Природне походження озонових дірок. Озонові дірки: причини та наслідки

Озоновий шар - це широкий атмосферний пояс, що тягнеться на висоті від 10 до 50 км над поверхнею Землі. Хімічно озон - це молекула, що складається з трьох атомів кисню (молекула кисню містить два атоми). Концентрація озону в атмосфері дуже мала, і невеликі зміни кількості озону призводять до серйозних змін інтенсивності ультрафіолету, що досягає земної поверхні. На відміну від звичайного кисню озон нестійкий, він легко перетворюється на двоатомну, стійку форму кисню. Озон - набагато сильніший окислювач, ніж кисень, і це робить його здатним вбивати бактерії, пригнічувати ріст та розвиток рослин. Втім, через його низьку в звичайних умовах концентрацію в приземних шарах повітря ці його особливості практично не впливають на стан живих систем.

Набагато важливішим є його інша властивість, що робить цей газ абсолютно необхідним для всього життя на суші. Ця властивість - здатність озону поглинати жорстке (короткохвильове) ультрафіолетове (УФ) випромінювання Сонця. Кванти жорсткого УФ мають енергію, достатню для розриву деяких хімічних зв'язків, тому його відносять до іонізуючих випромінювань. Як і інші випромінювання цього роду, рентгенівське та гамма-випромінювання, воно викликає численні порушення у клітинах живих організмів. Озон утворюється під впливом високоенергетичної сонячної радіації, що стимулює реакцію між О2 та вільними атомами кисню. Під впливом помірної радіації він розпадається, абсорбуючи енергію цієї радіації. Таким чином, цей циклічний процес з'їдає небезпечний ультрафіолет.

Молекули озону, як і кисню, електрично нейтральні, тобто. не несуть електричного заряду. Тому саме собою магнітне поле Землі не впливає на розподіл озону в атмосфері. Верхній шар атмосфери – іоносфера, що практично збігається з озоновим шаром.

У полярних зонах, де силові лінії магнітного поля Землі замикаються її поверхні, спотворення іоносфери дуже значні. Кількість іонів, зокрема і іонізованого кисню, у верхніх шарах атмосфери полярних зон знижено. Але головна причина малого вмісту озону в області полюсів - мала інтенсивність сонячного опромінення, що падає навіть під час полярного дня під малими кутами до горизонту, а під час полярної ночі немає зовсім. Площа полярних "дір" в озоновому шарі - надійний показник змін загального вмісту озону в атмосфері.

Вміст озону в атмосфері коливається внаслідок багатьох природних причин. Періодичні коливання пов'язані із циклами сонячної активності; Багато компонентів вулканічних газів здатні руйнувати озон, тому підвищення вулканічної активності веде до зниження його концентрації. Завдяки високим, сверураганним швидкостям повітряних потоків у стратосфері речовини, що руйнують озон, розносяться на великі площі. Переносяться не лише руйнівники озону, а й він сам, тому порушення концентрації озону швидко розносяться на великі площі, а локальні невеликі «дірки» в озоновому щиті, спричинені, наприклад, запуском ракети, порівняно швидко затягуються. Тільки в полярних областях повітря малорухливе, внаслідок чого зникнення там озону не компенсується його занесенням з інших широт, і полярні «озонні дірки», особливо на Південному полюсі, дуже стійкі.

Джерела руйнування озонового шару. Серед руйнівників озонного шару можна виділити:

1) Фреони.

Озон руйнується під впливом сполук хлору, відомих як фреони, які, також руйнуючись під впливом сонячної радіації, звільняють хлор, що «відриває» від молекул озону «третій» атом. Хлор сполуки не утворює, але служить каталізатором «розриву». Таким чином, один атом хлору здатний "занапастити" багато озону. Вважається, що сполуки хлору можуть залишатися в атмосфері від 50 до 1500 років (залежно від складу речовини) Землі. Спостереження за озоновим шаром планети проводилися антарктичними експедиціями із середини 50-х.

Озонова діра над Антарктидою, що збільшується навесні і зменшується до осені, була виявлена в 1985 році. Відкриття метеорологів викликало низку наслідків економічного характеру. Справа в тому, що в існуванні «дірки» було звинувачено хімічну промисловість, яка виробляє речовини, що містять фреони, що сприяють руйнуванню озону (від дезодорантів до холодильних установок).

У питанні про те наскільки людина винна в освіті «озонових дірок» - єдиної думки немає.

З одного боку - так, безумовно винен. Виробництво сполук, що призводять до руйнування озону, слід звести до мінімуму, а краще взагалі припинити. Тобто відмовитися від цілого сектора промисловості, з оборотом у багато мільярдів доларів. А якщо не відмовитись – то перевести її на «безпечні» рейки, що теж коштує грошей.

Погляд скептиків: людське впливом геть атмосферні процеси, за всієї його руйнівності у локальному плані, у планетарному масштабі - мізерно. Антифреонова кампанія «зелених» має цілком прозоре економічне та політичне підґрунтя: за її допомогою великі американські корпорації (Дюпон, наприклад), душать своїх зарубіжних конкурентів, нав'язуючи угоди щодо "охорони навколишнього середовища" на державному рівні і насильно вводячи новий технологічний виток, який більше слабкі в економічному плані держави витримати не в змозі.

2) Висотні літаки.

Руйнування озонного шару сприяють не тільки фреони, що виділяються в атмосферу і потрапляють в стратосферу. До руйнування озонного шару причетні й оксиди азоту, що утворюються під час ядерних вибухів. Але оксиди азоту утворюються і камерах згоряння турбореактивних двигунів висотних літаків. Окиси азоту утворюються з азоту та кисню, які там знаходяться. Швидкість утворення оксидів азоту тим більша, чим вища температура, тобто чим більша потужність двигуна.

Важлива не тільки потужність двигуна літака, а й висота, на якій він літає і випускає окисли азоту, що руйнують озон. Чим вище утворюється окис або закис азоту, тим він згубніший для озону.

Загальна кількість окису азоту, що викидається в атмосферу на рік, оцінюється в 1 млрд. т. Приблизно третина цієї кількості викидається літаками вище за середній рівень тропопаузи (11 км). Щодо літаків, то найбільш шкідливими є викиди військових літаків, кількість яких обчислюється десятками тисяч. Вони літають здебільшого на висотах озонного шару.

3) Мінеральні добрива.

Озон у стратосфері може зменшуватись і за рахунок того, що в стратосферу потрапляє закис азоту N2O, який утворюється при денітрифікації зв'язаного ґрунтовими бактеріями азоту. Таку ж денітрифікацію зв'язаного азоту виробляють і мікроорганізми у верхньому шарі океанів та морів. Процес денітрифікації безпосередньо пов'язаний з кількістю зв'язаного азоту у ґрунті. Таким чином, можна бути впевненим у тому, що зі зростанням кількості мінеральних добрив, що вносяться в грунт, такою самою мірою збільшуватиметься і кількість утвореного закису азоту N2O. Далі, з закису азоту утворюються оксиди азоту, які призводять до руйнації стратосферного озону.

4) Ядерні вибухи.

При ядерних вибухах виділяється дуже багато енергії як тепла. Температура, що дорівнює 60000 К, встановлюється вже через кілька секунд після ядерного вибуху. Це енергія вогняної кулі. У сильно нагрітій атмосфері відбуваються такі перетворення хімічних речовин, які за нормальних або не відбуваються, або протікають дуже повільно. Що стосується озону, його зникнення, то найбільш небезпечними для нього є оксиди азоту, що утворюються при цих перетвореннях. Так, за період з 1952 по 1971 р. внаслідок ядерних вибухів в атмосфері утворилося близько 3 млн. т. оксидів азоту. Подальша доля їх така: вони внаслідок перемішування атмосфери потрапляють різні висоти, зокрема й у атмосферу. Там вони вступають у хімічні реакції за участю озону, призводячи до його руйнування. озоновий дірка стратосфера екосистема

5) Спалювання палива.

Закис азоту можна знайти і в димових газах електростанцій. Власне, про те, що окис та двоокис азоту присутні у продуктах згоряння, було відомо давно. Але ці вищі оксиди не впливають на озон. Вони, звичайно, забруднюють атмосферу, сприяють утворенню в ній смогу, але досить швидко віддаляються з тропосфери. Закис азоту, як уже говорилося, небезпечний для озону. За низьких температур вона утворюється в таких реакціях:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 = N2O = 3H2.

Масштаб цього явища дуже значний. Таким шляхом в атмосфері щорічно утворюється приблизно 3 млн т закису азоту! Ця цифра говорить про те, що це джерело руйнування озону є суттєвим.

Озонова діра над Антарктикою

Про значне зменшення загального вмісту озону над Антарктикою вперше було повідомлено 1985 р. Британською антарктичною службою на підставі аналізу даних озонометричної станції Хеллі-Бей (76 гр. ю. ш.). Зменшення озону спостерігалося цією службою і на Аргентинських островах (65 гр. пд. ш.).

З 28 серпня до 29 вересня 1987 р. було виконано 13 польотів літака-лабораторії над Антарктикою. Експеримент дозволив зареєструвати зародження озонної дірки. Було отримано її розміри. Дослідження показали, що найбільше зменшення кількості озону мало місце на висотах 14 – 19 км. Тут же прилади зареєстрували найбільшу кількість аерозолів (аерозольні шари). Виявилося, що чим більше є аерозолів на цій висоті, тим менше там озону. Літак – лабораторія зареєстрував зменшення озону, що дорівнює 50%. Нижче 14 км. змін озону було несуттєвим.

Вже на початку жовтня 1985 р. озонна діра (мінімум кількості озону) охоплює рівні з тиском від 100 до 25 гПа, а грудні діапазон висот, у яких вона спостерігається, розширюється.

У багатьох експериментах вимірювалася як кількість озону та інших малих складових атмосфери, а й температури. Було встановлено найтісніший зв'язок між кількістю озону в стратосфері та температурою повітря там же. Виявилося, що характер зміни кількості озону тісно пов'язаний із тепловим режимом стратосфери над Антарктидою.

Утворення та розвиток озонної діри в Антарктиді спостерігали англійські вчені й у 1987 р. Навесні загальний вміст озону зменшився на 25%.

Американські дослідники проводили вимірювання в Антарктиці взимку та навесні 1987 р. озону та інших малих складових атмосфери (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, CH4) за допомогою спеціального спектрометра. Дані цих вимірювань дозволили окреслити область навколо Південного полюса, де кількість озону зменшена. Виявилося, що ця область збігається практично точно з крайнім полярним стратосферним вихором. При переході через край вихору різко змінювалося кількість як озону, а й інших малих складових, які впливають руйнація озону. У межах озонної діри (або, іншими словами, полярного стратосферного вихору) концентрація HCl, NO2 та азотної кислоти була значно меншою, ніж за межами вихору. Це має місце тому, що хлорини протягом холодної полярної ночі руйнують озон у відповідних реакціях, виступаючи в них як каталізатори. Саме каталітичному циклі з участю хлору відбувається основне зменшення концентрації озону (принаймні 80% цього зменшення).

Ці реакції протікають на поверхні частинок, що становлять полярні стратосферні хмари. Значить, що більше площа цієї поверхні, т. е. що більше частинок стратосферних хмар, отже, і самих хмар, то швидше зрештою розпадається озон, отже, тим ефективніше утворюється озонна діра.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТРЕРСТВО ТРАНСПОРТУ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

ФГОУВПО УЛЬЯНІВСЬКЕ ВИЩЕ АВІАЦІЙНЕ УЧИЛИЩЕ

ЦИВІЛЬНОЇ АВІАЦІЇ (ІНСТИТУТ)

ФАКУЛЬТЕТ ЛІТНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТА УПРАВЛІННЯ ПОВІТРЯНИМ РУХОМ

КАФЕДРА ПАСОП

РЕФЕРАТ

на тему:Озонові дірки: причиниінаслідки

Виконав: Базаров М.А.

Керівник: Морозова М.М.

Ульяновськ 2012

Вступ

1. Причини

2. Наслідки

3. Географічне розташування

4. Роль ЗС цивільної та військової авіації в утворенні озонових дірок

5. Шляхи вирішення проблем

Висновок

Вступ

З виникненням людської цивілізації виник новий чинник, що впливає долю живої природи. Він досяг величезної сили у поточному столітті і особливо останнім часом. 5 млрд. наших сучасників надають на природу таку ж за масштабами вплив, який могли надати люди кам'яного віку, якби їх чисельність становила 50 млрд. чоловік, а кількість енергії, що вивільняється, одержуваної землею від сонця.

З того часу, як з'явилося високоіндустріальне суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширювався обсяг цього втручання, воно стало різноманітнішим і зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства.

Витрата невідновної сировини підвищується, дедалі більше орних земель вибуває з економіки, оскільки на них будуються міста та заводи. Біосфера Землі нині піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити кілька найбільш суттєвих процесів, кожен з яких не покращує стан повітряного простору нашої планети.

Прогресує і накопичення вуглекислого газу атмосфері. Подальший розвиток цього процесу посилюватиме небажану тенденцію у бік підвищення середньорічної температури на планеті.

У результаті перед суспільством виникла дилема: або бездумно котитися до своєї неминучої загибелі в екологічній катастрофі, що насувається, або свідомо перетворити створені генієм людини могутні сили науки і техніки з зброї, раніше зверненої проти природи і самої людини, на зброю їх захисту і процвітання, на зброю раціонального природокористування.

Над світом нависла реальна загроза глобальної екологічної кризи, яка розуміється всім населенням планети, а реальна надія на її запобігання полягає у безперервній екологічній освіті та освіті людей.

Всесвітня організація охорони здоров'я визначила, що здоров'я людини на 20% залежить від її спадковості, на 20% стану навколишнього середовища, на 50% від способу життя і на 10% від медицини. У низці регіонів Росії до 2005 року передбачається наступна динаміка чинників, які впливають здоров'я людини: роль екології зросте до 40%, дія генетичного чинника збільшиться до 30%, до 25% зменшиться можливість підтримки здоров'я рахунок життя і до 5% знизиться роль медицины .

Характеризуючи сучасний стан екології, як критичний, можна назвати основні чинники, які ведуть до екологічної катастрофи: забруднення, отруєння довкілля, збіднення атмосфери киснем, озонові дірки.

Метою справжньої роботи стало узагальнення літературних даних про причини та наслідки руйнування озонового шару, а також способи вирішення проблеми утворення “озонових дірок”.

озоновий шар діра екологічна

1. Причини

Озонова дірка - локальне падіння концентрації озону в озоновому шарі Землі. За загальноприйнятою в науковому середовищі теорії, у другій половині XX століття все зростаюча дія антропогенного фактора у вигляді виділення хлор-і бромвмісних фреонів призвела до значного потоншення озонового шару.

Згідно з іншою гіпотезою, процес утворення «озонових дірок» може бути значною мірою природним і не пов'язаний виключно зі шкідливим впливом людської цивілізації.

Озонова діра діаметром понад 1000 км вперше була виявлена в 1985 році, на Південній півкулі, над Антарктидою, групою британських вчених: Дж. Шанклін (англ.), Дж. Фармен (англ.), Б. Гардінер (англ.), що опублікували відповідну статтю у журналі Nature. Кожен серпень вона з'являлася, а грудні - січні припиняла своє існування. Над Північною півкулею в Арктиці утворювалася інша дірка, але менших розмірів. На даному етапі розвитку людства світові вчені довели, що на Землі існує величезна кількість озонових дірок. Але найбільш небезпечна та велика розташована над Антарктикою.

До зменшення концентрації озону в атмосфері веде сукупність факторів, головними з яких є загибель молекул озону в реакціях з різними речовинами антропогенного та природного походження, відсутність сонячного випромінювання протягом полярної зими, особливо стійкий полярний вихор, який перешкоджає проникненню озону з полярних стратосферних хмар (ПСО), поверхня частинок якого каталізують реакції розпаду озону. Ці фактори особливо характерні для Антарктики, в Арктиці полярний вихор набагато слабший через відсутність континентальної поверхні, температура вища на кілька градусів, ніж в Антарктиці, а ПСО менш поширені, до того ж мають тенденцію до розпаду на початку осені. Будучи хімічно активними, молекули озону можуть реагувати з багатьма неорганічними та органічними сполуками. Головними речовинами, що сприяють руйнуванню молекул озону, є прості речовини (водень, атоми кисню, хлору, брому), неорганічні (хлороводень, моноксид азоту) та органічні сполуки (метан, фторхлор- та фторбромфреони, які виділяють атоми хлору та брому). На відміну, наприклад, від гідрофторфреонів, які розпадаються до атомів фтору, які, у свою чергу, швидко реагують з водою утворюючи стабільний фтороводород. Таким чином, фтор не бере участі у реакціях розпаду озону. Йод також не руйнує стратосферний озон, так як йодовмісні органічні речовини майже повністю витрачаються ще в тропосфері. Основні реакції, що роблять внесок у руйнування озону, наведені в статті про озоновий шар.

Хлор "з'їдає" і озон, і атомарний кисень за рахунок перебігу досить швидких реакцій:

О3 + Сl = О2 + ClO

СlO + O = Cl + O2

Причому остання реакція призводить до регенерації активного хлору. Хлор, отже, навіть не витрачається, руйнуючи озоновий шар.

Влітку та навесні концентрація озону підвищується. Над полярними областями вона завжди вища, ніж над екваторіальними. Крім того, вона змінюється за 11-річним циклом, що збігається з циклом сонячної активності. Все це було вже добре відомо, коли у 1980-х роках. спостереження показали, що над Антарктикою рік у рік відбувається повільне, але стійке зниження концентрації стратосферного озону. Це явище отримало назву «озонова діра» (хоча жодної дірки у власному значенні цього слова, звичайно, не було).

Пізніше, у 90-ті рр. минулого століття таке ж зменшення стало відбуватися і над Арктикою. Феномен Антарктичної "озонової дірки" поки не зрозумілий: чи то "дірка" виникла внаслідок антропогенного забруднення атмосфери, чи це природний геоастрофізичний процес.

Серед версій утворення озонових дірок можна назвати:

вплив частинок, що викидаються при атомних вибухах;

польоти ракет та висотних літаків;

реакції з озоном деяких речовин, які виробляють хімічні заводи. Це в першу чергу хлоровані вуглеводні і особливо фреони - хлорфторвуглеці, або вуглеводні, в яких усі або більша частина атомів водню, замінені атомами фтору та хлору.

Хлорфторвуглеці широко застосовуються в сучасних побутових та промислових холодильниках (тому їх називають «хладонами»), в аерозольних балончиках, як засоби хімічного чищення, для гасіння пожеж на транспорті, як піноутворювачі, для синтезу полімерів. Світове виробництво цих речовин сягнуло майже 1,5 млн. т/рік.

Будучи легколетучими та досить стійкими до хімічних впливів, хлорфторвуглеці після використання потрапляють в атмосферу і можуть перебувати в ній до 75 років, досягаючи висоти озонового шару. Тут під впливом сонячного світла вони розкладаються, виділяючи атомарний хлор, який служить головним «порушником порядку» в озоновому шарі.

2. Наслідки

Озонова діра є небезпекою для живих організмів, оскільки озоновий шар захищає поверхню Землі від надмірних доз ультрафіолетового випромінювання Сонця. Ослаблення озонового шару посилює потік сонячної радіації на землю і викликає у людей зростання кількості ракових утворень шкіри. Також від підвищеного рівня випромінювання страждають рослини та тварини.

Озон у стратосфері захищає Землю від руйнівної ультрафіолетової, сонячної радіації. Руйнування озонового шару дозволить більшій кількості сонячної радіації досягти поверхні Землі.

Кожен втрачений відсоток вмісту озону у стратосфері призводить до збільшення інтенсивності впливу ультрафіолетової, сонячної радіації на 1,5-2 відсотки, за даними Агентства з охорони навколишнього середовища США. Для людини збільшення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, насамперед небезпечно впливом сонячної радіації на шкіру та очі.

Радіація з довжиною хвиль у спектрі від 280 до 320 нанометрів - УФ промені, які частково блокуються озоном - можуть спричинити передчасне старіння та зростання кількості ракових захворювань шкіри, а також ураження рослин та тварин.

Радіація з довжиною хвиль більше, ніж 320 нанометрів, УФ спектру, практично не поглинається озоном і фактично необхідна людині для формування вітаміну Д. УФ радіація з довжиною хвиль у спектрі 200 – 280 нанометрів може спричинити серйозні наслідки для біологічних організмів. Однак випромінювання цього спектра практично повністю поглинається озоном. Таким чином, "ахіллесова п'ята" земного життя - це випромінювання досить вузького спектра УФ хвиль завдовжки від 320 до 280 нанометрів. Зі скороченням довжини хвиль посилюється їх здатність завдавати шкоди живим організмам та ДНК. На щастя, здатність озону поглинати ультрафіолетову радіацію зростає пропорційно до скорочення довжини хвилі випромінювання.

· Збільшення кількості випадків захворювання на рак шкіри.

· Пригнічення імунної системи людини.

· Поразка очей.

Ультрафіолетова радіація може пошкодити рогову оболонку ока, сполучну оболонку ока, кришталик та сітківку ока. Ультрафіолетова радіація може спричинити фотокератозиз (або снігову сліпоту), схожий на сонячний опік рогової або сполучної оболонки ока. Збільшення впливу ультрафіолетової радіації на людей через руйнування озонового шару призведе до збільшення кількості людей з катарактою, на думку авторів «Як врятувати нашу шкіру». Катаракта закриває кришталик очі, знижуючи гостроту зору, і може спричинити сліпоту.

· Знищення врожаїв.

3. Географічне розташування

Утоплення озонового шару стали фіксувати в 70-х роках. Особливо значно зменшився над Антарктидою, що й призвело до появи поширеного виразу “озонова діра”. Малі дірки фіксуються також у північній півкулі - над Арктикою, у районі космодромів Плесецьк і Байконур. У 1974 р. двоє вчених з Каліфорнійського університету - Маріо Моліна та Шервурд Роуленд - висунули гіпотезу, що основним фактором руйнування озону виступають гази фреони, які використовуються в холодильній та парфумерній промисловості. Менш значні озоноруйнуючі чинники - польоти ракет та надзвукових літаків.

Розташування «озонових дірок» тяжіє до локалізації позитивних світових магнітних аномалій. На Південній півкулі це Пріантарктична, а на Північній Східно-Сибірська світова магнітна аномалія. Причому могутність Сибірської аномалії зростає настільки сильно, що навіть у Новосибірську вертикальна складова геомагнітного поля зростає щорічно на 30 гам (нанотесла).

Втрата озонового шару над Арктичним басейном була цього року настільки значною, що вперше в історії спостережень можна говорити про виникнення «озонової діри», подібної до антарктичної. На висотах понад 20 км. втрати озону склали близько 80%. Ймовірною причиною цього явища називається надзвичайно довге збереження порівняно низьких температур у стратосфері цих широтах.

4. Роль ЗС цивільної та військової авіації в освітіозонових дірок

Загальна кількість окису азоту, що викидається в атмосферу на рік, оцінюється в 1 млрд т.. Приблизно третина цієї кількості викидається літаками вище за середній рівень тропопаузи (11 км). Щодо літаків, то найбільш шкідливими є викиди військових літаків, кількість яких обчислюється десятками тисяч. Вони літають здебільшого на висотах озонного шару.

5. Шляхи вирішення проблем

Щоб розпочати глобальне відновлення, потрібно зменшити доступ в атмосферу всіх речовин, які дуже швидко знищують озон і довго там зберігаються.

Також ми – всі люди повинні це розуміти та допомогти природі включити процес відновлення озонового шару, потрібні нові посадки лісів, вистачить вирубувати ліс для інших країн, які чомусь не хочуть вирубувати свій, а роблять на нашому лісі гроші.

Для відновлення озонового шару його потрібно підживлювати. Спочатку з цією метою передбачалося створити кілька наземних озонових фабрик та на вантажних літаках «закидати» озон у верхні шари атмосфери. Однак цей проект (ймовірно, він був першим проектом «лікування» планети) не здійснено.

Інший шлях пропонує російський консорціум «Інтерозон»: виробляти озон у атмосфері. Вже найближчим часом разом із німецькою фірмою «Даза» планується підняти на висоту 15 км аеростати з інфрачервоними лазерами, за допомогою яких отримувати озон із двоатомного кисню.

Якщо цей експеримент виявиться вдалим, надалі передбачається використати досвід російської орбітальної станції «Мир» та створити на висоті 400 км кілька космічних платформ із джерелами енергії та лазерами. Промені лазерів будуть направлені в центральну частину озонового шару і постійно підживлюватимуть його. Джерелом енергії можуть бути сонячні батареї. Космонавти на цих платформах будуть потрібні лише для періодичних оглядів та ремонту.

Висновок

Можливості впливу людини на природу постійно зростають і вже досягли такого рівня, коли можна завдати біосфері непоправної шкоди. Вже не вперше речовина, яка довгий час вважалася абсолютно невинною, виявляється насправді вкрай небезпечною. Років двадцять тому навряд чи хтось міг припустити, що звичайний аерозольний балончик може становити серйозну загрозу для планети в цілому. На жаль, далеко не завжди вдається вчасно передбачити, як - те чи інше з'єднання впливатиме на біосферу. Однак у випадку з ХФУ така можливість була: всі хімічні реакції, що описують процес руйнування озону ХФУ, вкрай прості і відомі досить давно. Але навіть після того, як проблема ХФУ була в 1974 р. сформульована, єдиною країною, яка вжила будь-яких заходів щодо скорочення виробництва ХФУ, були США і ці заходи були зовсім недостатні. Потрібна була досить серйозна демонстрація небезпеки ХФУ для того, щоб було вжито серйозних заходів у світовому масштабі. Слід зазначити, що навіть після виявлення озонної діри ратифікація Монреальської конвенції у свій час перебувала під загрозою. Можливо, проблема ХФУ навчить з великою увагою та побоюванням ставитися до всіх речовин, що потрапляють у біосферу внаслідок діяльності людства.

Проблема історичних і сучасних змін клімату виявилася дуже складною і не знаходить рішення у схемах однофакторного детермінізму. Наяду зі зростанням концентрації вуглекислого газу важливу роль відіграють зміни озоносфери, пов'язані з еволюцією геомагнітного поля. Розробка та перевірка нових гіпотез є необхідною умовою пізнання закономірностей загальної циркуляції атмосфери та інших геофізичних процесів, що впливають на біосферу.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Причини, що ведуть до екологічної катастрофи. Визначення озонової діри, механізм її утворення та наслідки. Відновлення озонового шару. Перехід на озонозберігаючі технології. Помилки щодо озонової діри. Фреони – руйнівники озону.

презентація , доданий 07.10.2012

Озонові дірки та причини їх виникнення. Джерела руйнування озонового шару. Озонова дірка над Антарктикою. Заходи щодо захисту озонового шару. Правило оптимальної компонентної додатковості. Закон М.Ф. Реймерс про руйнування ієрархії екосистем.

контрольна робота , доданий 19.07.2010

Теорії утворення озонових дірок. Спектр озонового шару над Антарктидою. Схема реакції галогенів у стратосфері, що включає реакції з озоном. Вжиття заходів щодо обмеження викидів хлор-і бромсодержащих фреонів. Наслідки руйнування озонового шару.

презентація , доданий 14.05.2014

Загальне поняття про озонову дірку, наслідки її утворення. Озонова діра, діаметром 1000 км, на Південній півкулі над Антарктидою. Причини розриву внутрішньомолекулярних зв'язків, перетворення молекули озону на молекулу кисню. Відновлення озонового шару.

презентація , додано 01.12.2013

Характеристика розташування, функцій та значення озонового шару, виснаження якого може вплинути на екологію Світового океану. Механізми утворення "озонової дірки" - різноманіття антропогенного втручання. Шляхи вирішення проблеми.

контрольна робота , доданий 14.12.2010

Локальна екологічна криза. Екологічні проблеми атмосфери. Проблема озонового шару. Концепція парниковий ефект. Кислотні дощі. Наслідки кислотних опадів. Самоочищення атмосфери. Які пріоритети вважати основними? Що важливіше за екологію або НТП.

реферат, доданий 14.03.2007

Специфіка хімічного забруднення атмосфери, загрози парникового ефекту. Кислотні дощі, роль концентрації озону у атмосфері, сучасні проблеми озонового шару. Забруднення атмосфери викидами автомобільного транспорту, стан проблеми у Москві.

курсова робота , доданий 17.06.2010

Зниження концентрації стратосферного озону. Що таке озонова дірка та причини її утворення. Процес руйнування озоносфери. Поглинання ультрафіолетового випромінювання Сонця. Антропогенне забруднення атмосфери. Геологічні джерела забруднень.

презентація , доданий 28.11.2012

Озонова діра як локальне падіння озонового шару. Роль озонового шару атмосфері Землі. Фреони – основні руйнівники озону. Методи відновлення озонового шару. Кислотні дощі: сутність, причини появи та негативний вплив на природу.

презентація , додано 14.03.2011

Вивчення проблеми глобального забруднення природного середовища промисловими та сільськогосподарськими підприємствами. Характеристика порушення озонового прошарку атмосфери, кислотних дощів, парникового ефекту. Опис утилізації відходів лакофарбових матеріалів.

Парниковий ефект

Парниковий ефект – підвищення температури нижніх шарів атмосфери планети через накопичення парникових газів. Механізм його такий: сонячне проміння проникає в атмосферу, нагріває поверхню планети. Теплове випромінювання, яке походить від поверхні, має повернутися в космос, але нижній шар атмосфери занадто щільний для їх проникнення. Причина цього – парникові гази. Теплові промені затримуються у атмосфері, підвищують її температуру.

Історія досліджень парникового ефекту

Вперше про явище заговорили 1827 року. Тоді з'явилася стаття Жана Батіста Жозефа Фур'є "Записка про температури земної кулі та інших планет", де він докладно виклав свої уявлення про механізм парникового ефекту та причини його появи на Землі. У своїх дослідженнях Фур'є спирався як на власні експерименти, а й у судження М. Де Соссюра. Останній проводив досліди із зачорненою зсередини скляною посудиною, закритою та поставленою під сонячне світло. Температура всередині судини була набагато вищою, ніж зовні. Це пояснюється таким фактором: теплове випромінювання не може пройти крізь затемнене скло, а отже, залишається всередині ємності. При цьому сонячне світло сміливо проникає через стінки, оскільки зовні посудина залишається прозорою.

Причини виникнення

Природа явища пояснюється різною прозорістю атмосфери для випромінювання з космосу та поверхні планети. Для сонячних променів атмосфера планети прозора, як скло, тому вони легко проходять крізь неї. А для теплового випромінювання нижні шари атмосфери непробивні, занадто щільні для проходження. Тому частина теплового випромінювання залишається в атмосфері, поступово опускаючись до найнижчих її шарів. При цьому кількість парникових газів, що ущільнює атмосферу, зростає. Ще у школі нас вчили, що основна причина парникового ефекту – діяльність людини. Еволюція привела нас до промисловості, ми спалюємо тонни вугілля, нафти та газу, отримуємо паливо, дороги заповнені автомобілями. Наслідок цього – виділення парникових газів та речовин в атмосферу. Серед них – водяна пара, метан, вуглекислий газ, оксид азоту. Чому їх так названо, зрозуміло. Поверхня планети нагрівається сонячним промінням, але обов'язково «віддає» частину тепла назад. Теплове випромінювання, яке походить від поверхні Землі, називається інфрачервоним. Парникові гази в нижній частині атмосфери не дають тепловим променям повернутися до космосу, затримують їх. Внаслідок цього середня температура планети зростає, і це веде до небезпечних наслідків. Невже нічого не може врегулювати кількість парникових газів в атмосфері? Звісно, може. З цим завданням чудово справляється кисень. Але біда - кількість населення планети невблаганно зростає, а значить, поглинається все більше кисню. Єдиний наш порятунок – рослинність, особливо ліси. Вони поглинають надлишковий вуглекислий газ, виділяють набагато більше кисню, ніж споживають люди.

Парниковий ефект та клімат Землі

Коли ми говоримо про наслідки парникового ефекту, ми розуміємо його вплив на клімат Землі. Насамперед - це глобальне потепління. Багато хто ототожнює поняття «парниковий ефект» та «глобальне потепління», але вони не рівні, а взаємопов'язані: перше – причина другого. Глобальне потепління пов'язане зі Світовим океаном. Ось приклад двох причинно-наслідкових зв'язків. Середня температура планети зростає, рідина починає випаровуватися. Це стосується і Світового океану: деякі вчені бояться, що за кілька сотень років він почне «висихати». При цьому через високу температуру льодовики та морські льоди почнуть активно танути вже найближчим часом. Це спричинить неминуче зростання рівня Світового океану. Ми вже спостерігаємо регулярні потопи в прибережних районах, але якщо рівень Світового океану суттєво зросте, затоплять усі наближені ділянки суші, загине врожай.

Вплив життя людей

Не слід забувати, що підвищення середньої температури Землі позначиться і нашому житті. Наслідки можуть бути дуже серйозними. Багато територій нашої планети, і так схильні до посухи, стануть абсолютно життєздатними, люди почнуть масово мігрувати в інші регіони. Це неминуче призведе до соціально-економічних проблем, до початку третьої та четвертої світових воєн. Нестача продовольства, знищення врожаїв – ось що чекає на нас у найближче століття. Але чи обов'язково чекає? Чи таки можна щось змінити? Чи може людство понизити шкоду від парникового ефекту? Болотисті землі здатні запобігати парниковому ефекту, найбільше болото у світі, Васюганське.

Дії, здатні врятувати Землю

На сьогоднішній день відомі всі шкідливі фактори, що призводять до накопичення парникових газів, і ми знаємо, що потрібно робити, щоб зупинити це. Не варто думати, що одна людина нічого не змінить. Звичайно, ефекту може добитися лише все людство, але хто знає – може, ще сотня людей у цей момент читає таку статтю? Збереження лісів Зупинка вирубування лісів. Рослини – наш порятунок! Крім того, потрібно не лише зберігати існуючі ліси, а й активно висаджувати нові. Зрозуміти цю проблему має кожна людина. Фотосинтез настільки сильний, що здатний забезпечити нас величезною кількістю кисню. Його вистачить для нормального життя людей та усунення шкідливих газів з атмосфери. Використання електромобілів Відмова від використання автомобілів на паливі. Кожен автомобіль виділяє величезну кількість парникових газів на рік, то чому б не зробити вибір на користь здоров'я навколишнього середовища? Вчені вже пропонують нам електромобілі – екологічно чисті машини, які не використовують паливо. Мінус "паливний" автомобіль - ще один крок до усунення парникових газів. У всьому світі намагаються прискорити цей перехід, але поки що сучасні розробки таких машин далекі від досконалості. Навіть у Японії, де найбільше використання таких автомобілів, не готові повністю переходити на їхнє використання. Альтернатива вуглеводневому паливу Винахід альтернативної енергії. Людство не стоїть на місці, то чому ж ми «застрягли» на використанні вугілля, нафти та газу? Спалювання цих природних компонентів призводить до накопичення парникових газів в атмосфері, тому настав час перейти на екологічно чистий вид енергії. Ми не можемо повністю відмовитися від того, що виділяє шкідливі гази. Проте ми можемо сприяти збільшенню кисню в атмосфері. Не тільки справжній чоловік повинен посадити дерево – це має зробити кожна людина! Що головне у вирішенні будь-якої проблеми? Не заплющувати на неї очі. Можливо ми не помічаємо шкоди від парникового ефекту, але це точно помітять наступні покоління. Ми можемо припинити спалювати вугілля та нафту, зберегти природну рослинність планети, відмовитися від звичайного автомобіля на користь екологічно чистого – і все для чого? Для того, щоб наша Земля існувала і після нас

Озонові діри

Озонова діра - локальне падіння концентрації озону в озоновому шарі Землі

Всім відомо, що нашу планету огортає досить щільний озоновий шар, що знаходиться на висоті 12-50 км над поверхнею землі. Цей повітряний прошарок є надійним захистом всього живого від небезпечного ультрафіолету і дозволяє уникнути згубного впливу сонячного випромінювання.

Саме завдяки озоновому шару колись мікроорганізми зуміли вибратися з океанів на сушу та сприяли появі високорозвинених форм життя. Однак з початку XX століття озоновий прошарок почав руйнуватися, внаслідок чого в деяких місцях стратосфери почали з'являтися озонові дірки.

Що таке озонові дірки?

Всупереч поширеній думці обивателів, що озонова діра є брехнею в небесному просторі, насправді вона є ділянкою значного зниження рівня озону в стратосфері. У таких місцях ультрафіолетовим променям легше проникати до поверхні планети і надавати свій руйнівний вплив на все, що живе на ній.

На відміну від місць із нормальною концентрацією озону у дірах вміст «блакитної» речовини становить лише близько 30 %.

Де знаходяться озонові дірки?

Першу велику озонову дірку було виявлено над Антарктидою в 1985 році. Її діаметр становив близько 1000 км, причому вона з'являлася щороку у серпні, а на початок зими зникала. Тоді дослідники визначили, що концентрацію озону над материком знижено на 50 %, а найбільше його зменшення було зафіксовано на висотах від 14 до 19 км.
Згодом ще одна велика дірка (менших розмірів) була виявлена над Арктикою, зараз же вченим відомі сотні подібних явищ, хоча найбільшою, як і раніше, залишається та, що виникає над Антарктидою.

Атмосфера Землі містить кілька шарів, що розташовуються на різних висотах. Однією з найважливіших є озоновий шар, що у стратосфері. Для того щоб з'ясувати, що таке озонова дірка, потрібно розуміти функцію цього шару та важливість його існування для життя на планеті.

Опис

Висота розташування озонового шару відрізняється залежно від температурного режиму тієї чи іншої місцевості, наприклад, у тропіках він знаходиться в діапазоні між 25 та 30 км, а на полюсах – від 15 до 20 км. Газ озон виникає за впливу сонячного випромінювання на молекули кисню. Процес дисоціації озону призводить до поглинання більшої частини небезпечного ультрафіолету, що випромінюється Сонцем.
Товщину шару прийнято вимірювати в одиницях Добсона, кожна з яких дорівнює прошарку озону в 10 мікрометрів, за умови нормального тиску та температури. Мінімальною товщиною, нижче за яку шар перестає існувати, вважається 220 од. Добсон. Наявність озонового шару було встановлено французькими фізиками Шарлем Фабрі та Анрі Буїсоном на початку ХХ століття за допомогою спектроскопічного аналізу.

Озонові діри

Є безліч версій щодо того, що саме провокує витончення озонового шару планети. Деякі вчені звинувачують у цьому антропогенні чинники, інші вважають це природним процесом. Озонові дірки - це зменшення або повне зникнення цього газу зі стратосфери. Вперше це явище було зафіксовано у 1985 році, воно розташовувалося на площі близько 1 тис. кв км в антарктичному регіоні.
Поява цієї дірки була циклічною, вона виникала у серпні та зникала у грудні. У той же час в арктичному регіоні з'явилася ще одна дірка трохи меншого розміру. З розвитком технологій стало можливо фіксувати утворення розривів озонового шару в режимі реального часу, і тепер вчені можу впевнено стверджувати, що їх на планеті кілька сотень. Найбільші розташовані на полюсах.

Причини та наслідки озонових дірок

Існує теорія, згідно з якою озонові дірки виникають з природних причин. Відповідно до неї, оскільки перетворення кисню на озон відбувається внаслідок впливу сонячним випромінюванням, то за його відсутності під час полярної зими цей газ не виробляється. Під час тривалої ночі озон, що вже утворився, внаслідок своєї великої маси опускається в нижні шари атмосфери, де руйнується від тиску. Ця версія чудово пояснює появу дірок над полюсами, але ніяк не прояснює утворення їхніх масштабних аналогів над територіями Казахстану та Росії, де полярні ночі не спостерігаються.
Останнім часом наукове співтовариство зійшлося на думці, що є як природні, і спровоковані людської діяльністю причини розривів озонового шару. До антропогенного чинника належить підвищення концентрації певних хімічних речовин, у атмосфері Землі. Озон руйнують реакції з хлором, воднем, бромом, хлороводнем, монооксидом азоту, метаном, а також фреоном та його похідними. Причини та наслідки озонових дірок поки що не встановлені остаточно, але практично щороку приносить нові відкриття у цій сфері.

Чим небезпечні озонові дірки?

Озон поглинає надзвичайно небезпечне сонячне випромінювання, не дозволяючи досягати поверхні планети. Коли шар цього газу стоншується, все, що знаходиться на Землі, піддається звичайному радіоактивному опроміненню. Це провокує зростання ракових захворювань, переважно локалізованих на шкірі. Для рослин зникнення озону також згубно, у них відбуваються різноманітні генетичні мутації та загальне зниження життєвого тонусу. Останнім часом людство все краще розуміє, чим небезпечні озонові дірки для життя Землі.

Висновок

Усвідомивши небезпеку знищення озону міжнародне співтовариство вжило низку заходів, спрямованих на зменшення негативного впливу на атмосферу. У 1987 році в Монреалі було підписано протокол, який зобов'язує звести до мінімуму використання фреону в промисловості, оскільки саме цей газ провокує виникнення дірок поза полярними областями. Тим не менш, на розкладання вже випущеного в атмосферу фреона піде близько сотні років, тому найближчим часом кількість озонових дірок в атмосфері Землі навряд чи зменшиться.

Озоновий шар уперше було досліджено вченими Британських антарктичних станцій у 1957 році. Озон розглядався як потенційний показник довгострокових змін у атмосфері. У 1985 році в журналі Nature було оголошено про щорічне виснаження озонового шару та формування озонових дірок.

Що таке озонова дірка та причини її появи

У великих кількостях озон виробляється у стратосфері над тропіками, де найсильніше УФ-випромінювання. Потім він циркулює у земній атмосфері у напрямку до полюсів. Кількість озону змінюється залежно від місця, пори року та повсякденних кліматичних умов. Зменшення концентрації озону в атмосфері, яке спостерігається біля полюсів Землі, називають озоновою діркою.

Чим тоншим стає озоновий шар, тим більший розмір озонових дірок. Можна виділити 3 основні причини формування:

Природний перерозподіл концентрації озону у атмосфері. Максимальна кількість озону міститься у екватора, знижуючись до полюсів, утворюючи області із зменшеною концентрацією цього елемента.
Техногенний фактор . Хлорфторвуглеці, що містяться в аерозольних балонах та холодоагентах, викидаються в атмосферу у процесі діяльності людини. Хімічні реакції в атмосфері, що при цьому відбуваються, руйнують молекули озону. Це стоншує озоновий шар та зменшує його здатність поглинати ультрафіолет.
Світове потепління клімату. Температура біля землі постійно зростає, причому верхні шари стратосфери охолоджуються. Це супроводжується формуванням перламутрових хмар, у яких відбуваються реакції руйнування озону.

Наслідки розширення озонових дірок

Існування життя Землі можливе лише завдяки наявності озонового шару. Він ефективно захищає планету від проникнення шкідливого УФ-випромінювання, яке має високу реакційну здатність.

При дії ультрафіолету ушкоджується ДНК. Це може призвести до небажаних мутацій живих організмів.
УФ-промені проникають навіть крізь воду і викликають загибель клітин рослин та мікроорганізмів, які служать їжею для більш розвинених тварин. В результаті їхня чисельність зменшується.
У людини надмірне УФ-випромінювання може спричинити рак шкіри. (Зниження концентрації озону на 1% збільшує кількість випадків раку шкіри на 5%).
Прямий контакт ультрафіолету із сітківкою очей провокує виникнення катаракти. Це впливає якість зору і може викликати сліпоту.

У 1987 році було укладено міжнародну угоду – Монреальський протокол – для регулювання викиду в атмосферу шкідливих газів, що руйнують молекули озону. Наслідування протоколу допомагає поступово скоротити виснаження озонового шару в атмосфері і запобігти розширенню озонових дірок.