Причины разрушения озонового слоя и последствия – Вопрос 56. Озон. Озоновая дыра. Какие газы вызывают разрушение озонового слоя. Последствия для живых организмов.

Первая причина разрушения озонового слоя Земли —

наступившая эра активного исследования
космоса, а именно 
запуски
космических ракет
.Вещества,
из которых состоит истекающая реактивная
струя (за счет которой движется ракета),
интенсивно разрушают озон. Таким образом,
в месте запуска ракеты-носителя в
озоновом слое появляется большая «дыра»,
которая, как выяснилось, затягивается
очень долго. И с каждым годом таких
«просверленных в атмосфере дырочек»
становится все больше и больше. Что
неизбежно ведет к истощению озонового
слоя Земли.

Вторая причина разрушения озонового слоя Земли —

интенсивное развитие высотной
авиации
(самолеты, летающие на
высоте свыше 12 км). Продукты сгорания
топлива этих машин также разрушают
молекулы озона, приводя к истощению
озонового слоя Земли. Озоноактивными
компонентами выхлопных газов являются
оксиды азота и в меньшей степени оксид
углерода. Учеными проанализированы
пути снижения оксида азота в продуктах
сгорания реактивного топлива. Однако,
на сегодняшний день результаты
исследований неутешительны. Снижение
оксида азота, разрушающего стратосферный
озон, невозможно ни путем модернизации
существующих двигателей, ни переходом
на «экологически чистые» виды топлива
(сжиженный природный газ и сжиженный
или сжатый водород). Снижение эмиссии
веществ, разрушающих озоновый слой
Земли, будет возможно только с созданием
принципиально новых двигателей. Но до
этого еще далеко…

Третья причина разрушения озонового слоя Земли —

применение в сельском хозяйстве
азотных удобрений.
Разлагаясь, они
выделяют окислы азота, которые поднимаются
в стратосферу и… разрушают молекулы
озона, вызывая истощение озонового слоя
Земли, конечно же.

Четвертая причина разрушения озонового слоя Земли —

широкое применение в хозяйственной
деятельности человека фреонов

качестве распылителей, в холодильной
промышленности). У поверхности земли
эти газы практически безвредны, так как
не вступают ни в какие химические
реакции. Но, оказавшись в стратосфере,
фреоны под воздействием солнечного
излучения вступают в фотохимические
реакции, выделяя атомарный хлор. А один
атом хлора, как уже было сказано выше,
за время своей долгой жизни способен
уничтожить до ста тысяч молекул озона.
Вот такой вот один воин в поле. А количество
фреонов в атмосфере растет год от года,
увеличиваясь примерно на 8-9% ежегодно.

Мы рассмотрели причины разрушения
озонового слоя Земли. Грустно подытожим:
деятельность человека губит планету.
Как раз пора перейти к следующему пункту
этой статьи. Чем же нам грозит истощение
озонового слоя Земли?

Последствия разрушения и истощения озонового слоя Земли.

Разрушение озонового слоя усиливает
поток солнечной радиации на Землю.

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. 

Но страдают  не  только  люди. 
Ультрафиолетовое  излучение также
крайне  вредно  для  планктона, 
мальков,  креветок,   крабов,  
водорослей, обитающих на поверхности
океана, и других организмов биосферы.

Проблема разрушения
озонового слоя была обнаружена давно,
но к 1980-м годам ученые забили тревогу.
Если озон значительно сократится в
атмосфере, земля утратит нормальный
температурный режим и перестанет
охлаждаться. В результате было подписано
огромное количество документов и
соглашений в различных странах, чтобы
сократить изготовление фреонов. Кроме
того, была изобретена замена фреонам –
пропан-бутан. По своим техническим
параметрам это вещество имеет высокие
показатели, может использоваться там,
где и применяются фреоны.

Сегодня проблема разрушения озонового
слоя является весьма актуальной. Несмотря
на это, продолжается использование
технологий с применением фреонов. В
данный момент люди думают, как сократить
количество выбросов фреонов, ведут
поиски заменителей, чтобы сохранить и
восстановить озоновый слой.

20. Кислотные дожди: причины, механизмы
возникновения, влияние на растительный
и животный мир, строения.

Кислотными дождями принято называть
любые атмосферные осадки (дождь, снег,
град), содержащие какое-либо количество
кислот. Наличие кислот приводит к
снижению уровня рН. Водородный показатель
(рН) – величина, отображающая концентрацию
ионов водорода в растворах. Чем ниже
уровень рН, тем больше ионов водорода
в  растворе, тем более кислой является
среда.

Для дождевой воды среднее значение рН
равно 5,6. В случае, когда рН осадков
меньше 5,6 –  говорят о кислотных
дождях. Соединениями, приводящими к
снижению уровня рН осадков, являются
оксиды серы, азота, хлористый водород
и летучие органические соединения
(ЛОС). 

Причины кислотных дождей

Кислотные
дожди
по природе своего
происхождения бывают двух типов:
естественные (возникают в результате
деятельности самой природы) и антропогенные
(вызываются деятельностью человека).

Естественные кислотные дожди

Причин возникновения кислотных дождей
естественным путем немного:

деятельность микроорганизмов,
вулканическая деятельность, грозовые
разряды, горение древесины и другой
биомассы. 

Антропогенные кислотные дожди

Основной причиной кислотных дождей
является загрязнение атмосферы. Если
лет тридцать назад в качестве глобальных
причин, вызывающих появление в атмосфере
соединений, «окисляющих» дождь, назывались
промышленные предприятия и тепловые
электростанции, то сегодня этот список
дополнился автомобильным транспортом. 

Теплоэлектростанции и металлургические
предприятия «дарят» природе около 255
млн. тонн оксидов серы и азота.

Твердотопливные ракеты также внесли и
вносят немалый вклад: запуск одного
комплекса «Шаттл» приводит к выбросу
в атмосферу более 200 тонн хлористого
водорода, около 90 тонн оксидов азота.

Антропогенными источниками оксидов
серы являются предприятия, производящие
серную кислоту и перерабатывающие
нефть.

Выхлопные газы автомобильного транспорта
– 40% оксидов азота, попадающего в
атмосферу.

Основным источником ЛОС в атмосфере,
конечно, являются химические производства,
нефтехранилища, бензозаправки и
бензоколонки, а также различные
растворители, применяемые как в
промышленности, так и в быту.

Итоговый результат следующий: человеческая
деятельность поставляет в атмосферу
более 60% соединений серы, около 40-50%
соединений азота и 100% летучих органических
соединений. 

Оксиды, попадая в атмосферу, реагируют
с молекулами воды, образуя кислоты.
Оксиды серы, попадая в воздух, образуют
серную кислоту, оксиды азота – азотную.
Следует учитывать и такой факт, что в
атмосфере над крупными городами всегда
содержатся частицы железа и марганца,
выступающие катализаторами реакций.
Поскольку в природе существует круговорот
воды, то вода в виде осадков рано или
поздно попадает на землю. Вместе с водой
попадает и кислота. 

Последствия кислотных дождей

Окисление водных ресурсов. Наиболее
чувствительными оказываются реки и
озера. Происходит гибель рыб. Несмотря
на то, что некоторые виды рыб могут
выдерживать незначительное подкисление
воды, они тоже погибают из-за утраты
кормовых ресурсов. В тех озерах, где
уровень рН менее 5,1, не было поймано ни
одной рыбы. Объясняется это не только
тем, что погибают взрослые экземпляры
рыб – при рН равном 5,0, большинство не
может вывести мальков из икринок, в
результате происходит сокращение
числового и видового состава популяций
рыб.

Вредное воздействие на растительность.
Кислотные дожди действуют на растительный
покров прямо и косвенно. Прямое воздействие
происходит в высокогорных районах, где
кроны деревьев оказываются в прямом
смысле погруженными в кислотные облака.
Излишне кислая вода разрушает листья
и ослабляет растения. Косвенное
воздействие происходит за счет снижения
уровня питательных веществ в почве и,
как следствие, увеличение доли токсичных
веществ.

Разрушение творений рук человека. Фасады
зданий, памятники культуры и архитектуры,
трубопроводы, машины – все подвергается
воздействию кислотных дождей. Было
проведено много исследований, и все они
говорят об одном: за последние три
десятилетия процесс воздействия
кислотных дождей значительно вырос. В
результате под угрозой оказываются не
только мраморные скульптуры, витражные
стекла старинных зданий, но и изделия
из кожи и бумаги, имеющие историческую
ценность.

Здоровье человека. Сами по себе
кислотные дожди не оказывают
непосредственного воздействия на
здоровье человека – попав под такой
дождь или поплавав в водоеме с подкисленной
водой, человек ничем не рискует. Угрозу
для здоровья представляют соединения,
которые образуются в атмосфере из-за
попадания в нее оксидов серы и азота.
Образующиеся сульфаты переносятся
воздушными потоками на значительные
расстояния, вдыхаются многими людьми,
и, как показывают исследования, провоцируют
развитие бронхитов и астмы. Другим
моментом является то, что человек
питается дарами природы, гарантировать
нормальный состав продуктов питания
могут не все поставщики. 

21. Смоги: виды, механизм образования

Смог– это смесь дыма, тумана и
некоторых загрязняющих веществ.

studfiles.net

Разрушение озонового слоя, причины, последствия и мероприятия по его уменьшению.

Антропогенное загрязнение атмосферы приводит, с одной стороны, к разрушению озона в верхних слоях (озоновые дыры), с другой стороны – к увеличению его концентрации в нижних слоях атмосферы. Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на климат и защищающей живые организмы на Земле от коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, является озоновый слой. Озон располагается в атмосфере повсеместно, но основная его масса сосредоточена на высоте 20–25 км. Если бы его можно было выделить в чистом виде, то толщина слоя составила 3–5 мм.

Содержание озона выражается либо в сантиметрах (0,3–0,5), либо в единицах Добсона (миллиметры, умноженные на 100, т. е. 300–500 единиц).

Механизм образования и разрушения озона в верхних слоях атмосферы: В результате реакции диссоциации молекула кислорода под действием УФ-излучения Солнца распадается на 2 атома кислорода. Образовавшиеся радикалы либо соединяются между собой снова в молекулярный кислород, либо взаимодействуют с молекулой кислорода, образуя молекулу озона.

Одновременно идет противоположный процесс распада молекул озона и образования О2.

Важной особенностью озона является его способность поглощать жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца в интервале длин волн 200–320 нм. До поверхности Земли доходит солнечное излучение с длиной волны более 320 нм, а область спектра с длиной волны 200–400 нм называется биологически активным ультрафиолетом (БАУ).

В последние годы наблюдается тенденция снижения количества озона в верхних слоях атмосферы. Ученые медики установили, что уменьшение концентрации озона на 1 % приводит к увеличению заболеваемости раком кожи (меланома) на 5–7 % – для европейской части это 6–6,5 тыс. человек в год. Кроме этого, уменьшение содержания озона вызывает заболевания глаз (катаракту), что приводит к слепоте. На молекулярном уровне УФ-лучи способны разрушать нуклеиновые кислоты, т. е. повреждать генетическую информацию организма. Общебиологическое действие ультрафиолетовой радиации выражается в гибели клеток, мутациях, и, в конечном счете, – стерилизации планеты.

Существенное влияние на состояние озона оказывает наличие в атмосфере таких загрязнителей, как оксиды азота, двуокисиуглерода, метана, соединенийхлора. Источниками веществ разрушителей озонового слоя являются химическое производство, авиация, применение азотных удобрений в сельском хозяйстве, широкое использование фреонов в холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и гель-носителей в аэрозолях, выхлопные газы автотранспорта.


Главный виновник хлорфторуглероды (фреоны или хладоны). Молекулы этого газа называют «убийцами» озона. По данным американских ученых фреоны в 20 000 раз превосходят углекислый га в создании парникового эффекта. Каждый атом хлора, высвобождающийся из фреонов в агрессивной среде озонового слоя, способен разрушить до 100 тыс. молекул озона. Осложняющим моментом является высокая устойчивость фреонов – попадая в атмосферу, они могут существовать в ней от 70 до 100 лет.

Из других причин разрушения озонового экрана планеты называют интенсивное уничтожение лесов, которые являются основным источником молекулярного кислорода в атмосфере.

Второй аспект проблемы озона, которая относится к локальным проблемам, – увеличение его количества в нижних слоях атмосферы. Здесь его повышенная концентрация проявляет себя как сильный яд (класс опасности – II). У людей отмечается затрудненное дыхание, раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей. У растений озон вызывает разрушение хлорофилла, что влечет за собой нарушение процесса фотосинтеза и синтеза биомассы.

 

Основной причиной этого является фотохимические реакции продуктов сгорания ископаемого топлива в нижних слоях атмосферы под воздействием яркого солнца, в результате которых образуется озон (процесс образования фотохимического смога). Озон является тяжелым газом, поэтому он скапливается в приземных слоях. В связи с этим наиболее опасными районами концентрации озона, являются придорожные полосы дорог с интенсивным автомобильным движением.

И, несмотря на то, что концентрация озона в атмосфере меньше 0.0001%, озоновый слой полностью поглощает губительное для всего живого коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Долгое время озоновый слой стремительно истощался из-за деятельности человека. Вот основные причины его истончения:
1) Во время запуска космических ракет в озоновом слое буквально «выжигаются» дыры. И вопреки старому мнению о том, что они сразу же затягиваются, эти дыры существуют довольно долгое время.
2)Самолеты летающие на высотах в 12-16 км. также приносят вред озоновому слою, тогда как летающие ниже 12 км. напротив способствуют образованию озона.
3) Выброс в атмосферу фреонов.


Разрушение озонового слоя фреонами

Самой главной причиной разрушения озонового слоя является хлор и его водородные соединения. Огромное количество хлора попадает в атмосферу, в первую очередь от разложения фреонов. Фреоны – это газы, не вступающие у поверхности планеты ни в какие хим. реакции. Фреоны закипают и быстро увеличивают свой объем при комнатной температуре, и потому являются хорошими распылителями. Из-за этой особенности фреоны долгое время использовались в изготовлении аэрозолей. И так-как, расширяясь, фреоны охлаждаются, они и сейчас очень широко используются в холодильной промышленности. Когда фреоны поднимаются в верхние слои атмосферы, от них под действием ультрафиолетового излучения отщепляется атом хлора, который начинает одну за другой превращать молекулы озона в кислород. Хлор может находиться в атмосфере до 120 лет, и за это время способен разрушить до 100 тысяч молекул озона. В 80-ых годах мировое сообщество начало принимать меры по сокращению производства фреонов. В сентябре 1987 года 23 ведущими странами мира была подписана конвенция, согласно которой, страны к 1999 году должны были снизить потребление фреонов в два раза. Уже найден практически не уступающий заменитель фреонов в аэрозолях – пропан-бутановая смесь. Она почти не уступает фреонам по параметрам, единственным ее минусом является то, что она огнеопасна. Такие аэрозоли уже достаточно широко используются. Для холодильных установок дела обстоят несколько хуже. Лучшим заменителем фреонов сейчас является аммиак, однако он очень токсичен и все же значительно хуже их по физ. параметрам. Сейчас достигнуты неплохие результаты по поиску новых заменителей, но пока проблема окончательно не решена.

Меры предотвращения: В 1977 г. Программой ООН по окружающей среде был принят план действий по озоновому слою, в 1985 г. в Вене состоялась конференция, принявшая Конвенцию по охране озонового слоя, был установлен список веществ, отрицательно влияющих на озоновый слой, и принято решение о взаимном информировании государств о производстве и использовании этих веществ, о принимаемых мерах .Таким образом, было официально заявлено о пагубном воздействии изменений озонового слоя на здоровье людей и окружающую среду и о том, что меры по охране озонового слоя требуют международного сотрудничества. Решающим стало подписание Монреальского протокола в 1987 г., согласно которому устанавливается контроль за производством и использованием фреонов.

cyberpedia.su

Негативные последствия разрушения озонового слоя

А
в настоящее время наблюдаются угнетение
роста и снижение урожайности растений
в тех регионах, где истончение озонового
слоя выражено наиболее сильно, солнечные
ожоги листвы, гибель рассады томатов,
сладкого перца, заболевания огурцов.

Снижается
численность фитопланктона, лежащего в
основе пищевой пирамиды Мирового океана.
В Чили зарегистрированы случаи потери
зрения рыбами, овцами и кроликами,
отмечается гибель ростовых почек у
деревьев, синтез водорослями неизвестного
красного пигмента, вызывающего отравления
морских животных и человека, а также
«пуль дьявола» – молекул, которые
при низких концентрациях в воде оказывают
мутагенное действие на геном, а при
более высоких – эффект, сходный с
радиационным поражением. Они не
подвергаются биодеградации, нейтрализации,
не разрушаются кипячением – словом,
защиты от них нет.

В
поверхностных слоях почвы отмечаются
ускорение изменчивости, изменение
состава и соотношения между сообществами
обитающих там микроорганизмов.

У
человека угнетается иммунитет, растет
число случаев заболевания аллергозами,
наблюдается ускоренное старение тканей,
особенно глаз, чаще образуется катаракта,
повышается заболеваемость раком кожи,
а также озлокачествляются пигментные
образования на коже. Замечено, что к
этим негативным явлениям нередко
приводит пребывание в солнечный день
на пляже в течение нескольких часов.

Разрушение
озонового слоя, сигнализирующее, между
прочим, и об уменьшении его подпитывания
кислородом, происходит весьма интенсивно
и в 1995 г. достигло 35 % (над Сибирью) и 15 %
(над Европой). Кроме описанного выше
изменения спектра и интенсивности
различных излучений с присущими им
биологическими эффектами это влечет
за собой нарушение параметров
электромагнитного поля планеты,
наслаивающееся на глобальное и
региональное (например, при катастрофах
типа Чернобыльской) увеличение мощности
ионизирующего излучения. При усилении
частоты колебаний магнитного поля
наблюдается изменение некоторых функций
головного мозга. Создаются предпосылки
для возникновения неврозов, психопатизации
личности, энцефалопатий, неадекватного
реагирования на окружающую действительность,
вплоть до эпилептоидных приступов
необъяснимого происхождения с точки
зрения традиционных представлений об
их причинах. То же самое отмечается в
зоне прохождения линий электропередач
(ЛЭП) сверхвысокого напряжения.

Эти
негативные последствия будут нарастать,
так как если даже, согласно требованиям
Монреальского протокола 1987 г., перейти
на использование в холодильных установках
и аэрозольных упаковках веществ, не
разрушающих озон, действие уже накопившихся
фреонов будет сказываться еще многие
годы, и к середине XXI в. озоновый слой
истончится еще на 10–16 %. Расчеты
показывают, что если бы поступление
фреонов в атмосферу прекратилось в 1995
г., то к 2000 г. концентрация озона понизилась
бы на 10 %, что в течение десятилетий
приносило бы ущерб всему живому. Если
же этого не произойдет, а именно так и
есть на сегодня, то к 2000 г. концентрация
озона понизится на 20 %. А это уже чревато
куда более серьезными последствиями.

Собственно
говоря, именно так и происходит, ибо в
1996 г. не выполнено ни одно международное
решение о прекращении производства
фреонов. Правда, требования Венской
конвенции 1987 г. и Монреальского протокола
выполнить не так уж и просто, тем более
что нет эффективной системы контроля
за их выполнением,, не налажены промышленные
технологии выпуска пропан-бутановых
смесей и т. д. К этому нужно добавить,
что если по Монреальскому протоколу
страны, его подписавшие, обязались к
2000 г. сократить на 50 % производство
хладонов, то последовавшая в 1990 г.
Лондонская конференция потребовала к
этому сроку полностью запретить их
производство, а в 1992 г. в Копенгагене
редакция этой резолюции ужесточилась,
и закрытие озон-разрушающих производств
должно быть осуществлено к 1996 г. под
страхом различных санкций.

Положение
действительно критическое, но большинство
стран к этому не готовы. Не говоря уже
о странах-членах космического клуба,
чьи ракеты терзают озоновый слой ничуть
не меньше, чем хлорфторуглероды.
Космические ракеты не только разрушают
озон. Они загрязняют атмосферу несгоревшим
и крайне токсичным топливом («Циклон»,
«Протон», «Шаттл», ракеты Индии,
Китая) ничуть не меньше, чем наземный
автотранспорт, так что самое время
вводить на их запуски международные
квоты. Во всяком случае, разрушение
озонового слоя происходит в настоящее
время неослабевающими темпами, а
концентрация в атмосфере озонразрушающих
веществ возрастает на 2 % ежегодно, хотя
в середине 80-х годов темпы их прироста
составляли 4 % в год.

И
получается в целом картина, описанная
в Откровении Святого Иоанна Богослова:
«Четвертый Ангел вылил чашу свою на
солнце и дано было ему жечь людей огнем.
И жег людей сильный зной; и они хулили
имя Бога, имеющего власть над сими
язвами, и не вразумились, чтобы воздать
Ему славу».

Используемая
литература

:

1)
http://www.godmol.ru

Сайт
представляет собой образовательный
портал.

2)
http://www.ecoproblems.org

Сайт
посвященный экологическим проблемам.

3)
http://allformgsu.ru

Учебный
портал для студентов.

studfiles.net

Разрушение озонового слоя: Экологические проблемы

Озоновый слой расположен в стратосфере на высоте от 12 до 50 км (наибольшая плотность на высоте около 23км). И, несмотря на то, что концентрация озона в атмосфере меньше 0.0001%, озоновый слой полностью поглощает губительное для всего живого коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Долгое время озоновый слой стремительно истощался из-за деятельности человека. Вот основные причины его истончения:
1) Во время запуска космических ракет в озоновом слое буквально «выжигаются» дыры. И вопреки старому мнению о том, что они сразу же затягиваются, эти дыры существуют довольно долгое время.
2)Самолеты летающие на высотах в 12-16 км. также приносят вред озоновому слою, тогда как летающие ниже 12 км. напротив способствуют образованию озона.
3) Выброс в атмосферу фреонов.

Разрушение озонового слоя фреонами

Самой главной причиной разрушения озонового слоя является хлор и его водородные соединения. Огромное количество хлора попадает в атмосферу, в первую очередь от разложения фреонов. Фреоны – это газы, не вступающие у поверхности планеты ни в какие хим. реакции. Фреоны закипают и быстро увеличивают свой объем при комнатной температуре, и потому являются хорошими распылителями. Из-за этой особенности фреоны долгое время использовались в изготовлении аэрозолей. И так-как, расширяясь, фреоны охлаждаются, они и сейчас очень широко используются в холодильной промышленности. Когда фреоны поднимаются в верхние слои атмосферы, от них под действием ультрафиолетового излучения отщепляется атом хлора, который начинает одну за другой превращать молекулы озона в кислород. Хлор может находиться в атмосфере до 120 лет, и за это время способен разрушить до 100 тысяч молекул озона. В 80-ых годах мировое сообщество начало принимать меры по сокращению производства фреонов. В сентябре 1987 года 23 ведущими странами мира была подписана конвенция, согласно которой, страны к 1999 году должны были снизить потребление фреонов в два раза. Уже найден практически не уступающий заменитель фреонов в аэрозолях – пропан-бутановая смесь. Она почти не уступает фреонам по параметрам, единственным ее минусом является то, что она огнеопасна. Такие аэрозоли уже достаточно широко используются. Для холодильных установок дела обстоят несколько хуже. Лучшим заменителем фреонов сейчас является аммиак, однако он очень токсичен и все же значительно хуже их по физ. параметрам. Сейчас достигнуты неплохие результаты по поиску новых заменителей, но пока проблема окончательно не решена.

Благодаря совместным усилиям мирового сообщества, за последние десятилетия производство фреонов сократилось более чем в два раза, но их использование все еще продолжается и по оценкам ученых, до стабилизации озонового слоя должно пройти еще как минимум 50 лет.

www.ecoproblems.org

Причины разрушения озонового слоя — MicroArticles

Разрушитель озона – фреон!

В последние несколько лет человечество обеспокоено тем, что происходит в озоновой оболочке Земли, появлением в стратосфере так называемых озоновых дыр. Тревога эта понятна. Как известно, озоновый слой предохраняет поверхность Земли от жестокого ультрафиолетового излучения. Даже самые низшие формы жизни могут пострадать от избытка ультрафиолетовой радиации. При ее действии разлагается хроматин клеточного ядра, прекращается его деление и размножение клеток, вызывается повреждение ДНК, нарушается генетический код. Кроме того, поглощая лучистую энергию, озон повышает температуру стратосферы и снижает ее в приземном слое воздуха и самой поверхности Земли. Разрушение же озонового слоя влечет за собой тяжелые, быть может, даже трагические последствия .

Можно ли замедлить и приостановить этот процесс или даже восстановить и вывести содержание озона на доиндустриальный уровень? Для этого прежде всего необходимо понять причины сокращения озонового слоя.

Разрушение озоновой оболочки Земли сейчас волнует не только ученых, но и людей, далеких от науки, ибо речь идет о сохранении жизни. Специалисты бьются над разгадкой этого явления уже не один год. Существует множество гипотез, объясняющих причины сокращения озонового слоя. И одна из них – газогидратная .

Что же представляют собой газовые гидраты? Это соединения, похожие на снег или лед, но их кристаллическая решетка, построенная молекулами воды, имеет значительно большие, чем у льда, полости – «клетки». В них и располагаются молекулы газов.

Гидраты газов широко распространены на Земле: на суше и в осадках дна Мирового океана. Предполагается, что гидраты имеются и в мезосфере , ядрах комет, а также на Марсе. Искусственные газовые гидраты были получены в атмосфере путем распыления пропана для разгона «теплых» туманов. Пропан, реагируя с капельками воды тумана, превращается в гидрат и выпадает на землю в виде «твердого» дождя.

Какую же роль могут играть газовые гидраты в уничтожении слоя озона?

На свету , особенно с наступлением весны, молекулы гидратообразователей, например фреонов, находящиеся в полостях решетки, подвергаются фотолизу . При этом образуются свободные радикалы , ион-радикалы и свободные электроны . Далее протекают реакции с участием этих высокоактивных реагентов, например, …. с молекулами Н2О, в результате которых образуется Н2О2. Как показали эксперименты, Н2О2 может заменять молекулы Н2О в решетке гидрата. Образование и стабилизацию ион-радикалов в решетке гидратов экспериментально наблюдали американские ученые.

Наконец, перечисленные реагенты могут взаимодействовать с озоном. Фотохимические реакции особенно эффективно идут в твердых фазах, в частности в газовых гидратах.

Таким образом, при образовании гидратов происходит концентрирование исходных веществ, например озона, затем в результате фотолиза образуются дополнительные высокоактивные реагенты – свободные электроны, свободные радикалы и ион-радикалы – источники электронов и осуществляются реакции их с озоном по схемам:

О3 + 2…. + 2Н+ О2 + Н2О

Н2О2 + О3 Н2О + 2О2

Обе эти реакции идут в подкисленной среде, а ведь в зоне разрушения озона много НР и НС1. Кроме того, могут происходить реакции:

О3 + С1о СlO + O2

О3 + 2Н° Н2О + О2

Все перечисленные реакции реализованы в лабораторных условиях.

Таким образом, гидратная гипотеза объясняет причины разложения озона.

Ее подтверждением служит и то, что этот процесс происходит преимущественно в высоких широтах в районах Южного и Северного полюсов. Наряду с особенностями перемещения воздушных масс здесь существуют наиболее благоприятные условия для гидрато-образования – низкие температуры в стратосфере до -90°С.

Кристаллы гидратов, содержащие высокие концентрации озона, способствуют его переносу из стратосферы в приземные слои атмосферы.

Но самое главное, если гипотеза верна, то разрушение озонового слоя может перерасти в автопроцесс с ускорением темпов и разрастанием дыры за пределы Антарктики и Арктики: уничтожение озона вызывает охлаждение верхних слоев атмосферы, а это стимулирует масштабы гидратообразования, а следовательно, ускоряет сокращение озонового слоя.

Поэтому необходимо резко уменьшить постуление гидратообразователей, разрушителей озона. Прежде всего это газы , выбрасываемые промышленными предприятиями и бытовыми приборами. Второй компонент, образующий газовые гидраты, – это вода. Необходимо прекратить ее сток в стратосферу в виде продуктов сгорания топлив высотных самолетов.

Результаты непродуманной человеческой деятельности наступают на нас со всех сторон, но разрушение озонового слоя – это наиболее широкомасштабный глобальный процесс, способный нарушить естественный ход развития биосферы. Нужно незамедлительно начать ее защиту.

Реакция Земной цивилизации на проблему «озоновых дыр»

Возможность непреднамеренного антропогенного воздействия на озоновый слой атмосферы Земли впервые обсуждалась в 70-х годах в связи с появившимися в то время в ряде стран планами создания сверхзвуковой пассажирской авиации и в связи с началом применения космических транспортных кораблей многоразового использования. Выбросы реактивных двигателей, предназначенных для вывода на орбиту космических летательных аппаратов, содержат хлорсодержащие соединения, способные в каталитических химических реакциях в стратосфере разрушать озоновый слой. В составе выбросов двигателей сверхзвуковых самолетов наибольшую опасность для атмосферного озона представляют окислы азота и водорода, которые также могут разрушать озон в каталитических циклах.

Проведенные в этот период в США широкомасштабные исследования воздействия сверхзвуковой авиации и запусков космических аппаратов на окружающую среду показали, что мощность такого антропогенного механизма разрушения озона является пренебрежимо малой в сравнении с мощностью природных источников образования стратосферного озона. Даже при самых оптимистических прогнозах массового развития сверхзвуковой пассажирской авиации и роста числа полетов космических аппаратов типа «Шаттл», возможная убыль озона в атмосфере будет в пределах менее 0,5 процента от его общего содержания в атмосфере.

Однако этот вывод не принес спокойствия экологам, поскольку в конце этого же десятилетия стало ясно, что куда более реальную угрозу озоновому слою Земли представляют выбросы в атмосферу так называемых хлорфторуглеродов. До недавнего времени эти вещества широко использовались в различных отраслях промышленности при прризводстве аэрозольных распылителей, в качестве хладагентов в бытовых и промышленных холодильных установках, в составе растворителей, вспенивателей при производстве пенополиуретановых материалов. Этот перечень применений хлорфторуглеродов не является исчерпывающим и включает также многие виды применений при производстве важнейших промышленных изделий, в том числе средств вооружений. Другой, как оказалось еще более агрессивный по отношению к озону класс веществ, – это так называемые бромхладоны, являющиеся до настоящего времени наиболее высокоэффективными и безопасными средствами пожаротушения.

Скорость разрушения озона в химической реакции с бромом еще выше по сравнению с хлором почти в десять раз. Теоретические оценки ученых показали, что гипотеза антропогенного химического разрушения озона вполне оправдана при условии дальнейшего наращивания мирового производства и потребления хлорфторуглеродов и бромхладонов. Масштабы возможного глобального истощения озонового слоя Земли могут оказаться катастрофическими.

Первоначальная реакция многих ученых на предостережение об опасности озоновому слою была неоднозначна, поскольку сохранялось слишком много неопределенностей в наших знаниях о реальных динамических и химических процессах в атмосфере. Однако эти работы стимулировали дальнейшие научные исследования. Большая заслуга в более детальном понимании химии атмосферных процессов и антропогенных воздействий на озоновый слой принадлежит немецкому ученому П. Крутцену. Во многом благодаря ему и его работам и с учетом предположений об опасных последствиях истощения озонового слоя, Скандинавские страны и несколько позднее страны ЕС и США приняли на правительственном уровне ряд превентивных мер по сокращению производства и потребления наиболее опасных хлорфтеруглеродов.

В 1985 году английскими метеорологами было обнаружено, что в весенние месяцы над Антарктидой с начала 80-х годов наблюдается постепенное и все более статистически значимое ежегодное химическое разрушение стратосферного слоя озона, достигающее 50% от его общего содержания в атмосфере. В последующие годы этот факт был независимо подтвержден данными глобальных наблюдений за содержанием озона из космоса, методами баллонного зондирования и данными прямых самолетных измерений химического состава нижней стратосферы до высот 20 км. На рис. 1 приведены карты полей общего содержания озона над Антарктидой в весенние месяцы в период с 1986 по 1989 гг. По этим картам полей общего содержания озона видно, что масштабы наблюдаемых «озоновых дыр» сопоставимы по площадям с территорией Антарктиды, а в отдельные годы аномалии в озоновом слое захватывают отдельные области над Австралией или оконечность Южной Америки.

Через несколько лет был выявлен статистически значимый отрицательный глобальный тренд в общем содержании озона над всеми широтами северного и южного полушарий. Убыль озона составила к концу 1995 года в среднем около 6% за период с 1975 года. Столь значительное глобальное уменьшение содержания озона в земной атмосфере также стимулировало тщательное изучение возможных механизмов, способных нарушить глобальный баланс источников и стоков озона в атмосфере. На рис. 2 показан временной ход наблюдаемого тренда глобального истощения озона в земной атмосфере и модельная оценка этого тренда. На рис. 3 приведены данные многолетних среднемесячных значений общего содержания озона в марте в Арктике и средних широтах северного полушария. Из этого рисунка видно, что тенденция последних лет в содержании озона в северном полушарии весной аналогична сезонному истощению озона, наблюдаемому над Антарктидой.

Исследования ученых привели мировое сообщество к необходимости сделать выбор: либо продолжать наращивать бесконтрольное применение озоноразрушающих веществ в различных отраслях экономики с немалой сиюминутной выгодой для потребителей, либо принять достаточно болезненные в финансовом отношении меры по сокращению производства и потребления этих веществ и инвестировать немалые средства в поиск альтернативных экологически безопасных технологий с целью сохранения озонового слоя Земли.

Реакция правительств многих развитых и развивающихся стран мира на начальном этапе осознания реальности угрозы истощения озонового слоя была противоречивой. Однако появление убедительных экспериментальных данных, свидетельствующих об истощении озонового слоя, и постоянная, активная поддержка переговорного процесса по решению этой глобальной экологической проблемы со стороны Программы ООН по охране окружающей среды привели к тому, что мировое сообщество приняло в 1985 году

Конвенцию об охране озонового слоя. В 1987 году был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В последующие несколько лет ряд стран согласились принять поправки к Монреальскому протоколу, предусматривающие более жесткие сроки сокращения производства и потребления озоноопасных веществ и расширяющие перечень контролируемых веществ.

Страны – участники подписанных соглашений смогли найти компромисс экономических интересов и договорились о конкретных масштабах и графиках последовательного сокращения производства и потребления основных озоноразрушающих веществ. Несомненно, принятые в эти годы меры явились беспрецедентными для всего мирового сообщества и продемонстрировали, что человечество в состоянии находить коллективные согласованные решения по предотвращению глобальных экологических катастроф.

Дальнейшие исследования проблемы антропогенного разрушения озонового слоя подтвердили своевременность и правильность мер, принятых на международном уровне. Было подтверждено, что при определенных метеорологических условиях антропогенное химическое разрушение озонового слоя наблюдается не только в Антарктиде, но и в Арктике и высоких широтах северного полушария. В частности, на основе анализа данных систематических наземных и космических наблюдений за состоянием озонового слоя над территорией России установлено, что в весенние месяцы 1995–1997 гг. уменьшение озона над отдельными районами нашей страны достигало в весенние месяцы 35-45% по сравнению с многолетними средними значениями.

На рис. 4 показано высотное распределение концентрации озона над территорией Восточной Сибири по данным наблюдений на российской станции в г. Якутске и для сравнения в Гренландии на станции Нью-Алезонд. Анализ этих данных подтвердил, что наблюдаемые аномалии вызваны химическими процессами разрушения озона. На рис. 5 показаны рекордно низкие среднемесячные значения общего содержания озона, наблюдавшиеся в марте 1997 года над северным полушарием. Данные получены по прибору «ТОМС», установленному НАСА США на спутнике «Еаrth Ргоbе». Практически эта картина аномального уменьшения озона над Арктикой в марте 1997 года представляет полный аналог «озоновой дыры», ежегодно образующейся в весенние месяцы над Антарктидой.

На рис. 6 показаны модельные прогнозы в изменении общего содержания озона в атмосфере для различных сценариев выполнения мер по сокращению производства и потребления озоноразрушающих веществ. Видно, что наблюдаемая тенденция уменьшения содержания озона будет продолжаться до середины следующего столетия, даже при условии выполнения положений Монреальского протокола и принятых к нему дополнений. Это означает необходимость организовать комплексные исследования воздействий наблюдаемого процесса истощения озонового слоя на биосферу и человека и улучшить мониторинг состояния озонового слоя и режима УФ радиации.

Каковы же наиболее опасные последствия глобального истощения озонового слоя? В результате уменьшения содержания озона в стратосфере, при сохранении неизменными всех других характеристик глобальной климатической системы, произойдет увеличение потока ультрафиолетовой солнечной радиации, достигающей поверхности земли.

Количественно уменьшение содержания озона на один процент приводит к увеличению интенсивности биологически активной части ультрафиолетовой солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, на три процента. При этом, с учетом так называемых спектров действий, которые заметно варьируют для различных элементов биосферы , происходит многократное увеличение доз биологически активной УФ радиации солнца. Таким образом, глобальное истощение озонового слоя приведет к тому, что будет нарушено сложившееся в результате эволюции биосферы состояние равновесия между характеристиками земных экологических систем и дозами получаемой ими приходящей от Солнца ультрафиолетовой радиации. Результаты проведенных в различных странах, в том числе в СССР, исследований воздействия повышенных доз ультрафиолетовой радиации указывают на целый ряд крайне неблагоприятных последствий в отношении здоровья человека, животных и растений.

Оценено, что при воздействии повышенных доз УФ радиации, эквивалентных уменьшению содержания озона в атмосфере на 25%, резко возрастет вероятность заболеваемости человека меланомным раком кожи. Получены данные, свидетельствующие о временном ослаблении действия иммунной системы человека при получении повышенных доз биологически активной УФ радиации. Опубликован ряд работ по анализу заболеваемости катарактой глаза и рядом других глазных заболеваний, которые показывают, что при получении повышенных доз УФ радиации солнца у человека и животных резко возрастает риск заболеваемости катарактой глаза, возможна полная или частичная потеря зрения.

Подтверждено негативное воздействие повышенных доз УФ радиации на различные земные экосистемы. В частности, наблюдается уменьшение биологической продуктивности многих растений: снижается их общая биомасса, уменьшается в среднем высота растений, деревьев, размеры листьев. При увеличении доз УФ радиации, соответственно, на 5%, 10%, 20% урожайность многих видов сельскохозяйственных культур снижается в среднем на 1%, 2,5%, 5%. На основе таких данных можно получить приблизительные оценки экономических потерь, обусловленных снижением урожайности сельскохозяйственных культур. Очевидно, что при условии вышеназванного глобального снижения урожайности сельскохозяйственных культур общие экономические потери для мировой экономики будут весьма существенны.

Выявлены разнообразные генетические изменения в простейших организмах под действием повышенных доз УФ радиации. При этом остаются совершенно не исследованными долговременные генетические последствия воздействий УФ радиации на более сложные элементы экосистем, в том числе на человека. Большие неопределенности имеются в оценках эффектов воздействия УФ радиации при долговременном, но незначительном превышении потоков естественной солнечной радиации, достигающей поверхности земли, относительно фонового уровня.

Сказанное означает, что необходимо проведение комплексных программ медико-биологических исследований по оценке и прогнозу неблагоприятных экологических последствий истощения озонового слоя.

С учетом реальной опасности глобального истощения озонового слоя земли в ближайшие десятилетия, необходима разработка превентивных мер по защите населения от негативных эффектов воздействия повышенных доз УФ радиации. Эта проблема может быть успешно решена на основе создания оперативной системы мониторинга состояния озонового слоя и разработки методов прогноза и картирования опасных доз УФ радиации над регионами с возможными аномалиями в содержании озона. В ряде стран мира элементы таких систем уже созданы или успешно разрабатываются. Для территории России также весьма актуальна задача создания национальной системы мониторинга за состоянием озонового слоя, поскольку над ее территорией уже имеет место заметное истощение озонового слоя. Работы по созданию эффективной системы геофизического и медико-биологического мониторинга необходимо развивать как можно быстрее, несмотря на известные экономические трудности переходного периода в развитии экономики России.

На основе долговременного функционирования такой глобальной системы мониторинга появится возможность обнаружения тенденций в восстановлении озонового слоя. Естественно, что такая ситуация станет реальной лишь в случае выполнения мер по глобальному прекращению производства и потребления озоноразрушающих веществ. В этой связи весьма актуальной задачей правительств всех стран является последовательное выполнение обязательств, предусмотренных Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой. К сожалению, следует отметить как неблагополучное состояние дел в России с выполнением обязательств по Монреальскому протоколу. Имеет место отставание в переводе различных отраслей промышленности на новые экологически и озонобезопасные технологии. Необходимы существенные государственные инвестиции в те отрасли экономики, которые не имеют собственных средств, достаточных для разработки нового оборудования и перехода на применение озонобезопасных технологий. Имеет место отставание с графиком работ по сокращению объемов производства озоноразрушающих веществ, предусмотренного Монреальским протоколом и поправками к нему.

Последствия в экономике в связи с невыполнением принятых мер могут оказаться весьма неблагоприятными для нашей страны. Сегодня промышленность России ориентирована на развитие свободных рыночных отношений в торговле с другими странами, и продукция отечественных предприятий, связанная с использованием озооопасных веществ и технологий, запрещенных к применению в соответствии с Монреальским протоколом, становится все менее конкурентоспособной. Эта тенденция в подходе к выполнению принятых международных обязательств должна быть как можно скорее преодолена в России, и для этого, прежде всего, необходимо более ответственное осознание реальной опасности истощения озонового слоя и возможной глобальной экологической катастрофы.

www.microarticles.ru

Причины и последствия разрушения озонового слоя

При обсуждении влияния 
высотных взрывов на озон нужно различать 
кратковременные и долговременные эффекты.
Вряд ли можно ожидать, что в облаке, насыщенном
окислами азота сохранится неизменным.
Однако по теоретическим моделям дают
уменьшение концентрации озона в области
максимума слоя в 3-30 раз в зависимости
от параметров взрыва. Измерить, однако,
такие эффекты достаточно трудно, кроме
того, в последние полтора десятилетия
высотные взрывы не проводятся (основная
серия была в 60-ч годах), и поэтому нет возможности
проверить теоретические оценки изменения
концентрации озона с помощью наблюдений
современными методами.

Серии высотных ядерных 
испытаний 60-ч годов привели в 
сумме к образованию в стратосфере 
дополнительно большого количества
азота, сравнимо с их естественным источником.
Так, в 1961г. ядерный источник NOx дал 
примерно 600 килотонн, а в 1962 г. – 1100 килотонн,
что лишь немного меньше естественного
поступления NOx – 1600 килотонн в год. Казалось
бы такая “добавка” к обычному фону азотных
соединений не могла сказаться на количестве
озона в эти годы в глобальном масштабе.
Однако все попытки найти по мировой сети
озонометрических станций тех времен
следы какого-либо систематического уменьшения
концентрации озона в этот период не дали
определенного результата. Более того,
по некоторым данным количество озона
в последующие годы даже возросло. Не удалось
обнаружить глобальных эффектов в концентрации
озона и после высотных ядерных взрывов
весной 1970г., хотя тогда уже велись наблюдения
концентрации озона со спутника “Нимбус-4”.

Все эти данные поставили под 
сомнение даже сам факт отрицательного
влияния высотных взрывов на количество
озона и позволили некоторым ученым высказать
предположение, что в результате всего
комплекса процессов, проходящих в облаке,
количество озона может не уменьшаться,
а возрастать.

Более реальным с позиции сегодняшних
знаний о физике стратосферного озона,
представляется уменьшение концентрации
озона в результате взрыва.

 

1.4 Разрушение озонового слоя
в присутствии соединений водорода (водородный
цикл). Источники поступления водорода
в атмосферу

   Одним из немаловажных результатов интенсивного
изучения озона и его фотохимии явилось
установление того факта, что каталитический
цикл разрушения озона типа реакций (1)
возможно при участии не только окислов
азота, но также и окислов водорода. В последнем
случае этот цикл выглядит так:

OH + O3 ® HO2 + O2, (10)

HO2 + O ® OH + O2.

   Смысл этих реакций такой же, как и при
реакции с азотом: произошла гибель гидроксила
OH, – молекула перекиси водорода HO2 образовалась, молекула HO2 погибла, – гидроксил OH восстановился.
Убыли ни HO2, ни OH нет, а молекулы O3 и атомы O гибнут.

   Итак, разрушения озона в атмосфере
возможно и в каталитических реакциях
с участием окислов водорода. Здесь (как
и в случае азотного цикла) участвует много
водородосодержащих соединений, которые
обозначают как семейство HOx. Катализаторы
в виде окислов NO, NO2, OH, HO2 существуют в атмосферном газе в результате
действия многочисленных реакций с участием
в первую очередь тех реагентов, которые
непосредственно поступают в атмосферу
в виде продуктов естественных процессов
или загрязняющих веществ. Водород поступает
на Землю в виде воды. Но путь воды из тропосферы
в стратосферу совсем не прост. Законы
атмосферной динамики таковы, что переноса
масс воздуха через тропопаузу практически
не происходит, поэтому и молекулы малых
составляющих попасть из тропосферы в
стратосферу, просто двигаясь вверх, не
могут. Исключение составляет очень холодная
и высоко расположенная (17 – 18 км) тропопауза
тропических широт, где такой перенос
происходит. В результате молекулы реагентов,
попавших в тропосферу в средних широтах,
должны проделать длинный путь: сначала
в тропосфере к экватору (горизонтальный
перенос), затем через тропическую тропопаузу
(вертикальный перенос) и, наконец, назад
в средние широты уже на стратосферных
высотах (горизонтальный перенос). Небольшим,
видимо, добавлением к описанному выше
механизму служит проникновение в стратосферу
мощных кучевых облаков, которые иногда
“пробивают” тропопаузу и возносят свои
башни на несколько километров в стратосферу.
В этом случае перемещение воздуха внутри
облаков забрасывает некоторое количество
тропосферного газа со всеми содержащимися
в нем малыми примесями непосредственно
в стратосферу. В результате описанных
процессов в стратосферу регулярно поступают
молекулы h3O, которые затем разрушаются под действием
солнечного ультрафиолетового излучения
(фотодиссоциация) или в результате химических
реакций и образуют HO и HO2. Эти процессы и формируют равновесные
концентрации паров воды в стратосфере.
В тропосфере количество паров воды в
воздухе меняется очень сильно, то в стратосфере
относительная концентрация паров воды
довольно стабильна и на высотах 15 – 30
км составляет (3 – 4) 10 в –6 степени (3 –
4 молекулы воды на миллион молекул воздуха).
Впрочем, такая стабильность характерна
лишь для низко- и среднеширотной стратосферы.
В полярных областях концентрация h3O на тех же высотах меняется несколько
раз.

   Человеческая деятельность также
привносит воду в верхние слои атмосферы.
При подъёмах крупных ракет (типа “Атлас”)
в атмосферный газ выбрасывается большое
количество молекул h3O. Вторым веществом, с помощью которого
водород попадает в атмосферу, является
метан Ch5. До середины 70-х годов считалось, что
количество метана в атмосфере достаточно
стабильно и составляет примерно одну
молекулу Ch5 на миллион молекул воздуха, т. е. концентрация
(Ch5) = (1,1- 1,2) 10 в –6 степени, во всем интервале
высот от 0 до 35 – 40 км. Антропогенными
источниками метана являются выбросы
из угольных шахт (рудничный газ), а также
добыча нефти и природного газа. По различным
оценкам, из источников в атмосферу ежегодно
поступает метана от 16 до 210 мегатонн, что
составляет заметную часть общего поступления
(440 – 850 мегатонн в год).

   В последние десятилетия стало ясно,
что, начиная еще с XVIII в. происходит рост
количества метана в атмосфере. В результате
хозяйственной деятельности человека
количество метана в атмосфере уже к середине
80-ч годов выросло по сравнению с приведенной
выше цифрой на 30 – 40 %, и сегодня оно ежегодно
увеличивается на 1 – 2%.

 

1.5 Разрушение озонового слоя
в присутствии хлора (хлорный цикл). Источники
поступления в атмосферу

   К середине 70-х годов уже были известны
две группы химических соединений антропогенного
происхождения (семейство азота и семейство
водорода) ведут войну со стратосферным
озоном. В 1974 году химики привлекли внимание
мировой научной общественности к возможности
протекания каталитического цикла:

Cl + O3 ® ClO +O2,

Cl + O ® Cl + O2.

   В этих реакциях атом хлора и молекула
ClO являются катализаторами, а гибнут все
те же атомы O и молекулы O3. При этом
важно, что скорость распада озона на одну
молекулу Cl или ClO примерно в шесть раз
выше, чем на одну молекулу NO или NO2.
При попадании молекул фреонов в стратосферу
на них будет действовать солнечное ультрафиолетовое
излучение, которое приведет к разрушению
(фотодиссоциации) молекул фреонов. Это
разрушение происходит таким образом,
что отрывается один атом хлора, оставшиеся
радикалы легко окисляются имеющимися
в избытке молекулами кислорода, давая
молекулу окиси хлора и новый (устойчивый)
радикал. Таким образом, в результате диссоциации
одной фреона образуются две активные
хлорсодержащие частицы атом хлора и молекула
ClO, которые включаются в каталитический
цикл разрушения озона.

   Хлорный цикл представляет наибольшую
опасность для жизни озонового слоя. Развитие
цивилизации приводит к всё более убыстряющемуся
выбросу хлорных соединений в атмосферу,
и одну из ведущих ролей в этом процессе
играют так называемые фреоны.

   Фреоны представляют собой хлорфторуглеродосодержащие
соединения (хлорфторуглеводороды). Они
появились еще в 20-х годах при развитии
холодильной техники как хороший (недорогой
и неядовитый) заменитель использовавшегося
прежде аммиака. В дальнейшем фреоны получили
широкое распространение при производстве
различных аэрозолей (дезодорантов, лаков,
инсектицидов и т.д.), а также в других областях
техники (смазки, антикоррозийные покрытия,
изготовления пенопластов и т.д.). Наиболее
распространенными являются – F-11 (CFCl3)
и F-12 (CF2Cl2). В нумерации фреонов зашифрована
их химическая формула, поэтому наряду
с F-11 и F-11существуют, например, F-22 , F-114
, F-116 и т. д. К фреонам также относятся фторуглеродные
соединения, в которые вместо хлора входит
бром. Так, в списке фреонов есть, например,
F-13B1 (CF3Br) .

   Рост производства фреонов во второй
половине нашего века идет огромными темпами.
За период с 1956 по 1975 г. промышленный выпуск
F-11вырос почти в 50 раз, F-12 – в 20 раз. Соответственно
растет и количество фреонов попадающих
в атмосферу. Так, с 1950 по 1980 выброс F-11 выброс
примерно в 300 раз, а F-12 – более чем в 10
раз.

   Атмосфера не может остаться неизменной
при таком нашествии фреонов, и их концентрация
в атмосферном газе неуклонно растет.
Например, за тот же период 1970 – 1980 гг.
относительная концентрация фреона –11
возросла в стратосфере в четыре раза,
а фреона –12 – в три раза. И хотя молекул
все еще чень мало – всего три – пять молекул
воздуха – концентрация (F) = (3 –5)10 в – 10 степени, — они уже сейчас
могут принести слою озона существенный
ущерб. У одной молекулы фреона (ровно, как и
у молекул N2O и H2O и т.д.) путь
из среднеширотной тропосферы в среднеширотную
стратосферу занимает около года. Если
молекула “проживет” этот год (то есть
не будет разрушена под действием солнечного
излучения или химических реакций), стратосферный
газ пополнится двумя частицами активного
хлора. Если же время жизни молекулы будет
меньше, она разрушится еще по пути и продукты
разрушения будут вымыты вниз на поверхность
Земли дождями. Ущерба стратосферному
озону не будет.

   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 ходе изучения возможности разрушения
озона под действием хлорного цикла выяснилось,
что фреоны не являются единственным источником
антропогенного хлора в атмосфере. Мировая
химическая промышленность выпускает
в больших количествах и другие хлорсодержащие
соединения. К ним, прежде всего, относятся
четыреххлористый углерод CCl4 и дихлорэтан
CH2Cl – CH2Cl. Эти вещества являются
промежуточными соединениями при многих
важных химических процесса, и их поступление
в атмосферу связано в основном с технологическими
потерями. В настоящее время их вклад в
загрязнение атмосферы (и, соответственно,
в разрушение озона) значительно уступает
вкладу фреонов. Однако при принятии на
международном уровне эффективных мер
по резкому уменьшению производства и
использования фреонов, роль других хлорсодержащих
веществ возрастет. Фактически (при нереальном
положении, что выпуск фреонов прекращен
полностью) такие вещества, как четыреххлористый
углерод, дихлорэтан, хлористый этил и
т.д. станут ограничителем наших возможностей
уменьшить выброс хлора в атмосферу, поскольку
они завязаны в большом числе процессов,
от которых промышленность ближайшего
будущего вряд ли может отказаться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Чем нам грозит “озоновая
дыра”?

   Возникновение 
“озоновых дыр” (сезонное уменьшение 
содержания озона вдвое и более) 
впервые наблюдали в конце 
70-х годов над Антарктидой. 
В последующие годы длительность 
существования и площадь “озоновых 
дыр” росли, и к настоящему времени они уже захватили южные
регионы Австралии, Чили и Аргентины. Параллельно,
хотя и с некоторым запозданием, развился
процесс истощения озона над Северным
полушарием. Вначале 90-х годов наблюдали
20 – 25 % его уменьшения над Скандинавией,
Прибалтикой и северо-западными областями
России. В отличных от приполярных широтных
зон истощение озона менее выражено однако
и здесь оно является статистически достоверным
(1,5–6,2% за последнее десятилетие).

   Истощение озонового слоя может оказать
значительное влияние на экологию Мирового
океана. Многие из имеющихся в нем систем
испытывают стресс уже при существующих
уровнях естественной ультрафиолетовой
радиации, и увеличение ее интенсивности
для некоторых из них может оказаться
катастрофическим. В результате воздействия
ультрафиолетового излучения у водных
организмов нарушается адаптивное поведение
(ориентация и миграция), подавляются фотосинтез
и ферментативные реакции, а также процессы
размножения и развития, особенно на ранних
стадиях. Поскольку чувствительность
к ультрафиолетовой радиации разных компонентов
водных экосистем существенно различается,
то в результате разрушения стратосферного
озона следует ожидать не только уменьшения
общей биомассы, но и изменение структуры
водных экосистем. В этих условиях могут
погибать и вытесняться полезные чувствительные
формы и усиленно размножаться резистентные,
токсичные для окружающей среды, например
сине-зеленые водоросли.

   Эффективность водных пищевых цепей
в решающей степени определяется продуктивностью
их начального звена – фитопланктона.
Расчеты показывают, что в случае 25%-го
разрушения стратосферного озона следует
ожидать 35%-го снижения первичной продуктивности
в поверхностных слоях океана и 10%-го снижения
во всем слое фотосинтеза. Значимость
прогнозируемых изменений становится
очевидной, если принять во внимание, что
фитопланктон утилизирует более половины
углекислого газа в процессе глобального
фотосинтеза, и лишь 10-го снижения интенсивности
этого процесса эквивалентно удвоению
выброса углекислого газа в атмосферу
в результате сжигания полезных ископаемых.
Кроме того, ультрафиолетовая радиация
подавляет продукцию фитопланктоном диметилсульфида,
играющего важную роль в формировании
облачности. Последние два феномена могут
вызвать долговременные изменения глобального
климата и уровня Мирового океана.

stud24.ru

17. Каковы причины, негативные последствия и пути предотвращения разрушения озонового слоя?

Нарушение озонового слоя

Озоновый слой (озоносфера) охватывает
весь земной шар и располагается на
высотах от 10 до 50 км с максимальной
кон­центрацией озона на высоте 20—25
км. Насыщенность атмо­сферы озоном
постоянно меняется в любой части планеты,
дос­тигая максимума весной в приполярной
области.

Впервые истощение озонового
слоя привлекло внимание широкой
общественности в 1985 г., когда над
Антарктидой бы­ло обнаружено
пространство с пониженным (до 50%)
содержа­нием озона, получившее название
«озоновой дыры». С
тех пор результаты измерений подтверждают
повсеместное уменьше­ние озонового
слоя практически на всей планете. Так,
напри­мер, в России за последние 10 лет
концентрация озонового слоя снизилась
на 4—6% в зимнее время и на 3% — в летнее.

В настоящее время истощение озонового
слоя признано все­ми как серьезная
угроза глобальной экологической
безопасности. Снижение концентрации
озона ослабляет способность атмосфе­ры
защищать все живое на Земле от жесткого
ультрафиолетового излучения (УФ-радиация).
Живые организмы весьма уязвимы для
ультрафиолетового излучения, ибо энергии
даже одного фотона из этих лучей
достаточно, чтобы разрушить химические
связи в большинстве органических
молекул. Не случайно поэтому в рай онах
с пониженным содержанием озона
многочисленны солнеч­ные ожоги,
наблюдается рост заболеваемости людей
раком кожи и др. Так, например, по мнению
ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России
при сохранении нынешних темпов истощения
озонового слоя заболеют раком кожи
дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных
заболеваний возможно развитие глазных
болезней (ката­ракта и др.), подавление
иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под
влиянием сильного ультрафиолетового
излучения постепенно теряют свою
способ­ность к фотосинтезу, а нарушение
жизнедеятельности планк­тона приводит
к разрыву трофических цепей биоты водных
эко­систем, и т. д.

Наука еще до конца не
установила, каковы же основ: процессы,
нарушающие озоновый слой. Предполагается
как естественное, так и антропогенное
происхождение «озон дыр». Последнее,
по мнению большинства ученых, более
веро­ятно и связано с повышенным
содержанием хлорфторуглеро-дов
(фреонов).
Фреоны
широко применяются в промышленном
производстве и в быту (хладоагрегаты,
растворители, распы­лители, аэрозольные
упаковки и др.). Поднимаясь в атмосфе­ру,
фреоны разлагаются с выделением оксида
хлора, губитель­но действующего на
молекулы озона.

По данным международной
экологической организации «Гринпис»,
основными поставщиками хлорфторуглеродов
(фре­онов) являются США — 30,85%, Япония
— 12,42; Великобри­тания — 8,62 и Россия
— 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру»
площадью 7 млн км2,
Япония — 3 млн км2,
что в семь раз больше, чем площадь самой
Японии. В последнее время в США и ряде
западных стран построены заводы по
производст­ву новых видов хладореагентов
(гидрохлорфторутлеродов) с низ­ким
потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу
Монреальской конференции (1987 г.),
пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.)
и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось
снижение выбросов хлорфторуг­леродов
к 1998 г. на 50%. В соответствии с Законом
РФ «Об охране окружающей среды» (2002)
охрана озонового слоя ат­мосферы от
экологически опасных изменений
обеспечивается посредством регулирования
производства и использования веществ,
разрушающих (озоновый слой атмосферы,
на основе международных договоров
Российской Федерации и ее законодательства.
В будущем необходимо продолжать решать
проблему защиты людей от УФ-радиации,
поскольку многие из хлорфторуглеродов
могут сохраняться в атмосфере сотни
лет. Ряд ученых продолжают настаивать
на естественном проис­хождении
«озоновой дыры». Причины ее возникновения
одни ви­дя] в ecтественной
изменчивости (озоносферы, циклической
ак­тивности Солнца, другие связывают
эти процессы с рифтогенезом и дегазацией
Земли, т. е. с прорывом глубинных газов
(водо­род, метан, азот и др.) через
рифтовые разломы земной коры.

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о