МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский Государственный Университет
Биолого-почвенный факультет
Кафедра ботаники и микологии
Разрушение озонового слоя
020201-биология
Реферативная работа
Заведующий кафедрой Доцент, доктор биол.наук: Агафонов В.А.
Студент: Быковская Т.Г.
Преподаватель: Негробов В.В.
Воронеж 2010 г.
Введение.
Озон, находящийся на высоте около 25 км от земной поверхности, пребывает в состоянии динамического равновесия. Он представляет собой слой повышенной концентрации толщиной около 3 мм. Стратосферный озон поглощает жесткую ультрафиолетовую радиацию Солнца и этим защищает все живое на Земле. Озон также поглощает инфракрасное излучение Земли и является одним из обязательных условий сохранения жизни на нашей планете.
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.
В результате многих внешних воздействий озоновый слой начинает истончаться по сравнению со своим естественным состоянием, а при некоторых условиях над определенными территориями и вовсе исчезать – появляются озоновые дыры, чреватые необратимыми последствиями. Сначала они наблюдались ближе к южному полюсу Земли, но недавно были замечены и над азиатской частью России. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи и ряд других тяжёлых болезней. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.
Хотя человечеством были приняты различные меры по восстановлению озонового слоя (например, под давлением экологических организаций многие промышленные предприятия пошли на дополнительные затраты для установки различных фильтров для уменьшения вредных выбросов в атмосферу), этот сложный процесс займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере веществ, способствующих его разрушению. Поэтому я считаю, что проблема озонового слоя остаётся актуальной и в наше время.
Глава 1.
Природа и значение озонового экрана.
Наряду с видимым светом Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Ультрафиолетовое излучение похоже на световое, но длина его волн несколько короче, чем у фиолетовых волн, самых коротковолновых из воспринимаемых глазом человека. Хотя ультрафиолетовые лучи невидимы, они обладают большей энергией, чем видимые. Проникая сквозь атмосферу и поглощаясь тканями живых организмов, они разрушают молекулы белков и ДНК. Именно это происходит, когда вы загораете. Если бы всё ультрафиолетовое излучение, попадающее на верхние слои атмосферы, достигало поверхности Земли, то вряд ли на ней сохранилась бы жизнь. Даже небольшая, доступная нам часть этого количества (менее 1%) вызывает загар и ежегодно 200 000-600 000 случаев рака кожи в США.
Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (свыше 99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 километров от поверхности земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном.
При поглощении ультрафиолета в атмосфере образуется своего рода смесь, в которой преобладают свободные электроны, нейтральные атомы кислорода, положительные ионы молекул кислорода. При их взаимодействии и образуется озон. Взаимодействие ультрафиолетового излучения с кислородом происходит по всей высоте атмосферы - есть сведения, что в мезосфере, на высоте от 50 до 80 километров, уже наблюдается процесс образования озона, который продолжается в стратосфере (от 15 до 50 км) и в тропосфере (до 15 км). Вместе с тем верхние слои атмосферы, в частности мезосфера, подвержены такому сильному воздействию коротковолнового ультрафиолета, что ионизуются и распадаются молекулы всех составляющих атмосферу газов. Не может не разлагаться и только что образовавшийся там озон, тем более, что для этого требуется почти такая же энергия, как и для молекул кислорода. И тем не менее разрушается он не полностью - часть озона, который в 1,62 раза тяжелей воздуха, опускается в нижние слои атмосферы до высоты 20-25 километров, где плотность атмосферы позволяет ему находиться как бы в равновесном состоянии. Там молекулы озона создают слой повышенной концентрации, то есть озоновый слой.
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. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы.Озон поглощает некоторую часть инфракрасного излучения Земли. Благодаря этому он задерживает около 20% излучения Земли, повышая отепляющее действие атмосферы.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. 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.
Глава 2.
Формирование и разрушение озонового слоя.
Как уже было сказано, озон в стратосфере – это продукт воздействия самого ультрафиолета (УФ) на молекулы кислорода (О2). В результате некоторые из них распадаются на свободные атомы, а те в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3). Однако весь кислород не превращается в озон, так как свободные атомы О, реагируя с молекулами озона, дают две молекулы О2. Таким образом, количество озона в стратосфере не статично; оно представляет собой результат равновесия между этими двумя реакциями. Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой (OSNV), возникающие в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или эмитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br); а также метан или оксид азота (I) – (N2O).
Самые существенные этапы разрушения озонового слоя:
1)Эмиссии: в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой.
2)Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).
3)Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).
4)Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).
5)Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).
6)Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).
Глава 3.
Причины разрушения озонового слоя.
В 1970-е годы учёные предположили, что свободные атомы хлора катализируют процесс разделения озона. А люди ежегодно пополняют состав атмосферы свободным хлором и прочими вредными веществами. Причём относительно небольшое их количество может наносить значительный ущерб озоновому экрану, причём это влияние буде продолжаться неопределённо долго, так как атомы хлора, например, покидают стратосферу очень медленно.
Большая часть хлора, используемая на земле, например, для очистки воды, представлена его растворимыми в воде соединениями ионами. Следовательно, ни вымываются из атмосферы осадками задолго до того, как попасть в стратосферу. Хлорфторуглероды (ХФУ) очень летучи и нерастворимы в воде. Следовательно, они не вымываются из атмосферы и, продолжая распространяться в ней, достигают стратосферы. Там они могут разлагаться, высвобождая атомарный хлор, который собственно и разрушает озон. Таким образом, ХФУ наносят ущерб, выступая в роли переносчиков атомов хлора в стратосферу.
Хлорфторуглероды относительно инертны химически, негорючи и ядовиты. Более того, будучи газами при комнатной температуре, они ожигаются при небольшом давлении в выделением тепла, а испаряясь, вновь его поглощают и охлаждаются. Эти свойства позволили применять их в следующих целях.
1)Хлорфторуглероды используются практически во всех холодильниках, кондиционерах воздуха и тепловых насосах как хлорагенты. Поскольку эти приспособления рано или поздно ломаются и выбрасываются, содержащиеся в них ХФУ обычно попадают в атмосферу.
2) Вторая важнейшая область их применения – производство пористых пластмасс. ХФУ подмешивают в жидкие пластмассы при повышенном давлении (они растворимы в органических веществах). Когда давление понижают, они вспенивают пластмассу, как углекислый газ вспенивает содовую воду. И при этом улетучиваются в атмосферу.
3)Третья основная область их применения – электронная промышленность, а именно очистка компьютерных микросхем, которая должна быть весьма тщательной. И опять же, хлорфторуглероды попадают в атмосферу. Наконец, в большинстве стран, кроме США их, до сих пор используют как носители в аэрозольных баллончиках, которые распыляют их в воздухе.
Ряд промышленных стран (например, Япония) уже объявили об отказе от использования долгоживущих фреонов и переходе на короткоживущие, время жизни которых существенно меньше года. Однако в развивающихся странах такой переход (требующий обновления ряда областей промышленности и хозяйства) встречает понятные трудности, поэтому реально вряд ли можно ожидать полного прекращения в обозримые десятилетия выброса долгоживущих фреонов, а значит, и проблема сохранения озонового слоя будет стоять очень остро.
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.
Разрушение озона происходит также из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, соединений азота, брома. Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоноразрушающих веществ. Однако озоновый слой разрушает также реактивная авиация и некоторые пуски космических ракет.Предполагается множество других 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, 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 – окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.
Очень важную роль в разрушении озона играет пар. Эта роль реализуется через молекулы гидроксила OH, которые рождаются из молекул воды и в конце превращаются в них. Поэтому от количества пара в стратосфере зависит скорость разрушения озона.
Таким образом, причин разрушения озонового слоя немало, и несмотря на всю его важность, большинство их – это результат человеческой деятельности.
Глава 4.
Озоновые дыры и их влияние.
Озоновая дыра - локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли.До недавнего времени состояние слоя озона не внушало опасений. Тревожные сигналы начали поступать 20 лет назад. С началом космических исследований атмосферы Земли осенью 1985 годаобнаружено нарушение озонового слоя над Антарктидой. Оказалось, что во время антарктической весны уровень озона в атмосфере там значительно ниже нормы. Ежегодно в одно и то же время количество озона уменьшалось - иногда в большей степени, иногда в меньшей.
В последующие годы ученые выяснили, отчего появляется озоновая дыра. Когда солнце прячется и начинается долгая полярная ночь, происходит резкое падение температуры, и образуются высокие стратосферные облака, содержащие кристаллики льда. Появление этих кристалликов вызывает серию сложных химических реакций, приводящих к накоплению молекулярного хлора (молекула хлора состоит из двух соединенных атомов хлора). Когда появляется солнце и начинается антарктическая весна, под действием ультрафиолетовых лучей происходит разрыв внутримолекулярных связей, и в атмосферу устремляется поток атомов хлора. Эти атомы выступают в роли катализаторов реакций превращения озона в простой кислород. В результате этих реакций молекулы озона (O3) превращаются в молекулы кислорода (O2), причем исходные атомы хлора остаются в свободном состоянии и снова участвуют в этом процессе (каждая молекула хлора разрушает миллион молекул озона до того, как они удалятся из атмосферы под действием других химических реакций). Вследствие этой цепочки превращений озон начинает исчезать из атмосферы над Антарктидой, образуя озоновую дыру. Однако вскоре, с потеплением, антарктические вихри разрушаются, свежий воздух (содержащий новый озон) устремляется в этот район, и дыра исчезает.
В феврале 1989 года ученые исследовали стратосферу над Арктикой и обнаружили присутствие тех же самых химических факторов. Они пришли к выводу, что и тут содержание озона может резко сократиться. Это будет зависеть только от конкретных погодных условий очередного года. Если над Арктикой образуется озоновая дыра, то последствия будут гораздо более серьёзными, т.к. там гораздо больше организмов, которые могут пострадать. Даже периодическое раскрытие такой дыры над Антарктидой чревато значительными потерями морского фитопланктона. А это, в свою очередь, сильно повлияет практически на всех антарктических животных от пингвинов до китов, так как фитопланктон – основа почти всех пищевых цепей данного региона. Если нынешние выбросы ХФУ в атмосферу сохранятся, то можно ожидать лишь расширения и «углубления» озоновых дыр над полюсами. Естественно, это повлечёт за собой разрежение озонового слоя над всей планетой, что совершенно недопустимо как для животного мира, так и для всего человечества в целом.
Однако, существует и другая точка зрения. Откуда озоновые дыры вдали от техногенных регионов, например, в Якутии, Тибете и над безлюдными территориями Сибири? Существует мнение, что изменения циркуляции атмосферы вызваны стационарными планетарными волнами, которые проникают в стратосферу в зимне-весенний период, сильно влияя на распределение озона и других ее составляющих в средних и высоких широтах. Один из источников этих волн - разные температуры над поверхностями континентов и океанов, поэтому изменения температуры океанской поверхности сказываются на волновой активности. При длительном же ослаблении волновой активности усиливаются западные ветры в стратосфере, охлаждается ее нижняя часть, формируются полярные стратосферные облака и, тем самым, условия для разрушения озона. Циркуляция в стратосфере за последние 20 лет могла сильно измениться. Так что основной причиной озоновой «дыры» в Антарктике вполне может быть длительное ослабление волновой активности стратосферы, связанное с очень медленными процессами в Мировом океане.
Сопоставив изменения волновой активности стратосферы и содержания озона в 1979-1992 гг., специалисты заключили, что ослаблению активности отвечает снижение концентрации озона в средних и высоких широтах из-за меньшего межширотного обмена. Похоже, что летом 1980 г. резко изменилась циркуляция в стратосфере и возникли условия для образования озоновой «дыры».
В последнее время появление озоновых дыр наблюдается периодически и над всей поверхностью земли. Кроме того, истончается сам озоновый слой Земли. Для человека это грозит повышением раковых образований кожи. Но если человек может защитить себя от ультрафиолетового излучения, то животный и растительный мир остаётся перед ним беззащитным.
Учеными ведутся поиски путей восстановления озонового слоя. Вначале для этой цели предлагалось создание фабрик по производству озона, после чего доставлять оный на самолетах в атмосферу. Другим вариантом является создание аэростатов оснащенных лазерами, имеющих питание от солнечных батарей, которые будут использовать кислород для создания озона. Наиболее же реальным выходом из этой ситуации является сокращение вырубки лесов, и увеличением зеленых насаждений.
Заключение.
Проблема озонового слоя – это одна из глобальных проблем современности. Как известно, жизнь на Земле появилась только после того, как образовался охранный озоновый слой планеты, прикрывший ее от жестокого ультрафиолетового излучения. Именно поэтому в цели защиты озонового экрана созывались множество различных конференций и симпозиумов, в результате которых были достигнуты определённые соглашения в области сокращения вредных производств. В частности, 22 марта 1985 года была принята Венская конвенция «Об охране озонового слоя», в которой страны-участники конвенции договорились о необходимости проводить систематические и фундаментальные исследования, связанные с озоновым слоем, включить в законодательство требования по уменьшению и ликвидации эмиссии веществ, разрушающих озоновый слой, а также создать специальную международную институцию по способствованию и координированию охраны озонового слоя – Секретариат по озону. На встрече в Хельсинки в 1989 году было намечено полностью отказаться от использования в производстве хлорфторуглеродов к 2000 году. Однако проблема не так проста как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что в уже выпущенных холодильниках и кондиционерах накоплено слишком много ХФУ: по мере их обычного выхода из строя количество вредных газов в атмосфере будет продолжать увеличиваться ещё многие годы даже в случае полного и немедленного запрещения производства.
Для дальнейшего успеха необходимы следующие меры:
1) Продолжать наблюдения за озоновым слоем, чтобы оперативно отслеживать непредвиденные изменения; обеспечить выполнение странами принятых соглашений;
2) Продолжать работу по определению причин изменений озонового слоя и оценивать вредные свойства новых химикатов в отношении разрушения озона и влияния на изменение климата в целом;
3) Продолжать предоставлять информацию о технологиях и замещающих соединениях, позволяющую использовать холодильную технику, кондиционирование воздуха и теплоизоляционные пеноматериалы, не нанося ущерба озоновому слою.
Список литературы.
1. Небел Б., Наука об окружающей среде, Т.1 (Как устроен мир), М., 1993
2. Гвишиани Д.М., Римский клуб. История создания, избранные доклады и выступления, официальные материалы, М., 1997
3. Микаэль П. Тодаро, Экономическое развитие, М., 1997
Про озоновый слой Земли знают многие жители планеты только то, что в нем появилась огромная дыра, и это грозит вселенской катастрофой. То и дело в газетах и журналах появляются статьи, где людей пугают потенциальными проблемами. Ученые говорят о грядущем изменении климата, который негативно повлияет на все живое на Земле. Так ли это на самом деле? Стоит ли беспокоиться уже сейчас, и не преувеличивают ли ученые масштабность грядущей беды? Грозит ли нам в ближайшее будущее разрушение озонового слоя, и как это может сказаться на климате? Попытаемся во всем разобраться.
Где расположен
Итак, для начала давайте разберемся, что такое озон и какую он играет роль в природе. Над поверхностью Земли на высоте от семи до девятнадцати километров атмосфера состоит из слоя озона. Это особая форма кислорода. Причем на полюсах он расположен ниже — на высоте 7-8 километров, а на экваторе — значительно выше, на расстоянии 17-18 километров от земной поверхности. Таким образом, он распределен очень неравномерно.
Если разбирать озон с точки зрения химических реакций, то получается следующая картина. Из-за сильного действия ультрафиолетового излучения Солнца молекула кислорода, из которой состоит воздушная оболочка земли, присоединила к себе третий атом кислорода. Так и получился озон.
Важное предназначение
Стоит отметить, что большое количество озона в атмосфере — это огромный плюс для нашей Земли. Чем больше его, тем лучше он поглощает ультрафиолетовые лучи. Собственно, это и есть главное его предназначение. Однако не думайте, что озоновый слой атмосферы — это толстая подушка, надежно укрывающая Землю от раскаленных лучей Солнца.
Нет. Озоновый слой очень и очень тонкий. Чтобы визуально вы могли представить себе его масштабы, можно привести такой пример. Берем площадь размером в 45 квадратных километров. Если равномерно распределить по ней весь имеющийся в атмосфере Земли озон, то его толщина будет… всего 0,3 см. Это кажется невероятным! Как такой тонкий защитный «плащ» на протяжении многих тысячелетий уберегает человечество от знойного солнца? Тем не менее, это так.
Учитывая важную роль озонового слоя и его относительно небольшое количество, необходимо прилагать все усилия, чтобы сохранять защиту в целости. Ведь разрушить его — много ума не надо, а вот восстановить практически невозможно.
Пахнет озоном
Иногда после дождя, особенно летнего, воздух становится особенно свеж, приятен, и люди говорят: «Пахнет озоном». Это отнюдь не образное выражение. Действительно, какое-то количество озона частично проникает в нижние слои атмосферы с потоками верхнего воздуха. Это так называемый полезный озон. Он и придает атмосфере необыкновенную свежесть. Часто такое явление можно наблюдать после грозовых ливней.
Но бывает еще и очень вредный, крайне опасный для человека озон. Выхлопные газы и промышленные выбросы, попадая под действие лучей солнечного света, вступают в фотохимическую реакцию. В результате этого образуется так называемый приземный озон. Он очень вреден для здоровья человека. Чаще всего такой озон встречается в мегаполисах и крупных городах. Дышать таким воздухом крайне опасно, поскольку этот газ неблагоприятно действует на бронхи и лёгкие и разрушает их. Если человек надышался таким воздухом, у него могут возникнуть приступы удушья, боли в груди, сердечные приступы, головокружения.
Страдают от такой плохой экологической обстановки не только люди, но и растения вдоль дорог. А вот на большой высоте значение озонового слоя трудно переоценить. Если бы его не было, человечество уже сгорело бы от ультрафиолета.
Дыра размером с материк
Озоновый слой земли был открыт учеными в 70-е годы двадцатого века. Тогда же физики определили его ценность и описали в научных трудах. Но спустя всего полтора десятилетия перед исследователями встала глобальная проблема озонового слоя. Английские ученые в 1985 сделали открытие, которое напугало весь мир и заставило по-иному взглянуть на развитие современной промышленности.
Над Антарктидой исследователи обнаружили огромную «дыру». Озоновый слой над этим материком целиком отсутствовал. Причем дыра была ужасающих размеров — с территорию США.
Опытным путем было выяснено, что в атмосфере над самым холодным материком Земли в больших количествах присутствуют соединения, которые образуются при взаимодействии озона и хлора. Таким образом, была подтверждена теория о том, что хлор разрушает озон.
Опасные фреоны
Ученые доказали, что фреоны, которые массово применяются в холодильниках и кондиционерах, а также в многочисленных аэрозольных баллончиках, пагубно влияют на озоновый слой. Нам только кажется, что мы сбрызнули волосы лаком, и ничего страшного не произошло. Но представьте, что такие микровыбросы осуществляются в сутки миллионами потребителей! Вот уже и масштаб вырисовывается, как каждый из нас разрушает озоновый слой!
Причины разрушения в том, что молекулы фреонов вступают во взаимодействие с молекулами озона. Солнечная радиация заставляет фреоны выделять хлор. Он расщепляет озон, в результате чего образуется атомарный и обычный кислород. В месте, где происходит такое взаимодействие, озоновый слой полностью исчезает.
Конечно же, наибольший вред озоновому слою приносят промышленные выбросы. Но и бытовое использование препаратов, в которых содержится фреон, так или иначе, тоже оказывает свое влияние на уничтожение озона.
Защитные меры
После того как ученые документально подтвердили, что происходит разрушение озонового слоя, политики задумались над тем, как его сохранить. Ведь это важно не для отдельно взятой страны, а для всего человечества в целом. В мире прошла серия консультаций и совещаний по данному вопросу, в которых принимали участие представители всех стран, где развита промышленность.
В 1985 году была принята Конвенция об охране озонового слоя. Подписи под ней поставили представители 44-х государств. Спустя год был подписан еще один важный документ — Монреальский протокол. Согласно его положениям, в мире было существенно ограничено производство и потребление веществ, которые разрушают озон.
Некоторые пытались противиться этим запретам. Но для каждой страны были определены четкие квоты по опасной промышленности, которые нельзя превышать. Ведь на кону стоит судьба всего человечества.
Охрана озонового слоя в России
В нашей стране этой проблеме также уделяют большое внимание. По действующему законодательству Российской Федерации озоновый слой является одним из важных природных объектов. Он подлежит правовой охране. Закон «Об охране окружающей природной среды» (ст. 4) регламентирует защитные меры, направленные на охрану этого природного объекта от повреждения, загрязнения, разрушения и истощения.
В статье 56 Закона описаны мероприятия по охране озонового слоя Земли. Среди них:
- организация наблюдения за этим природным объектом;
- постоянный контроль над изменением состояния климата, которых происходит под влиянием деятельности хозяйствующих субъектов или из-за иных процессов;
- строгое соблюдение нормативов по выбросу вредных веществ в атмосферу;
- регулирование производства химических веществ, которые разрушают озоновый слой;
- применение штрафных санкций и наказаний за нарушение вышеуказанных требований.
Существует несколько международных организаций и инспекций, которые тщательно следят, как выполняются мероприятия по защите озонового слоя в разных странах мира.
Блуждающая дыра
Если предположить, что озонная дыра будет и дальше постоянно расширяться, а это вполне возможно, то человечеству грозит гибель. И это не преувеличение. Поэтому сохранности озонового слоя в наши дни уделяется очень важное значение во всех странах.
Стоит отметить, что озоновая дыра — непостоянная. Как только количество вредных выбросов в атмосферу сокращается, начинает постепенно затягиваться и озоновая дыра. Молекулы озона проникают в нее из тех участков атмосферы, которые расположены рядом. Но здесь возникает другой фактор риска. На соседних участках, как следствие, количество озона значительно уменьшается. Слой становится тоньше.
Факторы риска
Тем временем ученые продолжают проводить исследования и пугают нас неутешительными выводами. Они пришли к такому мнению. Если количество озона уменьшится всего на один процент в верхних слоях атмосферы, то, к примеру, увеличение онкологическими заболеваниями кожи произойдет на 3-6%. Кроме того, ультрафиолетовые лучи в большом количестве негативно влияют на иммунную систему человека. Он становится более уязвимым к инфекционным заболеваниям. Возможно, именно этим и объясняется тот факт, что в XXI веке от злокачественных опухолей страдает все больше и больше людей.
Повышенный ультрафиолет также негативно влияет и на природу. Он разрушает клетки растений, они начинают мутировать и вырабатывать меньше кислорода. И хотя озоновый слой находится высоко и мы его не ощущаем, значение его для природы трудно переоценить.
Влияет на ветер, дожди и температуру
Как считают ученые, утончение озонового слоя напрямую влияет на климат нашей планеты. Вы ведь заметили, что с каждым годом погода становится все более переменчивой?
Озоновый слой — это не только "зонтик" для ультрафиолетового излучения, но и своеобразная крышка для Земли. Он задерживает тепло, которое рассеивается с поверхности нашей планеты. Чем тоньше озоновый слой, тем быстрее теплый воздух у поверхности Земли остужается. Как отмечают исследователи, температура воздуха на планете постепенно, год за годом, снижается. Это способствует изменению направлений господствующих ветров. Погода становится крайне переменчивой.
Пугающие цифры
Вот еще немного сухой статистики, которая подсказывает о грядущей катастрофе. С 1979 года и по наши дни произошло снижение годового содержания озона примерно на 4-5 процентов. А в средних широтах планеты эта цифра еще выше — на 7 процентов стал меньше озоновый слой.
И если раньше ученые обнаружили озоновую дыру только над Антарктидой, то сегодня на карте появились и другие места, где не наблюдается этот защитный слой. Несколько дыр поменьше специалисты выявили над Арктикой и прилегающими к ней районами Северного полушария.
Но есть и оптимистические доклады. После того как человечество озаботилось проблемой сохранности озонового слоя и был разработан целый ряд защитных и запретительных мер, ситуация несколько стабилизировалась. Так что можно смело утверждать, что мы, если будем вести себя разумно, эту проблему в силах решить.
Если бы не озоновый слой, то существование человека и других млекопитающих было бы невозможно, именно он защищает нас от ультрафиолетового солнечного излучения. Для того чтобы возникли все необходимые условия образования озонового слоя, чтобы он окончательно сформировался, понадобились миллиарды лет, человечество же каким-то образом сумело нанести ему урон за последнее столетие. Такое происходит, когда научно-технический прогресс и промышленность опережают развитие «экологического» сознания.
К веществам, которые разрушают озоновый слой, ученые причисляют органические химические соединения , в которых содержится бром, хлор . Чтобы оценивать их опасность количественно, была введена величина – озоноразрушающий потенциал или сокращенно ОРП . Итак, чем выше ОРП определенного вещества, тем опаснее оно для озонового слоя.
Наиболее высокий ОРП, достигающий 12, у галлонов (органические газы, которые используют, например, для тушения пожаров), низкий – у хлорфторуглеродов.
Вещества, разрушающие озоновый слой, с точки зрения обывателей
Где же эти сложные химические соединения с устрашающими названиями используются?
Химическая промышленность по всему миру очень долго, не задумываясь о последствиях, выпускала их для охладительных установок, противопожарных систем, приспособлений для подачи теплого воздуха. Проще говоря, используя старые холодильники, огнетушители, аэрозоли, растворител и и т.п., мы вредили тому, что защищает нас от губительного излучения.
Пожиная последствия
Об озоновой дыре слышали многие, еще бы – ее обнаружили над Антарктидой в уже далеком 1985 году. Некоторые возлагают ответственность за ее появление всецело на химическую промышленность. Однако это неправильно. Да, антропогенные факторы (названные ранее вещества) способствуют гибели молекул озона, однако отрицательно влияют на озоновый слой и некоторые природные факторы: полярный вихрь, полярные зимы.
Но в утончении озонового слоя над городами повинно человечество. Как результат – ухудшение сопротивляемости организма людей болезням, уменьшение урожаев сельхоз культур, это даже влияет на срок службы материалов, уменьшая его, например резины.
Ученые подсчитали, что при уменьшении толщины слоя всего лишь на 1%, в тысячи раз увеличится число случаев заболеваний рака кожи. И это только один пример, поэтому давайте попытаемся остановить разрушение, тем более что альтернативы существуют. Вместо разрушающих озон веществ можно использовать: нетоксичные пропан и углекислый газ, аммиак (один из лучших хладагентов), природный газ изобутан (как хладагент, вспенивающий агент), циклопентан .
Озоновый слой предотвращает поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца и тем самым предохраняет от него биоту.
Причины разрушения озонового слоя антропогенная эмиссия окислов азота и хторфторуглеводородов.
Окислы азота действуют в циклической цепочке реакций:
NO 2 + О-> О 2 + NO; NO + О 3 ->О 2 + NO 2
Подобным образом, но более активно озон разрушают атомарные галогены -хлор и фтор, образующиеся при разрушении ультрафиолетом хторфторуглеводородов. Один атом галогена может разрушить до 10 млн. молекул озна, поэтому даже ничтожные концентрации хторфторуглеводородов опасны для озонового слоя.
Хлорный цикл разрушения озона имеет вид:
Сl + О 3 -> Сl + О 2 ; Сl + О -> С1 + О 2
В настоящее время заключен целый ряд международных соглашений по прекращению использования хторфторуглеводородов. Но проблема остается актуальной, т.к. в атмосфере накоплено так много фреонов, что они будут действовать на озоновый слой еще десятки лет. Антропогенный выброс оксидов азота от сжигания топлива остается очень большим.
Последствия разрушения озонового слоя:
Увеличение заболевания раком кожи;
Увеличение заболевания катарактой - приводящей к слепоте;
Воздействие на иммунную систему - уменьшается сопротивляемость организма
Губительное воздействие на растения и мельчайшие водные организмы -
основу всех пищевых цепей в океане.
22. Гигиеническое нормирование примесей в атмосфере (ПДК).
Основные принципы гигиенического нормирования вредных веществ в атмосферном воздухе:
1. Допустимой может быть признана только такая концентрация вещества в атмосферном воздухе, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособности и настроения.
2. Привыкание к вредным веществам должно рассматриваться, как неблагоприятный момент и доказательство недопустимости данной концентрации.
3. Недопустимы такие концентрации вредных веществ, которые неблагоприятно влияют на растительность, климат местности, прозрачность атмосферы бытовые условия жизни населения.
ПДК - максимальная концентрация вещества, которая не оказывает прямого или косвенного вредного воздействия на здоровье человека на протяжении всей жизни и не влияет на здоровье его потомков.
ПДК служат масштабом, по которому судят, насколько существующее загрязнение превышает допустимый предел. Они дают возможность обосновать необходимость мероприятий по санитарной охране воздуха и проверять эффективность этих мероприятий.
При обосновании ПДК используют принцип лимитирующего показателя (нормирование по наиболее чувствительному показателю).
В нашей стране различают следующие показатели степени загрязнения воздуха:
ПДК рабочей зоны, рабочая зона - пространство на высоте Н = 2м над уровнем пола. ПДКрз при ежедневной работе в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклоненитй в состоянии здоровья.
ПДК атмосферного воздуха.
Различают два вида ПДК атмосферного воздуха:
Максимально разовая (ПДК мр). Эта концентрация при вдыхании в течение 20 минут не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека (раздражения рецепторов органов дыхания).
среднесуточная (ПДК СС). ПДК СС в воздухе населенных мест не должна оказывать на человека прямого и косвенного воздействия в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания. Устанавливается для предупреждения резорбтивного действия вещества.
Поскольку воздух населенных мест одновременно загрязняется многими веществами, то возникает необходимость изучения комбинированного действия атмосферных загрязнений.
При этом может наблюдаться эффект суммации, потенцирования или антагонизма. Чаще наблюдается эффект суммации. При этом сумма отношений фактических концентраций веществ к их ПДК установленного для изолированного действия не должна превышать единицы
С1/ПДК1 + С 2 /ПДК 2 +.. .С П /ПДК П < 1
23. Мероприятия по охране атмосферного воздуха (законодательные, архитектурно-планировочные, технические, технологические).
I. Законодательные мероприятия -совокупность норм, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия общества и природы в интересах сохранения и рационального использования окружающей природной среды.
Основные законы в РФ: «Об охране окружающей природной среды», «Об охране атмосферного воздуха».
Источники экологического права:
1. Постановления Правительства РФ
2. Нормативно-правовые акты министерств и ведомств:
ГОСТ, ОСТЫ,
РД - руководящие документы,
СНиПы, СанПиНы, технологические нормативы,
II. Архитектурно-планировочные мероприятия - комплекс мер, направленных на регламентацию строительства предприятий, планирование городской застройки с учетом экологических факторов, озеленение, рациональное расположение дорожной сети в городах, качество дорог.
Предприятия с технологическими процессами, являющиеся источниками негативного воздействия на среду обитания и здоровье человека, необходимо отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ).
В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 устанавливаются следующие размеры санитарно-защитных зон:
Предприятия первого класса - 1000 м;
Предприятия второго класса - 500 м;
Предприятия третьего класса - 300 м;
Предприятия четвертого класса - 100 м;
Предприятия пятого класса - 50 м.
СЗЗ устанавливается от границы промплощадки и от источника выбросов загрязняющих веществ (в случае наличия только высоких источников нагретых выбросов).
III. Технологические мероприятия. В эту группу входят мероприятия, которые могут быть проведены на самом предприятии в целях уменьшения выбросов и снижения концентрации пыли и газов в воздухе. Сюда относится, прежде всего:
Совершенствование технологических процессов;
Герметизация технологического оборудования;
Применение пневмотранспорта;
Рационализация процессов сжигания топлива и топочных устройств;
Устройство высоких труб (выше 100 м) для более интенсивному рассеиванию газов.
IV. Технические мероприятия - применение систем очистки газов. Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) используют:
Электрические методы.
В основе работы сухих методов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрации.
В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью.
В электрофильтрах осаждение происходит за счет электрических сил на осадительных электродах.
В основе работы пористых фильтров всех типов лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются. Фильтры различают: тонкой очистки, воздушные фильтры и промышленные фильтры (тканевые, волокнистые, зернистые).
Очистка выбросов от газов, и паров ядовитых веществ:
Абсорбционный - поглощение газов жидкой фазой (скрубберы)
Адсорбционный (поглощение с помощью твердых сорбентов)
Каталитический (конверсия токсичных компонентов на поверхности твердых катализаторов)
Конденсационный (уменьшение давления насыщенного пара растворителя при пониженной температуре)
Сжигание легкоокисляемых токсичных и дурнопахнущих примесей.
Создание безотходного производства.
Мероприятия по снижению выбросов автотранспорта
1. Градостроительные мероприятия
1)специальные приемы застройки по принципу зонирования
2) озеленение автомагистралей (многорядные древесно-кустарниковые посадки)
3) устранение препятствий на пути свободного движения потока машин
2. Электротранспорт
3. Совершенствование топлива
Пути совершенствования топлива
1) Сокращение соединений свинца
2) Добавление присадок к топливу
3) Использование в качестве топлива сжиженного газа
4) Нейтрализаторы выхлопных газов
5) Совершенствование ДВС
6) Создание новых систем двигателей
Все мы живем на земле под лучами теплого солнца, однако все ли нам известно о воздействии этих лучей на человеческий организм?
Вся жизнь на Земле напрямую зависит от энергии Солнца. Именно ультрафиолетовое и являются источником этой бесценной энергии. Однако воздействие ультрафиолета на живые организмы зачастую приводит к неизбежному нарушению структур нуклеиновых кислот и белков, и, как следствие, приводит к гибели клеток.
Сама природа создала надежную защиту - Земли, который служит барьером для вредоносных В воздухе, на высоте 20-50 км содержится огромное количество озона, который создает своеобразный щит, защищающий всю биосферу и человечество.
Организм человека умеет защищаться за счет синтеза темного пигмента (меланина), который мы называем не иначе, как загар. Но при этом в весенний период, когда кожа содержит малое количество меланина, человек не может пребывать длительное время на солнце: кожа может быстро покраснеть, а через несколько часов может подняться общая температура тела и появиться головная боль.
Всем давно известно, что ученые наблюдают методичное разрушение озонового слоя. В атмосфере значительно снизилось содержание озона, более того, была обнаружена так называемая «дыра», которая располагается над Антарктидой. К сожалению, площадь этой дыры увеличивается с каждым годом, и на сегодняшний момент ее площадь превышает по размерам саму Антарктиду.
Разрушение озонового слоя не проходит незаметно для человечества, так, например, в странах, которые находятся в непосредственной близости к материку, наблюдается рост заболеваний. В основном это заболевания, связанные с повышенным УФ-фоном, такие как катаракта, рак кожи и др.
Способствует разрушению нашего «щита» и военная деятельность. Двигатели баллистических ракет, которые используются военными, выбрасывают в атмосферу огромнейшее количество вредных Каждый запуск одной такой ракеты в космос образует огромную «дыру» в озоновом слое. Спустя только несколько часов такая «дыра» затягивается.
Еще в 70-е годы над далеким и безлюдным островом американские военные рассеяли в стратосфере химические вещества, которые способствовали образованию «дыры», которая затянулась только спустя много часов. Разрушение озонового слоя над островом привело к тому, что значительная часть наземных обитателей острова была просто уничтожена. Животные, растения, микроорганизмы - все погибли. Смогли уцелеть только несколько крупных черепах, которые спаслись благодаря толстому костяному панцирю. Однако эти черепахи ослепли, потому что сетчатка глаз была сожжена ультрафиолетом.
