в 70 - е годы ХХ столетия. Наряду с видимым светом, Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Особую опасность представляет коротковолновая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Всё живое на Земле защищено от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, обладающего высокой биологической активностью, т.к. свыше 90% его поглощается озоновым слоем, так называемым озоновым экраном. (По материалам «Cправочника по охране геологической среды»)
Озоновый экран - слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7-8 км (на полюсах) и 17-18км (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией озона, отражающий жёсткое коротковолновое /ультрафиолетовое/ космическое излучение, опасное для живых организмов. Основная масса озона находиться в стратосфере. Толщина стратосферного озонового слоя, приведенная к нормальным условиям давления атмосферы (101.3 Мпа) и температуры (0о С) на поверхности Земли, составляет около 3 мм. Но реальное количество озона зависит от времени года, от широты, долготы и многого другого. Этот слой защищает людей и живую природу так же и от мягкого рентгеновского излучения. Благодаря озону стало возможно возникновение на Земле жизни и её последующая эволюция. Озон сильно поглощает солнечную радиацию в различных участках спектра, но особенно интенсивно - в ультрафиолетовой части (с длиной волн менее 400 нм), а с большей длиной волн (более 1140 нм) - значительно меньше.
Озон, образуемый близко от поверхности Земли, называют вредным. В приземных слоях озон образуется под действием случайных факторов. Он возникает во время грозы, при ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно ощутить возле работающей копировальной техники. В загрязнённом оксидами озона воздухе под действием солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон. Жарким туманным днём в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как он разрушает лёгкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, задыхаются и ощущают боль в груди. Деревья и кусты, растущие у загазованных магистралей, при высоких концентрациях озона перестают нормально расти.
К счастью, природа наградила человека обонянием. Концентрация 0.05 мг\л, которая намного меньше предельно допустимой концентрации, прекрасно ощущается человеком, и он может почувствовать опасность. Запах озона - это запах кварцевой лампы.
Но если озон находится на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. До поверхности земли доходит всего 47% солнечной радиации, около 13% солнечной энергии поглощает озоновый слой в стратосфере, остальное поглощают облака (по материалам справочной и учебной литературы).
озон ионизатор экологический атмосфера
2. Экологические проблемы атмосферы
1 Уменьшение озонового слоя и факторы, влияющие на него
Озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих лет озоновый слой претерпевает небольшое, но постоянное ослабление над некоторыми районами Земного шара, включая густо населенные районы в средних широтах Северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная "озоновая дыра".
Разрушение озона происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых газов: соединений азота, хлора и брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно -разрушающих веществ.
Предполагается множество причин ослабления озонового щита.
Во-первых, - это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.
Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км. Дают прибавку озона. В городах он - один из составляющих фотохимического смога. В - третьих, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны - это не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.
Каждый год количество фреонов в земной атмосфере увеличивается на 8-9%. Они постепенно поднимаются наверх, в стратосферу и под воздействием солнечных лучей становятся активными - вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. Каждая частица хлора способна разрушить сотни и тысячи молекул озона.
февраля 2004 года на сайте Института Земли НАСА появилась новость о том, что учёные Гарвардского Университета нашли молекулу, разрушающую озон. Учёные назвали эту молекулу "димер одноокиси хлора", потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.
2 Озоноразрушающие вещества и механизм их действия
Впервые фреоны начали применять в 20-х годах прошлого века. Фреоны - инертные, негорючие, несложные в производстве вещества, получили широкое распространение в аэрозолях как растворители, их используют в огнетушителях, при эксплуатации холодильного оборудования в качестве охлаждающих жидкостей, при изготовлении одноразовой посуды из полистирола и упаковок для фасовки и хранения продуктов.
3 Производство озоноразрушающих веществ в России
Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, они преображаются. Молекулярные связи разрушаются. В результате выделяется хлор, который при соединении с озоном разрушает его:
О3 + Cl2 O2 + O + Cl2
Одной молекулы хлора хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона и тем самым уменьшить его количество в атмосфере. В мире ежегодно производится более миллиона тонн фреонов. Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Озон вступает в активные фотохимические реакции с фреонами, оксидами азота. Фреоны разлагаются, высвобождая атомарный хлор, который разрушает озоновый слой. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.
Темпы загрязнения атмосферы некоторыми озоноразрушающими веществами начали замедляться. К 2030г их производство должно быть полностью прекращено. За последние 15 лет количество фреоновых выбросов резко сократилось: с 1,1 млн. тонн до 160 тыс. тонн на сегодняшний день. Фреоны очень медленно выводятся из атмосферы и живут в ней десятки лет, (а некоторые - и 139 лет!) /по материалам аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»/
4 «Озоновые дыры»
В «озоновой дыре» содержание озона меньше, чем в самом экране. Здесь содержание этого газа ниже нормы на 30 - 50 %. Защитные свойства этого озонового слоя уменьшаются. Более 2000 лет общее количество озона менялось незначительно. Об этом свидетельствует реконструкция газового состава атмосферы, сделанная по результатам анализа пузырьков воздуха из Антарктических ледовых кернов.
В 1974 г американские учёные Ш. Роуланд, М. Молина обнаружили, что озоновый слой Земли разрушается под воздействием хлора, который содержится в фреонах. С этих пор научный мир раскололся на две части. Одни полагают, что колебания в толщине озонового слоя вполне закономерны и регулируются вполне закономерными, естественными природными процессами; другие считают, что в озоновых страданиях виноваты люди с их техническим воздействием на окружающую среду.
В 1995 году ученые Роуланд, Молина и немецкий ученый П. Крутцен были удостоены Нобелевской премии за исследования в области образования и распада озона в земной а атмосфере. Концентрация озона обычно повышена в полярных и приполярных областях. Исследуя концентрацию озона в атмосфере с помощью спутниковых наблюдений, ученые обратили внимание, что общее содержание стратосферного озона каждой весной уменьшается: в 1986 - 1991г.г. его количество над Антарктидой было на 30 - 40% ниже, чем в 19967 -1971 г.г., а в1993 году общее содержание стратосферного озона уменьшилось на 60%, и 1987 - 1994 г.г. его малое количество оказалось рекордным: почти в четыре раза меньше нормы. В 1994г в течение шести весенних недель над Антарктидой озон полностью исчез в нижних слоях стратосферы.
Так значительное истощение озона каждой весной было установлено сначала над Антарктидой, а затем над Арктикой. Площадь каждой дыры составляет около 10 млн. км2. В настоящее время выяснено, как образуется антарктическая озоновая дыра: это происходит в результате сочетания многих процессов в атмосфере Антарктики. Решающую роль здесь играют фреоны, доставляющие хлор и его окислы, и так называемые полярные стратосферные облака, образующиеся в период полярной ночи в очень холодной стратосфере. Таким образом, если выбросы фреонов будут продолжаться, можно ожидать расширения «дыр» над полюсами.
Размеры озоновой дыры, также как и содержание озона в ней, может меняться в значительных пределах. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количества озона в соседних участках снижается. Дыры могут даже перемещаться. Например, зимой 1992 г слой озона над Европой и Канадой стал на 20% тоньше.
Сейчас в мире работает более 120 озонометрических станций, 40 из них - на территории России. Измерение общего содержания озона с Земли обычно производятся с помощью спектрофотометра Добсона. Точность таких измерений составляет +1-3%. В России для измерения общего содержания озона чаще используют фильтровые озонометры, точность их измерений несколько ниже. Распределение озона в атмосфере изучают и с помощью приборов, установленных на спутниках (в России -спутник « Метеор», в США - спутник « Нимбус»).
Озоновая дыра образуется над теми территориями, где сосредоточены предприятия, производящие озоноразрушающие вещества. В 70-80-х гг снижение концентрации озона над территорией России было эпизодическим. Но со 2-ой половины 90-х гг в зимнее время это явление стало наблюдаться над обширными районами России уже регулярно. Озоновые дыры в последние годы образуются над Сибирью и Европой, что ведёт к увеличению заболеваемости раком кожи у людей и другими заболеваниями. Это непременно отразится также и на других обитателях планеты (по материалам сайта www.nature.ru).
3. Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле
Уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы всего на 1% в масштабах планеты вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6 % у людей и животных, до 150 тысяч случаев катаракты, так как на 2% увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая его более восприимчивым к инфекционным заболеваниям, (например, к малярии). Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений - от деревьев до злаков, снижают скорость роста фитопланктона, ускоряют вымирание животных морских и океанических форм жизни из-за уменьшения количества растительной пищи. Прорыв через озоновую дыру солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50 - 100 раз, увеличивает число лесных пожаров.
4. Как можно помочь своей планете
1 Принимаемые меры по защите озонового слоя
Международное сообщество, озабоченное этой тенденцией, уже ввело ограничения на выброс фреонов. В 1985 г в Вене (Австрия) была принята Венская конвенция об охране озонового слоя Земли. Основными положениями этой конвенции стали:
сотрудничество в области исследования веществ и процессов, которые влияют на изменения в озоновом слое;
создание альтернативных веществ и технологий;
наблюдение за озоновым слоем;
сотрудничество в области разработки и применения мер, контролирующих деятельность, приводящих к неблагоприятным воздействиям в озоновом слое;
сотрудничество в разработке и передаче технологий и научных знаний.
В 1987 г правительство 56 стран (в том числе и СССР), подписали Монреальский протокол, по которому производство фторхлоруглеродов должно уменьшиться вдвое уже к началу ХХI века. Более поздние соглашения - 1990г в Лондоне, 1992г - в Копенгагене, содержат призыв полностью прекратить производство этих веществ.
Легче всего было решить проблему замены фреонов на другие вещества в аэрозолях - их заменяют на углеводордные пропелелленты типа пропана или бутана. В Росcии аэрозоли с углеводородным пропеллентом с 1994г выпускает АО « Хитон» в Казани.
Внедрение озонобезопасных веществ вызывает наибольшие трудности в производстве холодильной техники. Новые, не разрушающие озон, хладагенты уже существуют, такие как хладоны R-134А, R-404A, R-407C, R-507 и некоторые другие. Их изготавливают, правда, не в России. Они очень дороги. Производители новых хладонов не скрывают, что на смену этим новым хладонам придут другие, ещё лучшие (одним из ведущих производителей их является американская корпораця «Дюпон»). Существующие сегодня новые хладоны долго не задержатся на рынке.
Фактически взят курс на замену хладагента каждые 5-6 лет (а вместе с этим масла, запчастей, если не всего оборудования). То, что стало нормой на Западе в бытовой технике, переносится на промышленный холод. Какой потребитель это выдержит? Тем более в России и на просторах СНГ. Всё это связано с огромными затратами. Экономические трудности здесь велики, поэтому в холодильном оборудовании до сих пор в основном используются фреоны. Только в России для разовой заправки всего холодильного оборудования потребовалось бы 30-35 тыс.тонн фреонов. Ежегодное его количество для дозаправки составляет 4,5 тыс тонн.
Фреоновый кризис заставил разрабатывать новые перспективные способы получения холода. Компрессорные холодильные машины доживают последние десятилетия. Скорее всего, основным источником холода в промышленных холодильных установках станут идущие с поглощением тепла эндотермические химические реакции. Согласно теоретическим оценкам, энергетическая эффективность таких охладителей ожидается в 1,5 - 2 раза выше, чем у компрессорных систем (по материалам книги Киселёва В.Н. «Основы экологии» и аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»)
2 Проекты восстановления озонового слоя
По материалам сайта www.natura.ru, по расчётам физиков, очистить атмосферу от фреонов можно всего за год, имея в качестве источника энергии один энергоблок атомной электростанции мощностью в 10 гВт. Известно, что солнце производит в секунду 5-6 т озона, но разрушение идёт быстрее. Для восстановления озонового слоя его нужно постоянно подпитывать. Одним из первых проектов лечения нашей планеты был, но так и остался неосуществлённым, такой проект: на земле должно было быть создано несколько « озоновых» фабрик, а грузовые самолёты должны были «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы.
В настоящее время есть и другие проекты: получать искусственно озон в стратосфере. Для этого на орбиту Земли нужно вывести 20 - 30 спутников, оснащённые лазерами. Каждый спутник представляет собой космическую платформу весом 80 - 100т, несущую солнечный конвектор - «тепловую ловушку», накапливающую солнечную энергию и преобразующую тепло в электричество. Лазерные лучи должны « раскачать» молекулы озона, а дальше, с помощью Солнца, процесс пойдёт своим ходом. Идея этого проекта состоит в том, чтобы создать 20 тысяч тонн озона и поддерживать это число до тех пор, пока люди не придумают что-либо лучшее.
Из уже действующих программ защиты озона можно назвать российско - американский проект « Метеор 3 - ТОМС». Ещё один путь предлагает российский консорциум « Интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. В скором времени совместно с немецкой фирмой « Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода. С помощью МКС возможно создать на высоте около 400км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии в этом проекте могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах нужны были бы лишь для их периодических осмотров и ремонта. Да, для восстановления озонового слоя проекты существуют, но все они требуют огромных финансовых затрат, и будут ли они осуществлены, покажет время (из книги Яншина А.Д. «Научные проблемы охраны природы и экологии»).
5. Роль ионизаторов в жизни человека
Ионы воздуха бывают положительными и отрицательными. Процесс образования заряда на молекуле называется ионизацией, а заряженная молекула - ионом или аэроионом. Если ионизированная молекула осела на частице или пылинке, то такой ион называется тяжелым.
Тяжелые ионы вредны для здоровья человека, а легкие, особенно отрицательные, обладают благоприятным и целительным действием. Отрицательные аэроионы снимают утомляемость, усталость, сокращают заболевания, усиливают иммунитет. В горном воздухе число аэроионов обоих зарядов доходит до 800-1000 штук на кубический сантиметр. А на некоторых курортах их число поднимается до нескольких тысяч. В воздухе городов число легких ионов может упасть до 50-100, а тяжелых возрасти до десятков тысяч на кубический сантиметр.
Сделать воздух «живым» - это значит создать в воздухе ионы кислорода в такой концентрации, какая существует в воздухе горных курортов. Это призваны делать ионизаторы воздуха.
Ионизаторы воздуха предназначены для создания в помещении отрицательных аэроионов. Производители ионизаторов так обеспокоены напряжением на электродах своих аппаратов. Почему? Ответ прост! Потому, что чем выше напряжение, тем больше дальность распространения аэроионов. Это известно всем изготовителям и даже многим потребителям. Но инженерам, которые разрабатывают данные аппараты, также известно, что предельно допустимая напряженность (ПДН) электромагнитного поля должна быть не более 25 кВ/м.
По сей день, большое распространение получили ионизаторы с напряжением 50кВ; 30кВ; 25кВ.
Если напряжение на электроде ионизатора 50кВ, то чтобы узнать, на каком расстоянии должен находиться человек, необходимо провести несложные вычисления. Разделив напряжение на электроде на ПДН, получим 2 метра (50:25=2). Значит, к данному аппарату нельзя приближаться во время его работы ближе, чем на 2 метра.
Например, ионизатор Мальм-аэрон просчитаем так: 10: 625 = 0.4м
Самые мощные медицинские учреждения страны провели клиническую апробацию современных Люстр Чижевского (ионизаторов) и подтвердили уникальный эффект аэроионотерапии при лечении астмы. Это НИИ им. Склифосовского, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН и некоторые другие.
Каждому пятому ребенку в Москве ставится диагноз бронхиальная астма. Среди взрослых этой болезнью страдают около 14%. И положение ухудшается. После курса аэронотерапии у 50% пациентов приступы прекращаются на срок до пяти лет. Еще у 40% достигается значительное улучшение, приступы купируются в среднем на год.
Причем улучшение наступает часто уже после 4-5 сеансов вдыхания аэроионов, а приступ прекращается через 3-5 минут после включения ионизатора. Клинические испытания показали, что в 90% случаев аэроионотерапия полностью и надолго избавляет от проявления бронхиальной астмы, позволяя отказаться от гормональных препаратов. Кроме того, значительно повышает устойчивость организма к аллергенам. Такое эффективное действие ионизатора обусловлено, во-первых, тем, что он очищает воздух от пыли, микробов и аллергенов, и во-вторых, насыщает его целебными аэроионами кислорода. Испытания в лаборатории бактериологии НИИ СП им. Склифосовского подтвердили, что через 30 минут работы прибора микробная обсемененность воздуха уменьшается в 5 раз. Во столько же раз уменьшается содержание в воздухе пыли и любых аллергенов. Последнее является просто спасением для тех, кто реагирует на домашнюю пыль или пыльцу Заключение
Во всём мире уже затрачены миллиарды долларов только на то, чтобы не дать озоновому слою прохудиться окончательно. Учёные подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая человеческая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объёме потребуется 100-200 лет. Многие учёные по - прежнему продолжают считать, что разговоры об «озоновых дырах» - буря в чашке воды. И, возможно, затеяна она несколькими западными компаниями, которые имеют свой очень немалый экономический интерес в этой проблеме. Мы тоже задумались, а только ли человек виноват в уменьшении озонового слоя? Наверное, нет. Возможно, и не фреоны - главные виновники разрушения озона. Российские исследователи с геологического факультета МГУ связывают появление озоновых дыр с выбросами водорода и метана из глубинных океанических разломов, по сравнению с которыми любые человеческие холодильники выглядят жалко. Важны все факторы. Катастрофические извержения вулканов с громадными выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, океанические разломы, вызывающие мощные цунами и тайфуны, землетрясения с разломами земной коры вызывают мощные выбросы газов и пыли в атмосферу. На эти факторы человек повлиять не может. Возможно, они имеют гораздо большее значение в нарушении озонового слоя планеты, чем влияние человека. Ведь вулканы извергались всегда и в составе выбросов тоже присутствуют производные фтора и хлора. Камчатские вулканы и вулканы в Индонезии выбрасывают в атмосферу природные газы, сходные по составу с фреоном-11 и фреоном-12. Озоновый слой Земли реставрируется теми же солнечными лучами, которые его и создают. Ничего необратимого не происходит. Главное здесь - периодические колебания. Об этом убедительно говорят спутниковые наблюдения. Люди знают, что за полным исчезновением озона из атмосферы последует катастрофа: непременная гибель всего живого, включая и человека. Но этого не должно произойти. Мы верим, что человек поможет нашей планете не болеть. Сегодня люди думают и принимают меры, чтобы уменьшить своё отрицательное влияние на изменения в атмосфере и разрушении озонового слоя.
Список литературы
Кароль. И.И., Киселёв А.А. Кто или что разрушает озоновый слой Земли?// Экология и жизнь.- 1998.- № 3 - с.30-33 Киселёв В.Н. Основы экологии - Минск: Унiверсiтэцкае, 1998. - 143-146. Снакин В. Экология и охрана природы. Словарь - справочник. - Под ред. академика Яншина А.Л.- М.: Akademia. 2000.- 362-363. Яншин А.Д. Научные проблемы охраны природы и экологии // Экология и жизнь.-1999.-№ 3 -с.8-9. Россия в окружающем мире. Аналитический ежегодник. Руководитель проекта: Марфенин Н.Н. Под общ. ред.: Моисеева Н.Н., Степанова С.А. - М.: МНЭПУ, 1998.- 67-81 Справочник по охране геологической среды. Т.1./ Г.В. Войткевич, И.В. Голиков и др./ Под ред. Войткевича Г.В. - Ростов-на -Дону: Феникс,1996.
В последние несколько лет человечество обеспокоено тем, что происходит в озоновой оболочке Земли, появлением в стратосфере так называемых озоновых дыр. Тревога эта понятна. Как известно, озоновый слой предохраняет поверхность Земли от жестокого ультрафиолетового излучения. Даже самые низшие формы жизни могут пострадать от избытка ультрафиолетовой радиации. При ее действии разлагается хроматин клеточного ядра, прекращается его деление и размножение клеток, вызывается повреждение ДНК, нарушается генетический код. Кроме того, поглощая лучистую энергию, озон повышает температуру стратосферы и снижает ее в приземном слое воздуха и самой поверхности Земли. Разрушение же озонового слоя влечет за собой тяжелые, быть может, даже трагические последствия.
Можно ли замедлить и приостановить этот процесс или даже восстановить и вывести содержание озона на доиндустриальный уровень? Для этого прежде всего необходимо понять причины сокращения озонового слоя.
Разрушение озоновой оболочки Земли сейчас волнует не только ученых, но и людей, далеких от науки, ибо речь идет о сохранении жизни. Специалисты бьются над разгадкой этого явления уже не один год. Существует множество гипотез, объясняющих причины сокращения озонового слоя. И одна из них – газогидратная.
Что же представляют собой газовые гидраты? Это соединения, похожие на снег или лед, но их кристаллическая решетка, построенная молекулами воды, имеет значительно большие, чем у льда, полости – «клетки». В них и располагаются молекулы газов.
Гидраты газов широко распространены на Земле: на суше и в осадках дна Мирового океана. Предполагается, что гидраты имеются и в мезосфере, ядрах комет, а также на Марсе. Искусственные газовые гидраты были получены в атмосфере путем распыления пропана для разгона «теплых» туманов. Пропан, реагируя с капельками воды тумана, превращается в гидрат и выпадает на землю в виде «твердого» дождя.
Какую же роль могут играть газовые гидраты в уничтожении слоя озона?
На свету, особенно с наступлением весны, молекулы гидратообразователей, например фреонов, находящиеся в полостях решетки, подвергаются фотолизу. При этом образуются свободные радикалы, ион-радикалы и свободные электроны. Далее протекают реакции с участием этих высокоактивных реагентов, например, …. с молекулами Н2О, в результате которых образуется Н2О2. Как показали эксперименты, Н2О2 может заменять молекулы Н2О в решетке гидрата. Образование и стабилизацию ион-радикалов в решетке гидратов экспериментально наблюдали американские ученые.
Наконец, перечисленные реагенты могут взаимодействовать с озоном. Фотохимические реакции особенно эффективно идут в твердых фазах, в частности в газовых гидратах.
Таким образом, при образовании гидратов происходит концентрирование исходных веществ, например озона, затем в результате фотолиза образуются дополнительные высокоактивные реагенты – свободные электроны, свободные радикалы и ион-радикалы – источники электронов и осуществляются реакции их с озоном по схемам:
О3 + 2.... + 2Н+ О2 + Н2О
Н2О2 + О3 Н2О + 2О2
Обе эти реакции идут в подкисленной среде, а ведь в зоне разрушения озона много НР и НС1. Кроме того, могут происходить реакции:
О3 + С1о СlO + O2
О3 + 2Н° Н2О + О2
Все перечисленные реакции реализованы в лабораторных условиях.
Таким образом, гидратная гипотеза объясняет причины разложения озона.
Ее подтверждением служит и то, что этот процесс происходит преимущественно в высоких широтах в районах Южного и Северного полюсов. Наряду с особенностями перемещения воздушных масс здесь существуют наиболее благоприятные условия для гидрато-образования – низкие температуры в стратосфере до -90°С.
Кристаллы гидратов, содержащие высокие концентрации озона, способствуют его переносу из стратосферы в приземные слои атмосферы.
Но самое главное, если гипотеза верна, то разрушение озонового слоя может перерасти в автопроцесс с ускорением темпов и разрастанием дыры за пределы Антарктики и Арктики: уничтожение озона вызывает охлаждение верхних слоев атмосферы, а это стимулирует масштабы гидратообразования, а следовательно, ускоряет сокращение озонового слоя.
Поэтому необходимо резко уменьшить постуление гидратообразователей, разрушителей озона. Прежде всего это газы, выбрасываемые промышленными предприятиями и бытовыми приборами. Второй компонент, образующий газовые гидраты, – это вода. Необходимо прекратить ее сток в стратосферу в виде продуктов сгорания топлив высотных самолетов.
Результаты непродуманной человеческой деятельности наступают на нас со всех сторон, но разрушение озонового слоя – это наиболее широкомасштабный глобальный процесс, способный нарушить естественный ход развития биосферы. Нужно незамедлительно начать ее защиту.
Реакция Земной цивилизации на проблему «озоновых дыр»
Возможность непреднамеренного антропогенного воздействия на озоновый слой атмосферы Земли впервые обсуждалась в 70-х годах в связи с появившимися в то время в ряде стран планами создания сверхзвуковой пассажирской авиации и в связи с началом применения космических транспортных кораблей многоразового использования. Выбросы реактивных двигателей, предназначенных для вывода на орбиту космических летательных аппаратов, содержат хлорсодержащие соединения, способные в каталитических химических реакциях в стратосфере разрушать озоновый слой. В составе выбросов двигателей сверхзвуковых самолетов наибольшую опасность для атмосферного озона представляют окислы азота и водорода, которые также могут разрушать озон в каталитических циклах.
Проведенные в этот период в США широкомасштабные исследования воздействия сверхзвуковой авиации и запусков космических аппаратов на окружающую среду показали, что мощность такого антропогенного механизма разрушения озона является пренебрежимо малой в сравнении с мощностью природных источников образования стратосферного озона. Даже при самых оптимистических прогнозах массового развития сверхзвуковой пассажирской авиации и роста числа полетов космических аппаратов типа «Шаттл», возможная убыль озона в атмосфере будет в пределах менее 0,5 процента от его общего содержания в атмосфере.
Однако этот вывод не принес спокойствия экологам, поскольку в конце этого же десятилетия стало ясно, что куда более реальную угрозу озоновому слою Земли представляют выбросы в атмосферу так называемых хлорфторуглеродов. До недавнего времени эти вещества широко использовались в различных отраслях промышленности при прризводстве аэрозольных распылителей, в качестве хладагентов в бытовых и промышленных холодильных установках, в составе растворителей, вспенивателей при производстве пенополиуретановых материалов. Этот перечень применений хлорфторуглеродов не является исчерпывающим и включает также многие виды применений при производстве важнейших промышленных изделий, в том числе средств вооружений. Другой, как оказалось еще более агрессивный по отношению к озону класс веществ, – это так называемые бромхладоны, являющиеся до настоящего времени наиболее высокоэффективными и безопасными средствами пожаротушения.
Скорость разрушения озона в химической реакции с бромом еще выше по сравнению с хлором почти в десять раз. Теоретические оценки ученых показали, что гипотеза антропогенного химического разрушения озона вполне оправдана при условии дальнейшего наращивания мирового производства и потребления хлорфторуглеродов и бромхладонов. Масштабы возможного глобального истощения озонового слоя Земли могут оказаться катастрофическими.
Первоначальная реакция многих ученых на предостережение об опасности озоновому слою была неоднозначна, поскольку сохранялось слишком много неопределенностей в наших знаниях о реальных динамических и химических процессах в атмосфере. Однако эти работы стимулировали дальнейшие научные исследования. Большая заслуга в более детальном понимании химии атмосферных процессов и антропогенных воздействий на озоновый слой принадлежит немецкому ученому П. Крутцену. Во многом благодаря ему и его работам и с учетом предположений об опасных последствиях истощения озонового слоя, Скандинавские страны и несколько позднее страны ЕС и США приняли на правительственном уровне ряд превентивных мер по сокращению производства и потребления наиболее опасных хлорфтеруглеродов.
В 1985 году английскими метеорологами было обнаружено, что в весенние месяцы над Антарктидой с начала 80-х годов наблюдается постепенное и все более статистически значимое ежегодное химическое разрушение стратосферного слоя озона, достигающее 50% от его общего содержания в атмосфере. В последующие годы этот факт был независимо подтвержден данными глобальных наблюдений за содержанием озона из космоса, методами баллонного зондирования и данными прямых самолетных измерений химического состава нижней стратосферы до высот 20 км. На рис. 1 приведены карты полей общего содержания озона над Антарктидой в весенние месяцы в период с 1986 по 1989 гг. По этим картам полей общего содержания озона видно, что масштабы наблюдаемых «озоновых дыр» сопоставимы по площадям с территорией Антарктиды, а в отдельные годы аномалии в озоновом слое захватывают отдельные области над Австралией или оконечность Южной Америки.
Через несколько лет был выявлен статистически значимый отрицательный глобальный тренд в общем содержании озона над всеми широтами северного и южного полушарий. Убыль озона составила к концу 1995 года в среднем около 6% за период с 1975 года. Столь значительное глобальное уменьшение содержания озона в земной атмосфере также стимулировало тщательное изучение возможных механизмов, способных нарушить глобальный баланс источников и стоков озона в атмосфере. На рис. 2 показан временной ход наблюдаемого тренда глобального истощения озона в земной атмосфере и модельная оценка этого тренда. На рис. 3 приведены данные многолетних среднемесячных значений общего содержания озона в марте в Арктике и средних широтах северного полушария. Из этого рисунка видно, что тенденция последних лет в содержании озона в северном полушарии весной аналогична сезонному истощению озона, наблюдаемому над Антарктидой.
Исследования ученых привели мировое сообщество к необходимости сделать выбор: либо продолжать наращивать бесконтрольное применение озоноразрушающих веществ в различных отраслях экономики с немалой сиюминутной выгодой для потребителей, либо принять достаточно болезненные в финансовом отношении меры по сокращению производства и потребления этих веществ и инвестировать немалые средства в поиск альтернативных экологически безопасных технологий с целью сохранения озонового слоя Земли.
Реакция правительств многих развитых и развивающихся стран мира на начальном этапе осознания реальности угрозы истощения озонового слоя была противоречивой. Однако появление убедительных экспериментальных данных, свидетельствующих об истощении озонового слоя, и постоянная, активная поддержка переговорного процесса по решению этой глобальной экологической проблемы со стороны Программы ООН по охране окружающей среды привели к тому, что мировое сообщество приняло в 1985 году
Конвенцию об охране озонового слоя. В 1987 году был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В последующие несколько лет ряд стран согласились принять поправки к Монреальскому протоколу, предусматривающие более жесткие сроки сокращения производства и потребления озоноопасных веществ и расширяющие перечень контролируемых веществ.
Страны – участники подписанных соглашений смогли найти компромисс экономических интересов и договорились о конкретных масштабах и графиках последовательного сокращения производства и потребления основных озоноразрушающих веществ. Несомненно, принятые в эти годы меры явились беспрецедентными для всего мирового сообщества и продемонстрировали, что человечество в состоянии находить коллективные согласованные решения по предотвращению глобальных экологических катастроф.
Дальнейшие исследования проблемы антропогенного разрушения озонового слоя подтвердили своевременность и правильность мер, принятых на международном уровне. Было подтверждено, что при определенных метеорологических условиях антропогенное химическое разрушение озонового слоя наблюдается не только в Антарктиде, но и в Арктике и высоких широтах северного полушария. В частности, на основе анализа данных систематических наземных и космических наблюдений за состоянием озонового слоя над территорией России установлено, что в весенние месяцы 1995–1997 гг. уменьшение озона над отдельными районами нашей страны достигало в весенние месяцы 35-45% по сравнению с многолетними средними значениями.
На рис. 4 показано высотное распределение концентрации озона над территорией Восточной Сибири по данным наблюдений на российской станции в г. Якутске и для сравнения в Гренландии на станции Нью-Алезонд. Анализ этих данных подтвердил, что наблюдаемые аномалии вызваны химическими процессами разрушения озона. На рис. 5 показаны рекордно низкие среднемесячные значения общего содержания озона, наблюдавшиеся в марте 1997 года над северным полушарием. Данные получены по прибору «ТОМС», установленному НАСА США на спутнике «Еаrth Ргоbе». Практически эта картина аномального уменьшения озона над Арктикой в марте 1997 года представляет полный аналог «озоновой дыры», ежегодно образующейся в весенние месяцы над Антарктидой.
На рис. 6 показаны модельные прогнозы в изменении общего содержания озона в атмосфере для различных сценариев выполнения мер по сокращению производства и потребления озоноразрушающих веществ. Видно, что наблюдаемая тенденция уменьшения содержания озона будет продолжаться до середины следующего столетия, даже при условии выполнения положений Монреальского протокола и принятых к нему дополнений. Это означает необходимость организовать комплексные исследования воздействий наблюдаемого процесса истощения озонового слоя на биосферу и человека и улучшить мониторинг состояния озонового слоя и режима УФ радиации.
Каковы же наиболее опасные последствия глобального истощения озонового слоя? В результате уменьшения содержания озона в стратосфере, при сохранении неизменными всех других характеристик глобальной климатической системы, произойдет увеличение потока ультрафиолетовой солнечной радиации, достигающей поверхности земли.
Количественно уменьшение содержания озона на один процент приводит к увеличению интенсивности биологически активной части ультрафиолетовой солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, на три процента. При этом, с учетом так называемых спектров действий, которые заметно варьируют для различных элементов биосферы, происходит многократное увеличение доз биологически активной УФ радиации солнца. Таким образом, глобальное истощение озонового слоя приведет к тому, что будет нарушено сложившееся в результате эволюции биосферы состояние равновесия между характеристиками земных экологических систем и дозами получаемой ими приходящей от Солнца ультрафиолетовой радиации. Результаты проведенных в различных странах, в том числе в СССР, исследований воздействия повышенных доз ультрафиолетовой радиации указывают на целый ряд крайне неблагоприятных последствий в отношении здоровья человека, животных и растений.
Оценено, что при воздействии повышенных доз УФ радиации, эквивалентных уменьшению содержания озона в атмосфере на 25%, резко возрастет вероятность заболеваемости человека меланомным раком кожи. Получены данные, свидетельствующие о временном ослаблении действия иммунной системы человека при получении повышенных доз биологически активной УФ радиации. Опубликован ряд работ по анализу заболеваемости катарактой глаза и рядом других глазных заболеваний, которые показывают, что при получении повышенных доз УФ радиации солнца у человека и животных резко возрастает риск заболеваемости катарактой глаза, возможна полная или частичная потеря зрения.
Подтверждено негативное воздействие повышенных доз УФ радиации на различные земные экосистемы. В частности, наблюдается уменьшение биологической продуктивности многих растений: снижается их общая биомасса, уменьшается в среднем высота растений, деревьев, размеры листьев. При увеличении доз УФ радиации, соответственно, на 5%, 10%, 20% урожайность многих видов сельскохозяйственных культур снижается в среднем на 1%, 2,5%, 5%. На основе таких данных можно получить приблизительные оценки экономических потерь, обусловленных снижением урожайности сельскохозяйственных культур. Очевидно, что при условии вышеназванного глобального снижения урожайности сельскохозяйственных культур общие экономические потери для мировой экономики будут весьма существенны.
Выявлены разнообразные генетические изменения в простейших организмах под действием повышенных доз УФ радиации. При этом остаются совершенно не исследованными долговременные генетические последствия воздействий УФ радиации на более сложные элементы экосистем, в том числе на человека. Большие неопределенности имеются в оценках эффектов воздействия УФ радиации при долговременном, но незначительном превышении потоков естественной солнечной радиации, достигающей поверхности земли, относительно фонового уровня.
Сказанное означает, что необходимо проведение комплексных программ медико-биологических исследований по оценке и прогнозу неблагоприятных экологических последствий истощения озонового слоя.
С учетом реальной опасности глобального истощения озонового слоя земли в ближайшие десятилетия, необходима разработка превентивных мер по защите населения от негативных эффектов воздействия повышенных доз УФ радиации. Эта проблема может быть успешно решена на основе создания оперативной системы мониторинга состояния озонового слоя и разработки методов прогноза и картирования опасных доз УФ радиации над регионами с возможными аномалиями в содержании озона. В ряде стран мира элементы таких систем уже созданы или успешно разрабатываются. Для территории России также весьма актуальна задача создания национальной системы мониторинга за состоянием озонового слоя, поскольку над ее территорией уже имеет место заметное истощение озонового слоя. Работы по созданию эффективной системы геофизического и медико-биологического мониторинга необходимо развивать как можно быстрее, несмотря на известные экономические трудности переходного периода в развитии экономики России.
На основе долговременного функционирования такой глобальной системы мониторинга появится возможность обнаружения тенденций в восстановлении озонового слоя. Естественно, что такая ситуация станет реальной лишь в случае выполнения мер по глобальному прекращению производства и потребления озоноразрушающих веществ. В этой связи весьма актуальной задачей правительств всех стран является последовательное выполнение обязательств, предусмотренных Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой. К сожалению, следует отметить как неблагополучное состояние дел в России с выполнением обязательств по Монреальскому протоколу. Имеет место отставание в переводе различных отраслей промышленности на новые экологически и озонобезопасные технологии. Необходимы существенные государственные инвестиции в те отрасли экономики, которые не имеют собственных средств, достаточных для разработки нового оборудования и перехода на применение озонобезопасных технологий. Имеет место отставание с графиком работ по сокращению объемов производства озоноразрушающих веществ, предусмотренного Монреальским протоколом и поправками к нему.
Последствия в экономике в связи с невыполнением принятых мер могут оказаться весьма неблагоприятными для нашей страны. Сегодня промышленность России ориентирована на развитие свободных рыночных отношений в торговле с другими странами, и продукция отечественных предприятий, связанная с использованием озооопасных веществ и технологий, запрещенных к применению в соответствии с Монреальским протоколом, становится все менее конкурентоспособной. Эта тенденция в подходе к выполнению принятых международных обязательств должна быть как можно скорее преодолена в России, и для этого, прежде всего, необходимо более ответственное осознание реальной опасности истощения озонового слоя и возможной глобальной экологической катастрофы.
Прежде чем говорить о проблеме разрушения озонового слоя, стоит разобраться, что же такое озоновый слой (экран) и чем опасно для экологии его истощение?
Озоновый слой - один из самых верхних слоев атмосферы нашей планеты. Несмотря на его незначительную толщину (его часто сравнивают с одной книжной страницей по отношению к целой библиотеке), он защищает флору и фауну Земли от вредоносных коротковолновых ультрафиолетовых лучей, исходящих от Солнца. Но это не значит, что он полностью отражает солнечные лучи, он ослабляет радиацию примерно в 6500 раз, делая их относительно безвредными.
Без озонового слоя уничтожению подлежали бы многие важные для экосистемы микроорганизмы, флора и фауна была бы подвержена мутации, сильно пострадало бы зрение животных и человека.
Примечательно, что сам озон также является опасным веществом, в больших объемах негативно влияющим на здоровье человека. Он способствует разрушительным процессам в легких человека, преждевременному старению тканей и т.д. Но его доля в атмосфере крайне мала, она составляет около 0,0001%. Запах озона можно услышать после сильной грозы.
Разрушение озонового слоя представляет собой образование озоновых дыр , через которые проникает ультрафиолетовое излучение.
Причины разрушения озонового слоя
Деятельность человека сильно влияет на истощение озонового слоя и появление в нем дыр. Например, они образуются при запуске ракет. Самолеты, летающие на высоте 12-16 также способствую разрушению слоя. В том числе и парниковый эффект, массовое скотоводство, производственные выбросы вредных веществ и т.п.
Выброс фреонов в атмосферу. Если говорить о веществах, способствующих разрушению озонового слоя, то фреоны - самые "действенные" из них. Фреоны - это газы, не вступающие у поверхности планеты ни в какие химические реакции. Долгое время они использовались в аэрозолях-распылителях, сейчас обрели популярность в промышленном производстве.
Поднимаясь в верхние слои атмосферы, фреон вступает в химическую реакцию, превращая озон в кислород, таким образом расщепляя озоновый экран.
Разрушение озонового слоя: пути решения проблемы
Так как причины образования озоновых дыр кроются в невнимательном отношении человека к природе , способ решения проблемы очевиден - переход на более экологичный образ жизни .
Если удастся на мировом уровне сократить число транспорта, использующего в качестве топлива бензин, а вместо этого увеличить производство электроавтомобилей; сократить площади скотоводческих ферм; решить проблему парникового эффекта; установить очистительные технологии на территории заводов, загрязняющих своими отходами воздух, то, безусловно, проблема дыр в озоновом экране будет решена.
Однако, проблема разрушения озонового слоя не единственная глобальная экологическая проблема. О других опасностях, серьезно угрожающих нашей планете, можно почитать .
А в настоящее время наблюдаются угнетение роста и снижение урожайности растений в тех регионах, где истончение озонового слоя выражено наиболее сильно, солнечные ожоги листвы, гибель рассады томатов, сладкого перца, заболевания огурцов.
Снижается численность фитопланктона, лежащего в основе пищевой пирамиды Мирового океана. В Чили зарегистрированы случаи потери зрения рыбами, овцами и кроликами, отмечается гибель ростовых почек у деревьев, синтез водорослями неизвестного красного пигмента, вызывающего отравления морских животных и человека, а также "пуль дьявола" – молекул, которые при низких концентрациях в воде оказывают мутагенное действие на геном, а при более высоких – эффект, сходный с радиационным поражением. Они не подвергаются биодеградации, нейтрализации, не разрушаются кипячением – словом, защиты от них нет.
В поверхностных слоях почвы отмечаются ускорение изменчивости, изменение состава и соотношения между сообществами обитающих там микроорганизмов.
У человека угнетается иммунитет, растет число случаев заболевания аллергозами, наблюдается ускоренное старение тканей, особенно глаз, чаще образуется катаракта, повышается заболеваемость раком кожи, а также озлокачествляются пигментные образования на коже. Замечено, что к этим негативным явлениям нередко приводит пребывание в солнечный день на пляже в течение нескольких часов.
Разрушение озонового слоя, сигнализирующее, между прочим, и об уменьшении его подпитывания кислородом, происходит весьма интенсивно и в 1995 г. достигло 35 % (над Сибирью) и 15 % (над Европой). Кроме описанного выше изменения спектра и интенсивности различных излучений с присущими им биологическими эффектами это влечет за собой нарушение параметров электромагнитного поля планеты, наслаивающееся на глобальное и региональное (например, при катастрофах типа Чернобыльской) увеличение мощности ионизирующего излучения. При усилении частоты колебаний магнитного поля наблюдается изменение некоторых функций головного мозга. Создаются предпосылки для возникновения неврозов, психопатизации личности, энцефалопатий, неадекватного реагирования на окружающую действительность, вплоть до эпилептоидных приступов необъяснимого происхождения с точки зрения традиционных представлений об их причинах. То же самое отмечается в зоне прохождения линий электропередач (ЛЭП) сверхвысокого напряжения.
Эти негативные последствия будут нарастать, так как если даже, согласно требованиям Монреальского протокола 1987 г., перейти на использование в холодильных установках и аэрозольных упаковках веществ, не разрушающих озон, действие уже накопившихся фреонов будет сказываться еще многие годы, и к середине XXI в. озоновый слой истончится еще на 10–16 %. Расчеты показывают, что если бы поступление фреонов в атмосферу прекратилось в 1995 г., то к 2000 г. концентрация озона понизилась бы на 10 %, что в течение десятилетий приносило бы ущерб всему живому. Если же этого не произойдет, а именно так и есть на сегодня, то к 2000 г. концентрация озона понизится на 20 %. А это уже чревато куда более серьезными последствиями.
Собственно говоря, именно так и происходит, ибо в 1996 г. не выполнено ни одно международное решение о прекращении производства фреонов. Правда, требования Венской конвенции 1987 г. и Монреальского протокола выполнить не так уж и просто, тем более что нет эффективной системы контроля за их выполнением, не налажены промышленные технологии выпуска пропан-бутановых смесей и т. д. К этому нужно добавить, что если по Монреальскому протоколу страны, его подписавшие, обязались к 2000 г. сократить на 50 % производство хладонов, то последовавшая в 1990 г. Лондонская конференция потребовала к этому сроку полностью запретить их производство, а в 1992 г. в Копенгагене редакция этой резолюции ужесточилась, и закрытие озон-разрушающих производств должно быть осуществлено к 1996 г. под страхом различных санкций.
Положение действительно критическое, но большинство стран к этому не готовы. Не говоря уже о странах-членах космического клуба, чьи ракеты терзают озоновый слой ничуть не меньше, чем хлорфторуглероды. Космические ракеты не только разрушают озон. Они загрязняют атмосферу несгоревшим и крайне токсичным топливом ("Циклон", "Протон", "Шаттл", ракеты Индии, Китая) ничуть не меньше, чем наземный автотранспорт, так что самое время вводить на их запуски международные квоты. Во всяком случае, разрушение озонового слоя происходит в настоящее время неослабевающими темпами, а концентрация в атмосфере озонразрушающих веществ возрастает на 2 % ежегодно, хотя в середине 80-х годов темпы их прироста составляли 4 % в год.
И получается в целом картина, описанная в Откровении Святого Иоанна Богослова: "Четвертый Ангел вылил чашу свою на солнце и дано было ему жечь людей огнем. И жег людей сильный зной; и они хулили имя Бога, имеющего власть над сими язвами, и не вразумились, чтобы воздать Ему славу".
Используемая литература :
1) http://www.godmol.ru
Сайт представляет собой образовательный портал.
2) http://www.ecoproblems.org
Сайт посвященный экологическим проблемам.
3) http://allformgsu.ru
Учебный портал для студентов.
наступившая эра активного исследования космоса, а именно запуски космических ракет . Вещества, из которых состоит истекающая реактивная струя (за счет которой движется ракета), интенсивно разрушают озон. Таким образом, в месте запуска ракеты-носителя в озоновом слое появляется большая «дыра», которая, как выяснилось, затягивается очень долго. И с каждым годом таких «просверленных в атмосфере дырочек» становится все больше и больше. Что неизбежно ведет к истощению озонового слоя Земли.
Вторая причина разрушения озонового слоя Земли -
интенсивное развитие высотной авиации (самолеты, летающие на высоте свыше 12 км). Продукты сгорания топлива этих машин также разрушают молекулы озона, приводя к истощению озонового слоя Земли. Озоноактивными компонентами выхлопных газов являются оксиды азота и в меньшей степени оксид углерода. Учеными проанализированы пути снижения оксида азота в продуктах сгорания реактивного топлива. Однако, на сегодняшний день результаты исследований неутешительны. Снижение оксида азота, разрушающего стратосферный озон, невозможно ни путем модернизации существующих двигателей, ни переходом на «экологически чистые» виды топлива (сжиженный природный газ и сжиженный или сжатый водород). Снижение эмиссии веществ, разрушающих озоновый слой Земли, будет возможно только с созданием принципиально новых двигателей. Но до этого еще далеко…
Третья причина разрушения озонового слоя Земли -
применение в сельском хозяйстве азотных удобрений. Разлагаясь, они выделяют окислы азота, которые поднимаются в стратосферу и… разрушают молекулы озона, вызывая истощение озонового слоя Земли, конечно же.
Четвертая причина разрушения озонового слоя Земли -
широкое применение в хозяйственной деятельности человека фреонов (в качестве распылителей, в холодильной промышленности). У поверхности земли эти газы практически безвредны, так как не вступают ни в какие химические реакции. Но, оказавшись в стратосфере, фреоны под воздействием солнечного излучения вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. А один атом хлора, как уже было сказано выше, за время своей долгой жизни способен уничтожить до ста тысяч молекул озона. Вот такой вот один воин в поле. А количество фреонов в атмосфере растет год от года, увеличиваясь примерно на 8-9% ежегодно.
Мы рассмотрели причины разрушения озонового слоя Земли. Грустно подытожим: деятельность человека губит планету. Как раз пора перейти к следующему пункту этой статьи. Чем же нам грозит истощение озонового слоя Земли?
Последствия разрушения и истощения озонового слоя Земли.
Разрушение озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на Землю.
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.
Но страдают не только люди. Ультрафиолетовое излучение также крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности океана, и других организмов биосферы.
Проблема разрушения озонового слоя была обнаружена давно, но к 1980-м годам ученые забили тревогу. Если озон значительно сократится в атмосфере, земля утратит нормальный температурный режим и перестанет охлаждаться. В результате было подписано огромное количество документов и соглашений в различных странах, чтобы сократить изготовление фреонов. Кроме того, была изобретена замена фреонам – пропан-бутан. По своим техническим параметрам это вещество имеет высокие показатели, может использоваться там, где и применяются фреоны.
Сегодня проблема разрушения озонового слоя является весьма актуальной. Несмотря на это, продолжается использование технологий с применением фреонов. В данный момент люди думают, как сократить количество выбросов фреонов, ведут поиски заменителей, чтобы сохранить и восстановить озоновый слой.
20. Кислотные дожди: причины, механизмы возникновения, влияние на растительный и животный мир, строения.
Кислотными дождями принято называть любые атмосферные осадки (дождь, снег, град), содержащие какое-либо количество кислот. Наличие кислот приводит к снижению уровня рН. Водородный показатель (рН) – величина, отображающая концентрацию ионов водорода в растворах. Чем ниже уровень рН, тем больше ионов водорода в растворе, тем более кислой является среда.
Для дождевой воды среднее значение рН равно 5,6. В случае, когда рН осадков меньше 5,6 – говорят о кислотных дождях. Соединениями, приводящими к снижению уровня рН осадков, являются оксиды серы, азота, хлористый водород и летучие органические соединения (ЛОС).
Причины кислотных дождей
Кислотные дожди по природе своего происхождения бывают двух типов: естественные (возникают в результате деятельности самой природы) и антропогенные (вызываются деятельностью человека).
Естественные кислотные дожди
Причин возникновения кислотных дождей естественным путем немного:
деятельность микроорганизмов, вулканическая деятельность, грозовые разряды, горение древесины и другой биомассы.
Антропогенные кислотные дожди
Основной причиной кислотных дождей является загрязнение атмосферы. Если лет тридцать назад в качестве глобальных причин, вызывающих появление в атмосфере соединений, «окисляющих» дождь, назывались промышленные предприятия и тепловые электростанции, то сегодня этот список дополнился автомобильным транспортом.
Теплоэлектростанции и металлургические предприятия «дарят» природе около 255 млн. тонн оксидов серы и азота.
Твердотопливные ракеты также внесли и вносят немалый вклад: запуск одного комплекса «Шаттл» приводит к выбросу в атмосферу более 200 тонн хлористого водорода, около 90 тонн оксидов азота.
Антропогенными источниками оксидов серы являются предприятия, производящие серную кислоту и перерабатывающие нефть.
Выхлопные газы автомобильного транспорта – 40% оксидов азота, попадающего в атмосферу.
Основным источником ЛОС в атмосфере, конечно, являются химические производства, нефтехранилища, бензозаправки и бензоколонки, а также различные растворители, применяемые как в промышленности, так и в быту.
Итоговый результат следующий: человеческая деятельность поставляет в атмосферу более 60% соединений серы, около 40-50% соединений азота и 100% летучих органических соединений.
Оксиды, попадая в атмосферу, реагируют с молекулами воды, образуя кислоты. Оксиды серы, попадая в воздух, образуют серную кислоту, оксиды азота – азотную. Следует учитывать и такой факт, что в атмосфере над крупными городами всегда содержатся частицы железа и марганца, выступающие катализаторами реакций. Поскольку в природе существует круговорот воды, то вода в виде осадков рано или поздно попадает на землю. Вместе с водой попадает и кислота.
Последствия кислотных дождей
Окисление водных ресурсов. Наиболее чувствительными оказываются реки и озера. Происходит гибель рыб. Несмотря на то, что некоторые виды рыб могут выдерживать незначительное подкисление воды, они тоже погибают из-за утраты кормовых ресурсов. В тех озерах, где уровень рН менее 5,1, не было поймано ни одной рыбы. Объясняется это не только тем, что погибают взрослые экземпляры рыб – при рН равном 5,0, большинство не может вывести мальков из икринок, в результате происходит сокращение числового и видового состава популяций рыб.
Вредное воздействие на растительность. Кислотные дожди действуют на растительный покров прямо и косвенно. Прямое воздействие происходит в высокогорных районах, где кроны деревьев оказываются в прямом смысле погруженными в кислотные облака. Излишне кислая вода разрушает листья и ослабляет растения. Косвенное воздействие происходит за счет снижения уровня питательных веществ в почве и, как следствие, увеличение доли токсичных веществ.
Разрушение творений рук человека. Фасады зданий, памятники культуры и архитектуры, трубопроводы, машины – все подвергается воздействию кислотных дождей. Было проведено много исследований, и все они говорят об одном: за последние три десятилетия процесс воздействия кислотных дождей значительно вырос. В результате под угрозой оказываются не только мраморные скульптуры, витражные стекла старинных зданий, но и изделия из кожи и бумаги, имеющие историческую ценность.
Здоровье человека. Сами по себе кислотные дожди не оказывают непосредственного воздействия на здоровье человека – попав под такой дождь или поплавав в водоеме с подкисленной водой, человек ничем не рискует. Угрозу для здоровья представляют соединения, которые образуются в атмосфере из-за попадания в нее оксидов серы и азота. Образующиеся сульфаты переносятся воздушными потоками на значительные расстояния, вдыхаются многими людьми, и, как показывают исследования, провоцируют развитие бронхитов и астмы. Другим моментом является то, что человек питается дарами природы, гарантировать нормальный состав продуктов питания могут не все поставщики.
21. Смоги: виды, механизм образования
Смог – это смесь дыма, тумана и некоторых загрязняющих веществ.
