Озоновый слой, его функция в биосфере. Причины разрушения озонового слоя

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО

УФИМСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ  И СЕРВИСА 
 
 

Кафедра «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»  
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экология»

на тему № 5

«Озоновый слой, его функция в биосфере. Причины разрушения озонового слоя»

                                                       

                               

  
 
 
 

                     
 
 
 
 

Уфа – 2009

 

Содержание 

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

    § 1. Из истории…………………………………………………………….4

    § 2. Местоположение и функции озонового слоя……………………….6

    § 3. Причины ослабления озонового щита...……………………………..7

    § 4. Озон и климат в стратосфере………..………………………………..9

    § 5. Разрушение озонового слоя земли  хлорфторуглеводородами……..10

    § 6. Что было сделано в области  защиты озонового слоя……………….12

    § 7. Факты говорят сами за себя…………………………………………...13

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

    Литература…………………………………………………………………..16

 

     ВВЕДЕНИЕ 

    Конец ХХ века характеризуется мощным рывком научно технического прогресса, ростом социальных противоречий, резким демографическим взрывом, ухудшением состояния окружающей человека природной среды.

    Поистине, наша планета никогда раньше не подвергалась таким физическим и политическим перегрузкам, какие она испытывает на рубеже ХХ -ХХI веков. Человек никогда ранее не взимал с природы столько дани и не оказывался столь уязвимым перед мощью, которую сам же и создал.

    XX век принес человечеству немало  благ, связанных с бурным развитием  научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы. Имеются серьезные проблемы загрязнения (атмосферы, вод, почв), кислотных дождей, радиационного поражения территории, а также утраты отдельных видов растений и живых организмов, оскудения биоресурсов, обезлесения и опустынивания территорий.

    Проблемы  возникают в результате такого взаимодействия природы и человека, при котором  антропогенная нагрузка на территорию (ее определяют через техногенную  нагрузку и плотность населения) превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов (комплексов, геосистем) к антропогенным воздействиям.

 

     § 1. ИЗ ИСТОРИИ 

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

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

    С конца 70-х годов ученые стали отмечать неуклонное истощение озонового слоя. Причиной тому стало проникновение в верхние слои стратосферы озоноразрушающих веществ (ОРВ), используемых в промышленности, молекулы которых содержат хлор или бром. Хлорфторуглероды (ХФУ) или другие ОРВ, выпущенные человеком в атмосферу, достигают стратосферы, где под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца их молекулы теряют атом хлора. Агрессивный хлор начинает разбивать одну за другой молекулы озона, сам при этом не претерпевая никаких изменений. Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет. Расчетным путем доказано, что за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100 000 молекул озона.

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

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

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

 

     § 2. МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ И ФУНКЦИИ ОЗОНОВОГО СЛОЯ 

    В воздухе всегда присутствует озон, концентрация которого у земной поверхности  составляет в среднем 10-6%. Озон образуется в верхних слоях атмосферы  из атомарного кислорода в результате химической реакции под влиянием солнечной радиации, вызывающей диссоциацию молекул кислорода.

    Озоновый  «экран» расположен в стратосфере, на высотах от7-8 км на полюсах, 17-18 километров на экваторе и примерно до 50 километров над земной поверхностью. Гуще всего  озон в слое 22 - 24 километров над Землей.

    Слой  озона удивительно тонок. Если бы этот газ сосредоточить у поверхности  Земли, то он образовал бы пленку лишь в 2-4 мм толщиной (минимум - в районе экватора, максимум - у полюсов). Однако и эта пленка надежно защищает нас, почти полностью поглощая опасные ультрафиолетовые лучи. Без нее жизнь сохранилась бы лишь в глубинах вод (глубже 10 м) и в тех слоях почвы, куда не проникает солнечная радиация. Озон поглощает некоторую часть инфракрасного излучения Земли. Благодаря этому он задерживает около 20% излучения Земли, повышая отепляющее действие атмосферы.

    Озон - активный газ и может неблагоприятно действовать на человека. Обычно его  концентрация в нижней атмосфере  незначительна и он не оказывает  вредного влияния на человека. Большие количества озона образуются в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомашин.

    Озон, также, регулирует жесткость космического излучения. Если этот газ хотя бы частично уничтожается, то, естественно жесткость излучения резко возрастает, а, следовательно, происходят реальные изменения растительного и животного мира.

    Уже доказано, что отсутствие или малая  концентрация озона может или  приводит к раковым заболеваниям, что самым наихудшим образом отражается на человечестве и его способностью к воспроизводству.

 

     § 3. ПРИЧИНЫ ОСЛАБЛЕНИЯ ОЗОНОВОГО ЩИТА 

    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.

    9 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.

 

     § 4. ОЗОН И КЛИМАТ В СТРАТОСФЕРЕ 

    Озон  и климат воздействуют друг на друга. Воздействие озона на климат проявляется  прежде всего в изменении температуры. Чем больше озона в данном объёме воздуха, тем больше тепла он удерживает. Озон является источником тепла в  стратосфере, поглощая ультрафиолетовое излучение солнца и восходящее инфракрасное излучение от тропосферы. Следовательно, уменьшение количества озона в стратосфере приводит к понижению температуры. А это в свою очередь приводит к истощению озона.

    Истощение озона - ведёт к снижению температуры - ведёт к полярным стратосферным облакам - ведёт к истощению озона

    Самые крупные потери озона в Арктике  и Антарктике происходят зимой и  в начале весны, когда полярные стратосферные  вихри изолируют воздух в своих  пределах. Когда температура воздуха падает ниже -78°С, формируются облака, состоящие из льда, азотной и серной кислот. В результате химических реакций на поверхности ледяных кристаллов в облаках выделяются хлорфторуглероды. Из-за воздействия ХФУ начинается истощение озона, и появляется озоновая "дыра". Весной температура воздуха повышается, лед испаряется, и озоновый слой начинает восстанавливаться.

 

     § 5. РАЗРУШЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ ЗЕМЛИ ХЛОРФТОРУГЛЕВОДОРОДАМИ 

    В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы  из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы.

    Наиболее  подробным исследованием озонного слоя над Антарктидой был международный  Самолетный Антарктический Озонный Эксперимент. В его ходе ученые из 4 стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и собрали детальные сведения о ее размерах и проходящих в ней химических процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется озонная "дыра". В начале 80-х по измерениям со спутника "Нимбус-7" аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико - около 9%. В среднем по Земле с 1979 по 1990 г. содержание озона упало на 5%.