Истощение озонового слоя атмосферы – глобальная угроза жизни на планете

   Вопрос  №1. Истощение озонового слоя атмосферы – глобальная угроза жизни на планете.

   Введение

   Озоновый  слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах  от 10 до 50 км С максимальной концентрацией  озона на высоте 20-25 км. Он защищает жизнь на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.

   Очевидно, что озон - важный компонент атмосферы, требующий особого внимания. Исследования по проблеме истощения озонового слоя ведутся давно, однако полной ясности до сих пор нет.

   Внимание  экологов приковано в первую очередь  к причинам убыли озона в стратосфере. Вопрос возник после сообщения о  том, что в южнополярной зоне над Антарктидой в 1985 году обнаружена "озоновая дыра" - область, где весной содержание озона снижается почти вдвое. С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. В 1970 году П. Крутцен в числе первых показал, что оксиды азота, выбрасываемые в атмосферу при использовании сельскохозяйственных удобрений, а также дозвуковыми и сверхзвуковыми самолетами, могут разрушать озоновый слой. В 1974 году С. Роуленд и М. Молина указали на хлорофторуглеродные соединения- вещества, разрушающие озон; работы этих ученых в 1995 году были удостоены Нобелевской премии. Что же касаемо России, то за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4-6% в зимнее время и на З% - в летнее.

   Причины, последствия разрушения озонового слоя и методы борьбы с данным явлением.

   Четыреста миллионов лет назад в атмосфере  появился слой озона, достаточно плотный, чтобы жизнь из океана смогла шагнуть  на сушу. Это дало начало уникальной, быть может единственной во Вселенной, эволюционной цепи, породившей громадное разнообразие живых форм, включая человека. А в наши дни (ирония судьбы!) человек чуть не погубил то, благодаря чему он появился на Земле. Однако у человечества хватило ума и здравого смысла, чтобы вовремя остановиться. Озоновый слой стал предметом всеобщего внимания. К его изучению привлекли сотни тысяч специалистов во всем мире, затратили громадные материальные средства. В результате стало значительно яснее, какие процессы происходят как в озоносфере, так и во всей атмосфере.

   В настоящее время истощение озонового  слоя признано всеми как серьезная  угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет  способность атмосферы защищать все живое на земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ - радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых - экологов, России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

   Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения  постепенно теряют свою способность  к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных эко- систем, и т. д. 

   Наука еще не до конца установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр,. Последнее по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглероодов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с вьщелением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

   По  данным международной экологической  организации «Гринпис , основными  поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США - 30,85%, Япония - 12,42; Великобритания - 8,62 и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру площадью 7 млн. км2, Япония - 3 млн. км2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя ..

   Согласно  протоколу Монреальской конФеренции (1987 г.), пересмотренному затем в  Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалос~ снижение выбросов хлорфторуглеродов к 1998 г. на 50 %. В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей среды (2002) охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, на основе международных договоров Российской Федерации и ее законодательства. В будущем необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ - радиации, поскольку многие из ХЛОрфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

   Согласно  документам, действующим в настоящее  время, предусматривается контроль выбросов около 100 химических веществ, в том числе ХФУС, галогенов, гидрохлорофторуглеродов (ГХФУС), галогенированных бромфторуглеродов (ГБФУС), тетрахлорида углерода, 1,1,1-трихлороэтя на, метилхлороформа, метилбромида и др.

   Мерами  контроля химических веществ для  промышленно развитых стран предусмотрено  исключение галогенуглеводородов к 1994 году; ХФУС, тетрахлорида углерода, метилхлороформа  и ГБФУС к 1996 году; метилбромида к 2005 году; ГХФУС к 2030 году. Для развивающихся стран соответствующие сроки таковы: исключение ГБФУС к 1996 году; ХФУС, тетрахлорида углерода к 2010 году; метилхлороформа и метил бромида к 2015 году; ГХФУС к 2040 году. Однако ситуация с метилбромидом (СНзВг, бромметан, МеВг) до сих пор достаточно спорна, из-за сложности химических процессов в атмосфере с участием метилбромида; вклад метилбромида оказался ниже, чем ожидалось в 1994 году. Основными источниками его являются: окуривание полей, сжигание биомасс и выхлопные выбросы от автотранспорта.

   Хотя  далеко не все намеченные меры были приняты, рост концентраций галогенуглеводородов в стратосфере начал снижаться.

   Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «Озоновой дыры . Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли. т. е. с прорывом глубинных газов (водород, метан, азот и др.) через рифтовые разломы земной коры.

   Вот мнение одного из ученых:

   Фреоны  используют, главным образом, как  легко испаряющуюся жидкость в производстве пористых материалов и как хладагент  в холодильных установках. Согласно техногенно-фреоновой гипотезе, весь промышленный фреон попадает в стратосферу, где на высоте 20-25 км находится озоновый слой. В стратосфере под действием ультрафиолетовых лучей солнца хлор, входящий в состав фреона, вступает в реакцию с озоном и разрушает его. Однако, у этой гипотезы есть противоречие. Так, самая большая озонная дыра располагается над Антарктидой, тогда как основные источники техногенного фреона находятся в северном полушарии. Обмен между воздушными массами обоих полушарий затруднен, что установлено, в частности, при исследовании движения продуктов ядерных испытаний. Кроме того, техногенно-фреоновая гипотеза не дает хоть сколько-нибудь точных прогнозов, хотя в ее распоряжении находятся точные данные по расположению и количеству промышленного фреона.

   В.Л.Сывороткин разработал альтернативную гипотезу, согласно которой озоновый слой уменьшается по естественным причинам. Известно, что цикл разрушения озона хлором не единственный. Существуют также азотный и водородный циклы разрушения озона. Именно водород - "главный газ Земли". Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через систему глубинных разломов (рифтов) поступают в атмосферу. По примерным оценкам, природного водорода в десятки тысяч раз больше, чем хлора в техногенных фреонах. Однако решающим фактором в пользу водородной гипотезы Сывороткин В.Л. считает то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли.

   Система рифтовых зон Земли сегодня хорошо изучена геологами, и это дает возможность прогнозировать расположение озонных дыр. Так постоянство озонной дыры над Антарктидой объясняется тем, что главные каналы дегазации - срединно-океанские рифты - сближаются вокруг Антарктиды и увеличивают "водородную продувку атмосферы" в этом районе. Кроме того, на Антарктиде расположен действующий вулкан Эребус с наибольшими газовыми выбросами в атмосферу. Кстати, американская станция Мак-Мердо, следящая за состоянием атмосферы, находится у подножия этого вулкана. Учитывая повышение сейсмической активности в районе срединно-океанского рифта, В.Л.Сывороткин предсказал образование крупной озонной дыры над экваториальной зоной восточной части Тихого океана (январь 1998).

   Заключение

   В результате продолжающегося антропогенно обусловленного разрушения озонового  слоя ультрафиолетовое излучение на поверхности Земли увеличивается, что может привести к пагубным последствиям для человека и биосферы в целом. По данным ООН, сокращение озонового слоя всего на 1% приводит к появлению у людей 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи. Последствия убыли озона могут быть угрожающими, они могут привести к более чем 3 млн. смертельных случаев от рака кожи до 2030 года и 19 млн. - до 2060 года. Число глазных заболеваний (катаракты) может увеличиться на 130 млн. до 2060 года; примерно 50% из них придется на долю развивающихся стран.

   Число этих заболеваний растет. В США  за 7 лет количество случаев заболевания  одним из самых опасных видов  рака кожи (меланомой) возросло на 3-7%.

   Кроме увеличения заболеваемости, существует множество других трудно учитываемых  воздействий на здоровье человека и животных (например, снижение иммунитета), на урожаи сельскохозяйственных культур, на водные экосистемы и др.

   Прогнозы, сделанные с учетом данных о прошлых  выбросах ОРВ  и максимальных уровней  сокращения выбросов ОРВ согласно Монреальскому протоколу, показали, что полное восстановление озонового слоя может произойти лишь к середине XXI века, причем только при условии соблюдения всех договоренностей о сокращении выбросов ОРВ. Максимального разрушения слоя озона следует ожидать в течение первых двух десятилетий XXI века.                                                                           

   Проблемы  озона стали важной частью ряда международных  исследовательских программ: Всемирной  программы исследований климата, Международной геосферно-биосферной программы, а также отдельных проектов по озону. Основные результаты, полученные за последние годы и представленные в отчете WMO/UNER-19981, свидетельствуют о следующем.

   1.  Скорость спада стратосферного  озона в средних широтах замедлилась, поэтому реальные потери озона оказались меньше, чем прогнозируемые в 1994 году.

   2. Антарктическая озоновая дыра  весной сохранялась каждый год  при спаде общего содержания  озона, обычно составлявшем 40 - 55% в сентябре-октябре, но в отдельные  недели возраставшем до 70%. Максимальный спад имел место в 1998 году.

   3. В умеренных широтах северного  полушария тренд спада общего  содержания озона был максимальным  в слое 15-40 км (больше 7% за 10 лет) и  минимальным (2% за 10 лет) на высоте  около 30 км. Основная доля спада общего содержания тропосферного озона пришлась на слой между тропосферой и высотой 5 км. В понимании причин и роли изменений озонового слоя все еще существуют определенные неясности. Проведенные после извержения вулкана Пинатубо в 1991 году измерения привели к выводу о существенном влиянии этого важного события на стратосферный озон. Подтверждены новыми исследованиями данные о воздействии дозвуковых и сверхзвуковых самолетов на тропосферный и стратосферный (нижнего слоя) озон. Выбросы в атмосферу газов, обусловленные спутниками и сверхзвуковыми летательными аппаратами (один из наиболее важных компонентов - за счет твердотопливных ракет), являются на больших высотах единственным видом прямых антропогенных выбросов.

   Совершенно  очевидно, что озон влияет на ультрафиолетовую и длинноволновую радиацию, на атмосферную циркуляцию, оказывает прямое воздействие на растения и животных. Более того, озон является главным компонентом химических процессов с участием следовых газов, протекающих как в тропосфере, так и в стратосфере. Существуют связи между химическими, радиационными и динамическими процессами, ответственными за изменения озона, неполный учет которых вносит существенные неопределенности в оценке воздействий на слой озона.

   Поведение озона очень сложно, и ряд явлений объяснить пока не удается. Пока, например, непонятен наблюдаемый в средних широтах незначительный рост ультрафиолетового излучения со временем. Замедление разрушения озонового слоя в атмосфере Земли над Северным полушарием, зарегистрированное в последнее время специалистами ВМО, объясняется естественными процессами - глобальным потеплением в стратосфере над Арктикой и изменением направления преобладающих воздушных потоков. Однако в Южном полушарии истощение озонового слоя в 2000 году (в октябре) тем не менее достигло рекордной отметки.

   Некоторые специалисты полагают, что восстановление озонового слоя в атмосфере Земли  может иметь неприятные последствия  для человечества: загрязнение земной атмосферы усилится из-за снижения концентрации ОН-групп, которые, связываясь с S и СН4, выводят их из атмосферы.

   Совершенно  иную роль играют изменения концентрации озона в приземном слое атмосферы, составляющего около 10% от общего содержания озона. Хотя эта роль пока окончательно не ясна, оценки показали, что с начала промышленной революции до настоящего времени произошло существенное увеличение содержания озона в тропосфере. Установлено, что он является важным парниковым газом, и вносит определенный вклад (10 - 20%) в потепление климата. Изучается вопрос о влиянии тропосферного озона на химию свободной тропосферы. Важной особенностью является связь тропосферного озона с образованием фотохимического смога.

   Изменения стратосферного и тропосферного  озона по-разному влияют на климат и экосистемы. Специфика их влияний создала определенную основу для того, чтобы считать, что стратосферный озон играет положительную роль, а тропосферный - отрицательную. В то же время есть точка зрения, что опасность, обусловленная наблюдаемым снижением содержания стратосферного озона, преувеличена.

   Вопрос  №2. Загрязнение воды и пищи ртутью