ГОУ ВПО Томский Политехнический  Университет

ИГНД  кафедра ГЭГХ 
 
 
 
 
 

Озон  в атмосфере. 
 

                                                 
 

Выполнил: студент гр. 2Г01

Соколова  Д. Р. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Томск 2010

Содержание.

 
 
   

1. Введение…………………………………………………………………………3
2. Что такое озон…………………………………………………………………...4
3. Получение озона, биологические свойства, применение озона……………...6
4. Движение озона в атмосфере…………………………………………………...8
5. Что приводит к разрушению озонового слоя………………………………….9
6. Методы по защите озонового слоя……………………………………………11
7. Заключение……………………………………………………………………..13
8. Список используемой литературы……………………………………………14

   Введение.

 

  На  сегодняшний день проблема озона  беспокоит очень многих, о ней  наслышаны даже те, кто раньше и  не знал о существовании озонового слоя в атмосфере, а помнил о нём только из школьного курса химии. И интерес к этой проблеме понятен, ведь речь идёт о будущем человечества. Ведь изменения в озоновом слое могут привести к изменению климата на планете в худшую сторону, поднимется уровень мирового океана, возрастёт количество раковых заболеваний из-за увеличения ультрафиолетового излучения Солнца достигающего поверхности планеты.  К сожалению опасения людей, об изменении озонового слоя не беспочвенны. Впервые об опасности изменения озонового слоя Земли начали говорить ещё в 70 годы. Но тогда мало, что было сделано, чтобы нейтрализовать эту угрозу. Если бы в те годы ввели эффективные методы по предотвращению этой угрозы, то в наше время это проблема не была бы так актуальна. В первую очередь это связано с экономическими интересами. Ведь к разрушению озонового слоя приводят различные химические вещества. Окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах и в камерах сгорания реактивных самолётов и ракет, они особенно вредны, ведь на больших высотах окислы азота живут очень долго. Применение большого количества минеральных удобрений тоже вредит озоновому слою. Дымовые газы электростанций вырабатывают миллионы тонн закиси азота в год.

  Таким образом, большая часть воздействия на озоновый слой планеты связана с хозяйственной деятельностью  человечества. Поэтому быстрого изменения ситуации ждать не стоит. Ведь человечество не может взять и отказаться от использования минеральных удобрений или быстро перейти на новые технологии производства холодильных установок.

  О нарушении озонового слоя свидетельствовали  озоновые дыры появлявшиеся весной над  Антарктикой. Присутствующие в стратосфере  химические вещества (хлор, фтор, азот, метан), преобразуются в активные, которые быстро разрушают озон. Измерения показали, что в такие периоды концентрация окиси хлора в 100-500 раз больше чем в средних широтах. То есть вредные вещества, которые попадают в атмосферу, переносятся движением воздуха на все широты, но только в Антарктике в конце зимы и весной, они эффективно разрушают стратосферный озон. Но это не значит что проблема озоновой дыры в Антарктике региональная, а не глобальная. 

  Весь  озон на планете находится как  бы в сообщающихся сосудах, в одних  районах он образуется регулярно, а  в других плохо, где-то он живёт годы, а где-то секунды. Соответственно если он исчезнет без компенсации в одном месте, то общий объём озона в мире уменьшится. Но в нашем техногенном мире, перекись азота, поступающая в приземной воздух больших городов, в составе автомобильных выхлопных газов,  реагирует при ультрафиолетовом облучении с ненасыщенным углеводородом, тем самым, формируя в больших городах озоновый смог. Однако избыток озона также пагубно влияет на организм человека и другие живые вещества.

    Что такое озон.

 

  В принципе озон это разновидность  кислорода. Озон (от греческого слова «пахну») — состоящая из трёхатомных молекул O₃ аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой газ. Озон остаётся газом до температуры –111,9 гр. С. При понижении температуры он переходит в жидкость тёмно-синего света. Если температуры опустить до –192,7 гр. С., То жидкость превратится в тёмно-фиолетовые  кристаллы.

  Впервые озон обнаружил в 1785 г. голландский  физик М. Ван Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр. Однако как новое вещество он описан не был, Ван Марум считал, что образуется особая «электрическая материя».

  Озон  был открыт в 1839 году немецким химиком  Шенбейном, а в 1873г. его обнаружили в приземной атмосфере. Затем путём анализа характеристик ультрафиолетового излучения солнца, приходящего к земной поверхности. Спустя 8 лет английский химик Гартли обнаружил озон в верхних слоях атмосферы.

  Озоновый  слой в стратосфере важен тем, что он поглощает определённый диапазон солнечного излучения. Наиболее сильно длину волн 253.65нм. Этот диапазон приходится на ультрафиолетовое излучение солнца. Из этого следует, что озоновый слой толщиной всего лишь 3мм, способен снизить интенсивность излучения на этой длине волн в число раз, равное единицы с сорока нулями.

  Полоса  поглощения озона от 200 до 300нм в честь  её первооткрывателя, была названа  полосой Гартли. Но имеются и другие полосы поглощения озона (более слабые) от 300 до 360 нм. Это полоса Хюгинса. Если излучение с этой длиной волн пройдёт через земную атмосферу от звёзд, то по характеру поглощения озоном можно определить количество озона, через которое прошло излучение. Озон поглощает и волны от 440 до 850 нм. Это полоса поглощения Шапюи.

  Сама  земля тоже испускает излучение в инфракрасном спектре. Так вот часть этого излучения тоже задерживается озоном, тем самым, предохраняя планету от охлаждения. Измерения поглощения инфракрасного излучения озоном также даёт информацию о количестве озона лежащего на пути излучения. Только сами измерения нужно проводить выше озонового слоя. Для этого аппаратуру  устанавливают на спутниках. Такие измерения дают возможность узнать распределение озона по высоте.

  Главной функцией озона является защита человека и всей биосферы планеты от жёсткого ультрафиолетового излучения с длинами волн от 250 до 320 нм. Если бы этого не происходило то, учитывая способность нуклеиновых кислот, поглощать излучение ниже 280 нм, происходило бы их разрушение. Но озоновый слой не полностью поглощает этот спектр, часть его, которая доходит до организма поглощается белками. Тем самым они выступают в роли предохранителя для организма. Прежде всего, ультрафиолетовое излучение действует на живые организмы путём повреждения хранилища клеточной информации, то есть ДНК. Если они нарушены, то это препятствует восстановлению и копированию данных биосистем. Действие ультрафиолетового излучения на живые организмы различно. Человек может либо просто загореть, либо получить солнечный ожог, либо даже заболеть не злокачественными типами рака кожи (базально-клеточный и чешуйчато-клеточный рак) и меланомой (рак кожи). Это же излучение при облучении глаз может вызвать повреждение роговицы (фотокерактит), катаракту и другие. Также это излучение может вызвать изменения в иммунной системе человека, подавляя его защитные функции. Защита организма при этом ослаблена, поэтому уменьшается сопротивляемость к развитию заболеваний. Самым опасным для здоровья считается излучение с длинами волн от 300 до 315 нм. Изменение озонового слоя коснулись даже растений и животных. Опыты показали, что если количество озона уменьшится на 25% то и их урожайность упадёт на столько же.

  Есть  и версии, которые могут показаться экзотическими. Так в интервью с  Василием Шабетниковым была высказана  версия, что разрушения озонового слоя приведёт к усилению ионизации воздуха, что увеличит электрический потенциал земли и может привести к тому, что земля сойдёт со своей орбиты по направлению к солнцу. 

  Но  у озона есть ещё одно неприятное свойство, он является сильнодействующим ядом. Его токсичность даже выше чем у синильной кислоты. Особую опасность для людей представляют, озоновые смоги, они могут быть опасными для жизни. Их образование происходит из выхлопных автомобильных газов, а точнее, из-за содержащийся в них перекиси азота. Если её не очень мало, то при облучении солнечным ультрафиолетом перекись азота вступает в реакции с ненасыщенным углеводородом и образует озон. Первым испытал на себе его действие Лос-Анджелес. Здесь образованный таким образом смог привёл в негодность провода городской сети электроэнергии.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Получение озона, биологические  свойства, применение озона.

   Озон  образуется во многих процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п. В промышленности его получают из воздуха или кислорода в озонаторах действием электрического разряда. Сжижается O₃ легче, чем O₂, и потому их несложно разделить. Озон для озонотерапии в медицине получают только из чистого кислорода. При облучении воздуха жёстким ультрафиолетовым излучением образуется озон. Тот же процесс протекает в верхних слоях атмосферы, где под действием солнечного излучения образуется и поддерживается озоновый слой.

   Высокая окисляющая способность озона и  образование во многих реакциях с  его участием свободных радикалов  кислорода определяют его высокую токсичность.

   Наиболее  опасное воздействие:

• на органы дыхания прямым раздражением и повреждением тканей
• на холестерин в крови человека с образованием нерастворимых форм, приводящим к атеросклерозу

   Озон  в Российской Федерации отнесён  к первому, самому высокому классу опасности  вредных веществ. Нормативы по озону:

• максимальная разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м.р.) в атмосферном воздухе населённых мест 0,16 мг/м³
• среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с.с.) в атмосферном воздухе населённых мест 0,03 мг/м³
• предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м³

  При этом порог человеческого обоняния приближённо равен 0,01 мг/м³.  Озон эффективно убивает плесень и бактерии.

   Применение  озона обусловлено  его свойствами:

• сильного окисляющего агента;
• для стерилизации изделий медицинского назначения;
• при получении многих веществ в лабораторной и промышленной практике;
• для отбеливания бумаги;
• для очистки масел;
• сильного дезинфицирующего средства;
• для очистки воды и воздуха от микроорганизмов (озонирование);
• для дезинфекции помещений и одежды;

   Одним из существенных достоинств озонирования, по сравнению с хлорированием, является отсутствие токсинов после обработки. Тогда как при хлорировании возможно образование существенного количества токсинов и ядов, например, диоксида. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Движение  озона в атмосфере.

 
 

   Для того, чтобы более полно понять проблему озонового слоя нужно рассмотреть движение озона в атмосфере. Находясь в непрерывном движении атмосферный воздух, непрерывно переносится большими массами из одних мест в другие. Перемешивание атмосферного воздуха происходит также за счёт его вертикального движения. Свою роль играет и турбулентность атмосферного газа, его вихревые движения.  Благодаря этому состав воздуха до высоты 100 км примерно одинаков.