Причины и последствия разрушения озонового слоя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Причины и последствия

1.1 Причины

1.2 Последствия

1.3 Географическое положение

2. Роль Солнца в возможности разрешения проблемы

2.1 Роль Вооруженных Сил гражданской и военной авиации в формировании озоновых дыр

2.2 Решение проблем

Заключение

Список используемой литературы

Введение

С появлением человеческой цивилизации появился новый фактор, который влияет на судьбу живой природы. Он достиг огромной власти в текущем столетии, и особенно в последнее время. 5 миллиардов наших современников оказывают на природу такое же масштабное воздействие, какое могли бы оказать люди каменного века, если бы их число составляло 50 миллиардов человек, и количество энергии, выделяемой землей от солнца.

С момента появления высокоиндустриального общества опасное вмешательство человека в природу резко возросло, масштабы этого вмешательства расширились, стали более разнообразными и в настоящее время угрожают стать глобальной угрозой человечеству.

Потребление невозобновляемого сырья растет, все больше пахотных земель покидает экономику, так как на них строятся города и фабрики. Биосфера Земли в настоящее время испытывает возрастающее антропогенное давление. В этом случае можно выделить несколько наиболее значимых процессов, любой из которых не улучшает состояние воздушного пространства нашей планеты.

Прогресс и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса усилит нежелательную тенденцию к увеличению среднегодовой температуры на планете.

В результате перед обществом возникла дилемма: либо бездумно идти к неизбежной гибели в грядущей экологической катастрофе, либо сознательно превращать мощные силы науки и техники, созданные человеческим гением, из инструмента, ранее обращенного против природы и самого человека, в инструмент их защиты и процветания, в инструмент экологического менеджмента.

Мир сталкивается с реальной угрозой глобального экологического кризиса, понятного всему населению планеты, и настоящая надежда на его предотвращение заключается в непрерывном экологическом образовании и просвещении людей.

Всемирная организация здравоохранения определила, что здоровье человека на 20% зависит от его наследственности, 20% - от состояния окружающей среды, 50% - от образа жизни и 10% - от медицины. В ряде регионов России к 2005 г. ожидается следующая динамика факторов, влияющих на здоровье человека: роль экологии возрастет до 40%, влияние генетического фактора возрастет до 30%, способность поддерживать здоровье посредством образ жизни снизится до 25%, а роль медицины снизится до 5%.

Охарактеризовав текущее состояние экологии как критическое, можно выделить основные причины, которые приводят к экологической катастрофе: загрязнение окружающей среды, отравление среды обитания, истощение кислорода в атмосфере, озоновые дыры.

Целью данной работы было обобщение литературных данных о причинах и последствиях разрушения озонового слоя, а также о путях решения проблемы образования «озоновых дыр».

1. Причины и последствия

1.1 Причины

Озоновые дыры - это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. Согласно теории, общепринятой в научном сообществе, во второй половине 20-го века постоянно увеличивающееся влияние антропогенного фактора в виде выделения хлора и бромсодержащих фреонов привело к значительному истончению озона слой.

Согласно другой гипотезе, процесс образования «озоновых дыр» может быть в значительной степени естественным и не связан исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации.

Озоновая дыра над 1000 км в диаметр был впервые обнаружен в 1985 году в Южном полушарии над Антарктидой группой британских ученых: Дж. Шанклин (англ.), Дж. Фармен (англ.), Б. Гардинер (англ.), который опубликовал соответствующую статью. статья в журнале Nature. Каждый август она появлялась, а в декабре - январе перестала существовать. Над северным полушарием в Арктике образовалась еще одна дыра, но поменьше. На этой стадии человеческого развития мировые ученые доказали, что на Земле существует огромное количество озоновых дыр. Но самый опасный и крупный находится над Антарктикой.

Снижение концентрации озона в атмосфере приводит к совокупности факторов, основным из которых является гибель молекул озона при реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечной радиации во время полярной зимы, особенно устойчивой полярный вихрь, препятствующий проникновению озона из полярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), на поверхности которых частицы катализируют реакции разложения озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, полярный вихрь значительно слабее в Арктике из-за отсутствия континентальной поверхности, температура на несколько градусов выше, чем в Антарктике, а ПСО встречаются реже, к тому же они имеют тенденцию к разложению ранней осенью Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Основными веществами, способствующими разрушению молекул озона, являются простые вещества (атомы водорода, кислорода, хлора, брома), неорганические (хлористый водород, моноксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор и фторобромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например, от гидрофтореонов, которые разлагаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой с образованием стабильного фтористого водорода. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, поскольку йодсодержащие органические вещества практически полностью расходуются в тропосфере. Основные реакции, способствующие разрушению озона, приведены в статье об озоновом слое.

Хлор «питается» как озоном, так и атомарным кислородом благодаря довольно быстрым реакциям:

O3 + Cl = O2 + ClO

LO + O = Cl + O2

Более того, последняя реакция приводит к регенерации активного хлора. Таким образом, хлор даже не расходуется, разрушая озоновый слой.

Летом и весной концентрация озона увеличивается. Над полярными областями он всегда выше экваториальных. Кроме того, он варьируется в 11-летнем цикле, который совпадает с циклом солнечной активности. Все это было уже хорошо известно, когда в 1980-х годах. Наблюдения показали, что медленное, но неуклонное снижение концентрации стратосферного озона происходит из года в год над Антарктикой. Это явление было названо «озоновая дыра» (хотя, конечно, не было дыры в собственном значении этого слова).

Позже, в 90-х годах прошлого века, такое же снижение стало происходить в Арктике. Феномен антарктической «озоновой дыры» еще не ясен: возникла ли «дыра» в результате антропогенного загрязнения атмосферы или это естественный геоастрофизический процесс.

В число вариантов образования озоновых дыр входят:

· влияние частиц, выбрасываемых при атомных взрывах;

· летающие ракеты и высотные самолеты;

· Реакции с озоном определенных веществ, производимых химическими заводами. В основном это хлорированные углеводороды и особенно фреоны - хлорфторуглероды или углеводороды, в которых все или большинство атомов водорода заменены атомами фтора и хлора.

Хлорфторуглероды широко используются в современных бытовых и промышленных холодильниках (поэтому их называют «хладагентами»), в аэрозольных баллонах, в качестве средств сухой чистки, для тушения пожаров на транспорте, в качестве пенообразователей, для синтеза полимеров. Мировое производство этих веществ достигло почти 1,5 млн тонн / год.

Будучи летучими и достаточно устойчивыми к химическому воздействию, хлорфторуглероды после использования попадают в атмосферу и могут оставаться в ней до 75 лет, достигая высоты озонового слоя. Здесь под действием солнечного света они разлагаются, выделяя атомарный хлор, который также служит главным «нарушителем порядка» в озоновом слое.

1.2 Последствия

Озоновая дыра представляет опасность для живых организмов, поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерных доз ультрафиолетового излучения от солнца. Ослабление озонового слоя увеличивает поток солнечной радиации на землю и вызывает увеличение числа случаев рака кожи у людей. Кроме того, растения и животные страдают от повышенного уровня радиации.

Озон в стратосфере защищает Землю от разрушительного ультрафиолета, солнечного излучения. Разрушение озонового слоя позволит большему количеству солнечного излучения достичь поверхности Земли.

Каждый потерянный процент озона в стратосфере приводит к увеличению интенсивности воздействия ультрафиолетовой солнечной радиации на 1,5-2 процента, сообщает Агентство по охране окружающей среды США. Для человека, увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения, прежде всего опасное воздействие солнечного излучения на кожу и глаза. экологический атмосфера озоновый дыра

Излучение с длиной волны в спектре от 280 до 320 нанометров - ультрафиолетовые лучи, которые частично блокируются озоном - может привести к преждевременному старению и увеличению числа раковых заболеваний кожи, а также повреждению растений и животных.

Излучение с длиной волны более 320 нанометров, УФ-спектр практически не поглощается озоном и фактически необходимо для человека для формирования витамина D. УФ-излучение с длиной волны в спектре от 200 до 280 нанометров может вызвать серьезные последствия для биологических организмов. Однако излучение этого спектра практически полностью поглощается озоном. Таким образом, «ахиллесовой пятой» земной жизни является излучение довольно узкого спектра УФ-волн длиной от 320 до 280 нм. С уменьшением длины волны их способность вредить живым организмам и ДНК усиливается. К счастью, способность озона поглощать ультрафиолетовое излучение увеличивается пропорционально уменьшению длины волны излучения.

· Увеличение заболеваемости раком кожи.

· Подавление иммунной системы человека.

· Повреждение глаз.

Ультрафиолетовое излучение может повредить роговицу, соединительную мембрану глаза, хрусталик и сетчатку. Ультрафиолетовое излучение может вызывать фотокератоз (или снежную слепоту), аналогично солнечному ожогу роговой или соединительной мембраны глаза. Повышенное воздействие ультрафиолетового излучения на людей в результате разрушения озонового слоя приведет к увеличению Количество людей с катарактой, по словам авторов «Как спасти нашу кожу». Катаракта покрывает хрусталик глаза, снижая остроту зрения, и может вызвать слепоту.

1.3 Географическое положение

Истончение озонового слоя стало фиксироваться в 70-х годах. Особенно значительно он уменьшился над Антарктидой, что привело к появлению общего выражения «озоновая дыра». Небольшие дыры также зафиксированы в северном полушарии - над Арктикой, в районе космодромов Плесецк и Байконур. В 1974 Два ученых из Калифорнийского университета, Марио Молина и Шервурд Роуланд, предположили, что фреоновые газы, используемые в холодильной и парфюмерной промышленности, являются основным фактором, ответственным за истощение озонового слоя. Менее значимые озоноразрушающие факторы - полеты ракет и сверхзвуковых самолетов.

Расположение "озоновых дыр" находится в месте расположения магнитных аномалий положительного мира. В Южном полушарии это Антарктика, а в Северном, Восточно-Сибирском мире Магнитная аномалия. Более того, мощность сибирской аномалии растет настолько сильно, что даже в Новосибирске вертикальная составляющая геомагнитного поля ежегодно увеличивается на 30 гамм (нанотесла).

Потеря озонового слоя над арктическим бассейном в этом году была настолько значительной, что впервые в истории наблюдений можно говорить о появлении «озоновой дыры», аналогичной антарктической. На высотах выше 20 км потеря озона составила около 80%. Вероятной причиной этого явления является необычно длительное сохранение относительно низких температур в стратосфере на этих широтах. [3]

2. Роль Солнца в возможности разрешения проблемы

2.1 Роль Вооруженных Сил гражданской и военной авиации в формировании озоновых дыр

Разрушению озонового слоя способствуют не только фреоны, выбрасываемые в атмосферу и попадающие в стратосферу. Оксиды азота, которые образуются при ядерных взрывах, также участвуют в разрушении озонового слоя. Но оксиды азота также образуются в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолетов. Оксиды азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования оксидов азота тем больше, чем выше температура, т. Е. Чем больше мощность двигателя.

Важна не только мощность двигателя самолета, но и высота, на которой он летит и выпускает озоноразрушающие оксиды азота. Чем больше оксида или закиси азота образуется, тем больше он наносит вред озону.

Общее количество оксида азота, выбрасываемого в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд. Тонн. Около трети этой суммы выбрасывается самолетами выше среднего уровня тропопаузы ( 11 км ). Что касается самолетов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолетов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают в основном на высотах озонового слоя.

2.2 Решение проблем

Чтобы начать глобальное восстановление, вам необходимо ограничить доступ к атмосфере всех веществ, которые очень быстро разрушают озон и хранятся там в течение длительного времени.

Кроме того, мы - все люди должны понимать это и помогать природе включать процесс восстановления озонового слоя, нам нужны новые посадки лесов, достаточные для вырубки лесов для других стран, которые по какой-то причине не хотят вырубать свои собственные, но зарабатывать деньги в нашем лесу.

Для восстановления озонового слоя его нужно кормить. Сначала для этой цели предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и «выбросить» озон в верхние слои атмосферы на грузовых самолетах. Однако этот проект (возможно, это был первый проект «лечения» планеты) не был реализован.

Российский консорциум Интерозон предлагает другой способ: производить озон непосредственно в атмосфере. В ближайшее время совместно с немецкой компанией Daza планируется повысить воздушные шары с инфракрасными лазерами на высоту 15 км, с помощью которых можно получить озон из двухатомного кислорода.

Если этот эксперимент окажется успешным, в будущем предполагается использовать опыт российской орбитальной станции "Мир" и создать несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами на высоте 400 км , Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и будут постоянно питать его. Источником энергии могут быть солнечные батареи. Астронавты на этих платформах понадобятся только для периодических осмотров и ремонта.

Заключение

Возможности влияния человека на природу постоянно растут и уже достигли уровня, когда можно нанести непоправимый ущерб биосфере. Это не первый случай, когда вещество, которое долгое время считалось абсолютно безвредным, оказывается чрезвычайно опасным. Двадцать лет назад вряд ли кто-то мог предположить, что обычная аэрозольная баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К сожалению, далеко не всегда можно вовремя предсказать, как конкретное соединение повлияет на биосферу. Однако в случае ХФУ такая возможность была следующей: все химические реакции, которые описывают процесс разрушения ХФУ в озоне, чрезвычайно просты и известны в течение достаточно долгого времени. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 , Сформулирована единственная страна, которая приняла какие-либо меры по сокращению производства ХФУ, были Соединенные Штаты, и эти меры были полностью неадекватными. Потребовалась довольно серьезная демонстрация опасности ХФУ, чтобы принять серьезные меры в глобальном масштабе. Следует отметить, что даже после обнаружения озоновой дыры ратификация Монреальской конвенции была когда-то под угрозой. Возможно, проблема ХФУ научит с большим вниманием и осторожностью относиться ко всем веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человека.

Проблема исторического и современного изменения климата оказалась очень сложной и не находит решения в схемах однофакторного детерминизма. Наряду с увеличением концентрации углекислого газа важную роль играют изменения в озоносфере, связанные с эволюцией геомагнитного поля. Разработка и проверка новых гипотез являются необходимым условием для познания закономерностей общей циркуляции атмосферы и других геофизических процессов, влияющих на биосферу.

Список используемой литературы

1) Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. - М .: ЮНИТИ, 1998. - 455 с.

2) Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Мир, 1990. - 568 с.

3) Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации. - М .: Наука, 1994. - 250 с.

4) Кормилицин З.И. Основы экологии. - М .: «Интерстиль», 1997. - 364 с.

5) Общая экология: взаимодействие общества и природы. - СПб.: Химия, 1997.- 352 с.

6) Сверлова Л.И., Воронина Н.В. Загрязнение окружающей среды и экологическая патология. - Хабаровск: КГАЭП, 1995. - 106-108 с.

7) Розанов С.И. Общие основы экологии. - СПб.: Издательство "Лан", 2001. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru