Тема для сочинения по экологии. Что такое озоновые дыры и откуда они берутся. Наша планета укрыта толстым слоем атмосферы, который как бы он не был легок и прозрачен, все-таки защищает поверхность планеты от губительных космических лучей, от так называемой солнечной радиации. Если бы атмосфера не могла задерживать и ослаблять эти лучи, то все живое на планете просто вымерло бы или превратилось в странных мутантов. Основную часть самых опасных лучей поглощает самый верхний слой атмосферы – озоновый, который тонкой пленкой покрывает атмосферу и тем не менее спасает нас от излишнего облучения. К сожалению именно из-за своей тонкости озоновый слой очень легко повредить и многие атмосферные газы, особенно те, которые появились в ней искусственным путем, в результате промышленных выбросов или из бытовых отходов могут разрушить озоновый слой, тем самым позволяя космической радиации достичь земли. Чем больше изобретает человек разных приборов, тем выше в атмосфере содержание фреонов – самых опасных для озонового слоя соединений. Тем самым прогресс промышленности постепенно убивает жизнь на нашей планете и многие ученые уже давно это осознали и настойчиво ищут пути борьбы с этой напастью. Они пытаются заменить фреоны другими, менее опасными газами, ратуют за снижение объемов промышленных выбросов в атмосферу, убеждают правительства своих государств. В данный момент над полюсами планеты то и дело возникают озоновые дыры, явление которое напрямую не связано с вредными выбросами человечества, и носит природный характер, но если содержание вредных для озона веществ увеличится, эти дыры могут появиться уже над населенными территориями и тогда нам мало не покажется. Так что задача технического прогресса сейчас найти и использовать только те вещества, которые не будут губительны ни для озонового слоя, ни для самого человечества.
Вопреки распространенному мнению обывателей, что озоновая дыра является брешью в небесном пространстве, на самом деле она представляет собой участок значительного снижения уровня озона в стратосфере. В таких местах ультрафиолетовым лучам легче проникать к поверхности планеты и оказывать свое разрушительное воздействие на все живущее на ней.
В отличие от мест с нормальной концентрацией озона в дырах содержание «голубого» вещества составляет всего около 30 %.
Где находятся озоновые дыры?
Первая большая озоновая дыра была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Ее диаметр составлял около 1000 км, причем она появлялась каждый год в августе, а к началу зимы исчезала. Тогда исследователи определили, что концентрация озона над материком снижена на 50 %, а наибольшее его уменьшение было зафиксировано на высотах от 14 до 19 км.
Впоследствии еще одна крупная дыра (меньших размеров) была обнаружена над Арктикой, сейчас же ученым известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной по-прежнему остается та, что возникает над Антарктидой.
Как образуются озоновые дыры?
Поскольку на полюсах наблюдаются долгие полярные ночи, в этих местах происходит резкое снижение температуры и образуются стратосферные облака, содержащие ледяные кристаллики. Как следствие, в воздухе накапливается молекулярный хлор, внутренние связи которого разрываются с наступлением весны и появлением солнечного излучения.
Цепочка химических процессов, возникающих при устремлении в атмосферу атомов хлора, приводит к разрушению озона и образованию озоновых дыр. Когда Солнце начинает светить в полную силу, к полюсам направляются воздушные массы с новой порцией озона, благодаря чему дыра затягивается.
Почему появляются озоновые дыры?
Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них – загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.
Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы. Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества.
Возникновению озоновых дыр способствуют и реактивные самолеты, в двигателях которых также образуются окислы азота. Чем выше мощность турбореактивного двигателя, тем выше температура в камерах его сгорания и тем больше азотных окислов попадает в атмосферу. Согласно исследованиям, ежегодные объемы азота, выбрасываемого в воздух, составляют 1 миллион тонн, из них треть приходится на самолеты. Еще одна причина разрушения озонового слоя – минеральные удобрения, которые при внесении в землю вступают в реакцию с почвенными бактериями. В этом случае в атмосферу попадает закись азота, из которой образуются окислы.
К каким последствиям для человечества могут привести озоновые дыры?
В силу ослабления озонового слоя увеличивается поток солнечной радиации, что в свою очередь, может привести к гибели растений и животных. Влияние озоновых дыр на человека выражается прежде всего в увеличении числа раковых заболеваний кожи. Ученые подсчитали, что если концентрация озона в атмосфере упадет хотя бы на 1%, то число больных раком возрастет примерно на 7000 человек в год.
Именно поэтому сейчас экологи бьют тревогу и пытаются предпринять все необходимые меры для защиты озонового слоя, а конструкторы разрабатывают экологически безопасные механизмы (самолеты, ракетные системы, наземный транспорт), выбрасывающие в атмосферу меньшее количество окислов азота.
Содержание
Введение
1. Озоновые дыры и причины их возникновения
1.1 Источники разрушения озонового слоя
1.2 Озоновая дыра над Антарктикой
2. Основные мероприятия по защите озонового слоя
3. Правило оптимальной компонентной дополнительности
4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.
Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разрушение озонного слоя Земли. Озон — трехатомная форма кислорода, образуется в верхних слоях атмосферы под действием жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения Солнца.
Сегодня озон беспокоит всех, даже тех, кто раньше не подозревал о существовании озонного слоя в атмосфере, а считал только, что запах озона является признаком свежего воздуха. (Недаром озон в переводе с греческого означает ”запах”.) Этот интерес понятен – речь идёт о будущем всей биосферы Земли, в том числе и самого человека. В настоящее время назрела необходимость принять определённые обязательные для всех решения, которые позволили бы сохранить озонный слой. Но чтобы эти решения были правильны, нужна полная информация о тех факторах, которые изменяют количество озона в атмосфере Земли, а также о свойствах озона, о том, как именно он реагирует на эти факторы.
1. Озоновые дыры и причины их возникновения
Озоновый слой — это широкий атмосферный пояс, простирающийся на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли. Химически озон — это молекула, состоящая из трех атомов кислорода (молекула кислорода содержит два атома). Концентрация озона в атмосфере очень мала, и небольшие изменения количества озона приводят к серьезным изменениям интенсивности ультрафиолета, достигающего земной поверхности. В отличии от обычного кислорода озон неустойчив, он легко переходит в двухатомную, устойчивую форму кислорода. Озон – гораздо более сильный окислитель, чем кислород, и это делает его способным убивать бактерии, подавлять рост и развитие растений. Впрочем, из-за его низкой в обычных условиях концентрации в приземных слоях воздуха эти его особенности практически не влияют на состояние живых систем.
Гораздо важнее его другое свойство, делающее этот газ совершенно необходимым для всей жизни на суше. Это свойство – способность озона поглощать жесткое (коротковолновое) ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца. Кванты жесткого УФ обладают энергией, достаточной для разрыва некоторых химических связей, поэтому его относят к ионизирующим излучениям. Как и другие излучения этого рода, рентгеновское и гамма-излучение, оно вызывает многочисленные нарушения в клетках живых организмов. Озон образуется под воздействием высокоэнергетичной солнечной радиации, стимулирующей реакцию между О2 и свободными атомами кислорода. Под воздействием умеренной радиации он распадается, абсорбируя энергию этой радиации. Таким образом, этот цикличный процесс «съедает» опасный ультрафиолет.
Молекулы озона, как и кислорода, электрически нейтральные, т.е. не несут электрического заряда. Поэтому само по себе магнитное поле Земли не влияет на распределение озона в атмосфере. Верхний слой атмосферы – ионосфера, практически совпадает с озоновым слоем.
В полярных зонах, где силовые линии магнитного поля Земли замыкаются на ее поверхности, искажения ионосферы весьма значительны. Количество ионов, в том числе и ионизированного кислорода, в верхних слоях атмосферы полярных зон снижено. Но главная причина малого содержания озона в области полюсов – малая интенсивность солнечного облучения, падающего даже во время полярного дня под малыми углами к горизонту, а во время полярной ночи отсутствуют вовсе. Площадь полярных «дыр» в озоновом слое – надежный показатель изменений общего содержания озона в атмосфере.
Содержание озона в атмосфере колеблется вследствие многих естественных причин. Периодические колебания связаны с циклами солнечной активности; многие компоненты вулканических газов способны разрушать озон, поэтому повышение вулканической активности ведет к снижению его концентрации. Благодаря высоким, сверураганным скоростям воздушных потоков в стратосфере разрушающие озон вещества разносятся на большие площади. Переносятся не только разрушители озона, но и он сам, поэтому нарушения концентрации озона быстро разносятся на большие площади, а локальные небольшие «дыры» в озоновом щите, вызванные, например, запуском ракеты, сравнительно быстро затягиваются. Только 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.
1.1 Источники разрушения озонового слоя
Среди разрушители озонного слоя можно выделить:
1) Фреоны.
Озон разрушается под воздействием соединений хлора, известных как фреоны, которые, также разрушаясь под воздействием солнечной радиации, освобождают хлор, «отрывающий» от молекул озона «третий» атом. Хлор в соединения не образовывает, но служит катализатором «разрыва». Таким образом, один атом хлора способен «погубить» много озона. Считается, что соединения хлора способны оставаться в атмосфере от 50 до 1500 лет (в зависимости от состава вещества) Земли. Наблюдения за озоновым слоем планеты проводились антарктическими экспедициями с середины 50-х.
Озоновая дыра над Антарктидой, увеличивающаяся по весне и уменьшающаяся к осени, была обнаружена в 1985 году. Открытие метеорологов вызвало цепь последствий экономического характера. Дело в том, что в существовании «дыры» была обвинена химическая промышленность, производящая вещества, содержащие фреоны, способствующие разрушению озона (от дезодорантов до холодильных установок).
В вопросе о том насколько человек повинен в образовании «озоновых дыр» — единого мнения нет.
С одной стороны – да, безусловно повинен. Производство соединений, приводящих к разрушению озона, следует свести к минимуму, а лучше и вообще прекратить. То есть отказаться от целого сектора промышленности, с оборотом в многие миллиарды долларов. А если не отказаться — то перевести ее на «безопасные» рельсы, что тоже стоит денег.
Точка зрения скептиков: человеческое влияние на атмосферные процессы, при всей его разрушительности в локальном плане, в планетарном масштабе — ничтожно. Антифреоновая кампания «зеленых» имеет вполне прозрачную экономическую и политическую подоплеку: с ее помощью крупные американские корпорации (Дюпон, например), душат своих зарубежных конкурентов, навязывая соглашения по «охране окружающей среды» на государственном уровне и насильно вводя новый технологический виток, который более слабые в экономическом отношении государства выдержать не в состоянии.
2) Высотные самолёты.
Разрушению озонного слоя способствуют не только фреоны, выделяющиеся в атмосферу и попадающие в стратосферу. К разрушению озонного слоя причастны и окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах. Но окислы азота образуются и в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолётов. Окислы азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования окислов азота тем больше, чем выше температура, т. е. чем больше мощность двигателя.
Важна не только мощность двигателя самолёта, но и высота, на которой он летает и выпускает разрушающие озон окислы азота. Чем выше образуется окись или закись азота, тем он губительнее для озона.
Общее количество окиси азота, которое выбрасывается в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд. т. Примерно треть этого количества выбрасывается самолётами выше среднего уровня тропопаузы (11 км). Что касается самолётов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолётов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают преимущественно на высотах озонного слоя.
3) Минеральные удобрения.
Озон в стратосфере может уменьшаться и за счет того, что в стратосферу попадает закись азота N2 O, которая образуется при денитрификации связанного почвенными бактериями азота. Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхнем слое океанов и морей. Процесс денитрификации напрямую связан с количеством связанного азота в почве. Таким образом, можно быть уверенным в том, что с ростом количества вносимых в почву минеральных удобрений будет в такой же мере увеличиваться и количество образованной закиси азота N2 O. Далее, из закиси азота образуются окислы азота, которые и приводят к разрушению стратосферного озона.
4) Ядерные взрывы.
При ядерных взрывах выделяется очень много энергии в виде тепла. Температура, равная 60000К устанавливается уже через несколько секунд после ядерного взрыва. Это энергия огненного шара. В сильно нагретой атмосфере происходят такие преобразования химических веществ, какие при нормальных или не происходят, или протекают очень медленно. Что касается озона, его исчезновения, то наиболее опасными для него являются образующиеся при этих преобразованиях окислы азота. Так, за период с 1952 по 1971 г. в результате ядерных взрывов в атмосфере образовалось около 3 млн т. окислов азота. Дальнейшая судьба их такова: они в результате перемешивания атмосферы попадают на разные высоты, в том числе и в атмосферу. Там они вступают в химические реакции с участием озона, приводя к его разрушению.
5) Сжигание топлива.
Закись азота обнаруживается и в дымовых газах электростанций. Собственно, о том, что окись и двуокись азота присутствуют в продуктах сгорания, было известно давно. Но эти высшие окислы не влияют на озон. Они, конечно, загрязняют атмосферу, способствуют образованию в ней смога, но довольно быстро удаляются из тропосферы. Закись же азота, как уже говорилось, опасна для озона. При низких температурах она образуется в таких реакциях:
N2 + O + M = N2 O + M,
2NH3 + 2O2 =N2 O = 3H2 .
Масштаб этого явления очень значителен. Таким путём в атмосфере ежегодно образуется примерно 3 млн т. закиси азота! Эта цифра говорит о том, что этот источник разрушения озона существенный.
1.2 Озоновая дыра над Антарктикой
О значительном уменьшении общего содержания озона над Антарктикой впервые было сообщено в 1985 г. Британской антарктической службой на основании анализа данных озонометрической станции Хэлли-Бей (76 гр. ю. ш.). Уменьшение озона наблюдалось этой службой и на Аргентинских островах (65 гр. ю. ш.).
С 28 августа по 29 сентября 1987 г. было выполнено 13 полётов самолёта-лаборатории над Антарктикой. Эксперимент позволил зарегистрировать зарождение озонной дыры. Были получены её размеры. Исследования показали, что наибольшее уменьшение количества озона имело место на высотах 14 — 19 км. Здесь же приборы зарегистрировали наибольшее количество аэрозолей (аэрозольные слои). Оказалось, что, чем больше имеется аэрозолей на данной высоте, тем меньше там озона. Самолёт — лаборатория зарегистрировал уменьшение озона, равное 50%. Ниже 14 км. изменений озона было несущественным.
Уже к началу октября 1985 г. озонная дыра (минимум количества озона) охватывает уровни с давлением от 100 до 25 гПа, а в декабре диапазон высот, на которых она наблюдается, расширяется.
Во многих экспериментах измерялось не только количество озона и других малых составляющих атмосферы, но и температуры. Была установлена самая тесная связь между количеством озона в стратосфере и температурой воздуха там же. Оказалось, что характер изменения количества озона тесно связан с тепловым режимом стратосферы над Антарктидой.
Образование и развитие озонной дыры в Антарктиде наблюдали английские учёные и в 1987 г. Весной общее содержание озона уменьшилось на 25%.
Американские исследователи проводили измерения в Антарктике зимой и ранней весной 1987 г. озона и других малых составляющих атмосферы (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2 O, CH4 ) c помощью специального спектрометра. Данные этих измерений позволили очертить область вокруг Южного полюса, в которой количество озона уменьшено. Оказалось, что эта область совпадает практически в точности с крайним полярным стратосферным вихрем. При переходе через край вихря резко менялось количество не только озона, но и других малых составляющих, оказывающих влияние на разрушение озона. В пределах озонной дыры (или, другими словами, полярного стратосферного вихря) концентрация HCl, NO2 и азотной кислоты была значительно меньше, чем за пределами вихря. Это имеет место потому, что хлорины в продолжении холодной полярной ночи разрушают озон в соответствующих реакциях, выступая в них как катализаторы. Именно в каталитическом цикле с участием хлора происходит основное уменьшение концентрации озона (по крайней мере 80% этого уменьшения).
Эти реакции протекают на поверхности частиц, составляющих полярные стратосферные облака. Значит, чем больше площадь этой поверхности, т. е. чем больше частиц стратосферных облаков, а значит, и самих облаков, тем быстрее в конце концов распадается озон, а значит, тем эффективнее образуется озонная дыра.
2. Основные мероприятия по защите озонового слоя
Поскольку наиболее активный разрушитель озонового щита Земли – хлор, основные меры, разрабатываемые для сдерживания истощения озона, сводятся к снижению выбросов в атмосферу хлора и хлорсодержащих соединений, прежде всего фреонов. Одна из главных технологических задач, решения которой ищут во всех промышленно развитых странах, — замена фреонов на другие хладагенты, не содержащие хлора и вместе с тем не уступающие фреонам по основным физическим свойствам и химической инертности.
Другая задача, уже практически решенная в ракетоносителе «Энергия», заключается в переводе ракетной техники и высотной реактивной авиации на экологически безопасные виды топлива и двигатели.
Снижение выбросов оксидов азота наземными промышленными, энергетическими и транспортными системами имеет значение не только для снижения кислотности осадков и решения проблемы «кислых дождей». Окислы азота не полностью вымываются осадками, часть их достигает высот, на которых существует озоновый слой, и вносит свою лепту в его истощение.
Хотя окислы азота, по сравнению с хлором, в 10 тысяч раз менее активны как разрушители озона, их выброс в атмосферу многократно превышает выброс хлора. Это повышает важность разработки двигателей, энергетических установок, котлов, новых видов топлива и способов его сжигания, которые сводили бы к минимуму образование и выброс в атмосферу окислов азота.
Первая международная конвенция по мерам предохранения озонового слоя была заключена в Вене в 1985 году. Через несколько месяцев после нее была обнаружена «озоновая дыра» в Южном полушарии. После этого в Монреале был подписан протокол, обязывающий страны-участницы избавляться от своих вредных фреонов. В 1990, 1992 и 1997 гг. список разрушительных веществ пополнялся. В случае его соблюдения всеми странами (а Китай, например, и Индия конвенцию не подписали, рассудив, что она им «не по карману») прогнозисты обещали восстановление озонового слоя к 2150 году. Главными производителями вредных для озона соединений (90% от общемирового объема) называются развивающиеся страны (которые, по сути, являются потребителями устаревшей продукции «цивилизованных» стран) и страны бывшего СССР.
В то же время заявлено, что выброс фреонов в атмосферу, в 1986 году, достигавший 1.1 миллиона тонн, к 1996 г. снизился до 160 тысяч тонн. Без Монреальской конвенции к 2010 году мы имели бы 8 миллионов тонн годовых выбросов.
3. Правило оптимальной компонентной дополнительности
Правило оптимальной компонентной дополнительности гласит, что никакая экосистема не может самостоятельно существовать при искусственно созданном избытке или недостатке одного из экологических компонентов.
«Нормой» экологического компонента следует считать ту, которая обеспечивает экологическое равновесие определенного типа, позволяющее функционировать именно той экосистеме, которая эволюционно сложилась и соответствует балансу в природной надсистеме и всей иерархии природных систем на данной единице пространства (в конкретном биотопе).
4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем
Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем гласит, что разрушение более трех уровней в экосистемной иерархии абсолютно необратимо и катастрофично.
Иерархические уровни геохор (биохор) – это расположение в порядке от высшего к низшему. Различают пять основных уровней угеохор и биохор:
— гигахоры – главнейшие элементы биосферы и географической оболочки: океаны и материки, биоклиматические пояса и биогеографические царстваразмером более 106 км2 ;
— мегахоры – единицы природно-хозяйственного и биогеографического (фитогеографического) районирования размером 103 -105 км2 ;
— макрохоры – территория конкретных ландшафтов, размером 10-10-2 км2 ;
— микрохоры и мезохоры – морфологические единицы ландшафта, размером 10-1 -10-2 км2 и входящие в их состав биогеоценозы.
Каждая подсистема следует за своей системой, вернее, развитие надсистемы определяет многие ограничения в развитии входящих в нее подсистем. Такой процесс «подталкивания», направления развития характерен для всего системного мира как в сверхдлинных отрезках эволюционного времени, так и в сравнительно коротких сроках индивидуального развития. Всюду есть взаимоотношения в иерархии систем — эволюция эволюций и развитие развитей. Если развитие относительно детерминировано воздействием иерархии надсистем, а отчасти и подсистем в прошлом (подсистемы, изменяясь, не могут не влиять на целое, пример тому мутации), то характер процессов не изменится и в будущем, во всяком случае ближайшем (в масштабе характерного времени систем). И хотя принцип «развитие есть движение движений во всей иерархии значимых систем» не позволяет создать одной безальтернативной модели, все же можно прогнозировать вероятный ход событий.
Н.Ф. Реймерс (1994) отмечает, что закон неравномерности развития систем, или, лучше, закон разновременности развития (изменения) подсистем в больших системах может быть сформулирован в таком виде: системы одного уровня иерархии (как правило, подсистемы системы более высокого уровня организации) развиваются не строго синхронно — в то время, когда одни из них достигли более высокого уровня развития, другие ещё остаются в менее развитом состоянии.
Заключение
Все глобальные экологические проблемы взаимосвязаны, и ни одна из них не должна рассматриваться в изоляции от других.
Казалось бы, количество озона в атмосфере очень велико – около 3 миллиардов тонн. Это, однако, ничтожная доля от всей атмосферы. Если бы весь озон атмосферы находился в приземном слое воздуха, то при «нормальных условиях» (давления 1 атмосфера и температура 25 градусов Цельсия) толщина озонового экрана, защищающего Землю от жесткого УФ-излучения Солнца, составляла бы всего около 3мм. Вместе с тем эффективность озонового слоя очень велика. В частности, специалистами рассчитано, что снижение содержания озона на 1% ведет к такому повышению интенсивности УФ-облучения поверхности, в результате которого количество смертей от рака кожи возрастет на 6-7 тысяч человек в год.
Необходимо срочно принимать меры к охране озонового слоя: разрабатывать безвредные хладагенты, способные заменить фреоны в промышленности и быту, экологически безопасные двигатели самолетов и космических ракетных систем, разрабатывать технологии, уменьшающие выбросы окислов азота в промышленности и на транспорте. Существующие международные соглашения по озону, Венская международная конвенция по охране озонового слоя и Монреальский протокол, обязывающий подписавшие его государства вести работу в конкретных направлениях, пока недостаточно эффективны. Еще недостаточно осознана людьми опасность, еще мало талантливых исследователей и инженеров работают в этой области. А время не ждет.
Список использованной литературы
1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 455 с.
2. Дедю И.И. Экологический эниклопедический словарь. – Кишинев: Мир, 1990. – 568 с.
3. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. законы эволюции и самоорганизации слоднх систем. – М.: Наука, 1994. – 250 с.
4. Кормилицин З.И. Основы экологии. – М.: «Интерстиль», 1997. – 364 с.
5. Общая экология: взаимодействие общества и природы. – СПб.: Химия, 1997.- 352 с.
6. Сверлова Л.И., Воронина Н.В. Загрязнение природной среды и экологическая потология человека. – Хабаровск.: ХГАЭП, 1995. – 106-108 с.
7. Розанов С.И. Общая экология. – СПб.: Издтельство «Лань», 2001. – 288 с.
МИНИСТРЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУВПО УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)
ФАКУЛЬТЕТ ЛЁТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
КАФЕДРА ПАСОП РЕФЕРАТ на тему:Озоновые дыры: причины ипоследствия
Выполнил: Базаров М.А.
Руководитель: Морозова М.М.
Ульяновск 2012 Содержание
Введение
1. Причины
2. Последствия
3. Географическое расположение
4. Роль ВС гражданской и военной авиации в образовании озоновых дыр
5. Пути решения проблем
Заключение Введение
С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы. Он достиг огромной силы в текущем столетии и особенно в последнее время. 5 млрд. наших современников оказывают на природу такое же по маштабам воздействие, какое могли оказать люди каменного века, если бы их численность составила 50 млрд. человек, а количество высвобождаемой энергии, получаемой землёй от солнца.
С тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширялся объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.
Расход невозобновимого сырья повышается, всё больше пахотных земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает состояние воздушного пространства нашей планеты.
Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.
В результате перед обществом возникла дилемма: либо бездумно катиться к своей неизбежной гибели в надвигающейся экологической катастрофе, либо сознательно превратить созданные гением человека могучие силы науки и техники из орудия, ранее обращенного против природы и самого человека, в орудие их защиты и процветания, в орудие рационального природопользования.
Над миром нависла реальная угроза глобального экологического кризиса, понимаемая всем населением планеты, а реальная надежда на его предотвращение состоит в непрерывном экологическом образовании и просвещении людей.
Всемирная организация здравоохранения определила, что здоровье человека на 20% зависит от его наследственности, на 20% от состояния окружающей среды, на 50% от образа жизни и на 10% от медицины. В ряде регионов России к 2005 году предполагается следующая динамика факторов, влияющих на здоровье человека: роль экологии возрастет до 40%, действие генетического фактора увеличится до 30%, до 25% уменьшится возможность поддержания здоровья за счёт образа жизни и до 5% снизится роль медицины.
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 настоящей работы явилось обобщение литературных данных о причинах и последствиях разрушения озонового слоя, а также способах решения проблемы образования “озоновых дыр”.
озоновый слой дыра экологический 1. Причины
Озоновая дырам — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя.
Согласно другой гипотезе, процесс образования «озоновых дыр» может быть в значительной мере естественным и не связан исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации.
Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 году, на Южном полушарии, над Антарктидой, группой британских учёных: Дж. Шанклин (англ.), Дж. Фармен (англ.), Б. Гардинер (англ.), опубликовавших соответствующую статью в журнале Nature. Каждый август она появлялась, а в декабре — январе прекращала своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра, но меньших размеров. На данном этапе развития человечества, мировые ученые доказали, что на Земле существует громадное количество озоновых дыр. Но наиболее опасная и крупная расположена над Антарктикой.
К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, моноксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона приведены в статье про озоновый слой.
Хлор «съедает» и озон, и атомарный кислород за счет протекания довольно быстрых реакций:
О3 + Сl = О2 + ClO
СlO + O = Cl + O2
Причем последняя реакция приводит к регенерации активного хлора. Хлор, таким образом, даже не расходуется, разрушая озоновый слой.
Летом и весной концентрация озона повышается. Над полярными областями она всегда выше, чем над экваториальными. Кроме того, она меняется по 11-летнему циклу, совпадающему с циклом солнечной активности. Все это было уже хорошо известно, когда в 1980-х гг. наблюдения показали, что над Антарктикой год от года происходит медленное, но устойчивое снижение концентрации стратосферного озона. Это явление получило название «озоновая дыра» (хотя никакой дырки в собственном значении этого слова, конечно, не было).
Позднее, в 90-е гг прошлого века такое же уменьшение стало происходить и над Арктикой. Феномен Антарктической “озоновой дыры” пока не понятен: то ли “дыра” возникла в результате антропогенного загрязнения атмосферы, то ли это естественный геоастрофизический процесс.
Среди версий образования озоновых дыр можно назвать:
влияние частиц, выбрасываемых при атомных взрывах;
полеты ракет и высотных самолетов;
реакции с озоном некоторых веществ, производимых химическими заводами. Это в первую очередь хлорированные углеводороды и особенно фреоны – хлорфторуглероды, или углеводороды, в которых все или большая часть атомов водорода, заменены атомами фтора и хлора.
Хлорфторуглероды широко применяются в современных бытовых и промышленных холодильниках (поэтому их называют «хладонами»), в аэрозольных баллончиках, как средства химической чистки, для тушения пожаров на транспорте, как пенообразователи, для синтеза полимеров. Мировое производство этих веществ достигло почти 1,5 млн. т/год.
Будучи легколетучими и довольно устойчивыми к химическим воздействиям, хлорфторуглероды после использования попадают в атмосферу и могут находиться в ней до 75 лет, достигая высоты озонового слоя. Здесь под действием солнечного света они разлагаются, выделяя атомарный хлор, который и служит главным «нарушителем порядка» в озоновом слое. [1] 2. Последствия
Озоновая дыра представляет опасность для живых организмов, поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерных доз ультрафиолетового излучения Солнца. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.
Озон в стратосфере защищает Землю от разрушительной ультрафиолетовой, солнечной радиации. Разрушение озонового слоя позволит большему количеству солнечной радиации достигнуть поверхности Земли.
Каждый потерянный процент содержания озона в стратосфере приводит к увеличению интенсивности воздействия ультрафиолетовой, солнечной радиации на 1,5-2 процента, по данным Агентства по охране окружающей среды США. Для человека увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения, прежде всего опасно-воздействием солнечной радиации на кожу и глаза.
Радиация с длиной волн в спектре от 280 до 320 нанометров – УФ лучи, которые частично блокируются озоном – могут вызвать преждевременное старение и рост числа раковых заболеваний кожи, а также поражение растений и животных.
Радиация с длиной волн больше, чем 320 нанометров, УФ спектра, практически не поглощается озоном и фактически необходима человеку для формирования витамина Д. УФ радиация с длиной волн в спектре 200 – 280 нанометров может вызвать серьезные последствия для биологических организмов. Однако излучение этого спектра практически полностью поглощается озоном. Таким образом, «ахиллесова пята» земной жизни – это излучение довольно узкого спектра УФ волн длиной от 320 до 280 нанометров. С сокращением длины волн усиливается их способность причинять вред живым организмам и ДНК. К счастью, способность озона поглощать ультрафиолетовую радиацию растет пропорционально сокращению длины волны излучения. [2]
· Увеличение количества случаев заболевания раком кожи.
· Подавление иммунной системы человека.
· Поражение глаз.
Ультрафиолетовая радиация может повредить роговую оболочку глаза, соединительную оболочку глаза, хрусталик и сетчатку глаза. Ультрафиолетовая радиация может вызвать фотокератозиз (или снежную слепоту), похожий на солнечный ожег роговой или соединительной оболочки глаза. Увеличение воздействия ультрафиолетовой радиации на людей в следствии разрушения озонового слоя приведет к увеличению числа людей с катарактой, по мнению авторов «Как спасти нашу кожу». Катаракта закрывает хрусталик глаза, снижая остроту зрения, и может вызвать слепоту.
· Уничтожение урожаев. [1] 3. Географическое расположение
Утоньшение озонового слоя стали фиксировать в 70-х годах. Особенно значительно он уменьшился над Антарктидой, что и привело к появлению расхожего выражения “озоновая дыра”. Малые дыры фиксируются так же в северном полушарии – над Арктикой, в районе космодромов Плесецк и Байконур. В 1974 г. двое ученых из Калифорнийского университета – Марио Молина и Шервурд Роуленд – выдвинули гипотезу, что основным фактором разрушения озона выступают газы фреоны, используемые в холодильной и парфюмерной промышленности. Менее значительные озоноразрушающие факторы – полеты ракет и сверхзвуковых самолетов.
Расположение «озоновых дыр» тяготеет к локализации положительных Мировых магнитных аномалий. На Южном полушарии это Приантарктическая, а на Северном -Восточно-Сибирская мировая магнитная аномалия. Причем, могущество Сибирской аномалии растет настолько сильно, что даже в Новосибирске вертикальная составляющая геомагнитного поля растет ежегодно на 30 гамм (нанотесла).
Утрата озонового слоя над Арктическим бассейном была в этом году столь значительной, что впервые в истории наблюдений можно говорить о возникновении «озоновой дыры», сходной с антарктической. На высотах свыше 20 км потери озона составили порядка 80%. Вероятной причиной этого явления называется необычно долгое сохранение сравнительно низких температур в стратосфере на этих широтах. [3] 4. Роль ВС гражданской и военной авиации в образованииозоновых дыр
Разрушению озонного слоя способствуют не только фреоны, выделяющиеся в атмосферу и попадающие в стратосферу. К разрушению озонного слоя причастны и окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах. Но окислы азота образуются и в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолётов. Окислы азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования окислов азота тем больше, чем выше температура, т. е. чем больше мощность двигателя.
Важна не только мощность двигателя самолёта, но и высота, на которой он летает и выпускает разрушающие озон окислы азота. Чем выше образуется окись или закись азота, тем он губительнее для озона.
Общее количество окиси азота, которое выбрасывается в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд т.. Примерно треть этого количества выбрасывается самолётами выше среднего уровня тропопаузы (11 км). Что касается самолётов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолётов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают преимущественно на высотах озонного слоя. [4] 5. Пути решения проблем
Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся.
Также мы – все люди должны это 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 его нужно подпитывать. Сначала с этой целью предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и на грузовых самолетах «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы. Однако этот проект (вероятно, он был первым проектом «лечения» планеты) не осуществлен.
Иной путь предлагает российский консорциум «Интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. Уже в ближайшее время совместно с немецкой фирмой «Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода.
Если этот эксперимент окажется удачным, в дальнейшем предполагается использовать опыт российской орбитальной станции «Мир» и создать на высоте 400 км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах потребуются лишь для периодических осмотров и ремонта. [3] Заключение
Возможности воздействия человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог предположить что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как – то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ, были США и меры эти были совершенно недостаточны. Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.
Проблема исторических и современных изменений климата оказалась очень сложной и не находит решения в схемах однофактоpного детерминизма. Наяду с ростом концентрации углекислого газа важную роль играют изменения озоносфеpы, связанные с эволюцией геомагнитного поля. Разработка и проверка новых гипотез являются необходимым условием познания закономерностей общей циркуляции атмосферы и других геофизических процессов, влияющих на биосферу.
Размещено на Allbest.ru
…
Озоновые
“дыры”: новый взгляд
В начале 80-х годов английские и японские ученые выяснили, что с конца 70-х годов над Антарктикой непрерывно истощается
озоносфера – слой атмосферного озона. Наземные и спутниковые измерения обнаружили своего рода озоновую “дыру”, в которой озона в столбе
воздуха было на 30-50% меньше нормы. Эта “дыра” в Антарктике наблюдается весной (сентябрь – ноябрь), в другие сезоны содержание озона ближе
к норме. Заметнее всего это уменьшение на высотах 15-25 км, в слое с максимальным содержанием озона. Позднее выяснилось, что озона в атмосфере
становится все меньше и меньше также в средних и высоких широтах Северного полушария зимой – весной (январь – март), особенно над Европой, США, Тихим
океаном, Европейской частью России, Восточной Сибирью и Японией.
Детальные измерения показали, что при общем истощении озоносферы содержание озона возрастало, в частности, над Лабрадором
(северо-восток Канады) в январе. Временами (например, в 1988 г.) оно увеличивалось и над Антарктикой. Однако в целом содержание озона в атмосфере за
последние два десятилетия значительно уменьшилось.
Жизнь на Земле немыслима без озонового слоя, предохраняющего все живое от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Исчезновение
озоносферы привело бы к непредсказуемым последствиям – вспышке рака кожи, уничтожению планктона в океане, мутациям растительного и животного мира.
Поэтому так важно понять причины возникновения озоновой “дыры” над Антарктикой и уменьшения содержания озона в Северном полушарии.
Озон образуется в верхней стратосфере (40-50 км) при фотохимических реакциях с участием кислорода, азота, водорода и хлора. В
нижней стратосфере (10-25 км), где озона больше всего, главную роль в сезонных и более длительных изменениях его концентрации играют процессы переноса
воздушных масс. Содержание озона здесь определяют химический состав атмосферы и долговременные (с периодом более 10 лет) вариации процессов переноса.
Разрушается же он, взаимодействуя с выбрасываемыми в атмосферу веществами, содержащими хлор (фреонами и галонами),
которые используют в различных отраслях промышленности. Многочисленные измерения и расчеты свидетельствуют о том, что эти реакции протекают в основном
на поверхности полярных стратосферных облаков, которые образуются здесь при очень низких (менее -80°С) температурах. После окончания полярной ночи, в
сентябре, с восходом солнца образуются атомы хлора, разрушающие молекулы озона. Наблюдения показали, что подобный химический механизм действует и в Арктике (в
январе – марте). Температура нижней стратосферы в Арктике выше, чем в
Антарктике, поэтому полярные стратосферные облака здесь образуются реже, так что озоновая “дыра” регистрируется
главным образом над Антарктикой. Ключевой элемент этого механизма разрушения озона – именно полярные стратосферные облака, образующиеся только при очень
низких температурах. Такие температуры над Антарктикой обусловлены сильными западными ветрами, которые формируют своеобразный полярный “барьер”
(его называют также полярным вихрем), препятствуя межширотному обмену теплом и озоном.
При любом обсуждении проблемы озоновой “дыры” возникают следующие вопросы:
почему она проявилась только в конце 80-х годов;
существуют ли долговременные процессы в стратосфере, способствующие образованию температурного “барьера”, и
как они связаны с наблюдаемыми аномалиями?
Ответы на них надо искать в системе “океан – атмосфера”. Изменения циркуляции атмосферы вызваны стационарными
планетарными волнами, которые проникают в стратосферу в зимне-весенний период, сильно влияя на распределение озона и других ее составляющих в средних и
высоких широтах. Один из источников этих волн – разные температуры над поверхностями континентов и океанов, поэтому изменения температуры океанской
поверхности сказываются на волновой активности. При длительном же ослаблении волновой активности усиливаются западные ветры в стратосфере, охлаждается ее
нижняя часть, формируются полярные стратосферные облака и, тем самым, условия для разрушения озона. Циркуляция в стратосфере за последние 20 лет могла сильно
измениться. Так что основной причиной озоновой “дыры” в Антарктике вполне может быть длительное ослабление волновой активности стратосферы,
связанное с очень медленными процессами в Мировом океане.
Сопоставив изменения волновой активности стратосферы и содержания озона в 1979-1992 гг., специалисты заключили, что
ослаблению активности отвечает снижение концентрации озона в средних и высоких широтах из-за меньшего межширотного обмена. Похоже, что летом 1980 г. резко изменилась
циркуляция в стратосфере и возникли условия для образования озоновой “дыры”.
Чем же вызваны столь серьезные изменения? Видимо, это результат сразу нескольких крупномасштабных процессов в Мировом
океане: “капризов” Эль-Ниньо в Тихом океане (теплое сезонное поверхностное течение у берегов Эквадора и Перу, параметры которого меняются
год от года), аномалий температур значительных участков поверхности в Атлантическом и Индийском океанах. Из общих физических соображений ясно, что
как ежегодные, так и более длительные изменения в стратосфере связаны прежде всего с аномалиями температуры океанов. Современные математические методы
позволяют выявить наиболее характерные черты этих связей и проследить их эволюцию. Результаты соответствующих расчетов свидетельствуют о том, что
изменения концентрации озона в атмосфере, циркуляции в стратосфере, температуры поверхности Атлантического океана хорошо согласуются между собой. Так что, в
частности, изменения концентрации озона в атмосфере Северного полушария в зимнее время могут быть результатом температурных аномалий в Атлантике.
Подобный подход позволяет не только установить подлинные причины наблюдаемых изменений в озоносфере, но и оценить влияние на
нее антропогенных факторов, о котором столько говорилось в последние годы. Это влияние оказывается наибольшим над Западной Европой (более 70%), восточным
побережьем США (60-70%), Московским регионом и Токио (60%). Снижение же содержания озона над средними широтами Тихого океана и северной Европой
вызвано, главным образом, естественными долговременными процессами. Естественные причины привели и к росту концентрации озона над Лабрадором –
антропогенные факторы могут способствовать лишь его разрушению.
Нельзя не упомянуть и о независимых подтверждениях длительных вариаций параметров Мирового океана и атмосферы.
Исследователи обнаружили, что температура поверхности Атлантического, Тихого и особенно Индийского океанов в средних широтах Южного полушария резко возросла в
1979 г. Японские специалисты установили также отсутствие полярного “барьера” в стратосфере Южного полушария в начале и середине 70-х
годов. Сегодня ученые располагают свидетельствами десятилетних и более длительных циклов изменения параметров Мирового океана и атмосферы.
Почему же озоновая “дыра” над Антарктикой не наблюдалась ранее, ведь содержание озона здесь измеряли с 50-х
годов? Возможны два ответа. Например, период изменений в системе “океан – атмосфера”, сопровождавшихся появлением озоновой “дыры” в
Антарктике, больше периода наблюдений. (Такую “дыру” не обнаружили в Арктике и при более длительных наблюдениях, но это уже объясняется, скорее
всего, особенностями атмосферной циркуляции в Северном полушарии, обусловленными, в свою очередь, различиями между полушариями в расположении
материков и океанов.) Впрочем, озоновая “дыра” в Антарктике могла существовать и в прежние годы, но в июне – августе, т.е. во время полярной
антарктической ночи, когда измерения содержания озона были невозможны. Любопытно, что образование озоновой “дыры” за счет естественных
вариаций природных характеристик никак не связано с появлением Солнца после полярной ночи (в отличие от химических механизмов разрушения озонового слоя при
антропогенных выбросах упомянутых газов).
Появление озоновой “дыры” в Антарктике может свидетельствовать о существовании длительных (с периодом несколько
десятилетий) циклов в Мировом океане и атмосфере. Эти циклы способны серьезно повлиять на климат и проявиться в погодных аномалиях и стихийных бедствиях
(ураганах, торнадо, тайфунах) в различных районах Земного шара. Таким циклам легче проявить себя именно в стратосфере, а не в тропосфере, на характеристики
которой влияют самые разные (часто случайные) факторы.
Антропогенное же воздействие на атмосферу представляется сильно преувеличенным. К сожалению, наблюдения за изменениями в
стратосфере пока слишком непродолжительны, чтобы окончательно выделить одну причину озоновой “дыры” в Антарктике. Однако уже сейчас очевидно,
что, рассматривая проблемы озонового слоя и изменений климата Земли, необходимо учитывать не только антропогенные факторы, но и долговременные естественные
изменения во взаимодействующей системе “океан – атмосфера”. В последнее время стали высказываться предположения о том, что вариации скорости
вращения Земли вокруг своей оси каким-то неизвестным пока образом влияют на Мировой океан.
В качестве примеров такого влияния обычно ссылаются на меняющееся “поведение” уже упомянутого Эль-Ниньо и таких
течений, как Куросио и Гольфстрим. Но тогда изменения климата и озонового слоя, возможно, зависят и от очень медленных процессов в ядре и мантии Земли,
которые, безусловно, сказываются на скорости ее вращения. Будущие исследования этой фундаментальной проблемы потребуют объединить усилия специалистов,
изучавших прежде сушу, океан и атмосферу по отдельности, а также учитывать не до конца ясные пока солнечно-земные связи. Список использованной литературы:
Журнал “Экология и жизнь”. Статья Е.А. Жадина, кандидат физико-математических наук.
Что такое озоновые дыры и откуда они берутся. Наша планета укрыта толстым слоем атмосферы, который как бы он не был легок и прозрачен, все-таки защищает поверхность планеты от губительных космических лучей, от так называемой солнечной радиации. Если бы атмосфера не могла задерживать и ослаблять эти лучи, то все живое на планете просто вымерло бы или превратилось в странных мутантов. Основную часть самых опасных лучей поглощает самый верхний слой атмосферы – озоновый, который тонкой пленкой покрывает атмосферу и тем не менее спасает нас от излишнего облучения. К сожалению именно из-за своей тонкости озоновый слой очень легко повредить и многие атмосферные газы, особенно те, которые появились в ней искусственным путем, в результате промышленных выбросов или из бытовых отходов могут разрушить озоновый слой, тем самым позволяя космической радиации достичь земли. Чем больше изобретает человек разных приборов, тем выше в атмосфере содержание фреонов – самых опасных для озонового слоя соединений. Тем самым прогресс промышленности постепенно убивает жизнь на нашей планете и многие ученые уже давно это осознали и настойчиво ищут пути борьбы с этой напастью. Они пытаются заменить фреоны другими, менее опасными газами, ратуют за снижение объемов промышленных выбросов в атмосферу, убеждают правительства своих государств. В данный момент над полюсами планеты то и дело возникают озоновые дыры, явление которое напрямую не связано с вредными выбросами человечества, и носит природный характер, но если содержание вредных для озона веществ увеличится, эти дыры могут появиться уже над населенными территориями и тогда нам мало не покажется. Так что задача технического прогресса сейчас найти и использовать только те вещества, которые не будут губительны ни для озонового слоя, ни для самого человечества.
Еще один фактор, который благоприятно влияет на решение данной экологической ситуации, заключается в использовании источников альтернативной энергии, например силы ветра или солнца.
Большинство прогнозов, исследований, касающихся последствия расширения ОД, публикуются в научном журнале «Science». Ежегодно проводятся различные конференции, посвященные этому вопросу. Так, выводы Парижской Конференции по климату звучат оптимистично.
Дыра над Антарктидой к 2021 году исчезнет, если озоновый слой увеличится благодаря снижению вредных выбросов в атмосферу.
Как предупредить истощение озонового слоя?
Ученые заняты не только вопросами восстановления истощенной озоновой оболочки, но и ищут способы, как предупредить появление ОД. Для этого необходимо бороться с выработкой веществ, содержащих хлорфторуглероды, в мировом масштабе. Такое решение было принято в Монреале в 1989 году. Предупредительные способы истощения озонового слоя, пути решения должна искать вся мировая общественность, поскольку существование дыр влияет на экологию всей Земли.
Чтобы снизить риск появления новых дыр в озоновой оболочке, необходимо вести постоянные научные разработки с целью выделения и ликвидации таких способов производства, выработки энергии, которые не будут приносить вреда окружающей среде. Существует острая необходимость в том, чтобы начать повсюду устанавливать на дымящие трубы заводов и фабрик сооружения по очистке, заменять химические удобрения на органические. Важным этапом в защите слоя из озона станет переход транспортной системы, работающей на нефтяных продуктах, на электричество.
Можно ли восстановить озоновый слой?
Методы
Предотвращение вредных выбросов не единственный способ сохранить защитный слой Земли. Один из эффективных методов экологи видят в том, чтобы распылять озон, созданный искусственно, на высоте 15-30 км над поверхностью Земли с помощью специальных летательных аппаратов. И это хорошее решение, поскольку оно позволит заполнить пустоты в стратосфере.
Однако данный метод имеет и ряд недостатков. Он является дорогостоящим, поэтому применить его можно только в том случае, если будут привлечены финансовые средства нескольких стран. Кроме того, за один раз доставить к месту ОД можно небольшое количество озона, процесс его перевозки является сложным и несет опасность для людей, осуществляющих ее.
Мифы
Озоновая дыра стала причиной появления некоторых заблуждений. Например, многие полагают, что истончение возникает только в Антарктиде. Однако ОД могут появиться в любых местах Земли. Некоторые промышленники пытались снизить значение экологического вопроса, поскольку боялись потерять доходы от своих предприятий. Однако умалить масштаб бедствия не удалось.
Существует ложное представление о том, что фреоны имеют большую массу, поэтому не могут достигать стратосферы, оседая в земле, не нанося ей вреда. Но оказавшись даже в нижних слоях, эти вещества могут смешаться с другими элементами и уже вместе с ними подняться к защитному слою.
После ознакомления с содержанием Топика ( Сочинения ) по теме “Глобальные проблемы и Опасности” Советуем каждому из вас обратить внимание на дополнительные материалы. Большинство из наших топиков содержат дополнительные вопросы по тексту и наиболее интересные слова текста. Отвечая на не сложные вопросы по тексту вы сможете максимально осмыслить содержание Топика ( Сочинения ) и если вам необходимо написать собственное Сочинение по теме “Глобальные проблемы и Опасности” у вас возникнет минимум сложностей.
Если у вас возникают вопросы по прочтению отдельных слов вы можете дважды нажать на непонятное слово и в нижнем левом углу в форме перевода есть отдельная кнопка которая позволит вам услышать непосредственно произношение слова. Или также вы можете пройти к разделу Правила Чтения Английского Языка и найти ответ на возникший вопрос.
The Hole in the Ozone Layer
Discovery of the hole in the ozone layer showed that human activity has a major impact on the Earth. The damage of ozone in the stratosphere high above the planet’s surface has been brought about as the result of the widespread use of chemicals, which under normal conditions are chemically inert and harmless.
Ozone occurs at all levels in the atmosphere, but most of it is found in the stratosphere, between about 15-50 kilometres above the Earth’s surface, where it plays a very important role. Ozone absorbs harmful ultraviolet radiation which is produced by the Sun- Ultraviolet radiation can damage cells of living things — plants, animals and people. Whereas small doses result in nothing worse than sunburn, larger amounts may cause cataracts or skin cancer, and can affect the growth of plants.
The damage of ozone has been caused by complex chemical reactions involving chlorine and bromine. Large amounts of gas called CFCs were produced in twentieth century for use in everyday appliances like fridges, aerosol spray cans, and fire extinguishers. At ground level, these compounds are chemically non-reactive. However they are carried on wind systems up into the high atmosphere, where the ozone layer is. CFCs can be broken up by the intense sunlight, but before their destruction CFCs gases become reactive and damage the ozone layer.
The hole in the ozone layer is formed over the Antarctic continent each spring. During the long dark Antarctic winter, the atmosphere becomes colder than anywhere else on the Earth. Strong winds enclose the cold air above the Antarctic, allowing ice clouds to form. The ice crystals provide the sites where chlorine reacts with ozone when sunlight returns in the spring, and results in the ozone hole.
In early summer the ozone hole mixes with the rest of the air mass of the stratosphere. Over the past years, the concentrations of chlorine in the atmosphere have been steadily increasing, and as a result — more ozone has been destroyed.
Ozone itself is a useful protective layer high above our heads, but in the cities is pollutant agent. The CFCs have other effects too. As well as contributing to the breakdown of ozone, CFCs are also very effective in providing «greenhouse effect», contributing to a gradual warming of the atmosphere. However, the possible change in climate resulting from increases in various greenhouse gases might actually make the stratosphere colder, not warmer.
Governments of many countries agreed in 1987 to the Montreal Protocol in an effort to reduce the amount of CFCs, and so protect the ozone layer. Since then, more countries have signed it, and more substances included for control. As a result, the amount of chlorine and bromine in the atmosphere is decreasing. With less chlorine in the atmosphere the ozone hole should become smaller, and eventually close up, but it might take 20-30 years.
Озоновая дыра
Открытие дыры в озоновом слое показало, что человеческая деятельность оказывает большое воздействие на Землю. Повреждение озона в стратосфере, на большой высоте от поверхности планеты, было вызвано широким использованием химикалий, которые при нормальных условиях являются химически инертными и безопасными.
Озон есть на всех уровнях атмосферы, но большая его часть находится в стратосфере, на высоте приблизительно от 15 до 50 километров над поверхностью Земли, где он играет очень важную роль. Озон поглощает вредную ультрафиолетовую радиацию, которая излучается Солнцем. Ультрафиолетовая радиация может повредить клетки живых существ — растений, животных и людей. Принимая во внимание, что маленькие дозы становятся чем-то большим, чем просто загаром, большие дозы могут вызвать катаракту глаза или рак кожи и могут воздействовать на рост растений.
Повреждение озона было вызвано сложными химическими реакциями, в которые входит хлор и бром. В двадцатом столетии было произведено большое количество газа, который называется CFCs, для использования в обычных приборах, таких как холодильники, баллончики для аэрозоля и огнетушители. На поверхности Земли эти сложные химические вещества являются химически пассивными. Однако воздушные массы поднимают их в верхние слои атмосферы, туда, где находится озоновый слой. Газ CFCs разрушается только под воздействием интенсивного солнечного света, но прежде чем разрушиться, газ CFCs становится активным и разрушает озоновый слой.
Отверстие в озоновом слое появляется над Антарктидой каждую весну. В течение долгой темной антарктической зимы атмосфера становится очень холодной, самой холодной на Земле. Сильные ветры нагнетают холодный воздух над Антарктикой, что позволяет формироваться ледяным облакам. Кристаллы льда становятся тем местом, где хлор может прореагировать с озоном, когда весной снова появляется солнечный свет, результатом чего и является озоновая дыра.
В начале лета отверстие озона растворяется в остальной части воздушных масс стратосферы. За прошедшие годы концентрация хлора в атмосфере все время увеличивалась, в результате большое количество озона было разрушено.
Сам озон — полезный защитный слой, находящийся высоко над нашими головами, но в городах — это загрязнитель .Газы CFCs также имеют и другие воздействующие эффекты. Как и в разрушении озонового слоя, газ CFCs также очень эффективен и в образовании «парникового эффекта», способствуя постепенному нагреванию атмосферы. Однако возможное изменение климата, вызванное увеличением содержания различных газов, способствующих образованию парникового эффекта, может сделать стратосферу холоднее, а не теплее.
В 1987 году правительства многих стран, чтобы попытаться уменьшить количество производимых газов CFCs, и таким образом защитить озоновый слой, приняли Монреальский Протокол. С тех пор это соглашение подписали и другие страны, еще большее количество веществ было взято под контроль. В результате, количество хлора и брома в атмосфере постепенно уменьшается, С меньшим количеством хлора в атмосфере озоновая дыра должна стать меньше и в конечном счете исчезнуть, но на это, вероятно, потребуется 20-30 лет.
Questions:
1. What did the discovery of the hole in the ozone layer show?
2. Why did the hole in the ozone layer appear?
3. What can ultraviolet radiation damage?
4. What caused the damage of ozone?
5. How are CFCs produced?
6. Why do CFCs become reactive and damage the ozone layer?
7. What does greenhouse effect contribute to?
8. What is the essence of the Montreal Protocol signed in 1987?
9. How long can it take to close up the ozone hole in the atmosphere?
Vocabulary:
discovery — обнаружение, открытие
ozone layer — озоновый слой
to bring (past brought, p.p. brought) about — вызывать, причинять
impact — влияние, воздействие
damage — вред, повреждение
surface — поверхность
widespread — широко распространенный
harmless — безвредный
to occur — случаться, происходить
to absorb — поглощать
ultraviolet radiation — ультрафиолетовая радиация
cell — клетка
to cause — вызывать, причинять
cataract — катаракта
skin cancer — рак кожи
to affect — воздействовать
chlorine — хлор
bromine — бром
appliance — прибор, приспособление
aerosol spray can — баллончик для аэрозоля
fire extinguisher — огнетушитель
wind systems — воздушные массы
to enclose — замыкать, окружать
to destroy — разрушать
to contribute — способствовать, содействовать
to increase — увеличиваться
breakdown — разрушение
greenhouse effect — парниковый эффект
gradual — постепенный
effort — усилие, старание
to reduce — уменьшать
to protect — защищать
to decrease — уменьшать, сокращать
eventually — в конечном итоге
О значительном уменьшении общего содержания озона над Антарктикой впервые
было сообщено в 1985 г. Британской антарктической службой на основании анализа
данных озонометрической станции Хэлли-Бей (76 гр. ю. ш.). Уменьшение озона
наблюдалось этой службой и на Аргентинских островах (65 гр. ю. ш.).
С 28 августа по 29 сентября 1987 г. было выполнено 13 полётов
самолёта-лаборатории над Антарктикой. Эксперимент позволил зарегистрировать
зарождение озонной дыры. Были получены её размеры. Исследования показали, что
наибольшее уменьшение количества озона имело место на высотах 14 – 19 км. Здесь
же приборы зарегистрировали наибольшее количество аэрозолей (аэрозольные слои).
Оказалось, что, чем больше имеется аэрозолей на данной высоте, тем меньше там
озона. Самолёт – лаборатория зарегистрировал уменьшение озона, равное 50%. Ниже
14 км. изменений озона было несущественным.
Уже к началу октября 1985 г. озонная дыра (минимум количества озона)
охватывает уровни с давлением от 100 до 25 гПа, а в декабре диапазон высот, на
которых она наблюдается, расширяется.
Во многих экспериментах измерялось не только количество озона и других
малых составляющих атмосферы, но и температуры. Была установлена самая тесная
связь между количеством озона в стратосфере и температурой воздуха там же.
Оказалось, что характер изменения количества озона тесно связан с тепловым
режимом стратосферы над Антарктидой.
Образование и развитие озонной дыры в Антарктиде наблюдали английские
учёные и в 1987 г. Весной общее содержание озона уменьшилось на 25%.
Американские исследователи проводили измерения в Антарктике зимой и
ранней весной 1987 г. озона и других малых составляющих атмосферы (HCl,
HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4)
c помощью специального спектрометра. Данные этих измерений позволили очертить
область вокруг Южного полюса, в которой количество озона уменьшено. Оказалось,
что эта область совпадает практически в точности с крайним полярным
стратосферным вихрем. При переходе через край вихря резко менялось количество
не только озона, но и других малых составляющих, оказывающих влияние на
разрушение озона. В пределах озонной дыры (или, другими словами, полярного
стратосферного вихря) концентрация HCl, NO2 и азотной
кислоты была значительно меньше, чем за пределами вихря. Это имеет место
потому, что хлорины в продолжении холодной полярной ночи разрушают озон в
соответствующих реакциях, выступая в них как катализаторы. Именно в
каталитическом цикле с участием хлора происходит основное уменьшение
концентрации озона (по крайней мере 80% этого уменьшения).
Эти реакции протекают на поверхности частиц, составляющих полярные
стратосферные облака. Значит, чем больше площадь этой поверхности, т. е. чем
больше частиц стратосферных облаков, а значит, и самих облаков, тем быстрее в
конце концов распадается озон, а значит, тем эффективнее образуется озонная
дыра.
2. Основные мероприятия по защите озонового слоя
Поскольку наиболее активный разрушитель озонового щита Земли – хлор,
основные меры, разрабатываемые для сдерживания истощения озона, сводятся к
снижению выбросов в атмосферу хлора и хлорсодержащих соединений, прежде всего
фреонов. Одна из главных технологических задач, решения которой ищут во всех
промышленно развитых странах, – замена фреонов на другие хладагенты, не
содержащие хлора и вместе с тем не уступающие фреонам по основным физическим
свойствам и химической инертности.
Другая задача, уже практически решенная в ракетоносителе «Энергия»,
заключается в переводе ракетной техники и высотной реактивной авиации на
экологически безопасные виды топлива и двигатели.
Снижение выбросов оксидов азота наземными промышленными, энергетическими
и транспортными системами имеет значение не только для снижения кислотности
осадков и решения проблемы «кислых дождей». Окислы азота не полностью
вымываются осадками, часть их достигает высот, на которых существует озоновый
слой, и вносит свою лепту в его истощение.
Хотя окислы азота, по сравнению с хлором, в 10 тысяч раз менее активны
как разрушители озона, их выброс в атмосферу многократно превышает выброс хлора.
Это повышает важность разработки двигателей, энергетических установок, котлов,
новых видов топлива и способов его сжигания, которые сводили бы к минимуму
образование и выброс в атмосферу окислов азота.
Первая международная конвенция по мерам предохранения озонового слоя была
заключена в Вене в 1985 году. Через несколько месяцев после нее была обнаружена
“озоновая дыра” в Южном полушарии. После этого в Монреале был
подписан протокол, обязывающий страны-участницы избавляться от своих вредных фреонов.
В 1990, 1992 и 1997 гг. список разрушительных веществ пополнялся. В случае его
соблюдения всеми странами (а Китай, например, и Индия конвенцию не подписали,
рассудив, что она им «не по карману») прогнозисты обещали восстановление
озонового слоя к 2150 году. Главными производителями вредных для озона
соединений (90% от общемирового объема) называются развивающиеся страны
(которые, по сути, являются потребителями устаревшей продукции
“цивилизованных” стран) и страны бывшего СССР.
В то же время заявлено, что выброс фреонов в атмосферу, в 1986 году,
достигавший 1.1 миллиона тонн, к 1996 г. снизился до 160 тысяч тонн. Без
Монреальской конвенции к 2010 году мы имели бы 8 миллионов тонн годовых
выбросов.
3. Правило оптимальной компонентной дополнительности
Правило оптимальной компонентной дополнительности гласит, что никакая
экосистема не может самостоятельно существовать при искусственно созданном
избытке или недостатке одного из экологических компонентов.
“Нормой”
экологического компонента следует считать ту, которая обеспечивает
экологическое равновесие определенного типа, позволяющее функционировать именно
той экосистеме, которая эволюционно сложилась и соответствует балансу в
природной надсистеме и всей иерархии природных систем на данной единице
пространства (в конкретном биотопе).
4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем
Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем гласит, что
разрушение более трех уровней в экосистемной иерархии абсолютно необратимо и
катастрофично.
Иерархические уровни геохор (биохор) – это расположение в порядке от
высшего к низшему. Различают пять основных уровней угеохор и биохор:
Содержание:
Что такое озоновые дыры?
Где находятся озоновые дыры?
Как образуются озоновые дыры?
Причины озоновых дыр
Последствия озоновых дыр
Как бороться с озоновыми дырами
Озоновые дыры, видео
Не секрет, что наша планета Земля уникальна в Солнечной системе, поскольку это единственная планета, на которой существует жизнь. И в том числе зарождение жизни на Земле было возможно благодаря специальному защитному шару из озона, который покрывает нашу планету на высоте в 20-50 км. Что такое озон и зачем он нужен? Само слово «озон» с греческого переводится как «пахнущий», ведь именно его запах, мы можем ощущать после дождя. Озон это голубой газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода, по сути такой еще более концентрированный кислород. Значение озона огромно, поскольку именно он защищает Землю от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, идущих от Солнца. К сожалению, мы, люди, не ценим того, что было создано природой (или Богом) на протяжении миллиардов лет, и одним из результатов разрушительной деятельности человека, стало появление озоновых дыр, о которым мы и поговорим в сегодняшней статье.
Что такое озоновые дыры?
Для начала определимся с самим понятием «озоновая дыра», что она из себя представляет. Дело в том, что многие люди ошибочно представляют озоновую дыру как некую брешь в атмосфере нашей планете, месте, в котором озоновый шар полностью отсутствует. На самом деле это не совсем так, он не то, чтобы совсем отсутствует, просто концентрация озона в месте озоновой дыры в разы ниже, чем следовало бы быть. Как результат, ультрафиолетовым лучам легче попадать на поверхность планеты, и оказывать свое разрушительное действие именно в местах озоновых дыр.
Где находятся озоновые дыры?
Что же, в таком случает, закономерным будет вопрос о расположении озоновых дыр. Первая озоновая дыра в истории была обнаружена в 1985 году над Антарктидой, по подсчетам ученых, диаметр этой озоновой дыры составлял 1000 км. Причем озоновая эта дыра имеет весьма странное поведение: она появляется каждый раз в августе и исчезает к началу зимы, чтобы вновь появится в августе.
Чуть позже другая озоновая дыра, правда, меньших размеров, была обнаружена уже над Арктикой. В наше же время множество мелких озоновых дыр обнаружено в разных местах, но озоновая дыра над Антарктидой занимает пальму первенства по своим размерам.
Фото озоновой дыры над Антарктидой.
Как образуются озоновые дыры?
Дело в том, что на полюсах вследствие низкой тамошней температуры образуются стратосферные облака, содержащие в себе ледяные кристаллики. Когда эти облака соприкасаются с молекулярным хлором, попадающим в атмосферу, происходит целая серия химических реакций, результатом которых является разрушение молекул озона, происходит сокращение его количества в атмосфере. И как результат образуется озоновая дыра.
Причины озоновых дыр
Каковы причины возникновения озоновых дыр? Причин этого явления есть несколько, и самая главная из них – загрязнение окружающей среды. Множество фабрик, заводов, дымовых газовых ТЕЦ выбрасывают в атмосферу, в том числе, и злополучный хлор, и тот уже вступая в химические реакции, делает бум в атмосфере.
Также появлению озоновых дыр в немалой степени способствовали ядерные испытания, проводившиеся в прошлом веке. При ядерных взрывах в атмосферу попадают окиси азота, которые вступая в химические реакции с озоном, также разрушают его.
Реактивные самолеты, летающие в облаках, также способствуют появлению озоновых дыр, поскольку каждый их полет сопровождается выбросом в атмосферу той же окиси азота, губительной для нашего защитного озонового шара.
Последствия озоновых дыр
Последствия расширения озоновых дыр, разумеется, не самые радужные – вследствие усиленного ультрафиолетового излучение может увеличится количество людей с заболеванием раком кожи. Помимо этого падает общий иммунитет человека, что приводим и ко многим другим болезням. Впрочем, от усиленного ультрафиолетового излучения, проходящего сквозь озоновую дыру, могут страдать и не только люди, но и, например, жители верхних слоев океана: креветки, крабы, водоросли. Чем опасны озоновые дыры для них? Все теми же проблемами с иммунитетом.
Как бороться с озоновыми дырами
Решение проблемы озоновых дыр учеными было предложено следующее:
Начать регулирование выброса разрушительных для озона химических элементов в атмосферу.
Начать восстанавливать штучным путем количество озона на месте озоновых дыр. Делать это таким образом, при помощи летательных аппаратов на высоте 12-30 км распылять штучный озон в атмосфере. Недостатком этого метода является необходимость существенных экономических издержек, да и значительное количество озона за раз распылить в атмосфере при современных технологиях, увы, невозможно.
Озоновые дыры, видео
И в завершение интересный документальный фильм про озоновые дыры.
Тема для сочинения по экологии. Что такое озоновые дыры и откуда они берутся. Наша планета укрыта толстым слоем атмосферы, который как бы он не был легок и прозрачен, все-таки защищает поверхность планеты от губительных космических лучей, от так называемой солнечной радиации. Если бы атмосфера не могла задерживать и ослаблять эти лучи, то все живое на планете просто вымерло бы или превратилось в странных мутантов. Основную часть самых опасных лучей поглощает самый верхний слой атмосферы – озоновый, который тонкой пленкой покрывает атмосферу и тем не менее спасает нас от излишнего облучения. К сожалению именно из-за своей тонкости озоновый слой очень легко повредить и многие атмосферные газы, особенно те, которые появились в ней искусственным путем, в результате промышленных выбросов или из бытовых отходов могут разрушить озоновый слой, тем самым позволяя космической радиации достичь земли. Чем больше изобретает человек разных приборов, тем выше в атмосфере содержание фреонов – самых опасных для озонового слоя соединений. Тем самым прогресс промышленности постепенно убивает жизнь на нашей планете и многие ученые уже давно это осознали и настойчиво ищут пути борьбы с этой напастью. Они пытаются заменить фреоны другими, менее опасными газами, ратуют за снижение объемов промышленных выбросов в атмосферу, убеждают правительства своих государств. В данный момент над полюсами планеты то и дело возникают озоновые дыры, явление которое напрямую не связано с вредными выбросами человечества, и носит природный характер, но если содержание вредных для озона веществ увеличится, эти дыры могут появиться уже над населенными территориями и тогда нам мало не покажется. Так что задача технического прогресса сейчас найти и использовать только те вещества, которые не будут губительны ни для озонового слоя, ни для самого человечества.
Вопреки распространенному мнению обывателей, что озоновая дыра является брешью в небесном пространстве, на самом деле она представляет собой участок значительного снижения уровня озона в стратосфере. В таких местах ультрафиолетовым лучам легче проникать к поверхности планеты и оказывать свое разрушительное воздействие на все живущее на ней.
В отличие от мест с нормальной концентрацией озона в дырах содержание «голубого» вещества составляет всего около 30 %.
Где находятся озоновые дыры?
Первая большая озоновая дыра была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Ее диаметр составлял около 1000 км, причем она появлялась каждый год в августе, а к началу зимы исчезала. Тогда исследователи определили, что концентрация озона над материком снижена на 50 %, а наибольшее его уменьшение было зафиксировано на высотах от 14 до 19 км.
Впоследствии еще одна крупная дыра (меньших размеров) была обнаружена над Арктикой, сейчас же ученым известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной по-прежнему остается та, что возникает над Антарктидой.
Как образуются озоновые дыры?
Поскольку на полюсах наблюдаются долгие полярные ночи, в этих местах происходит резкое снижение температуры и образуются стратосферные облака, содержащие ледяные кристаллики. Как следствие, в воздухе накапливается молекулярный хлор, внутренние связи которого разрываются с наступлением весны и появлением солнечного излучения.
Цепочка химических процессов, возникающих при устремлении в атмосферу атомов хлора, приводит к разрушению озона и образованию озоновых дыр. Когда Солнце начинает светить в полную силу, к полюсам направляются воздушные массы с новой порцией озона, благодаря чему дыра затягивается.
Почему появляются озоновые дыры?
Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них – загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.
Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы. Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества.
Возникновению озоновых дыр способствуют и реактивные самолеты, в двигателях которых также образуются окислы азота. Чем выше мощность турбореактивного двигателя, тем выше температура в камерах его сгорания и тем больше азотных окислов попадает в атмосферу. Согласно исследованиям, ежегодные объемы азота, выбрасываемого в воздух, составляют 1 миллион тонн, из них треть приходится на самолеты. Еще одна причина разрушения озонового слоя – минеральные удобрения, которые при внесении в землю вступают в реакцию с почвенными бактериями. В этом случае в атмосферу попадает закись азота, из которой образуются окислы.
К каким последствиям для человечества могут привести озоновые дыры?
В силу ослабления озонового слоя увеличивается поток солнечной радиации, что в свою очередь, может привести к гибели растений и животных. Влияние озоновых дыр на человека выражается прежде всего в увеличении числа раковых заболеваний кожи. Ученые подсчитали, что если концентрация озона в атмосфере упадет хотя бы на 1%, то число больных раком возрастет примерно на 7000 человек в год.
Именно поэтому сейчас экологи бьют тревогу и пытаются предпринять все необходимые меры для защиты озонового слоя, а конструкторы разрабатывают экологически безопасные механизмы (самолеты, ракетные системы, наземный транспорт), выбрасывающие в атмосферу меньшее количество окислов азота.
Содержание
Введение
1. Озоновые дыры и причины их возникновения
1.1 Источники разрушения озонового слоя
1.2 Озоновая дыра над Антарктикой
2. Основные мероприятия по защите озонового слоя
3. Правило оптимальной компонентной дополнительности
4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.
Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разрушение озонного слоя Земли. Озон — трехатомная форма кислорода, образуется в верхних слоях атмосферы под действием жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения Солнца.
Сегодня озон беспокоит всех, даже тех, кто раньше не подозревал о существовании озонного слоя в атмосфере, а считал только, что запах озона является признаком свежего воздуха. (Недаром озон в переводе с греческого означает ”запах”.) Этот интерес понятен – речь идёт о будущем всей биосферы Земли, в том числе и самого человека. В настоящее время назрела необходимость принять определённые обязательные для всех решения, которые позволили бы сохранить озонный слой. Но чтобы эти решения были правильны, нужна полная информация о тех факторах, которые изменяют количество озона в атмосфере Земли, а также о свойствах озона, о том, как именно он реагирует на эти факторы.
1. Озоновые дыры и причины их возникновения
Озоновый слой — это широкий атмосферный пояс, простирающийся на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли. Химически озон — это молекула, состоящая из трех атомов кислорода (молекула кислорода содержит два атома). Концентрация озона в атмосфере очень мала, и небольшие изменения количества озона приводят к серьезным изменениям интенсивности ультрафиолета, достигающего земной поверхности. В отличии от обычного кислорода озон неустойчив, он легко переходит в двухатомную, устойчивую форму кислорода. Озон – гораздо более сильный окислитель, чем кислород, и это делает его способным убивать бактерии, подавлять рост и развитие растений. Впрочем, из-за его низкой в обычных условиях концентрации в приземных слоях воздуха эти его особенности практически не влияют на состояние живых систем.
Гораздо важнее его другое свойство, делающее этот газ совершенно необходимым для всей жизни на суше. Это свойство – способность озона поглощать жесткое (коротковолновое) ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца. Кванты жесткого УФ обладают энергией, достаточной для разрыва некоторых химических связей, поэтому его относят к ионизирующим излучениям. Как и другие излучения этого рода, рентгеновское и гамма-излучение, оно вызывает многочисленные нарушения в клетках живых организмов. Озон образуется под воздействием высокоэнергетичной солнечной радиации, стимулирующей реакцию между О2 и свободными атомами кислорода. Под воздействием умеренной радиации он распадается, абсорбируя энергию этой радиации. Таким образом, этот цикличный процесс «съедает» опасный ультрафиолет.
Молекулы озона, как и кислорода, электрически нейтральные, т.е. не несут электрического заряда. Поэтому само по себе магнитное поле Земли не влияет на распределение озона в атмосфере. Верхний слой атмосферы – ионосфера, практически совпадает с озоновым слоем.
В полярных зонах, где силовые линии магнитного поля Земли замыкаются на ее поверхности, искажения ионосферы весьма значительны. Количество ионов, в том числе и ионизированного кислорода, в верхних слоях атмосферы полярных зон снижено. Но главная причина малого содержания озона в области полюсов – малая интенсивность солнечного облучения, падающего даже во время полярного дня под малыми углами к горизонту, а во время полярной ночи отсутствуют вовсе. Площадь полярных «дыр» в озоновом слое – надежный показатель изменений общего содержания озона в атмосфере.
Содержание озона в атмосфере колеблется вследствие многих естественных причин. Периодические колебания связаны с циклами солнечной активности; многие компоненты вулканических газов способны разрушать озон, поэтому повышение вулканической активности ведет к снижению его концентрации. Благодаря высоким, сверураганным скоростям воздушных потоков в стратосфере разрушающие озон вещества разносятся на большие площади. Переносятся не только разрушители озона, но и он сам, поэтому нарушения концентрации озона быстро разносятся на большие площади, а локальные небольшие «дыры» в озоновом щите, вызванные, например, запуском ракеты, сравнительно быстро затягиваются. Только 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.
1.1 Источники разрушения озонового слоя
Среди разрушители озонного слоя можно выделить:
1) Фреоны.
Озон разрушается под воздействием соединений хлора, известных как фреоны, которые, также разрушаясь под воздействием солнечной радиации, освобождают хлор, «отрывающий» от молекул озона «третий» атом. Хлор в соединения не образовывает, но служит катализатором «разрыва». Таким образом, один атом хлора способен «погубить» много озона. Считается, что соединения хлора способны оставаться в атмосфере от 50 до 1500 лет (в зависимости от состава вещества) Земли. Наблюдения за озоновым слоем планеты проводились антарктическими экспедициями с середины 50-х.
Озоновая дыра над Антарктидой, увеличивающаяся по весне и уменьшающаяся к осени, была обнаружена в 1985 году. Открытие метеорологов вызвало цепь последствий экономического характера. Дело в том, что в существовании «дыры» была обвинена химическая промышленность, производящая вещества, содержащие фреоны, способствующие разрушению озона (от дезодорантов до холодильных установок).
В вопросе о том насколько человек повинен в образовании «озоновых дыр» — единого мнения нет.
С одной стороны – да, безусловно повинен. Производство соединений, приводящих к разрушению озона, следует свести к минимуму, а лучше и вообще прекратить. То есть отказаться от целого сектора промышленности, с оборотом в многие миллиарды долларов. А если не отказаться — то перевести ее на «безопасные» рельсы, что тоже стоит денег.
Точка зрения скептиков: человеческое влияние на атмосферные процессы, при всей его разрушительности в локальном плане, в планетарном масштабе — ничтожно. Антифреоновая кампания «зеленых» имеет вполне прозрачную экономическую и политическую подоплеку: с ее помощью крупные американские корпорации (Дюпон, например), душат своих зарубежных конкурентов, навязывая соглашения по «охране окружающей среды» на государственном уровне и насильно вводя новый технологический виток, который более слабые в экономическом отношении государства выдержать не в состоянии.
2) Высотные самолёты.
Разрушению озонного слоя способствуют не только фреоны, выделяющиеся в атмосферу и попадающие в стратосферу. К разрушению озонного слоя причастны и окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах. Но окислы азота образуются и в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолётов. Окислы азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования окислов азота тем больше, чем выше температура, т. е. чем больше мощность двигателя.
Важна не только мощность двигателя самолёта, но и высота, на которой он летает и выпускает разрушающие озон окислы азота. Чем выше образуется окись или закись азота, тем он губительнее для озона.
Общее количество окиси азота, которое выбрасывается в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд. т. Примерно треть этого количества выбрасывается самолётами выше среднего уровня тропопаузы (11 км). Что касается самолётов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолётов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают преимущественно на высотах озонного слоя.
3) Минеральные удобрения.
Озон в стратосфере может уменьшаться и за счет того, что в стратосферу попадает закись азота N2 O, которая образуется при денитрификации связанного почвенными бактериями азота. Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхнем слое океанов и морей. Процесс денитрификации напрямую связан с количеством связанного азота в почве. Таким образом, можно быть уверенным в том, что с ростом количества вносимых в почву минеральных удобрений будет в такой же мере увеличиваться и количество образованной закиси азота N2 O. Далее, из закиси азота образуются окислы азота, которые и приводят к разрушению стратосферного озона.
4) Ядерные взрывы.
При ядерных взрывах выделяется очень много энергии в виде тепла. Температура, равная 60000К устанавливается уже через несколько секунд после ядерного взрыва. Это энергия огненного шара. В сильно нагретой атмосфере происходят такие преобразования химических веществ, какие при нормальных или не происходят, или протекают очень медленно. Что касается озона, его исчезновения, то наиболее опасными для него являются образующиеся при этих преобразованиях окислы азота. Так, за период с 1952 по 1971 г. в результате ядерных взрывов в атмосфере образовалось около 3 млн т. окислов азота. Дальнейшая судьба их такова: они в результате перемешивания атмосферы попадают на разные высоты, в том числе и в атмосферу. Там они вступают в химические реакции с участием озона, приводя к его разрушению.
5) Сжигание топлива.
Закись азота обнаруживается и в дымовых газах электростанций. Собственно, о том, что окись и двуокись азота присутствуют в продуктах сгорания, было известно давно. Но эти высшие окислы не влияют на озон. Они, конечно, загрязняют атмосферу, способствуют образованию в ней смога, но довольно быстро удаляются из тропосферы. Закись же азота, как уже говорилось, опасна для озона. При низких температурах она образуется в таких реакциях:
N2 + O + M = N2 O + M,
2NH3 + 2O2 =N2 O = 3H2 .
Масштаб этого явления очень значителен. Таким путём в атмосфере ежегодно образуется примерно 3 млн т. закиси азота! Эта цифра говорит о том, что этот источник разрушения озона существенный.
1.2 Озоновая дыра над Антарктикой
О значительном уменьшении общего содержания озона над Антарктикой впервые было сообщено в 1985 г. Британской антарктической службой на основании анализа данных озонометрической станции Хэлли-Бей (76 гр. ю. ш.). Уменьшение озона наблюдалось этой службой и на Аргентинских островах (65 гр. ю. ш.).
С 28 августа по 29 сентября 1987 г. было выполнено 13 полётов самолёта-лаборатории над Антарктикой. Эксперимент позволил зарегистрировать зарождение озонной дыры. Были получены её размеры. Исследования показали, что наибольшее уменьшение количества озона имело место на высотах 14 — 19 км. Здесь же приборы зарегистрировали наибольшее количество аэрозолей (аэрозольные слои). Оказалось, что, чем больше имеется аэрозолей на данной высоте, тем меньше там озона. Самолёт — лаборатория зарегистрировал уменьшение озона, равное 50%. Ниже 14 км. изменений озона было несущественным.
Уже к началу октября 1985 г. озонная дыра (минимум количества озона) охватывает уровни с давлением от 100 до 25 гПа, а в декабре диапазон высот, на которых она наблюдается, расширяется.
Во многих экспериментах измерялось не только количество озона и других малых составляющих атмосферы, но и температуры. Была установлена самая тесная связь между количеством озона в стратосфере и температурой воздуха там же. Оказалось, что характер изменения количества озона тесно связан с тепловым режимом стратосферы над Антарктидой.
Образование и развитие озонной дыры в Антарктиде наблюдали английские учёные и в 1987 г. Весной общее содержание озона уменьшилось на 25%.
Американские исследователи проводили измерения в Антарктике зимой и ранней весной 1987 г. озона и других малых составляющих атмосферы (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2 O, CH4 ) c помощью специального спектрометра. Данные этих измерений позволили очертить область вокруг Южного полюса, в которой количество озона уменьшено. Оказалось, что эта область совпадает практически в точности с крайним полярным стратосферным вихрем. При переходе через край вихря резко менялось количество не только озона, но и других малых составляющих, оказывающих влияние на разрушение озона. В пределах озонной дыры (или, другими словами, полярного стратосферного вихря) концентрация HCl, NO2 и азотной кислоты была значительно меньше, чем за пределами вихря. Это имеет место потому, что хлорины в продолжении холодной полярной ночи разрушают озон в соответствующих реакциях, выступая в них как катализаторы. Именно в каталитическом цикле с участием хлора происходит основное уменьшение концентрации озона (по крайней мере 80% этого уменьшения).
Эти реакции протекают на поверхности частиц, составляющих полярные стратосферные облака. Значит, чем больше площадь этой поверхности, т. е. чем больше частиц стратосферных облаков, а значит, и самих облаков, тем быстрее в конце концов распадается озон, а значит, тем эффективнее образуется озонная дыра.
2. Основные мероприятия по защите озонового слоя
Поскольку наиболее активный разрушитель озонового щита Земли – хлор, основные меры, разрабатываемые для сдерживания истощения озона, сводятся к снижению выбросов в атмосферу хлора и хлорсодержащих соединений, прежде всего фреонов. Одна из главных технологических задач, решения которой ищут во всех промышленно развитых странах, — замена фреонов на другие хладагенты, не содержащие хлора и вместе с тем не уступающие фреонам по основным физическим свойствам и химической инертности.
Другая задача, уже практически решенная в ракетоносителе «Энергия», заключается в переводе ракетной техники и высотной реактивной авиации на экологически безопасные виды топлива и двигатели.
Снижение выбросов оксидов азота наземными промышленными, энергетическими и транспортными системами имеет значение не только для снижения кислотности осадков и решения проблемы «кислых дождей». Окислы азота не полностью вымываются осадками, часть их достигает высот, на которых существует озоновый слой, и вносит свою лепту в его истощение.
Хотя окислы азота, по сравнению с хлором, в 10 тысяч раз менее активны как разрушители озона, их выброс в атмосферу многократно превышает выброс хлора. Это повышает важность разработки двигателей, энергетических установок, котлов, новых видов топлива и способов его сжигания, которые сводили бы к минимуму образование и выброс в атмосферу окислов азота.
Первая международная конвенция по мерам предохранения озонового слоя была заключена в Вене в 1985 году. Через несколько месяцев после нее была обнаружена «озоновая дыра» в Южном полушарии. После этого в Монреале был подписан протокол, обязывающий страны-участницы избавляться от своих вредных фреонов. В 1990, 1992 и 1997 гг. список разрушительных веществ пополнялся. В случае его соблюдения всеми странами (а Китай, например, и Индия конвенцию не подписали, рассудив, что она им «не по карману») прогнозисты обещали восстановление озонового слоя к 2150 году. Главными производителями вредных для озона соединений (90% от общемирового объема) называются развивающиеся страны (которые, по сути, являются потребителями устаревшей продукции «цивилизованных» стран) и страны бывшего СССР.
В то же время заявлено, что выброс фреонов в атмосферу, в 1986 году, достигавший 1.1 миллиона тонн, к 1996 г. снизился до 160 тысяч тонн. Без Монреальской конвенции к 2010 году мы имели бы 8 миллионов тонн годовых выбросов.
3. Правило оптимальной компонентной дополнительности
Правило оптимальной компонентной дополнительности гласит, что никакая экосистема не может самостоятельно существовать при искусственно созданном избытке или недостатке одного из экологических компонентов.
«Нормой» экологического компонента следует считать ту, которая обеспечивает экологическое равновесие определенного типа, позволяющее функционировать именно той экосистеме, которая эволюционно сложилась и соответствует балансу в природной надсистеме и всей иерархии природных систем на данной единице пространства (в конкретном биотопе).
4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем
Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем гласит, что разрушение более трех уровней в экосистемной иерархии абсолютно необратимо и катастрофично.
Иерархические уровни геохор (биохор) – это расположение в порядке от высшего к низшему. Различают пять основных уровней угеохор и биохор:
— гигахоры – главнейшие элементы биосферы и географической оболочки: океаны и материки, биоклиматические пояса и биогеографические царстваразмером более 106 км2 ;
— мегахоры – единицы природно-хозяйственного и биогеографического (фитогеографического) районирования размером 103 -105 км2 ;
— макрохоры – территория конкретных ландшафтов, размером 10-10-2 км2 ;
— микрохоры и мезохоры – морфологические единицы ландшафта, размером 10-1 -10-2 км2 и входящие в их состав биогеоценозы.
Каждая подсистема следует за своей системой, вернее, развитие надсистемы определяет многие ограничения в развитии входящих в нее подсистем. Такой процесс «подталкивания», направления развития характерен для всего системного мира как в сверхдлинных отрезках эволюционного времени, так и в сравнительно коротких сроках индивидуального развития. Всюду есть взаимоотношения в иерархии систем — эволюция эволюций и развитие развитей. Если развитие относительно детерминировано воздействием иерархии надсистем, а отчасти и подсистем в прошлом (подсистемы, изменяясь, не могут не влиять на целое, пример тому мутации), то характер процессов не изменится и в будущем, во всяком случае ближайшем (в масштабе характерного времени систем). И хотя принцип «развитие есть движение движений во всей иерархии значимых систем» не позволяет создать одной безальтернативной модели, все же можно прогнозировать вероятный ход событий.
Н.Ф. Реймерс (1994) отмечает, что закон неравномерности развития систем, или, лучше, закон разновременности развития (изменения) подсистем в больших системах может быть сформулирован в таком виде: системы одного уровня иерархии (как правило, подсистемы системы более высокого уровня организации) развиваются не строго синхронно — в то время, когда одни из них достигли более высокого уровня развития, другие ещё остаются в менее развитом состоянии.
Заключение
Все глобальные экологические проблемы взаимосвязаны, и ни одна из них не должна рассматриваться в изоляции от других.
Казалось бы, количество озона в атмосфере очень велико – около 3 миллиардов тонн. Это, однако, ничтожная доля от всей атмосферы. Если бы весь озон атмосферы находился в приземном слое воздуха, то при «нормальных условиях» (давления 1 атмосфера и температура 25 градусов Цельсия) толщина озонового экрана, защищающего Землю от жесткого УФ-излучения Солнца, составляла бы всего около 3мм. Вместе с тем эффективность озонового слоя очень велика. В частности, специалистами рассчитано, что снижение содержания озона на 1% ведет к такому повышению интенсивности УФ-облучения поверхности, в результате которого количество смертей от рака кожи возрастет на 6-7 тысяч человек в год.
Необходимо срочно принимать меры к охране озонового слоя: разрабатывать безвредные хладагенты, способные заменить фреоны в промышленности и быту, экологически безопасные двигатели самолетов и космических ракетных систем, разрабатывать технологии, уменьшающие выбросы окислов азота в промышленности и на транспорте. Существующие международные соглашения по озону, Венская международная конвенция по охране озонового слоя и Монреальский протокол, обязывающий подписавшие его государства вести работу в конкретных направлениях, пока недостаточно эффективны. Еще недостаточно осознана людьми опасность, еще мало талантливых исследователей и инженеров работают в этой области. А время не ждет.
Список использованной литературы
1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 455 с.
2. Дедю И.И. Экологический эниклопедический словарь. – Кишинев: Мир, 1990. – 568 с.
3. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. законы эволюции и самоорганизации слоднх систем. – М.: Наука, 1994. – 250 с.
4. Кормилицин З.И. Основы экологии. – М.: «Интерстиль», 1997. – 364 с.
5. Общая экология: взаимодействие общества и природы. – СПб.: Химия, 1997.- 352 с.
6. Сверлова Л.И., Воронина Н.В. Загрязнение природной среды и экологическая потология человека. – Хабаровск.: ХГАЭП, 1995. – 106-108 с.
7. Розанов С.И. Общая экология. – СПб.: Издтельство «Лань», 2001. – 288 с.
МИНИСТРЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУВПО УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)
ФАКУЛЬТЕТ ЛЁТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
КАФЕДРА ПАСОП
РЕФЕРАТ
на тему: Озоновые дыры: причины и последствия
Выполнил: Базаров М.А.
Руководитель: Морозова М.М.
Ульяновск 2012
Содержание
Введение
1. Причины
2. Последствия
3. Географическое расположение
4. Роль ВС гражданской и военной авиации в образовании озоновых дыр
5. Пути решения проблем
Заключение
Введение
С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы. Он достиг огромной силы в текущем столетии и особенно в последнее время. 5 млрд. наших современников оказывают на природу такое же по маштабам воздействие, какое могли оказать люди каменного века, если бы их численность составила 50 млрд. человек, а количество высвобождаемой энергии, получаемой землёй от солнца.
С тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширялся объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.
Расход невозобновимого сырья повышается, всё больше пахотных земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает состояние воздушного пространства нашей планеты.
Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.
В результате перед обществом возникла дилемма: либо бездумно катиться к своей неизбежной гибели в надвигающейся экологической катастрофе, либо сознательно превратить созданные гением человека могучие силы науки и техники из орудия, ранее обращенного против природы и самого человека, в орудие их защиты и процветания, в орудие рационального природопользования.
Над миром нависла реальная угроза глобального экологического кризиса, понимаемая всем населением планеты, а реальная надежда на его предотвращение состоит в непрерывном экологическом образовании и просвещении людей.
Всемирная организация здравоохранения определила, что здоровье человека на 20% зависит от его наследственности, на 20% от состояния окружающей среды, на 50% от образа жизни и на 10% от медицины. В ряде регионов России к 2005 году предполагается следующая динамика факторов, влияющих на здоровье человека: роль экологии возрастет до 40%, действие генетического фактора увеличится до 30%, до 25% уменьшится возможность поддержания здоровья за счёт образа жизни и до 5% снизится роль медицины.
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 настоящей работы явилось обобщение литературных данных о причинах и последствиях разрушения озонового слоя, а также способах решения проблемы образования “озоновых дыр”.
озоновый слой дыра экологический
1. Причины
Озоновая дырам — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя.
Согласно другой гипотезе, процесс образования «озоновых дыр» может быть в значительной мере естественным и не связан исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации.
Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 году, на Южном полушарии, над Антарктидой, группой британских учёных: Дж. Шанклин (англ.), Дж. Фармен (англ.), Б. Гардинер (англ.), опубликовавших соответствующую статью в журнале Nature. Каждый август она появлялась, а в декабре — январе прекращала своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра, но меньших размеров. На данном этапе развития человечества, мировые ученые доказали, что на Земле существует громадное количество озоновых дыр. Но наиболее опасная и крупная расположена над Антарктикой.
К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, моноксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона приведены в статье про озоновый слой.
Хлор «съедает» и озон, и атомарный кислород за счет протекания довольно быстрых реакций:
О3 + Сl = О2 + ClO
СlO + O = Cl + O2
Причем последняя реакция приводит к регенерации активного хлора. Хлор, таким образом, даже не расходуется, разрушая озоновый слой.
Летом и весной концентрация озона повышается. Над полярными областями она всегда выше, чем над экваториальными. Кроме того, она меняется по 11-летнему циклу, совпадающему с циклом солнечной активности. Все это было уже хорошо известно, когда в 1980-х гг. наблюдения показали, что над Антарктикой год от года происходит медленное, но устойчивое снижение концентрации стратосферного озона. Это явление получило название «озоновая дыра» (хотя никакой дырки в собственном значении этого слова, конечно, не было).
Позднее, в 90-е гг прошлого века такое же уменьшение стало происходить и над Арктикой. Феномен Антарктической “озоновой дыры” пока не понятен: то ли “дыра” возникла в результате антропогенного загрязнения атмосферы, то ли это естественный геоастрофизический процесс.
Среди версий образования озоновых дыр можно назвать:
влияние частиц, выбрасываемых при атомных взрывах;
полеты ракет и высотных самолетов;
реакции с озоном некоторых веществ, производимых химическими заводами. Это в первую очередь хлорированные углеводороды и особенно фреоны – хлорфторуглероды, или углеводороды, в которых все или большая часть атомов водорода, заменены атомами фтора и хлора.
Хлорфторуглероды широко применяются в современных бытовых и промышленных холодильниках (поэтому их называют «хладонами»), в аэрозольных баллончиках, как средства химической чистки, для тушения пожаров на транспорте, как пенообразователи, для синтеза полимеров. Мировое производство этих веществ достигло почти 1,5 млн. т/год.
Будучи легколетучими и довольно устойчивыми к химическим воздействиям, хлорфторуглероды после использования попадают в атмосферу и могут находиться в ней до 75 лет, достигая высоты озонового слоя. Здесь под действием солнечного света они разлагаются, выделяя атомарный хлор, который и служит главным «нарушителем порядка» в озоновом слое. [1]
2. Последствия
Озоновая дыра представляет опасность для живых организмов, поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерных доз ультрафиолетового излучения Солнца. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.
Озон в стратосфере защищает Землю от разрушительной ультрафиолетовой, солнечной радиации. Разрушение озонового слоя позволит большему количеству солнечной радиации достигнуть поверхности Земли.
Каждый потерянный процент содержания озона в стратосфере приводит к увеличению интенсивности воздействия ультрафиолетовой, солнечной радиации на 1,5-2 процента, по данным Агентства по охране окружающей среды США. Для человека увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения, прежде всего опасно-воздействием солнечной радиации на кожу и глаза.
Радиация с длиной волн в спектре от 280 до 320 нанометров – УФ лучи, которые частично блокируются озоном – могут вызвать преждевременное старение и рост числа раковых заболеваний кожи, а также поражение растений и животных.
Радиация с длиной волн больше, чем 320 нанометров, УФ спектра, практически не поглощается озоном и фактически необходима человеку для формирования витамина Д. УФ радиация с длиной волн в спектре 200 – 280 нанометров может вызвать серьезные последствия для биологических организмов. Однако излучение этого спектра практически полностью поглощается озоном. Таким образом, «ахиллесова пята» земной жизни – это излучение довольно узкого спектра УФ волн длиной от 320 до 280 нанометров. С сокращением длины волн усиливается их способность причинять вред живым организмам и ДНК. К счастью, способность озона поглощать ультрафиолетовую радиацию растет пропорционально сокращению длины волны излучения. [2]
· Увеличение количества случаев заболевания раком кожи.
· Подавление иммунной системы человека.
· Поражение глаз.
Ультрафиолетовая радиация может повредить роговую оболочку глаза, соединительную оболочку глаза, хрусталик и сетчатку глаза. Ультрафиолетовая радиация может вызвать фотокератозиз (или снежную слепоту), похожий на солнечный ожег роговой или соединительной оболочки глаза. Увеличение воздействия ультрафиолетовой радиации на людей в следствии разрушения озонового слоя приведет к увеличению числа людей с катарактой, по мнению авторов «Как спасти нашу кожу». Катаракта закрывает хрусталик глаза, снижая остроту зрения, и может вызвать слепоту.
· Уничтожение урожаев. [1]
3. Географическое расположение
Утоньшение озонового слоя стали фиксировать в 70-х годах. Особенно значительно он уменьшился над Антарктидой, что и привело к появлению расхожего выражения “озоновая дыра”. Малые дыры фиксируются так же в северном полушарии – над Арктикой, в районе космодромов Плесецк и Байконур. В 1974 г. двое ученых из Калифорнийского университета – Марио Молина и Шервурд Роуленд – выдвинули гипотезу, что основным фактором разрушения озона выступают газы фреоны, используемые в холодильной и парфюмерной промышленности. Менее значительные озоноразрушающие факторы – полеты ракет и сверхзвуковых самолетов.
Расположение «озоновых дыр» тяготеет к локализации положительных Мировых магнитных аномалий. На Южном полушарии это Приантарктическая, а на Северном -Восточно-Сибирская мировая магнитная аномалия. Причем, могущество Сибирской аномалии растет настолько сильно, что даже в Новосибирске вертикальная составляющая геомагнитного поля растет ежегодно на 30 гамм (нанотесла).
Утрата озонового слоя над Арктическим бассейном была в этом году столь значительной, что впервые в истории наблюдений можно говорить о возникновении «озоновой дыры», сходной с антарктической. На высотах свыше 20 км потери озона составили порядка 80%. Вероятной причиной этого явления называется необычно долгое сохранение сравнительно низких температур в стратосфере на этих широтах. [3]
4. Роль ВС гражданской и военной авиации в образовании озоновых дыр
Разрушению озонного слоя способствуют не только фреоны, выделяющиеся в атмосферу и попадающие в стратосферу. К разрушению озонного слоя причастны и окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах. Но окислы азота образуются и в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолётов. Окислы азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования окислов азота тем больше, чем выше температура, т. е. чем больше мощность двигателя.
Важна не только мощность двигателя самолёта, но и высота, на которой он летает и выпускает разрушающие озон окислы азота. Чем выше образуется окись или закись азота, тем он губительнее для озона.
Общее количество окиси азота, которое выбрасывается в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд т.. Примерно треть этого количества выбрасывается самолётами выше среднего уровня тропопаузы (11 км). Что касается самолётов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолётов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают преимущественно на высотах озонного слоя. [4]
5. Пути решения проблем
Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся.
Также мы – все люди должны это 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 его нужно подпитывать. Сначала с этой целью предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и на грузовых самолетах «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы. Однако этот проект (вероятно, он был первым проектом «лечения» планеты) не осуществлен.
Иной путь предлагает российский консорциум «Интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. Уже в ближайшее время совместно с немецкой фирмой «Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода.
Если этот эксперимент окажется удачным, в дальнейшем предполагается использовать опыт российской орбитальной станции «Мир» и создать на высоте 400 км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах потребуются лишь для периодических осмотров и ремонта. [3]
Заключение
Возможности воздействия человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог предположить что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как – то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ, были США и меры эти были совершенно недостаточны. Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.
Проблема исторических и современных изменений климата оказалась очень сложной и не находит решения в схемах однофактоpного детерминизма. Наяду с ростом концентрации углекислого газа важную роль играют изменения озоносфеpы, связанные с эволюцией геомагнитного поля. Разработка и проверка новых гипотез являются необходимым условием познания закономерностей общей циркуляции атмосферы и других геофизических процессов, влияющих на биосферу.
Размещено на Allbest.ru
…
Озоновые
“дыры”: новый взгляд
В начале 80-х годов английские и японские ученые выяснили, что с конца 70-х годов над Антарктикой непрерывно истощается
озоносфера – слой атмосферного озона. Наземные и спутниковые измерения обнаружили своего рода озоновую “дыру”, в которой озона в столбе
воздуха было на 30-50% меньше нормы. Эта “дыра” в Антарктике наблюдается весной (сентябрь – ноябрь), в другие сезоны содержание озона ближе
к норме. Заметнее всего это уменьшение на высотах 15-25 км, в слое с максимальным содержанием озона. Позднее выяснилось, что озона в атмосфере
становится все меньше и меньше также в средних и высоких широтах Северного полушария зимой – весной (январь – март), особенно над Европой, США, Тихим
океаном, Европейской частью России, Восточной Сибирью и Японией.
Детальные измерения показали, что при общем истощении озоносферы содержание озона возрастало, в частности, над Лабрадором
(северо-восток Канады) в январе. Временами (например, в 1988 г.) оно увеличивалось и над Антарктикой. Однако в целом содержание озона в атмосфере за
последние два десятилетия значительно уменьшилось.
Жизнь на Земле немыслима без озонового слоя, предохраняющего все живое от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Исчезновение
озоносферы привело бы к непредсказуемым последствиям – вспышке рака кожи, уничтожению планктона в океане, мутациям растительного и животного мира.
Поэтому так важно понять причины возникновения озоновой “дыры” над Антарктикой и уменьшения содержания озона в Северном полушарии.
Озон образуется в верхней стратосфере (40-50 км) при фотохимических реакциях с участием кислорода, азота, водорода и хлора. В
нижней стратосфере (10-25 км), где озона больше всего, главную роль в сезонных и более длительных изменениях его концентрации играют процессы переноса
воздушных масс. Содержание озона здесь определяют химический состав атмосферы и долговременные (с периодом более 10 лет) вариации процессов переноса.
Разрушается же он, взаимодействуя с выбрасываемыми в атмосферу веществами, содержащими хлор (фреонами и галонами),
которые используют в различных отраслях промышленности. Многочисленные измерения и расчеты свидетельствуют о том, что эти реакции протекают в основном
на поверхности полярных стратосферных облаков, которые образуются здесь при очень низких (менее -80°С) температурах. После окончания полярной ночи, в
сентябре, с восходом солнца образуются атомы хлора, разрушающие молекулы озона. Наблюдения показали, что подобный химический механизм действует и в Арктике (в
январе – марте). Температура нижней стратосферы в Арктике выше, чем в
Антарктике, поэтому полярные стратосферные облака здесь образуются реже, так что озоновая “дыра” регистрируется
главным образом над Антарктикой. Ключевой элемент этого механизма разрушения озона – именно полярные стратосферные облака, образующиеся только при очень
низких температурах. Такие температуры над Антарктикой обусловлены сильными западными ветрами, которые формируют своеобразный полярный “барьер”
(его называют также полярным вихрем), препятствуя межширотному обмену теплом и озоном.
При любом обсуждении проблемы озоновой “дыры” возникают следующие вопросы:
почему она проявилась только в конце 80-х годов;
существуют ли долговременные процессы в стратосфере, способствующие образованию температурного “барьера”, и
как они связаны с наблюдаемыми аномалиями?
Ответы на них надо искать в системе “океан – атмосфера”. Изменения циркуляции атмосферы вызваны стационарными
планетарными волнами, которые проникают в стратосферу в зимне-весенний период, сильно влияя на распределение озона и других ее составляющих в средних и
высоких широтах. Один из источников этих волн – разные температуры над поверхностями континентов и океанов, поэтому изменения температуры океанской
поверхности сказываются на волновой активности. При длительном же ослаблении волновой активности усиливаются западные ветры в стратосфере, охлаждается ее
нижняя часть, формируются полярные стратосферные облака и, тем самым, условия для разрушения озона. Циркуляция в стратосфере за последние 20 лет могла сильно
измениться. Так что основной причиной озоновой “дыры” в Антарктике вполне может быть длительное ослабление волновой активности стратосферы,
связанное с очень медленными процессами в Мировом океане.
Сопоставив изменения волновой активности стратосферы и содержания озона в 1979-1992 гг., специалисты заключили, что
ослаблению активности отвечает снижение концентрации озона в средних и высоких широтах из-за меньшего межширотного обмена. Похоже, что летом 1980 г. резко изменилась
циркуляция в стратосфере и возникли условия для образования озоновой “дыры”.
Чем же вызваны столь серьезные изменения? Видимо, это результат сразу нескольких крупномасштабных процессов в Мировом
океане: “капризов” Эль-Ниньо в Тихом океане (теплое сезонное поверхностное течение у берегов Эквадора и Перу, параметры которого меняются
год от года), аномалий температур значительных участков поверхности в Атлантическом и Индийском океанах. Из общих физических соображений ясно, что
как ежегодные, так и более длительные изменения в стратосфере связаны прежде всего с аномалиями температуры океанов. Современные математические методы
позволяют выявить наиболее характерные черты этих связей и проследить их эволюцию. Результаты соответствующих расчетов свидетельствуют о том, что
изменения концентрации озона в атмосфере, циркуляции в стратосфере, температуры поверхности Атлантического океана хорошо согласуются между собой. Так что, в
частности, изменения концентрации озона в атмосфере Северного полушария в зимнее время могут быть результатом температурных аномалий в Атлантике.
Подобный подход позволяет не только установить подлинные причины наблюдаемых изменений в озоносфере, но и оценить влияние на
нее антропогенных факторов, о котором столько говорилось в последние годы. Это влияние оказывается наибольшим над Западной Европой (более 70%), восточным
побережьем США (60-70%), Московским регионом и Токио (60%). Снижение же содержания озона над средними широтами Тихого океана и северной Европой
вызвано, главным образом, естественными долговременными процессами. Естественные причины привели и к росту концентрации озона над Лабрадором –
антропогенные факторы могут способствовать лишь его разрушению.
Нельзя не упомянуть и о независимых подтверждениях длительных вариаций параметров Мирового океана и атмосферы.
Исследователи обнаружили, что температура поверхности Атлантического, Тихого и особенно Индийского океанов в средних широтах Южного полушария резко возросла в
1979 г. Японские специалисты установили также отсутствие полярного “барьера” в стратосфере Южного полушария в начале и середине 70-х
годов. Сегодня ученые располагают свидетельствами десятилетних и более длительных циклов изменения параметров Мирового океана и атмосферы.
Почему же озоновая “дыра” над Антарктикой не наблюдалась ранее, ведь содержание озона здесь измеряли с 50-х
годов? Возможны два ответа. Например, период изменений в системе “океан – атмосфера”, сопровождавшихся появлением озоновой “дыры” в
Антарктике, больше периода наблюдений. (Такую “дыру” не обнаружили в Арктике и при более длительных наблюдениях, но это уже объясняется, скорее
всего, особенностями атмосферной циркуляции в Северном полушарии, обусловленными, в свою очередь, различиями между полушариями в расположении
материков и океанов.) Впрочем, озоновая “дыра” в Антарктике могла существовать и в прежние годы, но в июне – августе, т.е. во время полярной
антарктической ночи, когда измерения содержания озона были невозможны. Любопытно, что образование озоновой “дыры” за счет естественных
вариаций природных характеристик никак не связано с появлением Солнца после полярной ночи (в отличие от химических механизмов разрушения озонового слоя при
антропогенных выбросах упомянутых газов).
Появление озоновой “дыры” в Антарктике может свидетельствовать о существовании длительных (с периодом несколько
десятилетий) циклов в Мировом океане и атмосфере. Эти циклы способны серьезно повлиять на климат и проявиться в погодных аномалиях и стихийных бедствиях
(ураганах, торнадо, тайфунах) в различных районах Земного шара. Таким циклам легче проявить себя именно в стратосфере, а не в тропосфере, на характеристики
которой влияют самые разные (часто случайные) факторы.
Антропогенное же воздействие на атмосферу представляется сильно преувеличенным. К сожалению, наблюдения за изменениями в
стратосфере пока слишком непродолжительны, чтобы окончательно выделить одну причину озоновой “дыры” в Антарктике. Однако уже сейчас очевидно,
что, рассматривая проблемы озонового слоя и изменений климата Земли, необходимо учитывать не только антропогенные факторы, но и долговременные естественные
изменения во взаимодействующей системе “океан – атмосфера”. В последнее время стали высказываться предположения о том, что вариации скорости
вращения Земли вокруг своей оси каким-то неизвестным пока образом влияют на Мировой океан.
В качестве примеров такого влияния обычно ссылаются на меняющееся “поведение” уже упомянутого Эль-Ниньо и таких
течений, как Куросио и Гольфстрим. Но тогда изменения климата и озонового слоя, возможно, зависят и от очень медленных процессов в ядре и мантии Земли,
которые, безусловно, сказываются на скорости ее вращения. Будущие исследования этой фундаментальной проблемы потребуют объединить усилия специалистов,
изучавших прежде сушу, океан и атмосферу по отдельности, а также учитывать не до конца ясные пока солнечно-земные связи.
Список использованной литературы:
Журнал “Экология и жизнь”. Статья Е.А. Жадина, кандидат физико-математических наук.
Что такое озоновые дыры и откуда они берутся. Наша планета укрыта толстым слоем атмосферы, который как бы он не был легок и прозрачен, все-таки защищает поверхность планеты от губительных космических лучей, от так называемой солнечной радиации. Если бы атмосфера не могла задерживать и ослаблять эти лучи, то все живое на планете просто вымерло бы или превратилось в странных мутантов. Основную часть самых опасных лучей поглощает самый верхний слой атмосферы – озоновый, который тонкой пленкой покрывает атмосферу и тем не менее спасает нас от излишнего облучения. К сожалению именно из-за своей тонкости озоновый слой очень легко повредить и многие атмосферные газы, особенно те, которые появились в ней искусственным путем, в результате промышленных выбросов или из бытовых отходов могут разрушить озоновый слой, тем самым позволяя космической радиации достичь земли. Чем больше изобретает человек разных приборов, тем выше в атмосфере содержание фреонов – самых опасных для озонового слоя соединений. Тем самым прогресс промышленности постепенно убивает жизнь на нашей планете и многие ученые уже давно это осознали и настойчиво ищут пути борьбы с этой напастью. Они пытаются заменить фреоны другими, менее опасными газами, ратуют за снижение объемов промышленных выбросов в атмосферу, убеждают правительства своих государств. В данный момент над полюсами планеты то и дело возникают озоновые дыры, явление которое напрямую не связано с вредными выбросами человечества, и носит природный характер, но если содержание вредных для озона веществ увеличится, эти дыры могут появиться уже над населенными территориями и тогда нам мало не покажется. Так что задача технического прогресса сейчас найти и использовать только те вещества, которые не будут губительны ни для озонового слоя, ни для самого человечества.
Еще один фактор, который благоприятно влияет на решение данной экологической ситуации, заключается в использовании источников альтернативной энергии, например силы ветра или солнца.
Большинство прогнозов, исследований, касающихся последствия расширения ОД, публикуются в научном журнале «Science». Ежегодно проводятся различные конференции, посвященные этому вопросу. Так, выводы Парижской Конференции по климату звучат оптимистично.
Дыра над Антарктидой к 2021 году исчезнет, если озоновый слой увеличится благодаря снижению вредных выбросов в атмосферу.
Как предупредить истощение озонового слоя?
Ученые заняты не только вопросами восстановления истощенной озоновой оболочки, но и ищут способы, как предупредить появление ОД. Для этого необходимо бороться с выработкой веществ, содержащих хлорфторуглероды, в мировом масштабе. Такое решение было принято в Монреале в 1989 году. Предупредительные способы истощения озонового слоя, пути решения должна искать вся мировая общественность, поскольку существование дыр влияет на экологию всей Земли.
Чтобы снизить риск появления новых дыр в озоновой оболочке, необходимо вести постоянные научные разработки с целью выделения и ликвидации таких способов производства, выработки энергии, которые не будут приносить вреда окружающей среде. Существует острая необходимость в том, чтобы начать повсюду устанавливать на дымящие трубы заводов и фабрик сооружения по очистке, заменять химические удобрения на органические. Важным этапом в защите слоя из озона станет переход транспортной системы, работающей на нефтяных продуктах, на электричество.
Можно ли восстановить озоновый слой?
Методы
Предотвращение вредных выбросов не единственный способ сохранить защитный слой Земли. Один из эффективных методов экологи видят в том, чтобы распылять озон, созданный искусственно, на высоте 15-30 км над поверхностью Земли с помощью специальных летательных аппаратов. И это хорошее решение, поскольку оно позволит заполнить пустоты в стратосфере.
Однако данный метод имеет и ряд недостатков. Он является дорогостоящим, поэтому применить его можно только в том случае, если будут привлечены финансовые средства нескольких стран. Кроме того, за один раз доставить к месту ОД можно небольшое количество озона, процесс его перевозки является сложным и несет опасность для людей, осуществляющих ее.
Мифы
Озоновая дыра стала причиной появления некоторых заблуждений. Например, многие полагают, что истончение возникает только в Антарктиде. Однако ОД могут появиться в любых местах Земли. Некоторые промышленники пытались снизить значение экологического вопроса, поскольку боялись потерять доходы от своих предприятий. Однако умалить масштаб бедствия не удалось.
Существует ложное представление о том, что фреоны имеют большую массу, поэтому не могут достигать стратосферы, оседая в земле, не нанося ей вреда. Но оказавшись даже в нижних слоях, эти вещества могут смешаться с другими элементами и уже вместе с ними подняться к защитному слою.
После ознакомления с содержанием Топика ( Сочинения ) по теме “Глобальные проблемы и Опасности” Советуем каждому из вас обратить внимание на дополнительные материалы. Большинство из наших топиков содержат дополнительные вопросы по тексту и наиболее интересные слова текста. Отвечая на не сложные вопросы по тексту вы сможете максимально осмыслить содержание Топика ( Сочинения ) и если вам необходимо написать собственное Сочинение по теме “Глобальные проблемы и Опасности” у вас возникнет минимум сложностей.
Если у вас возникают вопросы по прочтению отдельных слов вы можете дважды нажать на непонятное слово и в нижнем левом углу в форме перевода есть отдельная кнопка которая позволит вам услышать непосредственно произношение слова. Или также вы можете пройти к разделу Правила Чтения Английского Языка и найти ответ на возникший вопрос.
The Hole in the Ozone Layer
Discovery of the hole in the ozone layer showed that human activity has a major impact on the Earth. The damage of ozone in the stratosphere high above the planet’s surface has been brought about as the result of the widespread use of chemicals, which under normal conditions are chemically inert and harmless.
Ozone occurs at all levels in the atmosphere, but most of it is found in the stratosphere, between about 15-50 kilometres above the Earth’s surface, where it plays a very important role. Ozone absorbs harmful ultraviolet radiation which is produced by the Sun- Ultraviolet radiation can damage cells of living things — plants, animals and people. Whereas small doses result in nothing worse than sunburn, larger amounts may cause cataracts or skin cancer, and can affect the growth of plants.
The damage of ozone has been caused by complex chemical reactions involving chlorine and bromine. Large amounts of gas called CFCs were produced in twentieth century for use in everyday appliances like fridges, aerosol spray cans, and fire extinguishers. At ground level, these compounds are chemically non-reactive. However they are carried on wind systems up into the high atmosphere, where the ozone layer is. CFCs can be broken up by the intense sunlight, but before their destruction CFCs gases become reactive and damage the ozone layer.
The hole in the ozone layer is formed over the Antarctic continent each spring. During the long dark Antarctic winter, the atmosphere becomes colder than anywhere else on the Earth. Strong winds enclose the cold air above the Antarctic, allowing ice clouds to form. The ice crystals provide the sites where chlorine reacts with ozone when sunlight returns in the spring, and results in the ozone hole.
In early summer the ozone hole mixes with the rest of the air mass of the stratosphere. Over the past years, the concentrations of chlorine in the atmosphere have been steadily increasing, and as a result — more ozone has been destroyed.
Ozone itself is a useful protective layer high above our heads, but in the cities is pollutant agent. The CFCs have other effects too. As well as contributing to the breakdown of ozone, CFCs are also very effective in providing «greenhouse effect», contributing to a gradual warming of the atmosphere. However, the possible change in climate resulting from increases in various greenhouse gases might actually make the stratosphere colder, not warmer.
Governments of many countries agreed in 1987 to the Montreal Protocol in an effort to reduce the amount of CFCs, and so protect the ozone layer. Since then, more countries have signed it, and more substances included for control. As a result, the amount of chlorine and bromine in the atmosphere is decreasing. With less chlorine in the atmosphere the ozone hole should become smaller, and eventually close up, but it might take 20-30 years.
Озоновая дыра
Открытие дыры в озоновом слое показало, что человеческая деятельность оказывает большое воздействие на Землю. Повреждение озона в стратосфере, на большой высоте от поверхности планеты, было вызвано широким использованием химикалий, которые при нормальных условиях являются химически инертными и безопасными.
Озон есть на всех уровнях атмосферы, но большая его часть находится в стратосфере, на высоте приблизительно от 15 до 50 километров над поверхностью Земли, где он играет очень важную роль. Озон поглощает вредную ультрафиолетовую радиацию, которая излучается Солнцем. Ультрафиолетовая радиация может повредить клетки живых существ — растений, животных и людей. Принимая во внимание, что маленькие дозы становятся чем-то большим, чем просто загаром, большие дозы могут вызвать катаракту глаза или рак кожи и могут воздействовать на рост растений.
Повреждение озона было вызвано сложными химическими реакциями, в которые входит хлор и бром. В двадцатом столетии было произведено большое количество газа, который называется CFCs, для использования в обычных приборах, таких как холодильники, баллончики для аэрозоля и огнетушители. На поверхности Земли эти сложные химические вещества являются химически пассивными. Однако воздушные массы поднимают их в верхние слои атмосферы, туда, где находится озоновый слой. Газ CFCs разрушается только под воздействием интенсивного солнечного света, но прежде чем разрушиться, газ CFCs становится активным и разрушает озоновый слой.
Отверстие в озоновом слое появляется над Антарктидой каждую весну. В течение долгой темной антарктической зимы атмосфера становится очень холодной, самой холодной на Земле. Сильные ветры нагнетают холодный воздух над Антарктикой, что позволяет формироваться ледяным облакам. Кристаллы льда становятся тем местом, где хлор может прореагировать с озоном, когда весной снова появляется солнечный свет, результатом чего и является озоновая дыра.
В начале лета отверстие озона растворяется в остальной части воздушных масс стратосферы. За прошедшие годы концентрация хлора в атмосфере все время увеличивалась, в результате большое количество озона было разрушено.
Сам озон — полезный защитный слой, находящийся высоко над нашими головами, но в городах — это загрязнитель .Газы CFCs также имеют и другие воздействующие эффекты. Как и в разрушении озонового слоя, газ CFCs также очень эффективен и в образовании «парникового эффекта», способствуя постепенному нагреванию атмосферы. Однако возможное изменение климата, вызванное увеличением содержания различных газов, способствующих образованию парникового эффекта, может сделать стратосферу холоднее, а не теплее.
В 1987 году правительства многих стран, чтобы попытаться уменьшить количество производимых газов CFCs, и таким образом защитить озоновый слой, приняли Монреальский Протокол. С тех пор это соглашение подписали и другие страны, еще большее количество веществ было взято под контроль. В результате, количество хлора и брома в атмосфере постепенно уменьшается, С меньшим количеством хлора в атмосфере озоновая дыра должна стать меньше и в конечном счете исчезнуть, но на это, вероятно, потребуется 20-30 лет.
Questions:
1. What did the discovery of the hole in the ozone layer show?
2. Why did the hole in the ozone layer appear?
3. What can ultraviolet radiation damage?
4. What caused the damage of ozone?
5. How are CFCs produced?
6. Why do CFCs become reactive and damage the ozone layer?
7. What does greenhouse effect contribute to?
8. What is the essence of the Montreal Protocol signed in 1987?
9. How long can it take to close up the ozone hole in the atmosphere?
Vocabulary:
discovery — обнаружение, открытие
ozone layer — озоновый слой
to bring (past brought, p.p. brought) about — вызывать, причинять
impact — влияние, воздействие
damage — вред, повреждение
surface — поверхность
widespread — широко распространенный
harmless — безвредный
to occur — случаться, происходить
to absorb — поглощать
ultraviolet radiation — ультрафиолетовая радиация
cell — клетка
to cause — вызывать, причинять
cataract — катаракта
skin cancer — рак кожи
to affect — воздействовать
chlorine — хлор
bromine — бром
appliance — прибор, приспособление
aerosol spray can — баллончик для аэрозоля
fire extinguisher — огнетушитель
wind systems — воздушные массы
to enclose — замыкать, окружать
to destroy — разрушать
to contribute — способствовать, содействовать
to increase — увеличиваться
breakdown — разрушение
greenhouse effect — парниковый эффект
gradual — постепенный
effort — усилие, старание
to reduce — уменьшать
to protect — защищать
to decrease — уменьшать, сокращать
eventually — в конечном итоге
О значительном уменьшении общего содержания озона над Антарктикой впервые
было сообщено в 1985 г. Британской антарктической службой на основании анализа
данных озонометрической станции Хэлли-Бей (76 гр. ю. ш.). Уменьшение озона
наблюдалось этой службой и на Аргентинских островах (65 гр. ю. ш.).
С 28 августа по 29 сентября 1987 г. было выполнено 13 полётов
самолёта-лаборатории над Антарктикой. Эксперимент позволил зарегистрировать
зарождение озонной дыры. Были получены её размеры. Исследования показали, что
наибольшее уменьшение количества озона имело место на высотах 14 – 19 км. Здесь
же приборы зарегистрировали наибольшее количество аэрозолей (аэрозольные слои).
Оказалось, что, чем больше имеется аэрозолей на данной высоте, тем меньше там
озона. Самолёт – лаборатория зарегистрировал уменьшение озона, равное 50%. Ниже
14 км. изменений озона было несущественным.
Уже к началу октября 1985 г. озонная дыра (минимум количества озона)
охватывает уровни с давлением от 100 до 25 гПа, а в декабре диапазон высот, на
которых она наблюдается, расширяется.
Во многих экспериментах измерялось не только количество озона и других
малых составляющих атмосферы, но и температуры. Была установлена самая тесная
связь между количеством озона в стратосфере и температурой воздуха там же.
Оказалось, что характер изменения количества озона тесно связан с тепловым
режимом стратосферы над Антарктидой.
Образование и развитие озонной дыры в Антарктиде наблюдали английские
учёные и в 1987 г. Весной общее содержание озона уменьшилось на 25%.
Американские исследователи проводили измерения в Антарктике зимой и
ранней весной 1987 г. озона и других малых составляющих атмосферы (HCl,
HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4)
c помощью специального спектрометра. Данные этих измерений позволили очертить
область вокруг Южного полюса, в которой количество озона уменьшено. Оказалось,
что эта область совпадает практически в точности с крайним полярным
стратосферным вихрем. При переходе через край вихря резко менялось количество
не только озона, но и других малых составляющих, оказывающих влияние на
разрушение озона. В пределах озонной дыры (или, другими словами, полярного
стратосферного вихря) концентрация HCl, NO2 и азотной
кислоты была значительно меньше, чем за пределами вихря. Это имеет место
потому, что хлорины в продолжении холодной полярной ночи разрушают озон в
соответствующих реакциях, выступая в них как катализаторы. Именно в
каталитическом цикле с участием хлора происходит основное уменьшение
концентрации озона (по крайней мере 80% этого уменьшения).
Эти реакции протекают на поверхности частиц, составляющих полярные
стратосферные облака. Значит, чем больше площадь этой поверхности, т. е. чем
больше частиц стратосферных облаков, а значит, и самих облаков, тем быстрее в
конце концов распадается озон, а значит, тем эффективнее образуется озонная
дыра.
2. Основные мероприятия по защите озонового слоя
Поскольку наиболее активный разрушитель озонового щита Земли – хлор,
основные меры, разрабатываемые для сдерживания истощения озона, сводятся к
снижению выбросов в атмосферу хлора и хлорсодержащих соединений, прежде всего
фреонов. Одна из главных технологических задач, решения которой ищут во всех
промышленно развитых странах, – замена фреонов на другие хладагенты, не
содержащие хлора и вместе с тем не уступающие фреонам по основным физическим
свойствам и химической инертности.
Другая задача, уже практически решенная в ракетоносителе «Энергия»,
заключается в переводе ракетной техники и высотной реактивной авиации на
экологически безопасные виды топлива и двигатели.
Снижение выбросов оксидов азота наземными промышленными, энергетическими
и транспортными системами имеет значение не только для снижения кислотности
осадков и решения проблемы «кислых дождей». Окислы азота не полностью
вымываются осадками, часть их достигает высот, на которых существует озоновый
слой, и вносит свою лепту в его истощение.
Хотя окислы азота, по сравнению с хлором, в 10 тысяч раз менее активны
как разрушители озона, их выброс в атмосферу многократно превышает выброс хлора.
Это повышает важность разработки двигателей, энергетических установок, котлов,
новых видов топлива и способов его сжигания, которые сводили бы к минимуму
образование и выброс в атмосферу окислов азота.
Первая международная конвенция по мерам предохранения озонового слоя была
заключена в Вене в 1985 году. Через несколько месяцев после нее была обнаружена
“озоновая дыра” в Южном полушарии. После этого в Монреале был
подписан протокол, обязывающий страны-участницы избавляться от своих вредных фреонов.
В 1990, 1992 и 1997 гг. список разрушительных веществ пополнялся. В случае его
соблюдения всеми странами (а Китай, например, и Индия конвенцию не подписали,
рассудив, что она им «не по карману») прогнозисты обещали восстановление
озонового слоя к 2150 году. Главными производителями вредных для озона
соединений (90% от общемирового объема) называются развивающиеся страны
(которые, по сути, являются потребителями устаревшей продукции
“цивилизованных” стран) и страны бывшего СССР.
В то же время заявлено, что выброс фреонов в атмосферу, в 1986 году,
достигавший 1.1 миллиона тонн, к 1996 г. снизился до 160 тысяч тонн. Без
Монреальской конвенции к 2010 году мы имели бы 8 миллионов тонн годовых
выбросов.
3. Правило оптимальной компонентной дополнительности
Правило оптимальной компонентной дополнительности гласит, что никакая
экосистема не может самостоятельно существовать при искусственно созданном
избытке или недостатке одного из экологических компонентов.
“Нормой”
экологического компонента следует считать ту, которая обеспечивает
экологическое равновесие определенного типа, позволяющее функционировать именно
той экосистеме, которая эволюционно сложилась и соответствует балансу в
природной надсистеме и всей иерархии природных систем на данной единице
пространства (в конкретном биотопе).
4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем
Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем гласит, что
разрушение более трех уровней в экосистемной иерархии абсолютно необратимо и
катастрофично.
Иерархические уровни геохор (биохор) – это расположение в порядке от
высшего к низшему. Различают пять основных уровней угеохор и биохор:
Содержание:
Что такое озоновые дыры?
Где находятся озоновые дыры?
Как образуются озоновые дыры?
Причины озоновых дыр
Последствия озоновых дыр
Как бороться с озоновыми дырами
Озоновые дыры, видео
Не секрет, что наша планета Земля уникальна в Солнечной системе, поскольку это единственная планета, на которой существует жизнь. И в том числе зарождение жизни на Земле было возможно благодаря специальному защитному шару из озона, который покрывает нашу планету на высоте в 20-50 км. Что такое озон и зачем он нужен? Само слово «озон» с греческого переводится как «пахнущий», ведь именно его запах, мы можем ощущать после дождя. Озон это голубой газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода, по сути такой еще более концентрированный кислород. Значение озона огромно, поскольку именно он защищает Землю от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, идущих от Солнца. К сожалению, мы, люди, не ценим того, что было создано природой (или Богом) на протяжении миллиардов лет, и одним из результатов разрушительной деятельности человека, стало появление озоновых дыр, о которым мы и поговорим в сегодняшней статье.
Что такое озоновые дыры?
Для начала определимся с самим понятием «озоновая дыра», что она из себя представляет. Дело в том, что многие люди ошибочно представляют озоновую дыру как некую брешь в атмосфере нашей планете, месте, в котором озоновый шар полностью отсутствует. На самом деле это не совсем так, он не то, чтобы совсем отсутствует, просто концентрация озона в месте озоновой дыры в разы ниже, чем следовало бы быть. Как результат, ультрафиолетовым лучам легче попадать на поверхность планеты, и оказывать свое разрушительное действие именно в местах озоновых дыр.
Где находятся озоновые дыры?
Что же, в таком случает, закономерным будет вопрос о расположении озоновых дыр. Первая озоновая дыра в истории была обнаружена в 1985 году над Антарктидой, по подсчетам ученых, диаметр этой озоновой дыры составлял 1000 км. Причем озоновая эта дыра имеет весьма странное поведение: она появляется каждый раз в августе и исчезает к началу зимы, чтобы вновь появится в августе.
Чуть позже другая озоновая дыра, правда, меньших размеров, была обнаружена уже над Арктикой. В наше же время множество мелких озоновых дыр обнаружено в разных местах, но озоновая дыра над Антарктидой занимает пальму первенства по своим размерам.
Фото озоновой дыры над Антарктидой.
Как образуются озоновые дыры?
Дело в том, что на полюсах вследствие низкой тамошней температуры образуются стратосферные облака, содержащие в себе ледяные кристаллики. Когда эти облака соприкасаются с молекулярным хлором, попадающим в атмосферу, происходит целая серия химических реакций, результатом которых является разрушение молекул озона, происходит сокращение его количества в атмосфере. И как результат образуется озоновая дыра.
Причины озоновых дыр
Каковы причины возникновения озоновых дыр? Причин этого явления есть несколько, и самая главная из них – загрязнение окружающей среды. Множество фабрик, заводов, дымовых газовых ТЕЦ выбрасывают в атмосферу, в том числе, и злополучный хлор, и тот уже вступая в химические реакции, делает бум в атмосфере.
Также появлению озоновых дыр в немалой степени способствовали ядерные испытания, проводившиеся в прошлом веке. При ядерных взрывах в атмосферу попадают окиси азота, которые вступая в химические реакции с озоном, также разрушают его.
Реактивные самолеты, летающие в облаках, также способствуют появлению озоновых дыр, поскольку каждый их полет сопровождается выбросом в атмосферу той же окиси азота, губительной для нашего защитного озонового шара.
Последствия озоновых дыр
Последствия расширения озоновых дыр, разумеется, не самые радужные – вследствие усиленного ультрафиолетового излучение может увеличится количество людей с заболеванием раком кожи. Помимо этого падает общий иммунитет человека, что приводим и ко многим другим болезням. Впрочем, от усиленного ультрафиолетового излучения, проходящего сквозь озоновую дыру, могут страдать и не только люди, но и, например, жители верхних слоев океана: креветки, крабы, водоросли. Чем опасны озоновые дыры для них? Все теми же проблемами с иммунитетом.
Как бороться с озоновыми дырами
Решение проблемы озоновых дыр учеными было предложено следующее:
Начать регулирование выброса разрушительных для озона химических элементов в атмосферу.
Начать восстанавливать штучным путем количество озона на месте озоновых дыр. Делать это таким образом, при помощи летательных аппаратов на высоте 12-30 км распылять штучный озон в атмосфере. Недостатком этого метода является необходимость существенных экономических издержек, да и значительное количество озона за раз распылить в атмосфере при современных технологиях, увы, невозможно.
Озоновые дыры, видео
И в завершение интересный документальный фильм про озоновые дыры.