Озон и озоновый слой в атмосфере - ABCD42.RU

Озон и озоновый слой в атмосфере

Истощение озонового слоя: причины и последствия

Озоновый слой (его ещё называют «озоносферой») — часть атмосферы нашей планеты. Он пролегает между стратосферой и тропосферой на высоте 25-30 км в тропических широтах, 20-25 — в умеренных, и 15-25 — на полярном круге. Как ясно из названия, по большей части он состоит из озона — одной из модификаций хорошо знакомого нам кислорода, образующейся при воздействии на него ультрафиолетового излучения от солнца.

Без озонового слоя появление столь многочисленной и разнообразной фауны на нашей планеты было бы невозможным: как и кислород, озон поглощает часть ультрафиолетового излучения и солнечной радиации, защищая человека и животных от вредоносного воздействия. Кроме того, излишнее количество ультрафиолета затрудняло бы фотосинтез в растениях и снижало бы продуктивность сельского хозяйства. Важно понимать, что озон абсорбирует ультрафиолет и радиацию, однако почти не поглощает видимый свет и оставляет растениям достаточное количество солнечной энергии для фотосинтеза.

Кроме того, озоновый слой выполняет такие функции:

  • Нейтрализует углекислый газ;
  • Отражает космическое излучение;
  • Регулирует температуру на поверхности Земли;
  • Удерживает кислород.

Что такое озоновые дыры и откуда они берутся

Озоновой дырой называют падение концентрации озона на конкретном участке атмосферы. Впервые это явление заметили британские учёные Джон Шанклин, Джо Фармен и Брайан Гардинер. В своей статье известному научному журналу Nature они описали свои наблюдения, суть которых заключалась в том, что каждый год (как правило, в августе) над Арктикой появляются многочисленные озоновые дыры общей площадью более двух миллионов квадратных километров. Продолжительность их существования в среднем — семь дней.

После продолжительных исследований учёные смогли установить причину этого явления. Во время наступления продолжительной «полярной ночи», солнце прячется за горизонт, из-за чего резко падает температура и сокращается поступление ультрафиолета в атмосферу. Как результат — в стратосфере появляются облака, состоящие из кристаллов льда. В таких кристаллах накапливается хлор, который, после череды сложных химических реакций превращает озон (который, как мы помним, лишь модификация кислорода) обратно в кислород. Одна молекула хлора способна уничтожить миллион молекул озона.

По окончании полярной ночи и наступлении полярного дня, эти дыры затягиваются, ультрафиолет снова начинает взаимодействовать с кислородом и превращать его в озон.

Причины разрушения озонового слоя

Вопреки распространённому мнению, человек — не единственный виновник возникновения озоновых дыр, к этому явлению приводят и некоторые природные факторы. Прежде всего — газы, заключённые в земной коре, в породах или в воде, в растворённом виде. Относительно недавно учёные установили, что, к примеру, во время извержения вулкана, из пород поднимается большой объём газа, содержащего фторуглеводороды, расщепляющие озон.

Современная наука, однако, считает главной причиной появления озоновых дыр всё-таки антропологический фактор, то есть человека. Озон — неустойчивый газ, и он легко разрушается, взаимодействуя со многими веществами, который человек выбрасывает в воздух в результате своей жизнедеятельности: бром, хлор, фреоны, водород.

Главными источниками подобных выбросов являются:

  • Промышленные предприятия — фабрики и заводы без очистных сооружений;
  • Минеральные удобрения;
  • Теплоэлектростанции;
  • Ядерные взрывы;
  • Запуск ракет в космос;
  • Реактивные самолёты.

Тем не менее, основная причина разрушения озонового слоя — фреоны (хлорфторуглероды или ХФУ), на которых стоит остановиться подробнее. Это целая группа веществ-хладагентов, которые используются, в первую очередь, при изготовлении холодильников и морозильных камер, — раньше для этих задач использовали токсичные вещества вроде аммиака или сернистого газа. Кроме того, хлорфторуглероды используются при изготовлении аэрозолей, растворителей, вспенивателей, а также в парфюмерии и пищевой промышленности.

При всей своей полезности фреоны наносят вред озоновому слою: при воздействии солнечной радиации они разлагаются на вещества, которые расщепляют озон, превращая его в кислород. Когда учёные заметили эту реакцию и забили тревогу, ООН по окружающей среде вместе со Всемирной Метеорологической Организацией организовали подписание так называемого Монреальского протокола. Промышленники, дипломаты, политики и учёные со всего мира собрались в канадском городе Монреаль и подписали договорённость о том, что в их странах начнётся постепенный отказ от фреонов и поиск новых, безопасных ему альтернатив. Протокол был подписан в 1987-м году, начал действовать — два года спустя, в 1989-м.

Мифы об озоновых дырах

Несмотря на то, что истончение озонового слоя — вполне реальная проблема, чреватая реальными проблемами, нужно признать: для многих людей, не проявляющих особенного внимание к науке, она может казаться мифичной и абстрактной. Как результат — множество ненаучных теорий, созданных конспирологами и невнимательными журналистами, охотно их подхватывающих в попытке раздуть «сенсацию». Вот лишь некоторые из подобных теорий:

1. Фреоны не влияют на образование озоновых дым, потому что они слишком тяжёлые и не могут достичь стратосферы. Да, фреоны действительно тяжелее кислорода и азота, однако нужно понимать, что газы в атмосфере расположены не слоями, а перемешиваются вместе. Как результат — и фреоны, и тяжёлые инертные газы, и прочие загрязняющие вещества равномерно распределяются в атмосфере, достигая и стратосферы, — примерно, за пять лет, как показывают эксперименты и исследования.

Вот самый очевидный аргумент, с которым сторонники этой теории поспорить не могут: если бы в атмосфере нашей планеты газы не смешивались, входящие в её состав углекислый газ и аргон образовали бы слой толщиной в несколько десятков метров. Такие условия лишили бы Землю возможности стать обитаемой.

2. Урон озоновому слою от хлорфторуглеродов (ХФУ) — вымысел, пролоббированный промышленниками, которым выгодно продавать более дорогие хладагенты. Токсичные хлорфторуглероды — довольно дешёвое вещество, которое активно использовали (а некоторые продолжают использовать) при создании аэрозолей, изоляционных материалов, пенопласта, хладагентов для холодильников.

Приведённое выше утверждения легко опровергается простой исторической справкой и логикой. В семидесятых были опубликованы первые данные о вредоносном воздействии фреонов на стратосферу нашей планеты. Вскоре, в июле 1975-го года, глава крупной американской компании DuPont написал для журнала Chemical Week статью, в которой резко критиковал приведённые данные, называя теорию о разрушении озонового слоя «научной фантастикой» и «бессмысленным вздором». Нетрудно угадать, что бытовые хладагенты из хлорфторуглеродов изготавливала, в том числе, DuPont.

На самом деле, альтернативой ХФУ стали куда более дешёвые газы природного происхождения, которые не нужно было синтезировать в дорогостоящих лабораторных условиях: в аэрозолях стали использовать бутан и пропан, в качества хладагента для холодильников — углеводород, а для теплоизоляции — циклопентан.

3. Озоновая дыра должна находиться не над Антарктикой, а над населёнными территориями, — там, где активно используют фреоны. И снова нам стоит вернуться к физическим свойствам атмосферы и вспомнить, что газы в ней перемешиваются. Фреоны перемешиваются вместе с другими газами в стратосфере и тропосфере и из-за низкой реакционной способности могут находиться там годами, а то и десятилетиями, перемещаясь и распространяясь над всей территорией планеты.

Нужно понимать, что озоновая дыра — это не «дыра» в прямом смысле, у неё нет чётких территориальных границ. Это абстрактное явление, подразумевающее сниженную концентрацию озона. Обычно его замечают в Антарктике, но лишь потому, что только здесь бывает полярная ночь, когда долго нет солнца и тепла, из-за чего уровень озона падает до рекордно низких значений.

Последствия истончения озонового слоя

Как мы уже говорили выше, озон абсорбирует значительную часть ультрафиолетового излучения от солнца. Очевидно, что при снижении концентрации озона в атмосфере человек получает повышенную дозу ультрафиолета. Учёные установили, что это приводит к возникновению рака кожи и злокачественной меланомы, а также к серьёзными заболеваниям глаз — к катаракте и помутнению глазного хрусталика.

Сниженная концентрация озона в атмосфере — серьёзная проблема для морской фауны. Фитопланктон, важнейшее звено в пищевых цепочках морских обитателей, живёт в верхних слоях водной толщи. Учёными установлено, что чрезмерное солнечное излучение мешает ему ориентироваться в пространстве, и, собственно говоря, жить, — исследования подтвердили зависимость интенсивности ультрафиолетовых лучей и выживаемости фитопланктона.

Чрезмерное количество ультрафиолета оказывает негативное влияние и на растения, которые обычно куда проще свыкаются с внешними факторами, чем любые другие живые организмы. Ультрафиолет может влиять на форму и размер растений, продолжительность жизни, вторичный метаболизм, изменять способ распределения питательных веществ внутри растения.

Если бы человечество вовремя не осознало серьёзность такой проблемы как истощение озонового слоя, последствия были бы куда серьёзнее: уже к середине двадцать первого века исчезло бы более 60% озоносферы нашей планеты, в результате чего ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли стало бы таким сильным, что было бы способным вызывать у человека солнечные ожоги за считанные минуты, а вероятность мутации под воздействием солнечной радиации увеличилось бы более, чем в шесть раз.

Пути решения проблемы разрушения озонового слоя

К счастью, однако, описанная выше ситуация — это антиутопия, вряд ли ждущая человечество в действительности. Начиная с семидесятых годов, силами активистов и некоммерческих компаний, во всём мире начали активно бороться за защиту озонового слоя. Значительно снижено потребление и производство веществ и соединений, негативно влияющей на озоносферу. Им были найдены безопасные природные альтернативы: пропан, изобутан, аммиак, углекислый газ. Удивительно, но практически все страны мира согласились с необходимостью подобных мер и вот уже несколько десятилетий неукоснительно им следуют. Один из немногих случаев серьёзного нарушения был зафиксирован в 2018-м году в Китае, где 18 фабрик признались в использовании фреонов.

В России охрана озонового слоя и контроль за его истончением закреплены на законодательном уровне. Регламентированы такие защитные мероприятия по охране озонового слоя:

  • Организация постоянного наблюдения за состоянием озонового слоя;
  • Постоянный контроль за изменениями климата;
  • Контроль за соблюдением промышленными предприятиями нормативов по выбросам вредных веществ в атмосферу;
  • Контроль и регуляция производства химических веществ и соединений, оказывающих вредоносное влияние на озоновый слой;
  • Применение санкций (штрафов и проч.) в случае несоблюдения описанных выше требований.

На самом деле, сделать свой вклад в защиту озонового слоя может каждый из нас, достаточно лишь следовать нескольким простым (и известным) правилам: при возможности — переходить на экологически чистые виды топлива и правильно утилизировать токсичные отходы (батарейки, бытовая химия). Если каждый (или хотя бы большинство) из нас будет помнить, каковы причины и последствия разрушения озонового слоя, а крупные промышленники — следовать международным договоренностям, то уже к 60-м годам 21-го века экологическая проблема истощение озонового слоя может быть закрыта навсегда.

Дыра, которую мы залатаем

Почему Монреальский протокол — это история успеха

В прошлом месяце над Арктикой была замечена озоновая дыра площадью шесть миллионов квадратных километров. Над северным полюсом такое случилось впервые, и неожиданная близость атмосферной бреши к нашему дому заставила многих задаться резонным вопросом: кажется, для защиты озонового слоя планеты человечество приложило немало сил — неужели мы в итоге не справились? На самом деле нет, все хорошо: дыра над Арктикой это не симптом неудачи Монреальского протокола, а сам протокол вообще следует считать образцовым примером тому, что мы умеем решать проблемы глобального масштаба. О том, как его принимали и что получили 31 год спустя, рассказывает для N + 1 ведущий научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) Алексей Екайкин.

У климатических отрицателей есть один железный (как им кажется) аргумент: мол, вспомните историю с озоновым слоем — раздули шумиху с фреоном, перешли на производство других хладагентов, кто-то на этом заработал, а потом про озон благополучно забыли. Вот и с глобальным потеплением точно так же, это игра нечестных дельцов, пытающихся погреть на потеплении руки.

Парадокс этого аргумента в том, что в реальности все было ровно наоборот. История с Монреальским протоколом это пример того, что человечество способно успешно решать отдельно взятые глобальные проблемы.

Хлор, пожиратель озона

В начале 1970-х годов химики Франк Шервуд Роуленд и Марио Молина заинтересовались судьбой хлорфторуглеродов (ХФУ) в атмосфере. Первоначально они собирались использовать эти инертные и потому долгоживущие газы для изучения атмосферной циркуляции. Ученые предположили, что рано или поздно эти вещества попадают в стратосферу, где время их жизни может составлять 40-150 лет, и где они постепенно разлагаются ультрафиолетом с образованием хлора. Им также были известны работы Пауля Крутцена и Харольда Джонстона, которые примерно в то же время изучали разложение озона в атмосфере за счет реакции с оксидами азота.

Роуленд и Молина осознали, что хлор с озоном может вести себя схожим образом — и 28 июня 1974 года опубликовали коротенькую, всего 2 странички, статью в журнале Nature о том, что производимые человеком ХФУ могут разрушать озоновый слой. Один из самых неприятных выводов статьи заключался в том, что в этих реакциях хлор действует в качестве катализатора: то есть один атом хлора может «убить» много молекул озона.

Читайте также  Организация обслуживания посетителей кафе

Зачем озон планете

Озон — это неустойчивая форма кислорода с химической формулой О3.

Обнаружили его в XVIII веке по характерному запаху, но описали уже лишь в XIX-м. Озон образуется из кислорода, но для реакции нужно много энергии — поэтому в природе озон возникает при грозовых разрядах, либо под действием коротковолнового солнечного излучения, ультрафиолета.

Озон — мощнейший окислитель, эффективно разлагает органику, и это его свойство успешно используется для дезинфекции. Но это же делает его для нас, людей, ядовитым газом. Смертельная концентрация озона — всего-навсего 4,8 ppm (миллионных долей, то есть 4,8 молекулы озона на 1 миллион молекул воздуха). К счастью, мы распознаем озон в воздухе по запаху гораздо раньше, чем он станет для нас опасен. (Не забывайте, что при использовании домашнего озонатора дышать этим «запахом грозы» нельзя, нужно покинуть помещение!)

В тропосфере озон, таким образом, считается загрязняющим веществом.

Но бóльшая часть атмосферного озона находится в стратосфере: наибольшая концентрация на высоте 20-25 км может достигать 2-8 ppm, образуясь там из кислорода под действием солнечного света — это и есть тот самый «озоновый слой». Здесь озон выполняет важнейшую функцию — он поглощает солнечное излучение в жестком ультрафиолетовом диапазоне (UV-b, 280-315 нм), которое, достигая поверхности Земли, крайне опасно для человека (вызывает рак кожи и катаракту), растений и морского фитопланктона.

Озоновый экран образовался на нашей планете около миллиарда лет назад, когда фотосинтезирующие бактерии устроили на Земле «кислородную революцию», после которой жизнь смогла выбраться из моря на сушу.

Экран этот весьма тонкий: если собрать весь озон атмосферы возле поверхности Земли и сжать до нормального давления, то получится слой толщиной всего лишь около 3 миллиметров — что соответствует 300 единицам Добсона (ДЕ), в которых принято измерять содержание этого газа.

Как менялся озоновый слой над Антарктидой с 1979 по 2019 год

NASA Earth Observatory

Озон производится в стратосфере постоянно, но озоновый слой не становится больше, потому что этот газ разрушается реакциями с оксидами азота, галогенами (особенно хлором и бромом), ионами OH-, а также самопроизвольно. До того, как на происходящее с озоном стали влиять мы, образование и разрушение озона находились в равновесии, которое изредка нарушалось впрыском в стратосферу разрушающих озон веществ вулканами.

Время чинить небо

В 1974-м году события развивались стремительно. Широкая общественность сильно обеспокоилась, и уже в декабре 1974 года Роуленд и Молина были приглашены на слушания в палату представителей США, где было принято решение более детально изучить этот вопрос. В 1976 году академия наук США, проведя собственные исследования, подтвердила выводы ученых.

В 1985 году Британская антарктическая служба опубликовала данные об аномально низкой концентрации озона на антарктической станции Халли Бэй. В то же время измерения химического состава стратосферы показало аномально высокое содержание хлора. Так человечество осознало, что «озоновая дыра» — реальность, в которой мы уже существуем какое-то время.

Почему дыра в Антарктиде

Почему дыра в Антарктиде, хотя фреоны выпускаются в атмосферу в основном в Северном полушарии?

Дело в том, что пока фреоны добираются до стратосферы, они успевают хорошенько перемешаться в атмосфере планеты — поэтому снижение концентрации озона в стратосфере происходит повсеместно: за период с 1980 по 2000 год содержание озона в средних и низких широтах упало на 5-7 процентов. Но в Антарктиде особые условия, и потому содержание озона падало особенно сильно. Зимой над Антарктикой формируется полярный вихрь, который препятствует притоку озона из более низких широт. В условиях полярной ночи температура в нижней стратосфере падает до -80 ºС, и там формируются полярные стратосферные — они же перламутровые — облака (ПСО), в присутствии которых химические реакции разрушения озона резко ускоряются. Но для этих реакций также нужно УФ излучение, поэтому основное снижение уровня озона приходится на весну, с появлением первых солнечных лучей.

Над Антарктикой формируется огромная дыра в озоновом слое, покрывающая весь континент — количественно это значит, что концентрация озона здесь оказывается на уровне 220 единиц Добсона и ниже. Ближе к лету температура повышается, полярные стратосферные облака разрушаются, вихрь размывается, в Антарктику начинает идти насыщенный озоном воздух из нижних широт, и к декабрю дыра затягивается.

Перламутровые облака над антарктической станцией Мак-Мердо

Alan R Light / Wikimedia commons / CC BY-SA 2.0

Сразу же после появления первых данных о влиянии фреонов на озон в игру вступили промышленники, производящие аэрозоли, спреи и хладагенты, во главе с американской фирмой DuPont. В Америке упали продажи аэрозолей, и это им не нравилось. Председатель правления «Дюпон» назвал теорию антропогенного влияния на озон «научной фантастикой, кучей мусора, полной чепухой». Корпорации не сдавались вплоть до самого конца, хотя и обещали прекратить производство ХФУ, если будут даны убедительные доказательства их влияния на озон. С принятием Монреальского протокола им пришлось уступить.

В 1985 году была согласована Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1987 году подготовлен к подписанию Монреальский протокол — дополнение к конвенции, в котором изложены цели и методы сокращения разрушающих озон веществ. 1 января 1989 года он вступил в силу. К 2013 году его ратифицировали все страны ООН, острова Кука, Святой престол, а также Европейский союз. Последним подписавшим Протокол государством стал Южный Судан, получивший независимость в 2011 году.

Таким образом, от первой научной публикации до решения на международном уровне прошло 13 лет. Это следует признать огромным успехом. Крутцен, Молина и Роуленд в 1995 году получили за своё открытие Нобелевскую премию по химии.

Протокол подразумевает постепенное сокращение до нуля производства и потребления разрушающих озон веществ (ODSs — Ozone Depleting Substances) — мы для простоты будем называть их «фреонами».

Среди фреонов выделяются несколько групп, в зависимости от их разрушительного потенциала.

  • Наиболее опасные для озона вещества — хлорфторуглероды (ХФУ), имеющие химическую формулу типа CFCl3. Протокол предусматривал постепенное снижение их производства и потребления до нуля к 1996 году с заменой на менее опасные субстанции (ГХФУ и ГФУ, о них ниже). При этом для некоторых веществ были сделаны исключения — например, дозволялось использовать ХФУ в некоторых замкнутых циклах, например тушения пожаров на подводных лодках. Другая опасность ХФУ в том, что они — исключительно мощные парниковые газы, чей отеплительный потенциал в тысячи раз больше, чем у СО2.
  • Следующая группа — гидрохлорфторуглероды (ГХФУ). Их разрушительный потенциал существенно ниже, чем у ХФУ, потому что они в основном разрушаются уже в тропосфере. Развитые страны начали снижать потребление ГФХУ в 2004 году, а производство в 2010 году, выход на ноль должен состояться в этом. Для развивающихся стран предусмотрена отсрочка порядка 10 лет. Также, как и ХФУ, ГХФУ являются мощными парниковыми газами.
  • Наконец, третья группа — это гидрофторуглероды (ГФУ). Они не разрушают озоновый слой, поскольку не содержат хлора, и именно на них в основном заменяли ХФУ и ГХФУ. Тем не менее, они также являются парниковыми газами, поэтому в 2016 году было принято решение сократить и их производство тоже (поправка Кигали к Монреальскому протоколу).

Расчеты показывают, что сокращение производства и выпуска в атмосферу фреонов должно дать положительный эффект на озоновый слой через несколько десятилетий — из-за большого времени жизни этих веществ в стратосфере. Сейчас, по прошествии 30 лет, можно подводить первые итоги.

Монреальские завоевания

Концентрация ГХФУ, напротив, продолжает расти — поскольку именно этими веществами были поначалу заменены ХФУ. Тем не менее, общая концентрация фреонов, приведенная к эквиваленту «эффективного хлора» (верхняя панель на рисунке ниже), уже преодолела максимум в конце XX века.

Изменение концентрации ODS в атмосфере с 1950 года, и прогноз до конца XXI века. Кружки — данные наблюдений, сплошные линии — оценка прошлых изменений до начала измерений, пунктир — прогноз на будущее

Польза и вред озона

Озон (O3) — это газ, образующийся путём прибавления к молекуле кислорода (O2) третьего атома. Происходит это прибавление преимущественно в верхних слоях атмосферы в результате фотохимических реакций с участием солнечного излучения. Благодаря интенсивному образованию O3 на высоте над землёй сформировался густой озоновый слой.

Свойства озона

Главной отличительной особенностью озона является его запах. Именно он послужил поводом к открытию этого газа. В 1785 г. на специфический запах, появляющийся при экспериментах с электричеством, впервые обратил внимание голландский учёный Мартин ван Марум. А в 1840 г. французский химик К. Шенбейн установил, что аналогичный запах, появляющийся во время грозы, принадлежит какому-то загадочному газу — который впоследствии так и назвали «пахнущим», т.е. озоном.

Ещё одной характерной чертой O3 является его способность изменять свой цвет и консистенцию в зависимости от температуры и давления. В естественных условиях озон имеет бледно-фиолетовую окраску. При повышении давления этот газ синеет. При температуре —111,9°C озон сгущается в нестойкую жидкость тёмно-синего оттенка. При —192,5°C O3 превращается в твёрдые тёмно-фиолетовые, практически чёрные, кристаллы.

Польза озона

Польза озона, образующегося в верхних слоях атмосферы, бесценна. Если бы озонового слоя (с концентрацией O3 в 10 раз выше, чем в приземном слое) не существовало, ультрафиолетовое излучение солнца уничтожило бы всё живое на нашей планете. Именно поэтому ситуация с истончением озонового слоя и образованием озоновых дыр занимает одну из первых позиций в списке серьёзнейших глобальных экологических проблем XXI века.

Озоновые дыры — это участки озонового слоя стратосферы с пониженным содержанием озона. В гг. внимание экологов привлекла пульсирующая озоновая дыра над Антарктидой. За концентрация O3 в ней снизилось почти в 2 раза. Ежегодно озоновая дыра над Антарктидой появляется на несколько месяцев, а затем затягивается. Вплоть до начала XXI века с каждым годом она становилась всё больше и больше. В 2000 г. величина озоновой дыры над Антарктидой достигла рекордных за всю историю масштабов в 28 млн км². Эта площадь сравнима с территорией США. С начала первого десятилетия XXI века озоновая дыра над Антарктидой постепенно уменьшается.

Мнения учёных относительно причин разрушения озонового слоя и образования озоновых дыр расходятся. Большинство экологов полагает, что виной всему техногенный фактор. Однако есть и такие учёные, которые связывают снижение концентрации озона в озоновом слое с вековыми колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и независимыми изменениями климата.

Доказано, что озон в атмосфере способны разрушить как соединения азота и водорода (к примеру, аммиак и метан), так и соединения хлора (хлорфторуглероды — фреоны). Фреоны применяются в холодильных установках, кондиционерах, растворителях, аэрозольных баллончиках/спреях и огнетушителях.

Последствием истончения озонового слоя является пагубное воздействие на здоровье человека спокойно проходящего через все слои атмосферы ультрафиолетового излучения. У людей ослабляется иммунная система, развиваются такие болезни как рак кожи и катаракта.

Вред озона

Если проблема озоновых дыр у всех на слуху, то о вреде приземного озона экологи сегодня информируют не столь активно. К сожалению, озон образуется не только в стратосфере — он рождается и в воздухе, которым мы дышим. За последние 100 лет концентрация озона в приземных слоях атмосферы выросла в . С каждым десятилетием содержание этого газа в воздухе городских улиц увеличивается на 10%.

При нормальных условиях естественная концентрация озона в приземных слоях атмосферы составляет порядка Для человека такая доза озона в воздухе практически неощутима. По стандартам ВОЗ, предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в приземных слоях атмосферы не должна переваливать за черту в 100 мкг/м 3 . Однако на практике содержание этого газа в воздухе порой превышает 200 мкг/м 3 .

В частности, во время грозы концентрация озона в приземных слоях атмосферы увеличивается почти в 10 раз. Человек уже легко может определить наличие этого газа в воздухе по бодрящему запаху свежести.

Ещё более запредельные (1000 мкг/м 3 ) показатели содержания озона в воздухе наблюдаются иногда летом в жару. Под воздействием солнечных лучей окислы азота и несгоревшие углеводороды выхлопных газов автомобилей вступают в сложную реакцию, в результате которой кислород (O2) преобразуется в озон (O3). При этом в 1 м 3 образующейся густой дымки (фотохимического смога) содержится до 1 мг озона. От этого явления, в народе именуемого летним смогом, в году в Лондоне погибло свыше 4000 человек.

Читайте также  Осина - лекарь

Симптомы отравления озоном

В превышающих ПДК концентрациях озон превосходит по токсичности цианистую кислоту и угарный газ. Становясь ядовитым из-за своей насыщенности, этот газ оказывает крайне негативное влияние на здоровье человека:

  • вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей;
  • раздражает слизистую оболочку глаз;
  • обостряет астматические и прочие заболевания лёгких;
  • обостряет сердечные заболевания;
  • усугубляет аллергические реакции;
  • воздействуя на организм в течение нескольких часов, озон в повышенных концентрациях способен вызвать необратимый процесс старения органов дыхания;
  • при запредельных концентрациях этот газ и вовсе может сжечь лёгкие, как какая-нибудь кислота.

Воздействие повышенного содержания озона в воздухе на организм человек может определить самостоятельно по характерной симптоматике. Если он ни с того ни с сего раскашлялся, расчихался, почувствовал жжение в груди и резь в глазах, его голос охрип — вполне возможно, что произошло отравление озоном.

Защита от озона

Если в жаркий летний день, прогуливаясь по городской улице с оживлённым автомобильным движением, Вы вдруг почувствовали головную боль, у Вас начало першить в горле, появился кашель, резь в глазах, чихание, постарайтесь поскорее зайти в какое-нибудь закрытое помещение. Внутри зданий с закрытыми окнами озона практически нет даже в часы интенсивного солнечного излучения.

В жаркий летний день при палящем солнце и отсутствии ветра по возможности лучше вообще не выходить на городскую улицу. Если же есть необходимость пройтись, то лучше сделать это утром. В начале дня концентрация озона в воздухе минимальна, к середине дня она постепенно возрастает, в 17 часов достигает максимальной отметки и спадает лишь после 22.

Утренние и вечерние пробежки на время озоновой атаки лучше отложить, поскольку при физической нагрузке организм поглощает намного больше озона. Отправляться в плаванье по реке в этот период также не стоит: над водной поверхностью концентрация озона намного выше, чем над близлежащей сушей.

На глаз определить снижение содержания озона в воздухе можно по хвойным лесам: они окутываются голубой дымкой, когда озоновые атаки отступают.

1) Д.А. Макунин. Озоновая атака // Планета здоровья // Экология и жизнь № 8, 2012, с. 92 — 93.

2) Экология и экономика природопользования. Бобылев С.Н., Новоселов А.Л., Гирусов Э.В. и др. Учебник. Изд. перераб., 2002 г.

3) Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Автор: В.Ф.Протасов. Издательство: финансы и статистика, 2001 г.

4) Экологическое состояние территории России: Учебное пособие для студентов высших педагогических учебных заведений (под ред. Ушакова С.А., Каца Я.Г.) Изд. 2004 г.

Автор статьи: Анастасия, Дата публикации: 19.03.2013
Заимствование материалов статьи без ссылки на сайт запрещено!

Вы можете приложить к своему отзыву картинки.

Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы

Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы

Ученые предполагают, что возникновение озонового экрана Земли произошло четыреста миллионов лет назад. Именно этот процесс, по их мнению, позволил микроорганизмам подняться со дна океана и выйти на сушу. Так на Земле появилась жизнь.

  • Что такое озоновый слой
  • Озоновый слой и УФ-излучение
  • Разрушение озонового слоя
  • Озоновые дыры
  • Мир без озонового слоя
  • Заключение

Что такое озоновый слой

Озоновый слой — это самый легкий и тонкий слой в атмосфере, который содержит относительную концентрацию озона (до 0,001%). Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового излучения, которое способно причинить значительный ущерб жизни на Земле.

Однако озоновый слой не только покрывает нашу планету. Его также можно найти и на поверхности земли — он используется для таких целей, как отбеливание бумажной целлюлозы, обеззараживание питьевой воды и удаление неприятных запахов из продуктов.

Как образуется озоновый слой

Озон — это аллотропная модификация кислорода. Ультрафиолетовые лучи расщепляют молекулы кислорода, превращая О2 в О+О. После расщепления О присоединяется к другим молекулам кислорода, образуя озон (О3=О+О2).

О3 и молекулы кислорода «поглощают» около 97–99% вредного ультрафиолетового излучения, преобразовывая его в тепло.

Где находится озоновый слой

Озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли, в верхних слоях атмосферы. Озоносфера (или озоновый экран) в разных широтах планеты находится на разных уровнях. В тропических широтах озоновый слой находится на расстоянии от 25 до 30 км, в умеренных — от 20 до 25 км, в полярном круге расстояние еще меньше — от 15 до 25 км.

Толщина озонового слоя

Озоновый слой считается самым тонким в атмосфере. Концентрация озона в верхних слоях измеряется в единицах Добсона. Одна единица Добсона составляет 10 микрометров чистого озона при температуре 0 °C и стабильном атмосферном давлении. Нормальной концентрацией озона считается 300 единиц. Отсюда следует, что толщина озонового слоя составляет всего 3 000 микрометров (3 миллиметра).

Озоновый слой и УФ-излучение

Главная задача озонового слоя — оберегать планету от опасной солнечной радиации.

УФ-излучение в малых дозах полезно для человеческого организма, потому что напрямую связано с выработкой витамина D.

В современной медицине это излучение используется для лечения псориаза, остеопороза, желтухи, экземы и рахита. При лечении также учитывается риск негативного воздействия, поэтому любое использование данного излучения происходит под четким медицинским наблюдением.

Долгосрочное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения на человека может спровоцировать развитие острых и хронических заболеваний кожи, глаз и иммунной системы.

Солнечные ожоги случаются в результате долгого влияния УФ-излучения на кожу. Оно способно вызвать дегенеративные изменения клеток кожи, фиброзной ткани и кровеносных сосудов. Рак кожи и катаракта — самые серьезные и нередкие последствия облучения ультрафиолетом.

Мощность ультрафиолетового излучения Солнца чаще всего делят на три категории:

  1. УФ-А (от 320 до 400 нанометров): не поглощаемая озоном длина, так как находится на безопасном расстоянии.
  2. УФ-В (от 280 до 320 нанометров): большая часть поглощается озоном, но данная длина излучения может быть вредна для чувствительной кожи.
  3. УФ-С (менее 280 нанометров): полностью поглощается озоном. Наиболее опасная длина, потому что она самая короткая и может уничтожить добрую часть нашей экосистемы.

Разрушение озонового слоя

Годы изучения защитного экрана показали, что над поверхностью Земли в некоторых районах озоновый слой начал истончаться. Первую «брешь» обнаружили над Антарктидой.

Причиной повреждения и истончения озоносферы Земли были признаны синтетические и искусственные вещества, образованные в результате промышленной деятельности.

Причина разрушения озона — хлорфторуглерод, группа органических соединений, включающих атомы фтора, хлора и углерода. Эти соединения не токсичны, стабильны и, взаимодействуя с воздухом, не образуют взрывоопасных веществ.

Фреон (хладагент) — яркий представитель этих соединений и включает в себя более 40 различных веществ. Область применения фреона захватывает практически все сферы жизнедеятельности человека. Впервые хлорфторуглероды стали использовать в работе холодильных устройств (холодильники, кондиционеры), заменив ими токсичные и взрывоопасные аммиак и сернистый газ. Позже хлорфторуглероды стали широко эксплуатировать в аэрозольных баллонах, вспенивателях, растворителях, а также в пищевой и парфюмерной отраслях.

Однако сейчас известно, что под воздействием солнечной радиации хлорфторуглероды разлагаются в атмосфере и образуют вещества, которые эффективно разрушают молекулы озона. И если на Земле фреон не представляет опасности для жизни, в стратосфере он активно разрушает защитную систему нашей планеты.

Монреальский протокол

В 1987 году Всемирная Метеорологическая Организация и Программа ООН по окружающей среде собрали вместе ученых, дипломатов, защитников окружающей среды, членов правительства, представителей промышленности и коммерческие организации для заключения соглашения о поэтапном отказе от химических веществ. В январе 1989 года вступил в силу Монреальский протокол, первое в мире международное соглашение о регулировании химических загрязнителей.

В рамках протокола было решено постепенно сокращать производство и использование озоноразрушающих химических веществ, в первую очередь был введен запрет на использование ХФУ (хлорфторуглерод) в распылительных аэрозольных баллончиках.

Озоновые дыры

В 1985 году над Антарктидой обнаружили озоновую «дыру» диаметром более 1 000 км. По сей день она является самой большой и занимает площадь чуть меньше 20 млн кв. км.

К счастью, как таковой дыры нет. На самом деле, когда ученые и популярные средства массовой информации ссылаются на дыру в озоновом слое, речь идет об области с низкой концентрацией озона. Толщина озоновой оболочки в этой местности меняется в зависимости от времени года.

Почему дыра образовалась именно над Антарктидой, если главная причина в опасных выбросах?

Ученые объясняют этот феномен тем, что хлорфторуглероды переносятся в Антарктику воздушными потоками. Особенные климатические условия, а конкретно — крайне низкие температуры (до −80 °C) способствуют формированию стратосферных облаков.

В этих облаках происходит серия химических реакций. Хлор, содержащийся в ХФУ, отделяется от других веществ, кристаллизуется и в течение всего холодного периода сохраняется в таком состоянии. С приходом весны интенсивность ультрафиолетовых лучей усиливается, атомы хлора высвобождаются, разрушая молекулы озона. В итоге образуется озоновая дыра.

Мир без озонового слоя

Озоновая дыра над Антарктидой не единственная. Количество дыр растет с каждым годом по всему миру. Поток солнечной радиации увеличивается и вызывает вспышки раковых заболеваний кожи и катаракту, причем дети этому явлению подвержены сильнее.

Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда (НАСА), чтобы доказать значение озонового слоя, смоделировали ситуацию стремительного разрушения защитного экрана Земли.

Группа ученых начала работу с создания модели атмосферной циркуляции земной системы, которая учитывает химические реакции в атмосфере, колебания температуры и ветра, изменения солнечной энергии, а также другие элементы глобального изменения климата. Потери озона изменяют температуру в разных частях атмосферы, и эти изменения способствуют или подавляют химические реакции.

Затем исследователи увеличили выброс ХФУ и подобных соединений на 3% в год, что примерно вдвое меньше, чем в начале 1970-х годов, когда хлорфторуглероды активно использовались в производстве и быту. Ученые позволили моделируемому миру развиваться с 1970 по 2065 год.

Год 2065. Почти две трети озоносферы Земли исчезло. У самой большой озоновой дыры над Антарктидой появился двойник над Северным полюсом. Ультрафиолетовое излучение, падающее на города средних широт (например, Вашингтон), настолько сильное, что способно вызвать солнечный ожог всего за пять минут. Из-за высокого уровня радиации вероятность мутации ДНК увеличивается на 650%.

Решение есть

Увидев мир без озонового слоя, ученые пришли к выводу, что разрушение стратосферного озона можно остановить. Альтернативные вещества, которые не навредят защитному экрану Земли, существуют. К ним относятся углекислый газ, нетоксичный пропан, аммиак и изобутан (природный хладагент).

Как отмечают экологи, озоновый щит планеты уже сейчас восстанавливается на 1–3% в десятилетие. При благоприятных прогнозах озоновые дыры могут исчезнуть по всей планете к 2060 году. Команда ученых НАСА предполагает, что восстановление озонового слоя связано с Монреальским протоколом.

Специалисты из Национального управления океанических и атмосферных исследований США в 2018 году обнаружили крупные выбросы в атмосферу озоноразрушающего газа — трихлорфторметана.

Было установлено, что эпицентр выбросов находится в Восточной Азии, а позже более 18 производственных фабрик в Китае сами признались в незарегистрированном использовании фреона.

Экологи считают, что повлиять на целостность озонового слоя могут сами люди на бытовом уровне. Озоновый экран планеты также подвергается атакам парниковых газов и токсичных выбросов воздушного и наземного транспорта. Использование экологически чистого топлива, сохранение ресурсов земли и правильная утилизация вредных отходов сыграет значительную роль в спасении Земли.

Стоит начать очищение окружающей среды с маленького островка — своей квартиры. Через открытые окна в наше жилище поступает большое количество пыли, вредных испарений, ядовитых выбросов и неприятных запахов. В этой ситуации поможет бризер: благодаря трехступенчатой системе фильтрации устройство препятствует проникновению в комнату вредных веществ, бактерий, аллергенов и вирусов с улицы. Бризер борется с духотой в квартире и создает все условия для комфортной жизни и спокойного сна.

Заключение

Проблема разрушения озонового слоя планеты тесно связана с угрозой глобального потепления. Есть предположение, что восстановление озоновой оболочки замедлит таяние льдов

Правительство и многие крупные промышленные корпорации играют большую роль в том, как мы используем ресурсы Земли. Если сохранение окружающей среды станет первоочередной задачей каждого из государств, возможно, разрушительное влияние на нашу среду обитания достигнет минимума.

Что такое озоновый слой и почему его разрушение вредно? Описание, фото и видео

В 20 – 50 километрах над поверхностью Земли в атмосфере находится слой озона. Озон — это особая форма кислорода. Большинство молекул кислорода воздуха состоит из двух атомов. Молекула же озона состоит из трех атомов кислорода.

Читайте также  Этика и деонтология в социальной работе

Озон образуется под действием солнечного света. При столкновении фотонов ультрафиолетового света с молекулами кислорода от них отщепляется атом кислорода, который, присоединившись к другой молекуле O2, образует О3 (озон).

Толщина озонового слоя

Озоновый слой атмосферы очень тонок. Если всем имеющимся в наличии озоном атмосферы равномерно покрыть участок площадью в 45 квадратных километров, то получится слой толщиной в 0,3 сантиметра. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон.

Опасность и полезность озонового слоя

Жарким туманным днем в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как этот газ (трехатомный кислород) разрушает легкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, начинают задыхаться и ощущать боль в груди.

Деревья и кусты, обрамляющие загазованные магистрали, при высоких концентрациях озона в воздухе перестают нормально расти. Но если озон находится там, где ему положено быть — на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, от которых кожа становится загорелой. Но если на кожу падает избыток ультрафиолетового излучения, то можно получить солнечный ожог или заболеть раком кожи.

Что разрушает озоновый слой?

Об озоновом слое атмосферы ученые узнали в 70 годы. Было сделано открытие, что производные хлор фтор углерода (фреоны) — соединения, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллонах — уничтожают озон. Фреоны выделяются в атмосферу при каждом использовании баллончика с дезодорантом или лаком для волос.

Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой разрушается – исчезает.

В 1978 году, основываясь на данных о действии фреонов на озоновый слой атмосферы, правительство Соединенных Штатов Америки (США) запретило производство и продажу аэрозолей, содержащих фреоны. Правда, производители аэрозолей, а вместе с ними и многие ученые, считают неубедительной теорию разрушения озонового слоя. В 1985 году английские ученые сделали поразительное открытие.

Они обнаружили над Антарктидой огромную «дыру» в озоновом слое. Это отверстие площадью с США появляется ежегодно весной. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количество озона в соседних участках снижается. Например, зимой 1992 года слой озона над Европой и Канадой стал на 20 процентов тоньше.

Как выяснили ученые, в небе над Антарктидой очень высока концентрация ангидрида хлорной кислоты — соединения, образующегося в момент разрушения молекулы озона хлором. Открытие англичан подтверждает, что распространенное использование фреонов действительно создает проблему озоновых дыр. Ученые подсчитали, что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1 процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3- 6 процентов, так как на 2 процента увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая нас более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, например малярии. Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений — от деревьев до злаков.

Влияние на климат

Еще более тревожит то, что истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод. Некоторые ученые подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объеме уйдет 100 лет.

Интересное видео об озоновом слое

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Озон О3 защита, благо и опасность

Как отрицательное, так и положительное действие озона на живые клетки следует учитывать в среде обитания организмов. Угроза истощения озона в атмосфере и порой чрезмерное повышение его концентрации в приземном слое воздуха, выдвигает проблему соотношения жизни и содержания озона в атмосфере на одно из первых мест .В связи с большой опасностью для живых организмов высоких концентраций тропосферного озона индикация повреждений, им вызванных, представляет важную задачу.

Озон О3 — аллотропическое видоизменение кислорода. Этот газ тяжелее воздуха и постоянно образуется в атмосфере. В отличие от обычного двухатомного кислорода О2 воздуха озон включает три кислородных атома, и, вследствие этого обладает высокой окислительной способностью. Это — вещество с характерным запахом свежести, названное от греческого слова “озо” , что означает “пахну”. В сжиженной форме озон приобретает голубую окраску, поскольку имеет полосу поглощения в области 580-620 нм.
Озон возникает при диссоциации кислорода воздуха, который поступает в атмосферу при фотосинтезе растений. Под влиянием ультрафиолетовой радиации Солнца в начале образуется атомарный кислород О,который при соударении с молекулой молекулярного кислорода и в присутствии любой частицы воздуха дает озон:

Принципиально важно, что озон может образовываться в любых процессах, где возникает атомарный кислород. Источниками озона являются окислы азота, угарный газ и углеводороды, выделяемые растениями или антропогенными источниками – выбросами промышленности и автотранспортом. В цепи химических реакций под влиянием ультрафиолетовой радиации из этих соединений возникает атомарный кислород, из которого затем образуется озон. Появление техники, выделяющей ультрафиолетовую радиацию (компьютеры, копировальные аппараты и др.), также способствует образованию озона и внутри помещений.
Распределение озона в атмосфере неравномерно. Наибольшая плотность озона (число молекул в единице объема) наблюдается на высоте 24-26 км в тропиках и 18-20 км в полярной зоне. Общее содержание озона в атмосфере принято условно характеризовать слоем озона, приведенным к нормальным условиям (0o С, 1 атм). Это — так называемый озоновый слой. Принято считать, что он расположен в стратосфере на высоте примерно 20-25 км над поверхностью Земли.
Значение озонового слоя для биосферы наглядно видно из оптических свойств этого газа, если сравнить спектры поглощения озона и важнейших компонентов живых клеток – нуклеиновых кислот и белков. Озон имеет самую интенсивную полосу поглощения в области 200-300 нм. В этой же области спектра поглощают нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Озон, содержащийся в верхних слоях атмосферы, целиком поглощает особенно губительные коротковолновые ультрафиолетовые лучи, препятствуя тем самым повреждению живых систем. Снижение концентрации озона в атмосфере в целом хотя бы на 10 % уже сказывается на живых организмах — снижается урожай растений, у животных и человека наблюдаются различного рода патологии, например нарушение легочной функции, увеличение хронических заболеваний легких, нервной и иммунной систем, рак кожи и сетчатки глаз. Заметные сдвиги под влиянием возросшего ультрафиолетового облучения могут наблюдаться и в состоянии целых экосистем, особенно наземной растительности и фитопланктона, а также осуществлении биогеохимических циклов.
Снижение содержания озона в стратосфере связано с различными химическими соединениями, проникающими в атмосферу в результате ядерных взрывов, космических полетов и полетов сверхзвуковой авиации, применением хлор- и фторорганических аэрозолей и удобрений в сельском хозяйстве, холодильном производстве и др. Под влиянием ультрафиолетовой радиации все они катализируют распад озона.
Проблема образования “озоновых дыр” (больших участков атмосферы, со сниженным содержанием или почти полностью лишенных озона) особенно актуальна для человечества , поскольку за последние двадцать лет наблюдалось заметное снижение концентрации озона в некоторых районах Земли, особенно Антарктиды и Арктики. Местами даже над Восточной Сибирью площадь “озоновых дыр” составляла несколько тысяч квадратных километров, а концентрация озона а таких участках атмосферы снижалась на 40 %.
Озоновый слой имеет значение не только как экран биосферы от повреждения жестким ультрафиолетовым излучением, но и определяет термический режим атмосферы. В инфракрасной области спектра у озона есть еще важная полоса поглощения с максимумом 960 нм. Благодаря этому, О3 поглощает выделяемую Землей энергию инфракрасного диапазона (тепловую), не дает ей рассеяться в Космосе, и, тем самым задерживает тепло в атмосфере нашей Планеты.
Если в верхнем слое атмосферы (в стратосфере) концентрация озона имеет тенденцию к снижению, то в нижних районах атмосферы (в тропосфере), напротив, к увеличению. Обычно концентрация озона в приземных слоях тропосферы невелика — до 2,1-21 мкг /м 3 (0,001-0,01 мкл /л). Но она резко возрастает при грозе и, в еще большей мере, при загрязнении воздуха. Запах озона ощущается примерно в его концентрациях 21 мкг/м 3 (0,01 мкл/л), а превышение этой концентрации в 10 раз есть предел безопасности для живых организмов. Обычно экологи называют ее предельно допустимой концентрацией. Выше нее состояние атмосферы характеризуют уже определенным уровенем загрязнения, когда озон становится опасным токсикантом. В тропосфере озон является компонентом “фотохимического смога”, который представляет собой туман, ставший более тяжелым и более темным благодаря промышленным выбросам, продуктам сжигания угля и нефти. Впервые описанный в ЛосАнжелосе ,такой смог наблюдается во многих городах Мира. Под влиянием высоких 1-10 мкл/л концентраций озона в легких многих млекопитающих и Человека наблюдаются заметные воспалительные реакции, а у ряда чувствительных растений, которые служат индикаторами озонового загрязнения, видны характерные признаки повреждения в виде белых или цветных пятен. На уровне целого организма озоновые повреждения при высоких концентрациях О3 вначале обнаруживаются по резкому снижению активности фотосинтеза (у растений и фотосинтезирующих организмов), а затем дыхания у всех живых существ. Особенно наглядны эффекты на растениях при хроническом воздействии озоном, поскольку обнаруживаются выцветание пигментов и некротические пятна.

Среди проблем, связанных с озоном особенно важна ранняя диагностика вызванных им нарушений, чтобы принять защитные меры. Ведется и поиск организмов – индикаторов озонового загрязнения в природе.
Однако имеются все предпосылки для практического использования искусственного воздействия озоном, например в санитарных или лечебных целях. Следует учитывать, что у разных царств живых организмов проявляется разная чувствительность к озону. Даже при небольших дозах озона может наступать гибель микроорганизмов, что широко используется в санитарии и пищевой промышленности, для обеззараживания воды и др. Причем при определенных дозах гибнут возбудители опасных инфекций, например таких как сальмонелла. Иногда даже улучшается состояние ВИЧ-инфицированных пациентов, по-видимому за счет воздействия на возбудителей вторичного бактериального заражения. Окислительный эффект озона может быть так велик, что озонированная вода уже применяется как пестицид в сельском хозяйстве для уничтожения паразитов. У животных обнаружена стимуляция иммунитета при воздействии низкими дозами озона, и угнетение легочной функции в высоких его дозах. Причем наиболее чувствительны в этом отношении млекопитающие, а низкоорганизованные животные менее изучены – это поле деятельности в будущем.
Что же касается растений, то их реакции наиболее разнообразны по сравнению с другими царствами – от стимуляции роста и развития низкими дозами озона до повреждения и опада листьев, усыхания лесов и общего нарушения фитоценозов при хронических воздействиях озона в урбанизированных районах. Особенно чувствительны хвойные растения. Это тем более опасно, поскольку источниками озона на Земле является окисление кислородом воздуха монотерпенов лесных растений, в основном, хвойных пород.
Глобальные эффекты озона связаны, в первую очередь, с экранирующей ролью озона для всей биосферы. В результате нарушения озонового экрана и появления “озоновых дыр” происходит усиление ультрафиолетовой радиации. Это ведет, прежде всего, к исчезновению организмов, неустойчивых к ультрафиолетовому излучению, и вследствие этого, происходит нарушение биоразнообразия фауны и флоры. В перспективе, возможно, будет расти число заболеваний, обусловленных УФ –радиацией, таких как рак кожи, катаракта и др. Глобальные последствия действия озона в тропосфере приведут к снижению урожая (а это жизненно необходимые продукты питания и одежда), отмиранию лесов, будут прелюдией кислых дождей, поскольку при больших концентрациях озона образуется много пероксидов с кислой реакцией, произойдет ускорение старения и возникнут многочисленные заболевания легких.
Локальные последствия действия озона приведут к увеличению числа легочных заболеваний в городах, вымиранию растений, неустойчивых к озону. В настоящее время 64 миллиона человек постоянно живут в районах с концентрацией озона весьма опасной для здоровья. Основные меры для предотвращения таких нарушений — не создавать крупные мегаполисы и снижать число выбросов автотранспорта и промышленности в атмосферу.
Литература
1.Рощина В.В. Озон и живые организмы. Наука в России, 2005, N2 , C. 60-63.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: