Разрушение озонового слоя 2 - ABCD42.RU

Разрушение озонового слоя 2

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.
Читайте также  Социальное партнерство в сфере труда

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.

Озоновые дыры: причины и последствия разрушения озонового слоя

Фото: Озоновая дыра над Антарктидой , twimg.com

До открытий, сделанных в прошлом веке, люди просто не знали о той роли, какую играет озон. В конце столетия выяснилось, что из-за ряда причин озоновый слой разрушается, становится в некоторых местах тоньше или просто менее насыщенным озоном. Такое явление было названо озоновыми дырами.

  • Причины разрушения озонового слоя
  • Технический прогресс и озоновые дыры
  • Последствия разрушения озонового слоя Земли
  • Проблема озоновых дыр
  • Пути решения глобальной проблемы озоновых дыр
    • Восстановление озонового слоя
    • Подпитка озонового слоя
  • Заключение

Причины разрушения озонового слоя

Озоном называют трехатомный кислород. Основная его часть находится в верхних слоях атмосферы на высоте от 12 до 50 километров от уровня моря. Самая значительная концентрация сосредоточена на 23-километровой высоте. Этот газ в 1873 году обнаружил в атмосфере немецкий ученый Шенбейн. Позже такая модификация кислорода была найдена ниже названых высот и даже в слоях атмосферы поблизости земной поверхности.

Озоновый слой, tion.ru

Выяснилось, что наибольшую роль в образовании озоновых дыр играют запуски космических ракет, полеты самолетов на высотах от 12 до 16 километров, а также выбросы фреонов.

Впервые озоновая дыра диаметром более 1000 км впервые была обнаружена в 1985 в Южном полушарии над Антарктидой группой учёных из Британии .

Технический прогресс и озоновые дыры

Наибольший вред озоновому слою наносится соединениями хлора и водорода. Такие соединения образуются при разложении фреонов. Обычно ими пользуются как распылителями. При достижении определенного температурного порога фреоны закипают. При этом объем их увеличивается в несколько раз. Именно такой процесс и требуется при изготовлении аэрозолей.

Озоновые дыры над Антарктидой и Россией на карте, omartasatt.info

Фреоны также используются при изготовлении устройств, обеспечивающих создание низких температур. Они находятся в системах больших и малых морозильных камер, в промышленных и бытовых холодильниках. При утечке фреоны, имея вес менее того, какой существует у атмосферного воздуха, начинают подниматься. В атмосфере хлор отсоединяется и вступает в реакцию с трехатомным кислородом, тем самым разрушая молекулы озона, превращая его в обычный кислород.

Разрушение озонового слоя атмосферы обнаружили довольно давно, однако только к 1980-м годам процессу была реальная оценка. Выяснилось, что при значительном сокращении озона в атмосфере планета перестанет охлаждаться. Температура на ней начнет расти. Причем темпы этого роста превзойдут даже вариант развития парникового эффекта из-за увеличения в атмосфере углекислого газа.

Является ли парниковый эффект причиной разрушения озонового слоя — вопрос для ученых пока спорный.

Последствия разрушения озонового слоя Земли

Как уже было сказано, озон – это трехатомный кислород. Газ имеет особенный запах и голубоватый цвет. При некоторых условиях газ становится жидкостью, отличающейся цветом, называемым «индиго». В особых условиях из жидкого состояния озон может перейти в твердое. При этом его цвет станет темно-синим.

Не будет преувеличением сказать, что без наличия озонового слоя жизнь на нашей планете была бы невозможна. По крайней мере, в той форме, которая существует.

Ультрафиолетовое излучение опасно для всего живого. Если оно станет более интенсивным, то под его воздействием начнутся массовые серьезные заболевания. Пострадает зрение. Это и развитие катаракты, и изменения в роговице, и отслаивание сетчатки. Жесткий ультрафиолет оказывает угнетающее воздействие на клеточный иммунитет. Прежде всего, это отразится на коже, выразившись в онкологических заболеваниях. Живые организмы из-за воздействия повышенного излучения в значительно меньшей степени перестанут оказывать сопротивление любым инфекциям.

Интересный факт: Влияние озоновых дыр на человека заключается в росте таких заболеваний, как рак кожи и катаракта.

Озоновые дыры несут угрозу здоровью, 5klass.net

Интенсивное ультрафиолетовое излучение оказывает подавляющее воздействие на фотосинтез. Из-за него происходят изменения в поведении животных. Нарушается их адаптация. Они начинают мигрировать. Ускоряется размножение сине-зеленых водорослей, оказывающих губительное воздействие на обитателей водной среды. Биологические ресурсы мирового океана катастрофически уменьшаются. Излучение поражает мальков рыб и икру.

Происходит снижение плодородия почв. Бактерии, живущие в почве, чувствительные к ультрафиолетовому излучению, отмирают. А как раз им в значительной степени почва обязана плодородием. Если не изменить ситуацию, то конечным результатом станет превращение Земли в безжизненную планету с изменением климата.

Проблема озоновых дыр

Проблему начали обсуждать на мировом уровне, она может привести к экологической катастрофе. Были подписаны соответствующие документы и соглашения. Страны пришли к единому решению о необходимости сокращения изготовления фреонов. Была и найдена замена для них. Ею оказалась пропанобутановая смесь. Ее показатели таковы, что она с успехом может заменить фреоны.

В настоящее время опасность разрушения озонового слоя продолжает оставаться в числе наиболее злободневных. Однако в мире технологии, при которых используются фреоны, продолжают использоваться. Поэтому ученые заняты решением задачи по сокращению выбросов фреонов, стараются найти их более дешевые и удобные в использовании заменители.

Пути решения глобальной проблемы озоновых дыр

В 1985 году в мире начали принимать серьезные меры, чтобы защитить озоновый слой. Озоновые дыры стали новой экологической проблемой. Вначале были введены ограничения на выбросы фреонов. Затем правительствами была утверждена Венская конвенция. Она направлена на обеспечение охраны слоя озона в атмосфере. В конвенции сказано, что:

  • Делегации, являющиеся представителями различных государств, принимают соглашение, предусматривающее сотрудничество в области исследований процессов и веществ, оказывающих влияние на озоновый слой и оказывающие провоцирующее воздействие на изменения в нем.
  • Страны обязуются обеспечить систематическое наблюдение за озоновым слоем.
  • В государствах организуется работа над созданием технологий, а также веществ, обладающих уникальными свойствами, помогающими свести к минимуму вред, наносимый озону, находящемуся в атмосфере.
  • Страны обязуются сотрудничать при разработке мер и из использования, а также обеспечивать постоянный контроль за деятельностью, способной провоцировать образование озоновых дыр.
  • Разработанные технологии и полученные знания страны передают друг другу.

В течение времени, прошедшего со дня принятия Венской конвенции, страны подписали много протоколов, предусматривающих снижение выпуска фторхлоруглеродов. При этом оговорены случаи, когда их производство должно быть полностью прекращено.

Восстановление озонового слоя

Причины и последствия разрушения озонового слоя известны. Наибольшей проблемой, влекущей опасность, считается технология, используемая при производстве холодильных установок. Данный отрезок времени порой даже называли фреоновым кризисом. Для новых разработок требовались значительные вложения капиталов. Это отрицательно сказывалось на производствах. Тем не менее, выход удалось найти. Оказалось, фреоны можно заменить другими веществами. Ими помимо газов пропана и бутана оказался углеводородный пропелеллент. В наши дни распространение получают установки, в которых используются эндотермические химические реакции.

Карта озоновых дыр, omartasatt.info. На карте можно заметить истощение озонового слоя в районе экватора, России (голубой цвет).

Идет речь и о восстановлении озонового слоя. По утверждению ученых-физиков, атмосферу планеты можно очищать от фреонов, используя энергоблок АЭС мощностью минимум 10 rBT. По подсчетам Солнце способно производить до 6 тонн озона в секунду, но его разрушение идет быстрее. Если, использовать энергоблоки в качестве озоновых фабрик, то возможно достижение баланса. То есть, озона будет создаваться столько же, сколько его будет разрушаться.

Подпитка озонового слоя

Проект создания озонового производства не единственный. К примеру, по расчетам ученых, в стратосфере озон можно создавать искусственно. Это же можно делать и в атмосфере.

Подпитывать стратосферу озоном, созданным искусственно, предлагается с помощью грузовых самолетов, которые могут распылять этот газ на нужных высотах.

Молекулы озона можно получать из обыкновенного кислорода, используя инфракрасные лазеры. Для этого можно использовать аэростаты.

Если использование платформы с лазерами обеспечат положительный эффект в решении проблемы озоновых дыр, то можно разместить такие устройства на космической станции. В таком случае можно обеспечить постоянную подпитку озоном.

Главный недостаток всех таких разработок – цена. Затраты на реализацию любого проекта слишком велики. Именно из-за этого значительная часть проектов не реализуется.

Заключение

Затрачены миллиарды долларов на спасение озонового слоя Земли или хотя бы сохранение его в том виде, в котором он находится сейчас. Учёные подсчитали, что если прекратится любая деятельность человека (антропогенные факторы), которая является причиной возникновения озоновых дыр, на восстановление его в прежнем объёме потребуется 100-200 лет.

Озоновый слой, причины и последствия его разрушения, кислотные дожди, токсичные туманы

Природа – это состояние баланса. Антропогенный фактор нарушает круговорот веществ, что воздействует на планету. Один из примеров это озоновый слой. Человечество постоянно разрушает его полетами в космос, при этом вещество дополнительно подвергается распаду в нижних слоях атмосферы из-за фреонов и выбросов легкой промышленности. Это грозит списком проблем:

  • усиление радиационных лучей;
  • ухудшение параметров частоты воздуха;
  • изменение характеристик грунта;
  • кислотные дожди;
  • токсичные туманы.

Вместе эти факторы грозят разрушить экологию Земли.

Озоновый слой

Озоновый слой находится в атмосфере между 15 и 40 км. Несмотря на разброс в высотах, толщина оболочки измеряется в нескольких миллиметрах. Наиболее толстый слой над полюсами. Наименьшая концентрация на экваторе. Озоновый слой задерживает львиную долю ультрафиолетового излучения. В среднем оболочка уменьшает количество ультрафиолета в 6,5 тысяч раз.

Образование озона

Под действием солнечного света молекула озона распадается на молекулу и атом кислорода, таким образом, происходит поглощение опасного излучения. В присутствии третьего атома кислорода эти частицы вновь объединяются в молекулу озона. Процесс бесконечен, но может быть нарушен человеком.

Читайте также  Этика и деонтология в социальной работе

Причины разрушения озонового слоя

Первые разговоры о разрушении озонового слоя были начаты в 1960–х годах. Причиной послужило уменьшение концентрации озона на 40 процентов над одной из британских арктических станций. Тогда же начались исследования причин, из-за которых это разрушение стало вообще возможным.

Авиаперевозки. Самолеты в небесах давным-давно стали нормой, но так сложилось, что именно они в процессе полета нарушают озоновый слой. Нет, машины не пробивают своими кабинами «озоновые дыры», но самолетное топливо (авиационные бензины и керосины) в процессе сгорания образуют из озона CO2. В условиях поверхности Земли углекислый газ образуется как результат горения топлива в кислородной среде. На высоте в несколько десятков километров воздух более разряжен. Вместе с кислородом в процессе горения участвует и озон.

Углерод ведет к нарушению цепочки преобразования ультрафиолета озоном. Солнечный свет подменяется атомом углерода. Получившийся в результате СО2 опускается к поверхности Земли, а в озоновом слое уменьшается концентрация образующего вещества. В 60-е годы, когда полеты еще не были столь доступны, эта проблема еще могла решаться сама собой. Но сегодня рядовой человек летает несколько раз за год, а для крупного бизнесмена или политика нормой является совершить несколько перелетов за неделю. Отказаться от столь удобного средства передвижения просто невозможно.

Косметическая промышленность. Как часто каждый человек пользуется дезодорантом, лаком для волос или освежителем воздуха? Эти вещи — залог комфорта человека.

При этом они содержат все те же хлорфторуглероды, разрушающие озоновый слой. К счастью, именно этот вопрос был закрыт одним из первых. Еще в 1970 годах на монреальской конференции было принято решение найти замену хлорфторуглероду(ХФУ). Был использован пропан-бутилен, который по качественным свойствам ничем не отличался от ХФУ.

Лесные пожары. Образованный хлорный метил (CH3Cl) с восходящими потоками нагретого воздуха во время масштабных пожаров способен достигать верхней части тропосферы и входить в реакции с озоном.

Холодильные установки. В основе любого холодильного оборудования лежит фреон, который используется в качестве хладагента.

Фреон — это любое вещество с низкой температурой кипения. Ведь что такое холод? Это отсутствие тепла. Хладагент забирает тепло, закипает, поступает в компрессор, где сжимается до тех пор, пока температура кипения не вырастет настолько, что газ снова перейдет в жидкость. Газ становится жидкостью с выделением тепла в атмосферу, и хладагент снова возвращается в работу. Вот именно в этом моменте и кроется основа понимания воздействия фреонов на атмосферу и озоновый слой. Фреон работает в замкнутой системе, его утечки незначительны. Попадание фреона в атмосферу возможно в трех случаях:

  1. неправильная утилизация;
  2. нарушение эксплуатации;
  3. некачественная сборка.

Сегодня запрещено использование «R 12» фреона, который оказывает особо разрушительное действие на озоновый слой. Но можно зайти с другой стороны и ввести международный контроль качества сборки и эксплуатации холодильного оборудования, следить за правильной утилизацией. В конце концов, проще не выбрасывать, чем не пользоваться.

Как фреоны воздействуют на озоновый слой?

Они разлагаются в верхних слоях атмосферы и продуктом разложения служит атомарный хлор, который ведет к нарушению цепочки преобразования ультрафиолетовых лучей озоном.

Озон распадается не на молекулу и атом кислорода, пригодные для дальнейшей реакции, а на оксид хлора и кислород. После этого в оксиде хлора свободные атомы кислорода, которых вокруг витает достаточное количество, заменяют хлор. В итоге после реакции образуется две молекулы кислорода и атом хлора, который продолжает разрушение озона раз за разом. Один атом способен уничтожить около 100 тысяч молекул озона.

Хлорный цикл разрушения озона.

Обычная химическая реакция поглощает огромные количества бесценного в стратосфере вещества.

Последствия разрушения, озоновые дыры

Результатом разрушения озонового слоя являются так называемые озоновые дыры. Это не в прямом смысле отверстие в оболочке – просто место, где концентрация озона сильно снижена. Самое страшное, что такие явления являются блуждающими и механизм их возникновения непонятен.

6 сентября 2000г. Глобальная спектральная карта озона

Над Австралией регулярно в летнее время возникает озоновая дыра, которая сопровождается вспышками раковых заболеваний. Но раковые заболевания это далеко не весь список негативных эффектов:

  • Из-за увеличения количества солнечных лучей на листьях растений и деревьев станут возникать ожоги, растительность не сможет больше компенсировать поступление CO2. Это значительно увеличит скорость развития парникового эффекта.
  • Верхние слои почвы начнут высыхать, а значит в новых условиях станет невозможным земледелие, которое является основной возможностью человечества к пропитанию.
  • Значительно увеличится радиационный фон планеты, а значит в разы увеличится риск заболеть лучевой болезнью.

В совокупности все эти факторы способны уничтожить не только человечество, но и Землю в целом.

Кислотные дожди

Кислотные дожди вызывают примерно те же выбросы парниковых газов, что способствуют развитию озоновых дыр.

Хлорфторуглероды, распадаясь оставляют углерод, который соединяясь с водой образует угольную кислоту, хотя она оказывает лишь малую долю влияния на образование кислотных дождей. Основную роль играют выбросы азота и серы. Они образуются в результате сжигания топлива. Сера в качестве загрязнения присутствует примерно в 70 процентах топлива, угля и нефти, сжигаемой на планете. Азот и сера, соединяясь с кислородом в атмосфере образуют сначала оксиды, а потом соединяясь уже с водой кислоты, которые и выпадают в осадок в виде дождя.

Чем это грозит человечеству? Изменением условий существования. Баланс необходим и в окружающих веществах. Вся природа заточена под существование в нейтральной среде и рост кислотности дождевой воды приведет к изменению состава грунта, а значит изменению всего биологического сообщества Земли. Конкретно для человека это означает изменение условий земледелия. Все многовековые труды по разработке методик севооборота пойдут прахом, и мы снова вернемся к подсечно-огневому методу. И это при положительном развитии событий, поскольку кислотные дожди обжигают не привыкшие к ним листья, и неизвестно сколько еще литров отравленной воды вынесет то или иное растение.

Иммунитет человека тоже не в восторге от такого изменения состава дождя. Только в России из-за таких осадков почти вдвое увеличилось количество заболевающих астмой. А это новый рост промышленности, только связанный уже с медикаментами.

Токсичные туманы

Еще один результат постоянного загрязнения атмосферы — это токсические туманы или смог. Впервые появившийся в Лондоне 20 века смог содержал большое количество взвешенных частиц угля, сажи и серы. За 5 дней значительно увеличилось количество смертей от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. Нужно отметить, что состав загрязнений стал куда более изощренным.

Сегодня смог можно увидеть в Нью-Йорке, Лондоне, Осаке или Пекине. Возникает это явление как следствие большого числа заводов, сосредоточенных в одном месте. Чем это грозит? Нарушением процессов обмена веществ в организме. К сожалению, раковые, респираторные и сердечно-сосудистые заболевания — это лишь часть картины.

В Китае в результате индустриализации в относительно короткие сроки, смог стал достаточно частым явлением. Над Пекином вообще каждое лето держится туман из выбросов, который сопровождается ухудшение качества воды. Все это привело к росту популярности процедуры кесарева сечения. Из-за нарушения обмена веществ в организме женщины центральной части страны вынуждены вынашивать ребенка до 12 месяцев в ожидании естественных родов.

Правительство Китая борется за чистоту города, много заводов покинули столицу, но когда это скажется на экологической ситуации непонятно.

Заключение

В итоге, проблему выбросов веществ в атмосферу и нарушение цикла круговорота веществ в природе нельзя рассматривать только как парниковый эффект или озоновые дыры.

Ситуацию нужно оценивать комплексно и решаться специалистами со всего мира. Отдельное воздействие озоновых дыр или кислотных дождей человечество еще могло бы пережить, но комплекс глобальных проблем экологии и разрушения озонового слоя приведет к гибели всей планеты. Нет такого завода, который выбрасывал бы только одно загрязняющее вещество. На любом производстве в атмосферу выбрасывается целый комплекс загрязняющих веществ, выбрасывающих целый комплекс веществ, которые ведут за собой такой же обширный комплекс последствий. Поэтому и проблему нужно затрагивать на всех уровнях: от бытового до международного.

Разрушение озонового слоя: причины и последствия

Существенным свойством молекулы озона является его способность блокировать солнечное излучение с длиной волны менее 290 нанометров от попадания на поверхность Земли. Озоновый слой поглощает ультрафиолетовые излучения, которые опасны для большинства живых существ. УФ-излучение может повредить или убить жизнь на планете. По мнению ученых, истощение озонового слоя приведет к нарушению и гибели чувствительных наземных и водных экосистем, станет причиной глобальной катастрофы.

Последствия разрушения озонового слоя

Ультрафиолетовое излучение может разрушить органическое вещество. Из-за его чрезмерного уровня растения и планктон не могут развиваться, а они являются пищей для наземных и морских животных, популяции которых начнут сокращаться. Для людей чрезмерное воздействие УФ повышает риск онкологических заболеваний, особенно рака кожи. Подсчитано, что каждое уменьшение озонового слоя на 1 процент приводит к увеличению заболеваемости раком кожи на 2-5%.

Другие негативные последствия снижения защитного озонового слоя:

  1. Увеличение заболеваемости катарактой;
  2. Снижение защищенности кожи тела от солнечных ожогов;
  3. Подавление иммунной системы.

Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний, с которыми человечество еще не научилось эффективно справляться. Именно эти патологии ежегодно становятся смертельными для десятков миллионов людей.

Причины разрушения озонового слоя

Достоверные научные исследования подтвердили, что причиной разрушения озонового слоя является деятельность человека, в частности, химические вещества, созданные человеком, которые содержат хлор или бром. Эти химические вещества широко известны, как озоноразрушающие вещества (ОРВ). Ученые наблюдали сокращение озонового слоя стратосферы с начала 1970-х годов. Оказалось, что он более заметен в полярных регионах.

Было доказано, что ОРВ являются экологически чистыми, очень стабильными и нетоксичными в атмосфере ниже. Вот почему они приобрели популярность за эти годы. Однако их стабильность имеет свою цену. Они могут парить и оставаться статичными высоко в стратосфере. Находясь там, ОРВ распадаются под воздействием сильного ультрафиолетового излучения. В результате выделяются такие химические вещества, как хлор и бром. Именно они с высокой скоростью и эффективностью разрушают озоновый слой, отрывая атом от молекулы озона. Одна молекула хлора способна разрушать тысячи молекул озона.

Читайте также  Символика японского сада

ОРВ остались и будут оставаться в атмосфере в течение многих лет. Это значит, что все те (или многие) озоноразрушающие вещества, которые человек выделял в атмосферу в течение предыдущих 90 лет, все еще находятся на пути к стратосфере. А попадая туда, они будут способствовать разрушению озонового слоя.

В средней широте, например, над Австралией озоновый слой истончается сильнее, особенно в весенний сезон. Из-за этого увеличилось УФ-излучение, которое достигает поверхности планеты. Подсчитано, что толщина озонового слоя уменьшилась примерно на 5-9%, увеличивая риск чрезмерного воздействия ультрафиолетового излучения на человека, который длительное время находится на улице.

Кроме техногенных, которые связаны с чрезмерным выделением хлора и брома, есть природные причины разрушения и уменьшения озонового слоя. К ним относятся, например, такие как солнечные пятна и стратосферные ветры. Но было установлено, что это приводит к истощению слоя не более чем на 1-2%, и последствия также считаются временными. Также считается, что крупные извержения вулканов (в основном Эль-Чичон в 1983 году и гора Пинатубо в 1991 году) также способствовали его разрушению.

Вещества, способствующие разрушению озонового слоя

  • хлорфторуглероды (ХФУ);
  • четыреххлористый углерод;
  • гидрохлорфторуглероды (ГХФУ);
  • метилхлороформ.

Бромированные фторуглероды, также вносят большой вклад в истощение озонового слоя. Однако их применение сильно ограничено, поскольку они используются в определенных огнетушителях. Их недостаток – они настолько сильны, что способны разрушать озоновый слой в 10 раз быстрее, чем остальные ОРВ.

Пути решения по истощению озонового слоя

Пути решения по истощению озонового слоя заключаются в следующем:

  1. Ограничение использования пестицидов. Пестициды являются отличными химическими веществами от вредителей и сорняков, но они вносят огромный вклад в разрушение озонового слоя. Альтернатива – применение естественных методов, возделывание земли вручную, использование альтернативных экологически чистых химикатов для борьбы с вредителями;
  2. Отказ от личного автотранспорта. Самый простой способ минимизировать разрушение озона – это ограничить количество транспортных средств на дороге. Они выделяют много парниковых газов, которые в конечном итоге образуют смог – катализатор истощения озонового слоя;
  3. Использование экологически чистых моющих средств, отказ от тех, которые содержат агрессивные химические соединения.
  4. Запретить использование вредной окиси азота.

Монреальский протокол 1989 года ограничил использование хлорфторуглеродов (ХФУ). Но документ не распространяется на окись азота. А это соединение продолжают применять в промышленности, несмотря на все описанные выше угрозы и последствия. Запрет на его использование должен приниматься на государственном уровне.

Победа над собой: как люди залатали озоновую дыру

Свежий отчет Всемирной метеорологической организации и Программы ООН по окружающей среде (опубликован 5 ноября) свидетельствует о том, что достигнутый темп восстановления озонового слоя позволяет прогнозировать возвращение к статус-кво: к 2030 году исчезнет озоновая дыра над Атлантическим океаном, а к 2060-му придет в равновесие озоновый слой над Антарктидой.

Защита от солнца

Озон — это особая форма кислорода — O3, а не O2. Он образуется в атмосфере Земли на высоте 15–30 км в зависимости от широт: в стратосфере молекулы кислорода под воздействием ультрафиолетовой части солнечного спектра распадаются на атомы, потом отдельные атомы соединяются с «целыми» молекулами кислорода. Так получается озон. Он, в свою очередь, взаимодействует с жестким ультрафиолетовым излучением, не давая ему добраться до поверхности Земли. В результате этих процессов наиболее опасные С-лучи не доходят до нас, а B-лучи — только небольшая часть (А-лучи не поглощаются, но они менее опасны). Это эффект огромной важности: нескольких процентов B-лучей хватает, чтобы мы загорали и сгорали, а некоторые заболевали раком кожи. Полноценное облучение Земли солнечным светом сделало бы нашу жизнь невозможной.

Тем не менее в конце 70-х годов XX века озоновый слой стал истончаться неестественными темпами. Виной этому стали фреоны — класс искусственно синтезированных химических соединений, которые использовались как хладагенты, вспениватели и растворители. Попадая в атмосферу, они трансформируются, и продукты их разложения разрушают озон. Когда этот эффект был изучен и подтвержден, начался международный процесс по ограничению использования опасных веществ. Не без сопротивления использовавшей фреоны промышленности процесс вылился в важнейшее международное соглашение — Монреальский протокол. Он был разработан в 1985 году и вступил в силу 26 августа 1989 года. Протокол установил сроки, в течение которых вещества, разрушающие озоновый слой, должны быть сняты с производства и исключены из использования. Документ, уточненный и пересмотренный с тех пор восемь раз, исполняется столь последовательно, что генсек ООН Кофи Аннан в свое время назвал его, возможно, единственным очень успешным международным соглашением.

Урон, нанесенный озоновому слою к концу 1990-х годов, был очень значительным: потери составили до 10%. Но с 2000 года, как говорится в отчете, восстановление идет темпами в 1–3% за десять лет. Для сравнения приводится куда более печальная экстраполяция: если бы промышленность продолжала производство фреонов взятыми во второй половине XX века темпами, две трети озонового слоя исчезли бы к 2065 году.

О достигнутом успехе можно судить по размерам знаменитой озоновой дыры над Антарктидой. Она является сезонной, образуется во время полярной ночи, когда отсутствие солнечного света останавливает синтез озона, и достигает максимального размера в сентябре-октябре, когда в Южном полушарии начинается весна. С наступлением дня она уменьшается и к концу декабря обычно исчезает. В этом году площадь дыры составила 24,8 млн кв. км, что на 16% меньше, чем в рекордном 2006 году — 29,6 млн кв. км.

Наказание нарушителей

Эти успехи возможны благодаря трем факторам: грамотной научной экспертизе, воле в претворении рекомендованных решений в жизнь и качественному мониторингу исполнения этих решений. Последний не так очевиден, как может показаться: в этом году мониторинг и анализ его результатов превратились в международный детективный триллер.

В мае 2018 года группа исследователей из обсерватории на Гавайях сообщила о необычно высокой концентрации одного из запрещенных к использованию веществ — трихлорфторметана (CFC-11). Он был синтезирован для использования в качестве хладагента и вспенивателя и входил в состав аэрозолей. К концу 1980-х годов во всем мире в атмосферу ежегодно попадало около 350 тыс. т CFC-11, но спустя десять лет этот показатель упал до 54 тыс. т. По Монреальскому протоколу его производство и использование должно было быть прекращено к 2010 году (Россия отказалась от него еще раньше — к 2000 году).

Новость вызвала горячие дискуссии: сложно было поверить в массовое производство практически выведенного из употребления вещества. Однако наблюдения с Гавайев были вскоре подкреплены данными из Гренландии, Самоа и Антарктиды. Вероятность ошибки была крайне низкой, но установить наличие выбросов и найти их источник — разные вещи. Тогда ученые из Колорадо применили к собранным данным глобальную климатическую модель, «промотав» ее назад. В результате было сделано предположение, что источник загрязнения находится в Восточной Азии. Британские активисты из неправительственного Агентства экологических расследований (Environmental Investigation Agency) поехали в Китай и действительно нашли незаконное производство: CFC-11 использовался как вспениватель для полиуретановой пены, служащей изоляционным материалом в строительстве. Фабрик-нарушителей нашлось около 20: несмотря на запрет китайского правительства, там стремились воспользоваться дешевым и эффективным материалом. История, как экологам удалось обнаружить подлог, достойна отдельного материала: следователи-добровольцы ухитрились притвориться клиентами фабрик, получив таким образом доступ на производство.

Активистам удалось то, чего не смогли сделать китайские контролирующие органы: теперь информация о нарушениях задокументирована и передана китайским властям и структурам, обеспечивающим исполнение Монреальского соглашения. Все это стало возможно благодаря редкому продуктивному сотрудничеству ученых из разных стран и научных областей, к которым сначала присоединились активисты, а потом — органы власти.

Пример для подражания

Этот эпизод вместе со свежим отчетом ООН заставляет задуматься о том, как Монреальскому соглашению удалось стать действенным, а не декоративным документом. Конечно, при его введении большую роль играла поддержка развитых стран. Они согласились не только следовать условиям договора самим, но и предоставить экспертную и финансовую поддержку развивающимся странам, готовым пойти на его подписание. В соблюдении договора важным было и остается эффективное воздействие всех заинтересованных сторон — как в истории с CFC-11, где это и ученые, и гражданское общество, и официальные лица. В итоге необходимые действия были предприняты очень быстро. От начала изучения воздействия фреонов на атмосферу до принятия Монреальского протокола прошло менее 20 лет.

«Когда протокол был подписан, мы были куда меньше уверены в масштабах риска фреонов по сравнению с тем, что мы знаем сейчас о действии парниковых газов. Чтобы начать действовать, необязательно иметь абсолютную определенность», — приводит Popular Science слова американского климатолога Шона Дэвиса.

Монреальский протокол в какой-то степени может работать и на глобальное потепление. Первоначально хладагенты в машинах и холодильниках, заменившие фреоны, все-таки вызывали парниковый эффект. Но в 2019 году вступит в силу поправка, которая ограничит использование некоторых из этих газов — именно по климатическим причинам.

Но главный вопрос — сможет ли успех Монреальского протокола помочь выполнению гораздо более масштабного Парижского соглашения о климате? Во всяком случае ситуация с фреонами показывает, что, во-первых, нет ничего невозможного или парадоксального в том, что деятельность человека оказывает влияние на нашу среду обитания в планетарном масштабе. А во-вторых, переломить тренд и «вернуть как было» — возможно или как минимум пока возможно.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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