Разрушение озонового слоя. Методы борьбы

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………...3

 

1 Роль озона и озонового  экрана для жизни нашей планеты…………..3

 

2 Экологические проблемы  атмосферы

 

2.1. Уменьшение озонового  слоя и факторы, влияющие на него……..5

 

2.2. Озоноразрушающие вещества и механизм их действия…………..6

 

2.3. Производство озоноразрушающих веществ в России……………..7

 

2.4.  «Озоновые дыры»…………………………………………………....7

 

3 Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на    Земле…………9

 

4 Как можно помочь своей планете

 

4.1.  Принимаемые меры  по защите озонового слоя…………………….9

 

4.2. Проекты восстановления озонового слоя…………………………....11

 

5 Роль ионизаторов в  жизни человека……..…..…………………………12

 

Заключение…………………………………………………………………14

 

Список литературы ……………………………. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В ХХ веке появились признаки изменения климата. На Земле стало  теплее. Последнее столетие было самым  тёплым из тысячелетия. С чем это  связано? К каким последствиям это  может привести? Нас давно интересуют проблемы окружающей среды. О проблемах  атмосферы, о роли озона и озонового  экрана в конце прошлого века много  писали и спорили в научных  кругах, это широко освещалось в  прессе. Поэтому, мы имели об этом представление.  Но   в   процессе   работы  над  темой «Проблемы атмосферы: озон» мы несколько изменили наше мнение о проблеме атмосферы и  состоянии озонового слоя Земли.  Человек ли и его влияние стали  главными в появлении этой проблемы? Тема эта актуальна и важна  сегодня, как и раньше.

 

Цель:     Изучение проблем озонового слоя;

 

Задачи: Выяснить влияние  деятельности человека на изменение климата планеты;

Гипотеза: Человек лишь отчасти  виновен в появлении этой проблемы;

Объект исследования: Озоновый слой;

Предмет  исследования: Озоновый слой как условие  жизни на Земле  и разрушающие его факторы.

 

Работая над темой, мы изучали  и анализировали литературу: учебники, журнальные статьи, справочники и  аналитический ежегодник « Россия в окружающем мире». Выполняя эту  работу, мы хотели выразить своё видение  этой проблемы, её возможные последствия  для окружающей среды  и  возможности  человека повлиять на  решение этой проблемы.

 

1 Роль озона и озонового  экрана для жизни нашей планеты.

 

Озон – трёхатомный  кислород (О3), газ довольно редкого  интенсивного синего цвета, при низких температурах (-112о С) превращается в  темно-синюю жидкость, а при более  низком охлаждении    образует   темно  -  фиолетовые   кристаллы. Озон чрезвычайно ядовит (даже больше, чем угарный газ), предельно допустимая концентрация его в воздухе 0.00001 %. Отчасти голубой цвет атмосферы  Земли обязан озону. Озон присутствует в атмосфере над Землёй от 15 до 50км, очень в незначительной концентрации – даже до высоты 70 км. Максимальная его концентрация находится на высоте около 40 км над поверхностью  Земли.

Озоновая среда – агрессивная  среда, коррозирующая железо, разъедающая  органические соединения, является дезинфицирующим  раствором  (в жидкостях).

 

Большая часть озона образуется в верхних слоях атмосферы  под действием ультрафиолетового  излучения.        Его  концентрация  зависит от интенсивности  ультрафиолетового излучения Солнца в различных длинах волн. Ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны  менее 230 нм приводит к увеличению озона. Возрастание излучения в волнах с большей длиной вызывает повышение температуры и, наоборот,  разрушает озон.        

 Ультрафиолет разбивает  на атомы молекулы обыкновенного  кислорода, и эти свободные  атомы присоединяются к молекулам  кислорода, образуя полезный озон  в несколько миллиметров на  высоте от 19 до 40 км над поверхностью  Земли. Немного озона проникает  с потоками воздуха в нижние  слои атмосферы.

 

Об озоновом слое атмосферы  учёные узнали в 70 – е годы ХХ столетия. Наряду с видимым светом, Солнце излучает ультрафиолетовые волны.  Особую опасность представляет коротковолновая  часть жёсткого ультрафиолетового  излучения. Всё живое на Земле  защищено  от агрессивного воздействия  ультрафиолетового излучения, обладающего  высокой биологической активностью,  т.к. свыше 90% его поглощается озоновым слоем, так называемым озоновым экраном. (По материалам «Cправочника по охране геологической среды»)

        Озоновый  экран – слой атмосферы, близко  совпадающий со стратосферой, лежащий  между 7-8 км (на полюсах) и 17-18км (на экваторе) и 50 км  над поверхностью  планеты и отличающийся повышенной  концентрацией озона, отражающий  жёсткое коротковолновое /ультрафиолетовое/ космическое излучение, опасное  для живых организмов. Основная  масса озона находиться в стратосфере. Толщина стратосферного озонового слоя, приведенная к нормальным условиям давления атмосферы (101.3 Мпа) и температуры (0о С) на поверхности Земли, составляет около 3 мм. Но реальное количество озона зависит от времени года,  от широты, долготы и многого другого. Этот слой защищает людей и живую природу так же и от мягкого рентгеновского излучения.         Благодаря озону стало возможно возникновение на Земле жизни и её последующая эволюция. Озон сильно поглощает солнечную радиацию в различных участках спектра, но особенно интенсивно – в ультрафиолетовой части (с длиной волн менее 400 нм), а с большей длиной волн (более 1140 нм) – значительно меньше.

Озон, образуемый близко от поверхности Земли, называют вредным.  В приземных слоях озон образуется под действием случайных факторов. Он возникает во время грозы, при  ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно  ощутить возле  работающей копировальной  техники. В загрязнённом оксидами озона  воздухе под действием солнечных  лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого  фотохимическим смогом. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах  и промышленных дымах, тоже образуется озон. Жарким туманным днём в загазованной местности уровень озона может  достигнуть угрожающих величин. Дыхание  озоном очень опасно, так как он разрушает лёгкие. Пешеходы, вдыхающие  большое количество озона, задыхаются и ощущают боль в груди. Деревья  и кусты, растущие у загазованных магистралей, при высоких концентрациях  озона перестают нормально расти.

К счастью, природа наградила  человека обонянием. Концентрация 0.05 мг\л, которая намного меньше предельно  допустимой концентрации, прекрасно  ощущается человеком, и он может  почувствовать опасность. Запах  озона – это запах кварцевой лампы.

        Но  если озон находится на большой  высоте, то он очень даже полезен  для здоровья. Озон поглощает  ультрафиолетовые лучи. До поверхности  земли доходит всего 47% солнечной  радиации, около 13% солнечной энергии  поглощает озоновый слой в  стратосфере, остальное поглощают  облака (по материалам справочной  и учебной литературы).

 

2 Экологические проблемы  атмосферы

 

2.1.  Уменьшение озонового  слоя и факторы, влияющие на  него.

 

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.

 

2.2. Озоноразрушающие вещества и механизм их действия

 

Впервые  фреоны начали применять  в 20-х годах прошлого века. Фреоны – инертные, негорючие, несложные  в производстве вещества, получили широкое распространение в аэрозолях  как растворители, их используют в  огнетушителях, при эксплуатации холодильного оборудования в качестве охлаждающих жидкостей, при изготовлении одноразовой посуды из полистирола и упаковок для фасовки и хранения продуктов.       

 

2.3. Производство озоноразрушающих веществ в России

 

        Механизм  действия фреонов таков: попадая  в верхние слои атмосферы, они  преображаются. Молекулярные связи  разрушаются. В результате выделяется  хлор, который при соединении  с озоном разрушает его:

 

О3 + Cl2       O2 + O + Cl2

 

Одной молекулы хлора хватает, чтобы разрушить десятки тысяч  молекул озона и  тем самым  уменьшить его количество в атмосфере. В мире ежегодно производится более  миллиона тонн фреонов.  Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Озон вступает в активные фотохимические реакции с фреонами, оксидами азота. Фреоны разлагаются,  высвобождая  атомарный хлор, который разрушает  озоновый слой. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.

Темпы загрязнения атмосферы  некоторыми озоноразрушающими веществами начали замедляться. К 2030г их производство должно быть полностью прекращено.  За последние 15 лет количество фреоновых выбросов резко сократилось: с 1,1 млн. тонн до 160 тыс. тонн на сегодняшний день. Фреоны очень медленно выводятся из атмосферы и живут в ней десятки лет, (а некоторые – и 139 лет!) /по материалам аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»/

 

2.4. «Озоновые дыры»

 

  В «озоновой дыре»  содержание озона меньше, чем  в самом экране. Здесь содержание  этого газа ниже нормы  на 30 – 50 %. Защитные свойства этого  озонового слоя уменьшаются. Более 2000 лет общее количество озона менялось незначительно. Об этом свидетельствует реконструкция газового состава атмосферы, сделанная по результатам анализа пузырьков воздуха из Антарктических ледовых кернов.

        В  1974 г американские учёные Ш.  Роуланд, М. Молина обнаружили, что озоновый слой Земли разрушается под воздействием хлора, который содержится в фреонах. С этих пор научный мир раскололся на две части. Одни полагают, что колебания в толщине озонового слоя вполне закономерны и регулируются вполне закономерными, естественными природными процессами; другие считают, что в озоновых страданиях виноваты люди с их техническим воздействием на окружающую среду.

 

В 1995 году ученые  Роуланд,  Молина и немецкий ученый  П. Крутцен были удостоены Нобелевской премии за исследования в области образования и распада озона в земной а атмосфере. Концентрация озона обычно повышена в полярных и приполярных областях.         Исследуя концентрацию озона в атмосфере с помощью спутниковых наблюдений, ученые обратили внимание, что общее содержание стратосферного озона каждой весной уменьшается : в 1986 – 1991г.г. его количество над Антарктидой было на 30 – 40% ниже, чем в 19967 –1971 г.г., а в1993 году общее содержание стратосферного озона уменьшилось на 60%, и 1987 – 1994 г.г. его малое количество оказалось рекордным: почти в четыре раза меньше нормы. В 1994г в течение шести весенних недель над Антарктидой озон полностью исчез в нижних слоях стратосферы.

Так значительное истощение  озона каждой весной было установлено  сначала над Антарктидой, а затем  над Арктикой. Площадь каждой дыры составляет около 10 млн. км2. В настоящее время выяснено, как образуется антарктическая озоновая дыра: это происходит в результате сочетания многих процессов в атмосфере Антарктики. Решающую роль здесь играют фреоны, доставляющие хлор и его окислы, и так называемые полярные стратосферные облака, образующиеся в период полярной ночи в очень холодной стратосфере. Таким образом, если выбросы фреонов будут продолжаться, можно ожидать расширения «дыр» над полюсами.

        Размеры   озоновой дыры, также как и  содержание озона в ней, может  меняться в значительных пределах. Когда меняется направление господствующих  ветров, озоновая дыра заполняется  молекулами озона из рядом  расположенных участков атмосферы,  при этом количества озона  в соседних участках снижается.  Дыры могут даже перемещаться. Например, зимой 1992 г слой озона  над Европой и Канадой стал на 20% тоньше.

 

Сейчас в мире работает более 120 озонометрических станций, 40 из них – на территории России. Измерение общего содержания озона с Земли обычно производятся с помощью спектрофотометра Добсона. Точность таких измерений составляет  +1-3%. В России для измерения общего содержания озона чаще используют фильтровые озонометры, точность их измерений несколько ниже.  Распределение озона в атмосфере изучают и с помощью приборов, установленных на спутниках ( в России –спутник « Метеор», в США – спутник « Нимбус»).