Разрушение озонового слоя

                             Введение

 

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

Наша планета никогда раньше не подвергалась таким физическим и политическим перегрузкам. 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, увеличение добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений очень 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, обезлесения и опустынивания территорий.

Проблемы возникают в результате взаимодействия природы и человека, при котором антропогенная нагрузка на территорию превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов к антропогенным воздействиям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

               

 

 

 

                   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.

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% 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 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.

 

 

 

Местоположение и функции  озонового  слоя.

В воздухе всегда присутствует озон, концентрация которого у земной поверхности составляет в среднем 6-10%. 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 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 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.

По своему воздействию  на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако, из-за большей, чем у g-излучения  длины волны он не способен проникать  глубоко в ткани, и поэтому  поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной  энергией для разрушения ДНК и  других органических молекул, что может  вызвать рак кожи, в особенности  быстротекущую злокачественную  меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги  кожи и роговицы. Уже сейчас во всем мире заметно увеличение числа заболевания  раком кожи, однако, значительно  количество других факторов не позволяет  однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий ультрафиолет плохо поглощается  водой и поэтому представляет большую опасность для морских  экосистем. Эксперименты показали, что  планктон, обитающий в приповерхностном слое, при увеличении интенсивности  жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ излучения но при этом рискует умереть от голода.

 

 

 

 

 

 

 

   Что было сделано в области защиты    озонового слоя?

 

Под давлением этих аргументов многие страны начали принимать меры направленные на сокращение производства и использования ХФУ. С 1978 г. в  США было запрещено использование  ХФУ в аэрозолях. К сожалению, использование ХФУ в других областях ограничено не было. Согласно достигнутой  договоренности развитые страны должны к 1999 г. снизить потребление ХФУ  до половины уровня 1986 г. Для использования  в качестве пропеллента в аэрозолях уже найден неплохой заменитель ХФУ - пропан-бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасна. Тем не менее, такие аэрозоли уже производятся во многих странах, в том числе и в России. Сложнее обстоит дело с холодильными установками - вторым по величине потребителем фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам. Неплохие результаты получены для полностью фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки  новых заменителей и уже достигнуты неплохие практические результаты, но полностью эта проблема еще не решена.

Использование фреонов  продолжается и пока далеко даже до стабилизации уровня ХФУ в атмосфере. Так, по данным сети Глобального мониторинга  изменений климата, в фоновых  условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, вдали от промышленных и густонаселенных  районов - концентрация фреонов -11 и -12 в настоящее время растет со скоростью 5-9% в год. Содержание в стратосфере фотохимически активных соединений хлора в настоящее время в 2-3 раза выше по сравнению с уровнем 50-х годов, до начала быстрого производства фреонов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                         Заключение

 

Возможности воздействия  человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда  возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось  совершенно  безобидным, оказывается  на самом деле крайне опасным. Лет  двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог  предположить что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой.

Понимание взаимодействий между озоном и изменением климата, и предсказание последствий изменения  требует громадных вычислительных мощностей, надежных наблюдений, и здравых  диагностических способностей. Способности  сообщества науки быстро развились  за прошлые десятилетия, но все же некоторые фундаментальные механизмы  работы атмосферы все еще не ясны. Успех будущего исследования зависит  от общей стратегии, с реальным взаимодействием  между наблюдениями ученых и математическими  моделями.

Нам нужно все знать  о мире, который нас окружает. И, занеся ногу для очередного шага, следует внимательно посмотреть, куда наступишь. Пропасти и топкие болота роковых ошибок уже не прощают  человечеству бездумной жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список использованных источников :

 

1. http://www.nasa.gov/centers/goddard/home/index.html
2. http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Tango/