Жизнь на Земле зависит от энергии Солнца. Поступает эта энергия на Землю в виде света видимого излучения, а также инфракрасного и ультрафиолетового излучений. УФ-излучение несет наибольшую энергию и является физиологическое активным, то есть интенсивно действует на живое вещество, приводит к нарушению структуры белков и нуклеиновых кислот и в конце концов к гибели клеток.
Что же защищает нас и всю биосферу от губительного действия «жесткого ультрафиолета»? Озоновый щит Земли.
На высотах 20-50 км воздух содержит повышенное количество озона. Озон образуется в стратосфере за счет кислорода, который поглощает «жесткое» УФ-излучения. От его негативного воздействия наш организм умеет защищаться, синтезируя в коже слой темного пигмента ‒ меланина (загар). Однако это вещество образуется довольно медленно. Поэтому длительное пребывание на весеннем солнце, когда кожа еще не насыщенна меланином, вызывает ее покраснение, головная боль, повышение температуры тела.
В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Над Антарктидой обнаружена «дыра», в которой содержание озона меньше обычного на 40-50 %. Площадь «дыры» из года в год увеличивается и сегодня уже превышает площадь материка Антарктиды. В результате повысился УФ-фон в странах, расположенных в южном полушарии, ближе к Антарктиде, прежде всего в Новой Зеландии. Медики этой страны охвачены тревогой, констатируя значительный рост заболеваний, связанных с повышением УФ-фона (рак кожи и катаракта). Жители Веллингтона, пытались использовать каждый погожий день (их там бывает не так уж много) для отдыха на воздухе, сегодня опасаются появляться на пляжах. Тревожные сообщения поступают также и из северного полушария: и здесь обнаружено озоновую «дыру» (над Шпицбергеном), правда, не такое большое, как антарктическая.
Уменьшение содержания озона в атмосфере угрожает снижением урожаев сельскохозяйственных культур, заболеваниями людей и животных, увеличением количества вредных мутаций. Если озоновый слой исчезнет совсем, то это приведет к гибели по крайней мере наземной биоты.
Основной источник озоно-разрушающих веществ ‒ деятельность человека.Современная промышленность широко использует так называемые фреоны (хлорфторметаны) ‒ как хладагенты в бытовых холодильниках, как аэрозольные разбрызгиватели в баллончиках с краской, лаком, парфюмерией, для очистки полупроводниковых схем. Для человека пары фреонов не вредны. И они чрезвычайно устойчивой могут сохраняться в атмосфере до 80 лет.
Разрушение озонового слоя происходит так:
Активное функционирование химической промышленности, выпускающей вещества, содержащие хлор и бром, вызывает накопление в атмосфере озоно-разрушающих газов (ОРГ);
ОРГ поднимаются на высоту 20-50 км над поверхностью Земли, где расположен озоновый слой (особенно благоприятны для этого в приполярных районах);
Солнечные лучи действуют на техногенные газы, из которых выделяется хлор:
CF 2 Cl 2 (CFCl 3) + hν = Cl
Хлор разрушает озон, превращая его в кислород;
O 3 + Cl = ClO + O 2
При этом каждый атом хлора способен разложить 100 тыс. молекул озона.
К разрушению озонового слоя приводит и военная деятельность, в частности запуск баллистических ракет, их двигатели выбрасывают в атмосферу большое количество оксидов азота. При каждом запуске ракеты в космос в озоновом слое образуется огромная «дыра», которая затягивается лишь за несколько часов. Мировая общественность узнала о преступных опыты милитаристов относительно воздействия на озоновый слой планеты. В 70-е годы американские военные рассеяли в стратосфере над одним из безлюдных островов в Тихом океане специальные химические вещества, в результате чего в озоновом слое над этим островком образовалась «дыра», которая затянулась только через много часов. В результате на острове погибла почти вся наземная биота: пальмы и другие растения, животные, микроорганизмы; из позвоночных животных осталось несколько крупных черепах (их спас толстый костяной панцирь), но они ослепли ‒ сетчатка глаз их была сожжена ультрафиолетом.
Загрязнение атмосферы может принять опасный характер в течение какого-то определенного времени на той или иной территории. Это может произойти как в результате аварийных ситуаций, так и вследствие изменения погодных условий. При изменении температур туман, загрязненный дымом, прижимается к поверхности земли, образуя так называемый "смог", вызывающий раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, а также обострение заболеваний легких. Описаны случаи, когда это приводило к трагическим последствиям - повышению смертности больных детей и стариков.
Последствия разрушения озонового слоя.
Считают, что уже в 1973 году фреонами был разрушен 1% озонового слоя, к 2000 году будет разрушено 3% , а к 2050 году-10%.
Разрушение озонового слоя особенно значительно над полюсами Земли и в зонах полета космических аппаратов и сверхзвуковой авиации.
Особенно опасны для озонового слоя ядерные взрывы в атмосфере, так как в него поступает при этом хлор, оксиды азота. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20% и более. Сокращение концентрации О3 в озоновом слое приведет к массовым раковым заболеваниям кожи у людей, замедлению фотосинтеза и гибели некоторых видов растений.
Таким образом, разрушение озонового слоя приведет к уничтожению всего живого на Земле.
Среда обитания человека - окружающая среда - характеризуется совокупностью физических, химических и биологических фактов, способных при определенных условиях оказывать прямое или косвенное немедленное или отдаленное воздействие на деятельность и здоровье человека.
Химические загрязнения среды и здоровье человека.
В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств.
Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения, ухудшается качество продуктов сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климат отдельных регионов и состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны. Поступающие в атмосферу оксиды углерода, серы, азота, углеводороды, соединения свинца, пыль и т.д. оказывают различное токсическое воздействие на организм человека.
Приведем свойства некоторых примесей:
СО- Бесцветный и не имеющий запаха газ. Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую систему, вызывает удушье Токсичность СО возрастает при наличии в воздухе азота, в этом случае концентрацию СО в воздухе необходимо снижать в 1.5 раза.
Оксиды азота.NO, N2O3,NO5,N2O4.В атмосферу выбрасывается в основном диоксид азота NO2– бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они взаимодействуют с углеродами выхлопных газов, где образуют фотохимический туман - смог. Отравленный оксидами азота воздух начинает действовать с легкого кашля. При повышении концентрации NO, возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочки оксиды азота образуют кислоты HNO3и HNO2 , которые приводят к отеку легких.
SO2- бесцветный газ с острым запахом, уже в малых концентрациях (20-30 мг/м3) создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.
Углеводороды(пары бензина, метана и т.д.).
Обладает наркотическим действием, в малых концентрациях вызывает головную боль, головокружение и т.п. Так при вдыхании в течение 8 часов паров бензина в концентрации 600 мг/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.
Альдегиды.
При длительном воздействии на человека альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышении концентрации отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница.
Соединения свинца.
В организм через органы дыхания поступает примерно 50% соединений свинца. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникает заболевание дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца для детей дошкольного возраста. В крупных городах содержание свинца в атмосфере достигает 5-38 мг/м3, что превышает естественный фон в 10 000 раз.
Дисперсный состав пыли и туманов определяет их проникающую способность в организм человека. Особую опасность представляют токсичные тонкодисперсные пыли с размером частиц 0.5-10 мкм, которые легко проникают в органы дыхания.
Образование кислотных дождей связано с поступлением во влажную атмосферу оксида серы и азота. Особую опасность представляют стационарные источники (ТЭС и др.). Кислотные дожди снижают плодородие почв, ухудшают здоровье населения.
Среди разнообразия химических веществ и физических факторов, поступающих в окружающую среду, наиболее опасными являются
Канцерогены- вещества или факторы, способные вызывать в живых организмах развитие злокачественных образований. Из организма канцерогены не выводятся.
К канцерогенным физическим факторам относятся рентгеновские лучи, радиоактивные изотопы и другие виды радиоактивного загрязнения среды, а также ультрафиолетовые лучи.
Высокие уровни канцерогенных физических факторов могут, как правило, проявляться в зонах, примыкающих к аварийным объектам ядерной энергетики.
Малые дозы облучения могут привести к раковым заболеваниям, которые, как правило, проявляются спустя много лет после облучения. Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, проявляются через несколько часов или дней.
Биологические загрязнения и болезни человека.
Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке.
Если бы не озоновый слой, то существование человека и других млекопитающих было бы невозможно, именно он защищает нас от ультрафиолетового солнечного излучения. Для того чтобы возникли все необходимые условия образования озонового слоя, чтобы он окончательно сформировался, понадобились миллиарды лет, человечество же каким-то образом сумело нанести ему урон за последнее столетие. Такое происходит, когда научно-технический прогресс и промышленность опережают развитие «экологического» сознания.
К веществам, которые разрушают озоновый слой, ученые причисляют органические химические соединения , в которых содержится бром, хлор . Чтобы оценивать их опасность количественно, была введена величина – озоноразрушающий потенциал или сокращенно ОРП . Итак, чем выше ОРП определенного вещества, тем опаснее оно для озонового слоя.
Наиболее высокий ОРП, достигающий 12, у галлонов (органические газы, которые используют, например, для тушения пожаров), низкий – у хлорфторуглеродов.
Вещества, разрушающие озоновый слой, с точки зрения обывателей
Где же эти сложные химические соединения с устрашающими названиями используются?
Химическая промышленность по всему миру очень долго, не задумываясь о последствиях, выпускала их для охладительных установок, противопожарных систем, приспособлений для подачи теплого воздуха. Проще говоря, используя старые холодильники, огнетушители, аэрозоли, растворител и и т.п., мы вредили тому, что защищает нас от губительного излучения.
Пожиная последствия
Об озоновой дыре слышали многие, еще бы – ее обнаружили над Антарктидой в уже далеком 1985 году. Некоторые возлагают ответственность за ее появление всецело на химическую промышленность. Однако это неправильно. Да, антропогенные факторы (названные ранее вещества) способствуют гибели молекул озона, однако отрицательно влияют на озоновый слой и некоторые природные факторы: полярный вихрь, полярные зимы.
Но в утончении озонового слоя над городами повинно человечество. Как результат – ухудшение сопротивляемости организма людей болезням, уменьшение урожаев сельхоз культур, это даже влияет на срок службы материалов, уменьшая его, например резины.
Ученые подсчитали, что при уменьшении толщины слоя всего лишь на 1%, в тысячи раз увеличится число случаев заболеваний рака кожи. И это только один пример, поэтому давайте попытаемся остановить разрушение, тем более что альтернативы существуют. Вместо разрушающих озон веществ можно использовать: нетоксичные пропан и углекислый газ, аммиак (один из лучших хладагентов), природный газ изобутан (как хладагент, вспенивающий агент), циклопентан .
10 июля 1976 года в небольшом итальянском городке Севезо
произошла страшная катастрофа. В результате аварии на местном химическом заводе по производству трихлорфенола в воздух вырвалось огромное ядовитое облако, содержащее более 2 кг. диоксинов
– одних из самых токсичных веществ на земле. (Такое количество диоксинов способно убить более 100 тысяч человек). Причиной аварии явился сбой в процессе производства, в реакторе резко повысилось давление и температура, сработал предохраняющий от взрыва клапан, и произошла утечка смертоносного газа. Утечка длилась две-три минуты, образовавшееся белое облако начало с ветром распространяться на юго-восток и растянулось над городом. Затем оно начало опускаться и покрывать землю туманом. С неба, подобно снегу, сыпались мельчайшие частицы химикатов, а воздух наполнился едким хлороподобным запахом. Тысячи людей охватили приступы кашля, тошноты, появилась сильная резь в глазах и головная боль. Руководство завода посчитало, что произошел всего-лишь небольшой выброс трихлорфенола, который в миллион раз менее токсичен чем диоксины
(никто и не предполагал, что они могут там содержаться).
Руководители завода предоставили подробный отчет о происшествии лишь к 12 июля. А между тем, все это время ничего не подозревающие люди продолжали употреблять в пищу овощи и фрукты, как уже оказалось позже, с загрязненной диоксинами местности.
Трагические последствия случившегося в полной мере начали проявляться с 14 июля. Сотни людей, получивших серьезные отравления, оказались в больницах. Кожа пострадавших покрылась экземой, рубцами и ожогами, они мучилась от рвоты и сильной головной боли. У беременных женщин, наблюдался чрезвычайно высокий процент выкидышей. А доктора, полагаясь на информацию компании, лечили больных от отравления трихлорфенолом, который в миллион раз менее токсичен, чем диоксины . Началась массовая гибель животных. Они получали смертельные дозы яда намного быстрее, чем люди, из-за того что они пили дождевую воду и ели траву, в которых содержались большие дозы диоксинов. В этот же день было проведено совещание мэров городов Севезо и недалеко расположенного Меда, на котором был принят план первоочередных действий. На следующий день было принято решение о сожжении всех деревьев, а также урожая фруктов и овощей, собранных на загрязненной территории.
Только через 5 дней химической лабораторией в Швейцарии было установлено, что в результате утечки, в атмосферу было выброшено большое количество диоксинов. О загрязнении местности диоксинами оповестили всех здешних врачей, был установлен запрет на употребление в пищу продуктов с загрязненного региона.
24 июля началась эвакуация жителей из наиболее загрязненных территорий. Эта зона была огорожена колючей проволокой, и вокруг нее были расставлены полицейские кордоны. После этого туда вошли люди в защитных комбинезонах, для уничтожения оставшихся животных и растений. Вся растительность в наиболее загрязненной зоне была выжжена, вдобавок к 25 тысячам умершим животным было убито еще 60 тысяч. На этих участках до сих пор невозможно здоровое существование человека.
Учеными Миланского университета было произведено исследование по изучению частоты раковых образований у населения близлежащих к городу Севезо
поселений.
Под наблюдение попало более 36 тысяч людей и у них выявлена значительно превышающая норму частота онкологических заболеваний. С 1976 по 1986 года в районе катастрофы от рака скончалось около 500 человек. В 1977 году там было зафиксировано 39 случаев врожденных уродств, что значительно больше, чем до катастрофы.
Крупнейшая Венгерская промышленная и экологическая катастрофа, произошедшая в 4 октября 2010 года на производящем алюминий заводе (Ajkai Timfoldgyar Zrt) вблизи города Айка (150 км. до Будапешта). На заводе произошел взрыв, разрушивший платформу, которая сдерживала емкость с токсичными отходами. В результате произошла утечка 1100000 кубометров высокощелочного красного шлама. Оказались затоплены территории областей Ваш, Веспрем и Дьер-Мошон-Шопрон. Известно о 10 жертвах аварии (еще один считается пропавшим без вести), всего из-за аварии более 140 человек получило химические ожоги и травмы. Большинство местной флоры и фауны погибло. Ядовитые отходы попали во многие местные реки, значительно повлияв на их экосистемы.
Хронология событий:
4 октября в 12.25 – разрушение плотины. Утечка 1.1 млн. кубометров ядохимиката – красного шлама.
7 октября – превышена норма содержания щелочи в Дунае (по данным Службы по контролю над водными ресурсами Венгрии). Создается угроза всей экосистеме Дуная.
9 октября – начало эвакуации населения пострадавшего города Колонтар из-за имеющейся угрозы повторного разлива шлама.
12 октября – принятие решения о национализации компании, владеющей заводом. Все пострадавшие получат компенсацию. По показаниям мониторинга на сегодняшнее время количество токсических веществ в почве снижается, хотя их уровень по прежнему остается на опасном уровне
Пожалуй, самая главная экологическая проблема реки Нил – это перенаселение стран, располагающихся на реке. Жизнь населения этих стран, полностью зависит от Нила. С каждым годом потребности людей растут. Река обеспечивает народ водными и электрическими ресурсами. Многие войны, в былые времена велись из-за нефти, в современном же мире, они могут вестись из-за воды. Именно Нил – великая река мира, пропустившая сквозь свои потоки историю человечества, окажется в эпицентре конфликта.
Пресная проточная вода всегда питала жизнь на нашей планете, но сейчас ее ценность выше, чем когда либо. Предполагается, что в течение следующих 20 лет, объем воды доступный каждому человеку сократится втрое. Речь идет о Египте. Так, как Египет находится ниже по течению, относительно Эфиопии, вопрос рационального использования водных ресурсов Нила, имеет конфликтный характер. Ситуация крайне серьезна и Египет уже заявлял о возможности войны, имея в виду Эфиопию.
Нил в Египте практически все время течет по пустыне, не считая узких полосок зеленых орошаеых земель, граничащих по обоим берегам с рекой, всю территорию страны составляет бесприютная пустыня. В борьбе за выживание в этой пустыне, река играет ключевую роль.
Гигантские платины были построены выше по течению Нила, для того, что бы удовлетворять потребности в электричестве, но они так, же стали задерживать течение реки и разрушили жизни Египетских крестьян. Раньше в этой стране была одна из самых лучших почв в мире, однако строительство плотин нарушило процесс отложения ила, который естественным образом обогащал эту землю, на протяжении многих тысяч лет. Теперь поля приносят крайне скудный урожай.
Прямым результатом современных методов строительства плотин – стал упадок сельского хозяйства в Египте, впервые за всю историю. Крестьяне вынуждены отказываться от того образа жизни, который поддерживал нацию на протяжении многих тысяч лет. По мере того, как река приближается к самой южной точки границы Египта, становится трудно не заметить, что этот народ быстро осовременивается и что туризм, вымещает земледелие с места главной опоры Египетской экономики, в то время, как старый образ жизни постепенно уходит в прошлое.
Строительство гигантской плотины в Эфиопии, может решить многие проблемы населения этой бедной страны, в том числе обеспечить в полной мере электричеством. При положительном исходе данного проекта, планируется возведение еще нескольких дамб, что в свою очередь сократит поступление водных ресурсов, расположившегося ниже по течению Египта, примерно наполовину.
Несомненно, каждая страна, хочет использовать бесценные богатства Нила, по максимуму. Если компромисс не будет найден, дальнейшая судьба Нила будет печальной. Как бы то ни было, столь специфичную экологическую проблему, река приобрела благодаря росту населения, его осовремениванию и повышенным потребностям.
Дроботухина Яна
материал содержит информацию об истории возникновения озонового слоя,о существующих теориях.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное общеобразовательное
учреждение «Приупская средняя общеобразовательная школа»
Название конкурса «Защити озоновый слой и климат Земли»
Реферат
на тему «Разрушение озонового слоя: история вопроса»
Подготовила: Дроботухина Яна
Эдуардовна (8 класс)
Преподаватель: Мешкова Наталья
Викторовна,
учитель географии
п.Приупский Тульской области
2013г
1.Введение
2.Основная часть:
А)Определение озона
Б)Причины возникновения «озоновых дыр»
В)Основные гипотезы разрушения озонового слоя
Г) Экологические и медико-биологические последствия разрушения озонового слоя
3.Заключение
4.Список использованной литературы
Введение.
В ХХI в. среди многих глобальных экологических проблем биосферы остается весьма актуальной проблема разрушения озонового слоя и связанного с этим усиления биологически опасной ультрафиолетовой радиации на земной поверхности. Это в дальнейшем может перерасти в необратимую, губительную для человечества катастрофу. В последние десятилетия многочисленными исследованиями установлена устойчивая тенденция к уменьшению содержания озона в атмосфере. По данным Всемирной организации здравоохранения(ВОЗ),каждое уменьшение содержания в атмосфере озона на 1%(и соответственно рост УФ-излучения на 2%) приводит к 5%-ному увеличению числа онкологических заболеваний.
Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.
Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разрушение озонного слоя Земли. Озон - трехатомная форма кислорода, образуется в верхних слоях атмосферы под действием жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения Солнца.
Сегодня озон беспокоит всех, даже тех, кто раньше не подозревал о существовании озонного слоя в атмосфере, а считал только, что запах озона является признаком свежего воздуха. (Недаром озон в переводе с греческого означает ""запах"".) Этот интерес понятен – речь идёт о будущем всей биосферы Земли, в том числе и самого человека. В настоящее время назрела необходимость принять определённые обязательные для всех решения, которые позволили бы сохранить озонный слой. Но чтобы эти решения были правильны, нужна полная информация о тех факторах, которые изменяют количество озона в атмосфере Земли, а также о свойствах озона, о том, как именно он реагирует на эти факторы. Поэтому выбранную мною тему считаю актуальной и необходимой для рассмотрения.
Основная часть:
Определение озона
Известно,озон (Oз)- модификация кислорода- обладает большой химической реактивностью и токсичностью. Озон образуется в атмосфере из кислорода при электрических разрядах во время грозы и под действием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере. Озоновый слой (озоновый экран, озоносфера)располагается в атмосфере на высоте 10-15км с максимумом концетрации озона на высоте 20-25км. Озоновый экран задерживает проникновение к земной поверхности наиболее жестокого УФ-излучения(длина волны 200-320нм), губительного для всего живого. Однако в результате антропогенных воздействий озоновый "зонтик" прохудился и в нем стали появляться озоновые дыры с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона.
Причины возникновения «озоновых дыр»
Озоновые (озонные) дыры являются лишь частью сложной экологической проблемы истощения озонового слоя Земли. В начале 1980-х гг. было отмечено снижение общего содержания озона в атмосфере над районом научных станций в Антарктиде. Так, в октябре 1985г. появились сообщения о том, что концентрация озона в стратосфере над английской станцией Халли-Бей уменьшилась на 40% от ее минимальных значений, а над японской - почти в 2 раза. Это явление и получило нащивание "озоновой дыры". Значительных размеров озоновые дыры над Антарктидой возникали весной 1987,1992,1997 гг., когда фиксировалось снижение общего содержания стратосферного озона (ОСО) на 40 - 60%. Весной 1998 г. озоновая дыра над Антарктидой достигла рекордной площади - 26 млн кв. км (в 3 раза больше территории Австралии). А на высоте 14 - 25 км в атмосфере произошло почти полное разрушение озона.
Аналогичные явления отмечались и в Арктике (особенно с весны 1986г.),но размеры озоновой дыры здесь были почти в 2 раза меньше,чем над Антарктикой. В марте 1995г. озоновый слой Арктики был истощен примерно на 50%,причем сформировались "мини-дыры" над северными районами Канады и Скандинавским полуостровом, Шотландскими островами (Великобритания).
В настоящее время в мире имеются около 120 озонометрических станций, в том числе 40 появились с 60-х гг. ХХ в. на территории России. Данные наблюдений наземных станций свидетельствуют, что в 1997 г. практически над всей контролируемой территорией России отмечалось спокойное состояние общего содержания озона.
Для выяснения причин возникновения мощных озоновых дыр именно в околополюсных пространствах в конце ХХ в. были проведены исследования (с применением летающих самолетов-лабораторий) озонового слоя над Антарктидой и Арктикой. Установлено, что, помимо антропогенных факторов(выбросов в атмосферу фреонов, оксидов азота, метилбромида и др.), значительную роль играют природные воздействия. Так, весной 1997 г. в некоторых районах Арктики фиксировалось падение содержания озона в атмосфере до 60%. Причем на протяжении ряда лет темпы истощения озоносферы над Арктикой нарастали даже в условиях, когда концентрация хлорфторуглеродов (ХФУ), или фреонов, в ней оставалось постоянной. По данным норвежского ученого К.Хенриксена , в течение последнего десятилетия в нижних слоях арктической стратосферы формировалась все расширяющаяся воронка холодного воздуха. Она создавала идеальные условия для разрушения молекул озона, которое происходит в основном при весьма низкой температуре (около -80*С). Аналогичная воронка над Антарктидой - причина возникновения озоновых дыр. Таким образом, причиной озоноразрушительного процесса в высоких широтах (Арктика, Антарктида) могут служить в большей степени именно природные воздействия.
Гипотезы разрушения
озонового слоя.
Многочисленные международные экспедиции по изучению озоновых дыр в Антарктиде и Арктике установили, что, помимо различных природных факторов, все же основным является наличие в атмосфере значительного количества ХФУ (фреонов). Однако в последние годы появились новые сведения как по антропогенным, так и по природным факторам, способствующим разрушению озонового слоя Земли.
1.Антропогенная гипотеза.
В 1995 г. ученые - химики Шервуд Роуланд и Марио Молина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и ПольКрутцен из Германии были удостоены Нобелевской премии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще два десятилетия назад - в 1974 г. Ученые сделали открытие в области химии атмосферы в частности процессов образования и разрушения "озонового слоя". Они пришли к выводу, что под действием солнечных лучей синтетические углеводороды (ХФУ,галоны и др.) разлагаются с выделением атомарного хлора и брома, разрушающего озон в атмосфере.
Фреоны (хлорфторуглероды)- высоколетучие,химически инертные у земной поверхности вещества(синтезированы в 1930-х гг.), с 1960-х гг. стали широко применяться в качестве хдадагентов(холоры),пенообразователей аэрозолей и др. Фреоны, поднимаясь в верхние слоя атмосферы, подтвергаются фотохимическому разложению, образуя окись хлора, интенсивно разрушающая озон. Продолжительность пребывания фреонов в атмосфере составляет в среднем 50-200лет. В настоящее время в мире производится более 1,4 млн т фреонов, в том числе на страны ЕЭС приходится 40%,США-35, Японию-12 и Россию-8%.
Другая группа химических веществ, разрушающих озоновый слой, имеет название галоны , включающие фтор, хлор и йод, причем во многих странах они используются в качестве средств пожаротушения.
В России максимум производства озоноразрушающих веществ (ОРВ) приходится на 1990 г. - 197,5 тыс. т, причем 59% из них использованы внутри страны,а уже в 1996 г. этот показатель составил 32,4 % или 15,4 тыс. т).
Подсчитано, что разовая заправка всего парка действующего в нашей стране холодильного оборудования требует 30-35тыс. т фреонов .
Разрушению озона в стратосфере помимо ХФУ и галонов способствуют и другие химические соединения, такие как тетрахлорметан, метилхлорформ, метилбромид и др. Причем особую опасность представляет метилбромид, который в атмосфере разрушает озона в 60 раз больше, чем хлорсодержащие фреоны.
В последние годы промышленно развитые страны стали широко применять метилбромид в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями овощей и плодов (Испания, Греция, Италия), в составе средств пожаротушения, добавок к средствам дезинфекции и др. Ежегодно увеличивается производство метилбромида на 5 - 6 %,причем более 80% дают страны ЕЭС,США. Это токсичное химическое вещество не только существенно разрушает озоновый слой, но и является весьма вредным для здоровья человека. Так, в Нидерландах запретили использование метилбромида из-за отравления людей питьевой водой, в которую этот компонент попал со сточными водами.
Еще одним из антропогенных факторов разрушения озонового слоя Земли являются выбросы сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов. Впервые гипотеза о значительном воздействии выхлопных газов авиационных двигателей на атмосфере была высказана в 1971 г. американским химиком Г.Джонстоном. Он предположил, что оксиды азота, содержащиеся в выбросах большого количества сверхзвуковых транспортных самолетов, могут вызвать уменьшение содержания озона в атмосфере. Это было подтверждено исследованиями последних лет. В частности, в нижней стратосфере (на высоте 20 - 25 км),где располагается зона полетов сверхзвуковой авиации, озон действительно разрушается в результате увеличения концентрации оксидов азота [Природа,2001,№5].Тем более что в конце ХХ в. объем пассажирских перевозок в мире ежегодно возрастал в среднем на 5% и, следовательно, увеличивались выбросы продуктов сгорания в атмосфере на 3,5-4,5%. Такие темпы роста ожидаются и в первые десятилетия ХХI в. Подсчитано, что двигатель сверхзвукового самолета производит около 50г оксидов азота на 1 кг использованного топлива. В продуктах сгорания авиационных двигателей, кроме оксидов азота и углерода, содержится значительное количество азотной кислоты, сернистых соединений и частиц сажи, также оказывающих разрушительное воздействие на озоновый слой. Положение усугубляется еще и тем, что сверхзвуковые самолеты движутся на высотах, где концентрация стратосферного озона максимальна.
Помимо сверзвуковых самолетов, оказывающих негативное воздействие на озоновый слой нашей планеты, имеют существенное значение космические аппараты (сейчас в мире более 400 действующих спутников). Установлено, что в продуктах выбросов жидкостных ("Протон", Россия) и твердотопливных ("Шаттл", США) спутников содержится хлор, разрушающий стратосферный озон. Так, один запуск американского космического корабля типа "Шаттл" приводит к гашению 10 млн. т озона. Ракета "Энергия" при 12-залповом пуске через 24 дня уменьшает содержание озона до 7% в пределах вертикального столба атмосферы (диаметром 550 км). Поэтому в США интенсивно ведутся разработки нового экологически чистого ракетного топлива, в состав которого входят перекись водорода (H2O2) и спирт (катализатор), в результате распада первого компонента на воду и атомарный кислород выделяется энергия.
Итак, приведенные данные показывают, что с каждым годом увеличивается количество антропогенных факторов (фреоны, метилбромид, сверхзвуковые самолеты, космические аппараты и др.), способствующих разрушению озонового слоя Земли. Однако одновременно имеются интересные дополнения и к естественным причинам, способствующим истощению слоя озона и возникновению озоновых дыр в околополярных пространствах.
2.Геологическая (эндогенная)гипотеза.
Ряд исследователей, не отрицая роль антропогенных (или техногенных) факторов разрушения озонового слоя Земли, предположили геологическую (эндогенную) гипотезу (В.Л.Сывороткин, А.А.Маракушев и др.). Они считают,что возникновение озоновых дыр связано с определенными геологическими структурами- рифтовыми зонами, которые опоясывают Антарктиду. В этих зонах идет интенсивное выделение водородных флюидов с примесью углеродных и галогенных газов, серы, рудных металлов. По мере подъема флюидов, падения температуры и при участии кислорода происходит реакция, которая ведет к образованию воды. Так, в околополюсных пространствах формируются так называемые ледяные облака, способствующие разрушению озонового слоя. Значит, в формировании стратосферных облаков азотно-водного льда существенную роль играют водно-водородные струи, восходящие из земных недр(Эндогенный фактор).
3.Физико-географическая гипотеза.
Антропогенные воздействия не являются единственной причиной изменений атмосферного озона. На основе исследований Центральной аэрологической обсерватории России установлено, что в озоновом слое (на высоте 10-25 км) главную роль в сезонных и более длительных изменениях концентрации озона играют процессы переноса воздушных масс. Содержание озона здесь определяется химическим составом атмосферы и долговременными (с периодом более 10 лет) вариациями процесса переноса .Причем озон разрушается в основном веществами, содержащими хлор (фреоны,галоны), реакции протекают на поверхности сильно охлажденных полярных стратосферных облаков. Это и способствует возникновению озоновых дыр, имеющих максимальные размеры именно в Антарктиде, поэтому такие облака здесь образуются значительно реже.
Недавно американские ученые в лабораторных условиях воспроизвели условия формирования озоновых дыр над Антарктидой, создав химические условия (хлорнитрит, лед, серная и азотная кислоты) стратосферной облачности (на высоте 15 - 45 км), где температура воздуха достигает от -60 до -90 градусов Цельсия. В результате химических реакций образовалось активное соединение - окись хлора, обладающая повышенной способностью разлагать молекулы озона. Непременным условием этой реакции служит наличие сильно охлажденных стратосферных облаков. Все это и способствует формированию "озоновых дыр" в высоких широтах околополярных пространств.
Экологические и медико-биологические последствия разрушения озонового слоя.
Значительное снижение уровня стратосферного озона приводит к возрастанию ультрафиолетового излучения, что негативно воздействует на биосферу Земли и особенно на живые организмы, включая человека. Установлено, что снижение содержания озона в атмосфере может способствовать усилению парникового эффекта более существенно, чем увеличение концентрации диоксида углерода. Подсчитано, что за счет снижения концентрации озона в стратосфере всего на 1% в ближайшие десятилетие на земную поверхность будет дополнительно попадать солнечное излучение мощностью 14Вт/м кв . Все это приведет к существенному усилению неблагоприятных экологических и социально-экономических последствий глобального потепления климата нашей планеты. Прогнозные оценки показывают, что при сохранении нынешних темпов убыли озона в 30-х гг. XXI в. Может разразиться экологическая катастрофа, которая значительно осложнит существование современной цивилизации.
Результаты исследований российских (Институт медико-биологических проблем) и зарубежных ученых ряда стран (США,Германия,Великобретания и др.) позволили выяснить негативные последствия избытка УФ-излучения на различные живые организмы. УФ-В-излучение (длина волны 280-320 нм)- средневолновая часть спектра поглощается озоновым слоем,его биологическая активность велика и поэтому влияние этого типа излучения наиболее опаяна для растений и животных.
На водные экосистемы приходиться огромный суммарный поток УФ-В-излучения, которые особенно губителен для микроорганизмов прибрежных водах,в частности он ингибирует фотосинтез у фитопланктона,а также снижает его продуктивность. Аналогичное воздействие испытывает зоопланктон. Так, сотрудники Калифорнийского университета(США) в море Беллинсгаунзена(Антарктида) в зоне озоновой дыры провели исследование по влиянию избытка УФ-излучения на фитопланктон. Было установлено, что усиление дозы УФ-излучения снижало общую продуктивность фитопланктона на 6-12%. Это может нарушить биологическое равновесие и разорвать пищевую цепь (фито-и зоопланктон-криль-рыба-пингвины и др.),т.е. поставит под угрозу всю экосистему Антрактики. У анчоусов (рыбы семейства сельдевых) при 20%-ном увеличении УФ-излучения в течение 15 дней погибли все личинки в 10-метровом слое воды. Взрослые рыбы более резистентны к действию УФ-излучения,чем их личинки. Однако снижение продуктивности планктона, являющегося начальным этапом пищевых (трафических) цепей для многих рыб, может в конечном счете снизить рыбопродуктивность океана. По зарубежным данным, исчезновение последние годы нескольких видов земноводных связано с тем, что они из-за уникальной структуры кожного покрова значительно быстрее других представителей фауны реагируют на усиление потока УФ-излучения(Экология и жизнь,2001,№3).
Растения и животные наземных экосистем также весьма чувствительны к УФ-излучения (типа В), которое препятствует нормальным иммунным реакциям не только в кожном, но и в других частях организма. Особенно опасно влияние избытка ультрафиолета на структуры и взаимосвязь в молекулах ДНК. Ведь вмешательство в процессы обмена веществ в живых предках непременно приведет к негативным генетическим последствиям. Так, возрастание УФ-излучения ослабляет иммунную защиту живых организмов. Что в конечном счете вызывает повышенную чувствительность к инфекционным заболеваниям. Отрицательно воздействует избыток УФ-излучения на домашних животных (свиней,кошек,собак и др.),особенно светлоокрашенных особей.
Считают, что наземные растения менее чувствительны к УФ-излучения,чем фитопланктон. Однако некоторые растения из семейства тыквенных (огурцы, тыква, дыни) и бобовых (горох, соевые бобы) обладают наименьшей устойчивостью к избытку ультрафиолета. После обучения некоторых растений УФ-излучением нарушался рост, уменьшалась общая площадь листа и их количество,снижалась продуктивность и др.. Также установлено, что избыток УФ-излучения способен разрушать популяции наземных микроорганизмов. Таким образом,под воздействием сильного УФ-излучения в морях гибнут планктон и рыба, на материках- мхи и лишайники, возрастает количество инфекционных заболеваний у животных, снижается урожайность бобовых и зерновых культур и т.д.
Под воздействие ВОЗ, возрастание УФ-излучения приводит к тому,что в мире ежегодно фиксируется более 2 млн случаев кожных раковых опухолей и около 200 тыс. меланомных раков кожи. Расчеты показали, что снижение содержания озона в стратосфере на 10% вызовет дополнительное появление в мире более 300 тыс. больных различными видами рака кожи. В мире ежегодно 16 млн. человек теряют зрение из развития катаракты, причем более 20% из них - под воздействием избытка ультрафиолета. Эксперты ООО подсчитали, что уменьшение количества озона в стратосфере на 1% приводит к увеличению числа больных катаракты на 0,5%.
У человека наиболее чувствительными к избытку УФ-излучения являются глаза, кожа и иммунная система. Наружном слое кожи человека и животных избыток ультрафиолета приводит к деградации витамина Д, который играет важную роль в кальций-фосфорном обмене в организме. Это вызывает нарушение деления, возникновение мутации и гибель клеток,что приводит к образованию злокачественных опухолей кожи. Причем при длительном воздействий УФ-излучения происходит преждевременное старение кожи, которое можно рассматривать как предраковое состояние. Отрицательное воздействие излучение оказывает на органы зрения, вызывая катаракту, дегенерацию роговины и сетчатки. Избыток УФ-излучения нарушает иммунную защиту организма, способствуя появлению таких заболеваний у человека, волчанка(туберкулез кожи), рожа, оспа, вирусный герпес и др. Все это показывает, на сколько опасна для человеческой цивилизации проблема разрушения озонового пояса нашей планеты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Каждый может извлечь много уроков из озоновой истории, в зависимости от его темперамента и политических убеждений. Вот выводы, которые сделала я.
Политики могут объединиться на международной основе, чтобы не дать человеческой деятельности выйти за пределы земли.
Людям и государствам не обязательно становиться святыми для того, чтобы наладить эффективное международное сотрудничество по сложным проблемам. Для начала активных действий не обязательно полное знание предмета или научные доказательства.
Для решения глобальных проблем вовсе не обязательно создавать «всемирное правительство», но необходимо глобальное научное сотрудничество, глобальная информационная система, международный форум, который мог бы вырабатывать специальные соглашения.
Ученые, технологи, политики, предприниматели и потребители в случае необходимости могут реагировать достаточно быстро, но не моментально.
Если понимание проблемы не является полным, принятие соглашений в области охраны окружающей среды следует подходить гибко и регулярно их пересматривать. Необходим постоянный мониторинг, позволяющий получать данные о состоянии окружающей среды.
Все главные действующие лица, соглашения по озоновому слою сыграли и будут играть важную роль.
Список использованной литературы:
- Белоусов В.В. Последствия разрушения озонового слоя для биосферы//Изв.Ан.СССР Сер.биол.-1991.-№2-с.242-254.
- Брандт Э.Конец эры хлорфторуглеродов//Химические технологии.-1994.-№11-с.12-14.
- Жадин Е.А.Озоновые дыры: новый взгляд//Экология и жизнь.-1999.-№4-с.41-43.
- Маракушев А.А.Необходимо ли заменять хладагенты?//Вестник РАН-1998.-т.68-№9.-с.813-816
- Соловьянов А.А.Озоновый кризис и Монреальский протокол//В сб.:Россия в окружающем мире.-1998(Аналитический ежегодник).-М.:Изд-во МНЭПУ,1998,-с.67-81.
- Старик А.М., Фаворский О.Н. и др.Как восстановить озоновый слой Земли//Вестник РАН.-1993-т.63.-№12.-с.1082-1089.
- Сухнев В.А., Шувалов В.А.Человечество в опасности //Экология и промышленность в России.-2000.-Октябрь.-с.43-46.
- Сывороткин В.Л.Дегазация Земли и разрушение озонового слоя//Природа.-1993.№9-с.35-45.
