МОУ Сухобезводненская средняя общеобразовательная школа
Районный конкурс исследовательских и проектных работ
«Юный исследователь»
Номинация «Прикладная экология»
https://pandia.ru/text/77/498/images/image002_32.jpg" width="1026" height="723">
I. Введение. «Современное состояние экологии: причины и перспективы предотвращения экологической катастрофы»………………………………3
II. Основная часть.
§ 1. Как образуется озон………………………………………………………4
1. Атмосфера.
2. Атмосферные слои.
§ 2. Защитная роль озонового слоя…………………………………………. 8
1. Химические и биологические свойства.
2. Условия образования озона.
§ 3. Устойчивость «озонового щита»………………………………………..9
1. Что будет, если озон исчезнет?
2. Истощение озонового слоя.
3. Понятие «озоновая дыра».
§ 4. Причины разрушения «озонового щита»………………………………11
1. Влияние результатов человеческой деятельности (антропогенные источники).
2. Природные факторы (геологические источники).
3. Защита озонового слоя.
III. Заключение. «Пути решения проблемы»……………………………………14
IV. Литература…………………………………………………………………….15
V. Рецензия……………………………………………………………………….16
VI. Тезисы доклада………………………………………………………………..17
VII. Приложение……………………………………………………………………18
I. Введение
«Можно, пожалуй, сказать, что назначение
человека как бы заключается в том, чтобы
уничтожить свой род, предварительно сделав
земной шар непригодным для обитания».
Как не прискорбны слова Ламарка, но они отражают современное опасное вмешательство высокоиндустриального общества в природу. С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы. Пять миллиардов наших современников оказывают на природу такое же по масштабам воздействие, какое могли оказать люди каменного века, если бы их численность составила 50 миллиардов человек.
Опасность вмешательства в природу заключается:
1. Биосфера Земли подвергается нарастающему антропогенному воздействию.
2. Повышается расход невозобновляемого сырья.
3. Выбывают из экономики пахотные земли из-за строительства ГЭС, городов, заводов.
4. Прогрессирует накопление углекислого газа в атмосфере ð повышение среднегодовой температуры на планете.
В результате перед обществом возникла дилемма:
– либо бездушно катиться к неизбежной гибели в надвигающейся
– либо сознательно использовать могучие силы науки и техники для
защиты природы и самого человека.
Угроза экологического кризиса требует непрерывного экологического образования и просвещения людей. Мы должны знать, что оказывает существенное влияние на наше здоровье:
Динамика факторов к 2008 году:
Характеризуя современное состояние экологии, как критическое, можно выделить главные причины, которые ведут к экологической катастрофе:
§ Загрязнение, отравление среды обитания.
§ Обеднение атмосферы кислородом; озоновые дыры.
Целью нашего исследования является обобщение литературных данных о причинных и последствиях разрушения озонового слоя, являющегося «щитом» Земли, а также способах решения проблемы образования «озоновых дыр».
Результатом исследования данной проблемы является распространение экологической информации среди учащихся, выступление на научном обществе нашей школы.
II. Основная часть
§ 1. Как образуется озон
Фраза, ставшая крылатой – «Солнце светит и греет», содержит описание некоторых воздействий солнечного излучения на нас. Это: 1) электромагнитное излучение: рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое и 2) солнечный ветер: протоны и электроны.
Части солнечного излучения – РГ, УФ, ВИ отличаются друг от друга энергиями фотонов
При воздействии излучения Солнца на атмосферу энергия фотонов передается атомам и молекулам атмосферных газов. Результат воздействия зависит от того, насколько велика энергия фотона по сравнению с энергией, необходимой для реакции: диссоциации, ионизации, ядерных.
1. Атмосфера
Атмосфера – внешняя оболочка биосферы , масса ее ничтожна – всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Современный газовый состав атмосферы – результат длительного исторического развития земного шара: смесь компонентов: азот – 78,09%, кислород – 20,95%. Газы: аргон – 0,93%, углекислый газ – 0,03%, инертные газы (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиак , метан, озон, диоксиды серы и др. Твердые частицы – продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы, космическая пыль. Водяной пар, продукты растительного, животного и микробного происхождения. Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа: кислород, углекислый газ и азот.
2. Атмосферные слои
Атмосферные слои – результат воздействия излучения Солнца на атмосферу.
а) Ионосфера –это верхний слой атмосферы, от 50–809 км до 1000 км, характеризующийся значительным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов. Причина существования ионосферы – разложение на ионы и электроны (ионизация) молекул атмосферных газов под действием РГ и УФ.
б) Стратосферный озоновый слой –слой на высоте 10–15 км, отличающийся повышенной концентрацией озона. Озон образуется при поглощении кислородом УФ излучения.
Часть двухатомных молекул кислорода разлагается на атомы:
О2 + h g ð О +О, которые присоединяются к сохранившимся молекулам:
О + О2 ðО3 и образуется трехатомная молекула озона.
Одновременно происходит обратный процесс превращения озона в кислород:
О + О3 ð 2О2 ; О3 + h g ð О2 + О. Поэтому усредненная концентрация озона в течение длительного времени остается постоянной.
в) Тропосфера – слой вблизи поверхности Земли отличается повышенной концентрацией озона. Основной причиной образования озона является распад на атомы молекул газов, образующихся при сгорании топлива с последующим образованием озона под воздействием видимого излучения, при разряде молнии. Тропосферный озон характеризуется термином «плохой» озон, так как озон в больших количествах вреден для дыхания. В образовании озона в тропосфере участвуют оксиды озона:
NО2 + h g ð NО + О (400 км)
Наиболее типичным и основным по массе органических загрязнителей атмосферы является СН4. Окисление СН4 под действием ОН протекает сопряжено с окислением NО. В результате реакция окисления СН4 в присутствии NО как катализатора и при воздействии солнечного света с длиной волны 300-400 нм запишется в виде
СН4 +4О2 ðСН2О+Н2О+2О3
То есть окисление метана и других органических веществ приводит к образованию тропосферного озона. Скорость этого процесса зависит от концентрации NО, антропогенный выброс которого удваивает приземную концентрацию О3, а рост утечки СН4 еще больше увеличивает О3.
Вода питьевая" href="/text/category/voda_pitmzevaya/" rel="bookmark">питьевой воды основано на его способности убивать микробы. Озон не безразличен и для высших организмов.
Длительное пребывание в атмосфере, содержащей озон (кабинет физиотерапии , кварцевании) может вызвать тяжелые нарушения нервной системы. Поэтому, озон в больших дозах является токсичным газом (допустимая доза в рабочем помещении – 0,0001 мг/литр).
2. Условия образования озона
Известно, что основная часть природного озона сосредоточена в стратосфере на высоте от 15 до 50 км над поверхностью Земли.
Процесс образования и разложения озона называют циклом Чемпена. Результатом процессов в цикле является переход солнечной энергии в теплоту. Озоновый цикл ответственен за повышение температуры на высоте 15 км.
В слое ниже 15 км озон заносится из вышележащих слоев при перемешивании воздуха. Возрастание содержания озона с высотой практически не сказывается на доле азота и кислорода, так как в сравнении с ними озона в верхних слоях очень мало. Если бы можно было сосредоточить весь атмосферный озон под нормальным давлением, он образовал бы слой только толщиной 3 мм, хотя общее его количество составляет 3 млрд. тонн.
Озон поглощает часть УФ излучения Солнца: причем широкая полоса его поглощения (длина волны 200 – 300 нм) включает и губительное для всего живого на Земле излучение. Это защитное свойство озона было изучено уже в начале XX века, в 50-е годы, когда ученые активно изучали атмосферу.
Было выяснено, озон сам является климатообразующим фактором. Поскольку прогревает стратосферу, являющуюся «крышкой котла», в котором «варится» погода. Если озона мало, «крышка поднимается», и меняется климат. Есть еще одна функция озонового слоя: передавать слабые космические воздействия – солнечный «ветер», изменения магнитного поля и т. д. – через озон на Землю. Все это влияет на климат.
§ 3. Устойчивость «озонового щита»
Ученые выяснили, что защитная система планеты очень «нежна и хрупка». Причем реставрация озонового слоя происходит крайне медленно. Он уязвим перед природными воздействиями и антропогенными факторами.
1. Если озон исчезнет
Излучение, которое задерживается озоном, достигнет Земли. И человечество получило бы большую дозу облучения. Невосполнимый ущерб наносился бы и окружающей среде. УФ излучение вредно для планктона, мальков, креветок, обитающих на поверхности океана. Даже пластмасса портится от УФ излучения. По мнению врачей, каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6 процента увеличивается количество раковых заболеваний кожи (меланома).
Значительно возрастает количество болезней, вызванных ослаблением иммунной системы человека.
Так как озон, поглощая солнечную радиацию, повышает температуру тех слоев атмосферы, в которых он находится, то его исчезновение приведет к понижению температуры атмосферы. Исчезновение озона обострит проблему «загрязнения» солнечного спектра жесткими, вредными для всего живого УФ лучами.
2. Истощение озонового слоя
В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение «озонового щита».
https://pandia.ru/text/77/498/images/image008_20.jpg" align="left" width="288 height=215" height="215">Эта область простирается за пределы Антарктиды и на высоте охватывает слой от 12 до 24 км, то есть значительную часть нижней стратосферы. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется «озоновая дыра».
В начале 80-х аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда, она охватывала меньшую площадь, и падение уровня озона невелико – 9%.
Это открытие обеспокоило ученых, поскольку из него следовало, что защитный озон Земли находится в большой опасности.
Феномен Антарктической «озоновой дыры» пока не понятен: то ли «дыра» возникла в результате антропогенного загрязнения атмосферы, то ли это естественный геоастрофизический процесс.
3. 
Понятие озоновой дыры
Прежде всего следует уяснить, что озоновая дыра – это не брешь в атмосфере.
В 1985 году британские ученые на Южном полюсе обнаружили, что во время антарктической весны уровень озона в атмосфере ниже нормы. Ежегодно в одно и то же время количество озона уменьшается в разной степени.
Подобные, но не столь ярко выраженные озоновые дыры, появлялись также над Северным полюсом во время арктической весны.
Ученые выяснили, отчего появляется озоновая дыра. В долгую полярную ночь происходит резкое падение температуры и образуются высокие стратосферные облака, содержащие кристаллики льда.
Их появление вызывает серию сложных химических реакций, приводящих к накоплению молекулярного хлора.
Весной под действием УФ Солнца происходит разрыв внутримолекулярных связей и в атмосферу устремляется поток атомов хлора. Эти атомы выступают в роли катализаторов реакций превращения озона в простой кислород:
Cl + O3 ðClO + O2 и ClO + O ðCl + O2
Причем исходные атомы хлора остаются в свободном состоянии и снова участвуют в этом процессе: одна молекула хлора разрушает миллион молекул озона. Поэтому озон начинает исчезать из атмосферы над Антарктидой, образуя озоновую дыру.
§ 4. Причины разрушения озонового слоя
Различные точки зрения на происхождение «озоновых дыр» говорят о том, что причины их возникновения до конца не выяснены.
1. Результаты человеческой деятельности
Есть множество причин ослабления озонового щита.
1. Это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Предполагалось, что они затягиваются, но оказалось нет.
2. Самолеты, летающие на высоте 12–15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но в то же время самолеты, летающие ниже 12 км, дают прибавку озона.
3. Оксиды азота. Их выбрасывают самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.
4. Хлор и его соединения. До 700 тысяч тонн этого газа поступает в атмосферу прежде всего от разложения фреонов (хлорфторуглероды или углеводороды, в которых атомы водорода заменены фтором и хлором).
Фреоны – это не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а поэтому резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями.
При расширении снижается температура фреонов, поэтому их широко используют в холодильниках и кондиционерах. Аэрозольные баллончики, как средства химической чистки, тушение пожаров, на транспорте, как пенообразователи – мировое производство этих веществ достигло почти 1,5 млн. т.
Будучи легколетучими и довольно устойчивыми к химическим воздействиям, фреоны после использования попадают в атмосферу и могут там находиться до 75 лет, достигая высоты озонового слоя. Здесь под действием солнечного света они разлагаются, выделяя атомарный хлор, который и служит «разрушителем» озона. Один атом хлора способен превратить в кислород 100000 молекул озона, причем сам хлор не уничтожается.
Предполагается, что из-за разрушительного действия хлора и аналогичного действия брома к концу 1990-х годов концентрация озона в стратосфере снизилась на 10%.
Озоноразрушающий потенциал некоторых веществ
Если кондиционер работает, он не разрушает озон. Но когда при ремонте загрязненный фреон выпускают, он попадет в атмосферу – это называется вторичным загрязнением. 85% всего фреона приходится на аэрозольные упаковки, 15% в холодильниках и кондиционерах. Использование фреонов таково, что 95% их попадает а атмосферу через 1–2 года после производства. Это 5,27 млн. т. + 7,75 млн. т. в 1981 г. рано или поздно должно поступить в стратосферу и включиться в цикл разрушения озона.
2. Природные факторы истощения озонового слоя
Ученые считают, что сильное извержение вулканов влияет на уменьшение содержания озона. В 1982 г. в Мексике сильное извержение вулкана Эль-Чичон вызвало в Северном полушарии падение содержания озона на 10%.
В 1992 г. на Филиппинах произошло одно из мощных в XX веке извержение вулкана Пинатубо. Выброшенный пепел выпал на большой площади, а мельчайшие его частицы образовали огромное облако, опоясавшее весь земной шар по экватору. В его центральной части содержалось мало озона, а по краям – много диоксида серы, которого при извержении было выброшено более 20 млн. тонн.
Пепловое облако вулкана Пинатубо, как и вулкана Кракатау в 1883 году привело к некоторому понижению температуры, так как пепловые частицы образуют экран, задерживающий солнечный свет.
С комических спутников было зарегистрировано присутствие в атмосфере соединений хлора в больших концентрациях и других «неполезных» газов.
Проведенные исследования показали наличие фреонов в пробах воздуха над вулканом Масайя, в пузырьках воздуха антаркитческого льда возрастом 2000 лет, в воде, извлеченной в 1982 г. с глубины 4000 метров в экваториальной части Атлантического океана, у дна Алеутской впадины и на глубине 4500 м у берегов Антарктиды. Эти факты свидетельствуют о геологическом источнике разрушения озонового слоя.
Было установлено, что химические реакции, разрушающие озон, происходят на поверхности ледяных кристаллов и любых других частиц, попавших в высокие стратосферные слои над полярными районами. Эти частицы вулканического происхождения придают хлору большую эффективность в процессе разрушения ими озона.
3. Защита озонового слоя
16 сентября – День защиты озонового слоя. В этот день в 1985 году передовые страны, обеспокоенные истощением озонового слоя, приняли Венскую конвенцию о его защите.
По данным исследователей, без принятия мер по Венской конвенции об охране окружающей среды и Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, к 2050 году истощение озонового слоя достигло бы 50% в средних широтах и 70% в северных. Это примерно в десять раз хуже текущего состояния.
Редкий случай! Это единственные экологические соглашения, где все страны были едины, несмотря на то, что проблема не так уж очевидна для неспециалистов. Тем не менее, совсем недавно в Монреале 200 стран, почти все члены ООН, что невиданно, подписали поправку к Монреальскому протоколу о том, что надо ускорить процесс вывода из обращения озоноопасных веществ. Кстати, в этом вопросе США, где производилось 25% всех фреонов в мире, оказались в «одной упряжке» вместе со всеми.
III. Заключение: Пути решения проблемы
§ Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся.
§ Все люди должны понимать и помочь природе включить процесс восстановления озонового слоя. Нужны новые посадки лесов, хватит вырубать лес для других стран, которые почему-то не хотят вырубать свой, а делают на нашем лесе деньги.
§ Для восстановления озонового слоя нужно его подпитывать. Российский консорциум «Интерозон» предлагает производить озон непосредственно в атмосфере. Планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами для получения озона из двухатомного кислорода. В дальнейшем предполагается на высоте 400 км использовать космические платформы с источниками энергии и лазерами, лучи которых будут направлены в центр озонового слоя и станут постоянно его подпитывать. Осуществится ли грандиозный проект – покажет время.
§ Принимая во внимание чрезвычайность ситуации необходимо расширить экспериментальные исследования по проблеме сохранения озонового слоя.
IV. Литература
1. , «Экология».
– «Дрофа», 1995 год.
2. «Органические вещества атмосферы». Саровский образовательный журнал, 1998 г. №4.
3. Страны и народы: Земля и человечество. Глобальные проблемы.
М.: Мысль, 1982 г.
4. «Окружающая среда и человек».
5. Популярный научный сайт http:/ www. .
6. Интернет-журнал www. .
7. Информационный бюллетень Нижегородского регионального отделения
Ядерного общества. Выпуски с №29 1991г. по №г.
V. Рецензия
Данная проектная работа посвящена актуальной теме сохранения озонового слоя. Так как озон в атмосфере находится в неустойчивом состоянии и концентрация его подвержена значительным колебаниям (в большей мере уменьшению), то исследования в этой области очень актуальны и своевременны.
Проанализировав обширный материал по состоянию озона в атмосфере, юные исследователи пришли к неожиданному выводу: жизнь любого человека, даже ребенка, влияет на состояние озона и каждый человек должен знать это и не пытаться навредить себе. Так как уничтожив свой «озоновый щит», человек уничтожит себя.
Работа интересна не только актуальностью проблемы сохранения озонового слоя, но интегративный характер изысканий позволяет исследовать поставленные вопросы максимально объемно. В рамках одного исследования объединены учебные предметы как естественно-научной направленности так и этической.
VI. Тезисы
§ С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы. Пять млрд. наших современников оказывают на природу такое же воздействие какое могли оказать люди каменного века численностью 50 млрд. человек.
§ В ряде регионов России предполагается следующая динамика факторов, влияющих на здоровье человека: роль экологии до 40%, генетический фактор до 30%, уменьшается возможность поддержать здоровье за счет образа жизни до 25%, снижается роль медицины до 5%.
§ Целью настоящей работы является обобщение литературных данных о причинах и последствиях разрушения озонового слоя, а также способах решения проблемы образования «озоновых дыр».
§ Озон является аллотропной модификацией кислорода. Характер химических связей в озоне обуславливает его неустойчивость, через определенное время озон переходит в кислород 2О3 ð3О2.
§ Озон образуется в атмосфере под действием УФ Солнца из молекулы кислорода. Озоновый слой начинается на высотах около 8 км над полюсами и простирается вверх до 50 км. Больше всего озона в 5-ти км слое на высоте от 20 до 25 км.
§ Летом и весной концентрация озона повышается. Над полярными областями она всегда выше, чем над экваториальными. Она меняется по 11-летнему циклу, совпадающему с циклом солнечной активности. Существует устойчивое снижение концентрации стратосферного озона. Это явление получило название «озоновое дыра».
§ Окислительное действие озона на органические вещества связано с образование радикалов RH + O3 ðRO2 + OH, которые инициируют цепные реакции с биоорганическими молекулами, что приводит к гибели клеток.
§ Озон не безразличен для высших организмов. Длительное пребывание в кабинетах физиотерапии и кварцевого облучения вызывает тяжелое нарушение нервной системы. Поэтому допустимая концентрация его в воздухе – 0,0001 мг/литр.
§ Озон поглощает часть УФ Солнца (длина волны 200-300 нм), причем включает и губительное для всего живого на Земле излучение.
§ Антропогенные источники, влияющие на истощение озонового слоя, сконцентрированы в городах: промышленность, автомобильный транспорт. В результате в стратосферу выбрасываются 95% использованных фреонов в течение 1-2 лет, которые включаются в каталитический цикл разрушения озона.
§ Для преодоления опасности истощения озонового слоя необходимы согласованные действия всех развитых стран по разработке новых, безопасных для озонового слоя технологий промышленности, транспорта.
Второй (после потепления климата) глобальной экологической проблемой, связанной с антропогенным загрязнением атмосферы, является истощение озонового слоя Земли. Жаркие дебаты ведутся по этой проблеме последние два десятилетия.
Доля озона в атмосфере крайне мала - всего несколько десятимиллионных долей от объема атмосферы, но он играет защитную роль, поглощая опасное для всего живого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Озоносфера представляет собой слой озона в пределах стратосферы (на высоте 10-50 км), отличающийся повышенным содержанием озона, причем его максимальная концентрация наблюдается на высоте 20-25 км, где озона в 10 раз больше, чем у земной поверхности. Наиболее опасными для человека последствиями истощения озонового слоя является увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз.
Согласно официальным данным ООН, сокращение озонового слоя всего на 1 % означает появление в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи. По оценкам американских ученых, каждый процент снижения содержания озона в атмосфере может привести к увеличению заболеваемости, прежде всего в экваториальной зоне, на 4-5 %, снижению иммунитета как у человека, так и у животных. В США за последние 7 лет количество случаев заболевания одним из самых опасных видов рака кожи, ме- ланомой, возросло на 3-7 %. Есть также данные о том, что истощение озонового слоя ведет к усилению парникового эффекта, снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды.
Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, в настоящее время считают фреоны (хладоны)6, . К ним относятся хлорфторуглероды, широко используемые как газы-носители (пропилленты) в различного рода баллончиках, холодильных установках и т. п. Благодаря своей высокой устойчивости (живут более 100 лет) фреоны оказались способными достигать озонового слоя и высвобождать там атомы хлора. Один атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тысяч атомов озона.
Учитывая важность проблемы и ее глобальный характер, в 1985 г. в Вене была принята Конвенция об охране озонового слоя, а в 1987 г. в Монреале подписан международный Протокол о сокращении выбросов озоноразрушающих веществ, прежде всего фрео- нов. Однако даже в случае полной ратификации протокола, которая пока не обеспечена даже главными странами ЕЭС, он охватит лишь 2/3 общемирового потребления фреонов.
Озоновый слой – тончайшая оболочка планеты, которая находится в стратосфере на высоте 20-40 км. Здесь сосредоточено 90% всего озона атмосферы. Образуется озон (О 3) при воздействии ультрафиолетового излучения (hv ) на кислород (О 2).
Значение озонового слоя
Учёные считают, что благодаря озоновому слою, стало возможным распространение жизни из воды на сушу. Это неудивительно, поскольку он поглощает опасный для живых организмов ультрафиолет. А именно, ультрафиолетовое излучение в том диапазоне, в котором оно вызывает загар и рак кожи, почти полностью поглощается озоном. До поверхности Земли доходит лишь небольшое количество такого ультрафиолета.
Образование и разрушение
Озоновый слой настолько тонок, что если его сжать под нормальным давлением при температуре 0°, высота слоя составит всего 3 мм против 8 км сжатой при тех же условиях атмосферы. Его так мало потому, что в процессе поглощения ультрафиолетовых лучей, О 3 обратно разлагается до О 2 и атомарного кислорода (О). Образование и разрушение озона в атмосфере объясняет механизм Чепмена.
Образование озона:
О 2 +hv =2О
О 2 +О=О 3
Разрушение озона:
О 3 + hv =О 2 +О
О 3 +О=2О 2
Из схемы уравнения видно, что озон также израсходуется при взаимодействии с атомарным кислородом.
Что такое озоновые дыры
Озоновые дыры — это снижение концентрации О 3 в озоновом слое. Возникают они под воздействием ряда антропогенных и природных факторов.
Аэрозоли содержат в себе фреоны, которые разрушают озоновый слой.
Основными простыми веществами, которые разрушают озоновый слой, являются водород, хлор и бром. Пагубное воздействие оказывают хлороводород HCl, монооксид азота NO, метан CH 4 , а также те фреоны , которые содержат и выделяют хлор и бром. В то же время, сложно представить свою жизнь без использования фреонов. Они применяются в производстве и функционировании холодильных установок, газовых баллончиков, различных аэрозолей, в пожаротушении электростанций и многом другом. Поскольку, полностью отказаться от фреонов невозможно, международные протоколы ограничивают их использование. Также их заменяют фторсодержащими фреонами, которые не опасны для озонового слоя.
Полярная ночь может стать причиной образования озоновой дыры. Вы удивитесь, но есть места на планете, где озоновые дыры возникают посезонно, и это никак не зависит от деятельности человека. Как известно, для образования озона необходим кислород и ультрафиолетовое излучение, главным источником которого является солнечный свет. Так вот над Антарктикой (Южный полюс) и Арктикой (Северный полюс), где возможна полярная ночь, вследствие чего долгое время отсутствует солнечный свет, озоновые дыры естественно образовываются на некоторое время. Но по завершению полярной ночи, слой восстанавливается. Самая большая и опасная дыра по сведению учёных расположена над Антарктидой в Южном полушарии.
Сохранить озоновый слой
На сегодняшний день образовалось много озоновых дыр. Процесс восстановления слоя усложняется тем, что в атмосфере накопилось несчётное количество разрушающих его веществ. А это способствует проникновению солнечной радиации на поверхность Земли, повышает риск возникновения рака кожи у людей, а также приводит к гибели морских животных и растений. Чтобы приобщиться к защите озонового слоя, простой человек может сократить использование аэрозолей, найти им альтернативную замену, а также интересоваться у производителей, какие именно фреоны входят в состав покупаемых холодильников и кондиционеров. Международный день охраны озонового слоя был установлен Генеральной ассамблеей ООН в 1994 г. и отмечается ежегодно 16 сентября.
По материалам из Википедии
К 25-летию со дня принятия Монреальского протокола по веществам, способствующим разрушению озонового слоя.
16 сентября — это ежегодный Международный день охраны озонового слоя, который был провозглашен Генеральной ассамблеей ООН в 1994 году. Девизом Международного дня охраны озонового слоя стали слова: «Сохрани небо: защити себя — защити озоновый слой». Дата Международного дня выбрана в память о дне подписания Монреальского протокола в 1987 году по веществам, разрушающим озоновый слой. Протоколом были определены меры, обязывающие участников ограничить, а затем полностью прекратить производство и потребление отдельных видов озоноразрушающих веществ.
Озоновый слой — это часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км. Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдаленных от Земли слоях атмосферы. А в 80-е годы 20 века ученые сделали открытие: в районе Антарктиды общее содержание озона уменьшилось в 2 раза. Именно тогда появилось название «озоновая дыра». Это объясняется тем, что в полярных областях воздух малоподвижен, вследствие чего, исчезновение там озона не компенсируется его заносом из других широт, и полярные «озонные дыры», особенно на Южном полюсе, весьма устойчивы.
Проблема сохранения озонового слоя относится к числу первостепенных для всех стран мира. Поскольку озоновый слой предохраняет Землю от жесткого ультрафиолетового излучения, повышенная доза которого приводит к заболеваниям кожи, повреждению глаз и ослаблению иммунной системы. Кроме того, ультрафиолетовое излучение губительно для планктона, гибель которого влечет за собой вымирание питающихся им морских животных. 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. Следовательно, даже незначительное сокращение уровня озона вызывает закономерную тревогу. Процесс разрушения озонового слоя в стратосфере нашей планеты напрямую зависит от использования в производстве и в быту химических веществ, содержащих хлор. Эти вещества нашли очень широкое применение в сельском хозяйстве и во многих других областях народного хозяйства. Также в атмосферу разрушающие озон хлорные соединения поступают с поверхности Земли непрерывно из миллионов аэрозольных упаковок, бытовых холодильников, рефрижераторов, в результате выбросов химических заводов. Поэтому, сохранение озонового слоя напрямую зависит от нашей деятельности. Это же нам жить на этой планете, нашим детям и нашим потомкам! Так зачем же мы сознательно лишаем нашу многострадальную планету, этот очаровательный голубой шарик, столь необходимого покрова? Без озонового слоя жизнь на Земле невозможна. И наша с вами задача защитить озоновый слой и сохранить жизнь на Земле.
Сотрудник отдела природы Северо-Казахстанского
областного историко-краеведческого музея
Лысенок Анна
Комментарии
Вам будет также интересно
Солнце выжгло жизнь на Земле 12 тысяч лет назад
В конце последнего ледникового периода наша планета пережила загадочный катаклизм, который привел к внезапному исчезновению многих видов животных. В Северной Америке вымерло 95% мегафауны, преимущественно млекопитающих, имеющих вес тела от 25 до 50 килограммов. Мелкие животные также пострадали, в частности исчезли более 10 видов птиц.
6. Способы восстановления озонового слоя
Нельзя сказать, что человечество не озабочено озоновой проблемой. Ряд мероприятий, связанных с прекращением загрязнения атмосферы уничтожающими озон веществами, проводится на международном уровне. Сюда следует отнести Венскую конвенцию 1985 года, Монреальский протокол 1987 года с уточнениями и дополнениями к нему, сделанные в Лондоне в 1990 году и в Копенгагене в 1992 году, предусматривающими прекращения производства галонов, фреонов, четыреххлористого углерода и метилхлороформа к 1996 году и сокращение в перспективе производства бромистого метила и хлорфторуглеродов.
Но упомянутые меры абсолютно недостаточны. Это связано с тем, что по подсчетам ученых, в атмосфере Земли уже находится столько вредных веществ, что даже при полном прекращении их производства они будут уничтожать озон еще в течение 50-70 лет. Так что же делать? Ответ очевиден - необходимо срочно разрабатывать эффективные меры защиты и восстановления озонового слоя.
Нельзя сказать, что в этом направлении ничего не делается. Наоборот, все время появляются предложения, как предотвратить нависшую над биосферой Земли опасность. Эти предложения можно разделить условно на две группы. В первую входят предложения, которые направлены на очищение атмосферы Земли от тех вредных веществ, которые в нее уже выброшены. Во вторую группу те из них, которые направлены на выработку дополнительного количества озона, компенсирующего его убыль.
Процесс очищения предлагается осуществлять несколькими способами. Например, выбрасывая с самолетов и ракет на высотах примерно в 15 км этан (С 2 Н 6) или пропан (С 3 Н 8). В реакции с этими веществами свободный хлор связывается в пассивный к озону хлористый водород. Как показало численное моделирование, положительный эффект может быть достигнут только при определенных сценариях воздействия. Связано это с возможностью появления вторичных реакций, в результате которых снова образуется хлор или содержащие хлор вещества, выделяющие под действием солнечного излучения свободный хлор. Исследования показали также, что рассматриваемый метод может привести к усилению парникового эффекта. В результате его осуществления образуются вещества, попадание которых в тропосферу и на поверхность Земли нежелательно, а влияние на всю совокупность химических процессов в атмосфере экологически небезопасно. Согласно расчетам авторов химического метода защиты озонового слоя, необходимо привнести в стратосферу около 50 000 тонн этана или пропана. Оценки показывают, что стоимость этого процесса составляет около 500 миллиардов долларов, что абсолютно нереально в настоящее время и в обозримом будущем.
Наряду с химическим воздействием на атмосферу предложены также физико-химические методы, основанные на использовании электромагнитного излучения. Облучая атмосферу на высоте 10 км излучением СО 2 -лазера, можно возбуждать молекулярные колебания фреонов. При достаточной интенсивности лазерного облучения молекулы фреонов расщепляются, выделяя атом хлора, который, соединяясь с водородосодержащими молекулами, превращается в хлористый водород, а соединяясь с кислородосодержащими молекулами, образует окись или двуокись хлора. Продукты этих реакций в конечном итоге выпадают на поверхность Земли в виде кислотных дождей. Поэтому для практического использования физико-химических методов и обеспечения их достаточной эффективности необходима строгая оптимизация режимов воздействия, которая авторами метода не проводилась. О том, что данный метод экологически небезопасен, было упомянуто.
В основе следующего метода очистки атмосферы от фреонов лежит микроволновое излучение, возбуждающее в определенной пространственной области разряд (СВЧ-разряд) с большой концентрацией в нем электронов. При соединении электронов с молекулами фреонов в зоне разряда образуется отрицательно заряженный атом хлора и свободные радикалы. Атом хлора, соединяясь с водородсодержащими молекулами, конвертируется в хлористый водород, который вымывается из тропосферы дождями. Свободные радикалы доокисляются до устойчивых соединений и также выводятся с дождями. Следует отметить, что наличие большого количества быстрых электронов в зоне СВЧ-разряда может привести к инициированию целого комплекса плазмохимических реакций, в результате которых образуются, например, оксиды азота, участвующие в уничтожении озона, и другие экологически вредные вещества, которые до этого в тропосфере отсутствовали.
Проведенные расчеты показали, что для получения разряда на высоте примерно в 10 км с последующей очисткой облученного объема воздуха средняя мощность излучения должна достигать 2*10 10 Вт. Производительность метода, выраженная в массе разлагаемого в единицу времени фреона, составляет примерно 30 кт/год. Эта величина равна примерно 0,3% от общего количества фреонов, выбрасываемых в атмосферу Земли. Известно, что различные типы веществ, уничтожающие озон, могут вступать в реакции между собой, образуя пассивные по отношению к озону соединения. Поэтому существенное нарушение их баланса в атмосфере может вызвать резкое увеличение темпа убыли озона. Подтверждением этого факта могут служить озоновые дыры в Антарктике, образование которых обусловлено вымораживанием в полярных облаках окислов азота.
Следовательно, очищение атмосферы Земли должно быть организованно таким образом, чтобы между озоноразрушающими веществами сохранялся баланс, обеспечивающий наименьшую скорость убывания озона. Возможность создания такой системы в настоящее время даже не рассматривается.
Теперь рассмотрим вторую группу предложений, которые направлены на выработку дополнительного озона, компенсирующего его убыль. Давно известно, что одним из источников озона является электрический заряд, широко используемый для этой цели в технологических процессах и в быту. Производительность этого способа может достигать 200 г озона на кВт час затраченной энергии, то есть примерно 5,5 г/МДж. Для его практического осуществления, устройство, инициирующее электрический разряд, размещается на борту летательного аппарата, курсирующего на высотах от 17 км до 25 км в течение длительного времени. Несмотря на внешнюю простоту и привлекательность рассматриваемого способа, он обладает недостатками, присущими всем электрическим разрядам и связанными с протекающими в них плазмохимическими реакциями, результатом которых может быть образование веществ, способствующих уничтожению озона. К тому же, для компенсации этим способом годовой убыли озона в размере 1% от его полного количества в атмосфере необходима энергия, равная примерно 1,6*10 11 кВт ч (6*10 17 Дж). Вряд ли в обозримом будущем удастся доставить такое количество энергии в атмосферу.
Есть предложение вырабатывать озон за счет облучения воздуха лазером с длиной волны около 200 нм. Это излучение хорошо поглощается атмосферным кислородом, а продуктами реакции фотодиссоциации являются атомы кислорода, которые, вступая в реакцию с атомарным кислородом, образуют озон. Основным недостатком этого способа является его низкая эффективность (примерно 30 г/кВт ч). Для компенсации годовой убыли озона таким способом необходимо количество энергии, равное 10 12 кВт ч (3,6*10 18 Дж). Такие затраты непосильны для современной цивилизации.
Предлагаются и другие способы, являющиеся разновидностями перечисленных выше. Например, вместо электрического разряда использовать высокоэнергетические электроны, выбрасываемые в стратосферу ускорителями, расположенные на борту летательного аппарата. Рассматривается возможность газоразрядной и оптической генерации озона, в частности, при помощи СВЧ-разряда.
Из приведенного краткого перечисления и анализа способов спасения озонового слоя Земли можно сделать вывод, что они либо экологически небезопасны, либо энергетически нереализуемые.
Глобальные проблемы экологии
Озоновый слой - слой атмосферы (стратосферы) с повышенным содержанием озона (О3), расположенный на высоте 20-45 км. Содержание озона в нем примерно в 10 раз выше, чем в атмосфере у поверхности Земли. Если весь этот озон собрать и сжать до давления...
Озоновая защита живого: проблема сохранения и возможность восстановления
Озоновый слой - проблема XXI века
В воздухе всегда присутствует озон, концентрация которого у земной поверхности составляет в среднем 10-6%. Озон образуется в верхних слоях атмосферы из атомарного кислорода в результате химической реакции под влиянием солнечной радиации...
Озоновый слой Земли
Поскольку наиболее активный разрушитель озонового слоя Земли - хлор, основные меры, разрабатываемые для сдерживания истощения озона, сводятся к снижению выбросов в атмосферу хлора и хлорсодержащих соединений, прежде всего фреонов...
Охрана атмосферного воздуха
Особые меры предусмотрены законодательством для охраны озонового слоя Земли от экологически опасных изменений. В соответствии со ст...
Охрана озонового слоя и климата
Предлагаемые в современном мире пути решения глобальных и региональных экологических проблем
Озомновый слой -- часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25--30 км, в умеренных 20--25, в полярных 15--20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О2) диссоциирует на атомы...
Разрушение озонового слоя. Методы борьбы
По материалам сайта www.natura.ru, по расчётам физиков, очистить атмосферу от фреонов можно всего за год, имея в качестве источника энергии один энергоблок атомной электростанции мощностью в 10 гВт. Известно, что солнце производит в секунду 5-6 т озона...
Современные хладагенты и проблемы экологии
Уже 100 лет как люди научились создавать искусственный холод, используя его в самых различных областях своей деятельности. Но по-настоящему массово холодильные и климатические установки начали применяться с 30-х годов прошлого века...
Состояние воздушной среды и ее основные естественные и искусственные загрязнители
По данным наблюдений за общим содержанием озона (ОСО) сетью наземных озонометрических станций Росгидромета и станций других стран СНГ и Латвии, а также измерений прибором Томс со спутника Метеор - 3 практически весь период с марта 1995г...
Озоновый слой охватывает весь земной шар и располагается на высотах 10-50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты...
3) выпадение кислотных дождей. Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности. 3.1 Парниковый эффект В настоящее время, наблюдаемое изменение климата...
Экологические последствия загрязнения атмосферы
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...
Экологические последствия ядерной войны
Оседание сажи и пыли и восстановление освещенности, которое рано или поздно все же произойдет, скорее всего, не будет являться таким уж благом. В настоящее время нашу планету окружает озоновый слой - часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км...
Экологические проблемы атмосферы. Кислые осадки. Проблема озонового слоя в атмосфере. Понятие о парниковом эффекте
Глобальная изменчивость или глобальные изменения в последние годы превратились в основную проблему исследований в области окружающей среды главным образом благодаря тому огромному влиянию...