Разрушение озонового экрана причины и последствия. Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний

Одной из глобальных экологических проблем, требующих своего кардинального решения, является разрушение озонового слоя. Этот термин принят для обозначения пика концентрации озона в стратосфере, который служит в качестве эффективного экрана, разрушающего ультрафиолетовое излучение. Озон представляет собой разновидность кислорода, он образуется при воздействии на газообразный кислород ультрафиолетового света в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, находящийся примерно на высоте 24 км, защищает земную поверхность от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца.

Обеспокоенность состоянием озонового слоя была впервые высказана в 1974 г., когда было установлено, что фторуглеводороды могут разрушать озоновый слой, защищающий Землю от ультрафиолетового излучения. Выбрасываемые в атмосферу фторированные и хлорированные углеводороды (ФХУ) и галогенные соединения (галоны) разрушают хрупкую структуру этого слоя. Озоновый слой истощается, что обусловливает появление так называемых «озоновых дыр». Проникающие ультрафиолетовые лучи солнца опасны для всего живого на Земле. Особенно отрицательно они воздействуют на здоровье человека, его имунную и генную системы, вызывая рак кожи и катаракту. Разрушение озонового слоя ведет к росту ультрафиолетового излучения, что в свою очередь приведет к росту инфекционных заболеваний.

Ультрафиолетовые лучи могут уничтожить планктон - крошечные организмы, составляющие основу цепи питания в океане. Они также опасны для растительного мира на суше, в том числе для сельскохозяйственных культур. По оценкам, уменьшение озона на 25% приводит к потерям 10% основных веществ в освещенном, теплом и биологически богатом верхнем слое океана и к потерям в 35% - вблизи поверхности воды. Так как планктон составляет основу цепи питания в море, изменения его количества и видового состава будут оказывать влияние на добычу рыбы и моллюсков. Потери такого рода будут оказывать прямое влияние на снабжение продуктами питания. То есть изменение уровня ультрафиолетового излучения в результате истощения озонового слоя Земли может оказать существенное влияние на производство продуктов питания. Как показывают исследования Королевской Академии наук Швеции, в результате влияния данного фактора урожайность сои уменьшилась на 20-25% при уменьшении озона на 25%. Также снижается содержание белка и масла в бобах. Леса также оказались уязвимыми, особенно хвойные породы деревьев.

Этапы разрушения озонового слоя:

1)Эмиссии: в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой.

2)Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).

3)Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).

4)Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

5)Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).

6)Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

7. Загрязнение вод

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Главные загрязнители вод . Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители (П. Бертокс, 1980). Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. (табл. 14.1). Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители , например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические - радиоактивные вещества, тепло и др.

Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т.д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

обусловленное антропогенной деятельностью ухудшение качества подземных вод (по физическим, химическим или биологическим показателям) по сравнению с их естественным состоянием, что приводит или может привести к невозможности их использования в заданных целях

Проблема загрязнения подземных вод усугубляется тем, что в условиях характерной для подземных горизонтов анаэробной восстановительной среды, постоянно низких температур, отсутствия солнечного света процессы самоочищения резко замедлены.

основные виды источников загрязнения подземных вод .Промышленные площадки предприятий , связанных с получением или использованием в качестве сырья веществ, способных мигрировать с подземными водами.Места хранения и транспортировки промышленной продукции и отходов производства.

Особенно большую опасность для загрязнения подземных вод представляют хранилища пестицидов , в том числе запрещенных к употреблению, а также недействующие скважины на животноводческих фермах.

Особенности загрязнения подземных вод связаны с тем, что при низких температурах, отсутствии солнечного света, недостатке или отсутствии кислорода процессы самоочищения протекают крайне замедленно, нередко развиваются вторичные процессы, усиливающие эффект загрязнения.

8. АНТРОПОГЕННОЕ ЭВТРОФИРОВАНИЕ.

Хотя эвтрофирование водоемов является природным процессом и его развитие оценивается в рамках геологических масштабов времени, однако за несколько последних веков человек существенно увеличил использование биогенных веществ, особенно в сельском хозяйстве в качестве удобрений и детергентов. Во многих водоемах в течение нескольких последних десятилетий наблюдается возрастание трофии, сопровождающееся резким увеличением обилия фитопланктона, зарастания водной растительностью прибрежных мелководий и изменение качества воды. Этот процесс стали называть антропогенным эвтрофированием.

Шилькрот Г.С. (1977) определяет антропогенное эвтрофирование как увеличение первичной продукции водоема и связанного с этим изменение ряда его режимных характеристик в результате возрастающей добавки в водоем минеральных питательных веществ. На Международном симпозиуме по вопросам эвтрофирования поверхностных вод (1976) принята следующая формулировка - "антропогенное эвтрофирование - это увеличение поступления в воду питательных для растений веществ вследствие деятельности человека в бассейнах водных объектов и вызванное этим повышение продуктивности водорослей и высших водных растений".

Антропогенное эвтрофирование водоемов стали рассматривать как самостоятельный процесс, принципиально отличающийся от естественного эвтрофирования водоемов.

Естественное эвтрофирование - процесс очень медленный во времени (тысячи, десятки тысяч лет), развивается главным образом вследствие накопления донных отложений и обмеления водоемов.

Антропогенное эвтрофирование - процесс очень быстрый (годы, десятки лет), отрицательные последствия его для водоемов проявляются зачастую в очень резкой и уродливой форме.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭВТРОФИРОВАНИЯ

К числу наиболее наглядных проявлений последствий эвтрофирования относится "цветение" воды. В пресных водах оно обусловлено массовым развитием сине-зеленых водорослей, в морских - динофлагеллятами. Продолжительность цветения воды колеблется от нескольких дней до 2-х месяцев. Периодическая смена максимумов численности отдельных массовых видов планктонных водорослей в водоемах представляет закономерное явление, обусловленное сезонными колебаниями температуры, освещенности, содержания биогенных элементов, а также генетически детерминированными внутриклеточными процессами. Среди водорослей, образующих многочисленные популяции до масштабов "цветения" воды наибольшую роль по темпам размножения, образуемой биомассе и экологическим последствиям играют сине-зеленые из родов Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Oscillatoria. Научное изучение этого явления началось в 19 веке, а рациональное объяснение и анализ механизмов массового размножения сине - зеленых были даны только в сер. 20 века в США лимнологической школой Дж. Хатчинсона. Аналогичные исследования проводились в ИБВВ РАН (Борок) Гусевой К.А. и в 60-70-е годы коллективом Института гидробиологии (Украина), в конце 70-х - Институтом Великих озер (США).

Водоросли, вызывающие "цветение" воды, принадлежат к числу видов, способных к предельному насыщению своих биотопов. В водохранилищах Днепра, Волги и Дона в основном доминируют Microcystis aeruginosa, M. wesenbergii, M. holsatica, Oscillatoria agardhii, Aphanizomenoen flos-aquae, виды рода Anabaena.

Установлено, что исходный биофонд Microcystis зимой находится в поверхностном слое иловых отложений. Microcystis зимует в виде ослизненных колоний, внутри которых скопления мертвых клеток покрывают единственную живую. По мере повышения температуры центральная клетка начинает делиться, причем на первом этапе источником пищи являются мертвые клетки. После распада колоний клетки начинают утилизировать органические и биогенные вещества ила.

Aphanizomenon и Anabaena зимуют в виде спор, пробуждающихся к активной жизни при повышении температуры до +6 С⁰. Другим источником биофонда сине - зеленых водорослей является их скопления, выброшенные на берега и зимующие в слое сухих корок. Весной они отмокают и начинается новый цикл вегетации.

Первоначально водоросли питаются осмотически и биомасса накапливается медленно, затем всплывают и начинают активно фотосинтезировать. За короткий срок водоросли могут захватывать всю толщу воды и формируют сплошной ковер. В мае обычно доминируют Anabaena, в июне - Aphanizomenon, с конца июня -июль-август - Microcystis и Aphanizomenon. Механизм взрывного характера размножения водорослей был раскрыт работами Института Великих озер (США). Учитывая колоссальный потенциал размножения сине - зеленых водорослей (до 10²⁰ потомков одной клетки за сезон), можно отчетливо представить масштабы, которые принимает этот процесс. Поэтому фактором первичного эвтрофирования водохранилищ является обеспеченность их фосфором за счет залития плодородных пойменных земель и разложения растительности. Фактором вторичного эвтрофирования - процесс заиления, поскольку илы - идеальный субстрат для водорослей.

После интенсивного размножения под действием стягивающих электростатических сил начинается формирование колоний, стягивание колоний в агрегаты и слияние их в пленки. Образуются "поля" и "пятна цветения", мигрирующие по акватории под воздействием течений и сгоняемые к берегам, где образуются разлагающиеся скопления с огромной биомассой `- до сотен кг/м³.

Разложение сопровождается рядом опасных явлений: дефицитом кислорода, выделением токсинов, бактериальным загрязнением, образованием ароматических веществ. В этот период могут возникать помехи в водоснабжении вследствие забивания фильтров на водопроводных станциях, становится невозможной рекреация, возникают заморы рыб. Вода, насыщенная продуктами метаболизма водорослей, аллергенна, токсична и непригодна для питьевых целей.

Она может вызывать свыше 60 заболеваний, особенно желудочно-кишечного тракта, подозревается, хотя и не доказана, ее онкогенность. Воздействие метаболитов и токсинов сине - зеленых вызывает у рыб и теплокровных животных "гаффскую болезнь", механизм действия которой сводится к возникновению B₁ авитоминоза.

При массовом отмирании сине - зеленых происходит быстрый распад и лизис колоний, особенно в ночные часы. Предполагается, что причиной массового отмирания может быть массовое отравление собственными токсинами, а толчком - симбиотические вирусы, которые не способны разрушать клетки, но способные ослабить их жизнедеятельность.

Нагонные разрушающиеся массы сине-зеленых водорослей приобретают неприятную желто-бурую окраску и в виде дурно пахнущих скоплений разносятся по акватории, постепенно разрушаясь к осени. Весь этот комплекс явлений получил название "биологического самозагрязнения". Незначительное количество ослизненных колоний оседает на дно и перезимовывает. Этот резерв вполне достаточен для воспроизводства новых генераций.

Сине-зеленые водоросли - это древнейшая группа организмов, обнаруживаемая даже в архейских отложениях. Современные условия и антропогенная нагрузка лишь вскрыли их потенции и дали им новый импульс для развития.

Сине-зеленые подщелачивают воду и создают благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей кишечных заболеваний, в том числе холерного вибриона. Отмирая и переходя в состояние фитодетрита, водоросли влияют на кислород глубинных слоев воды. Сине-зеленые в период цветения сильно поглощают коротковолновую часть видимого света, разогреваются и являются источником ультракороткого излучения, что может влиять на термический режим водоема. Уменьшается величина поверхностного натяжения, что может вызывать отмирание гидробионтов, обитающих в поверхностной пленке. Образование поверхностной пленки, экранизирующей проникновение в толщу воды солнечной радиации, вызывает световое голодание у других водорослей, замедляет их развитие.

Например, суммарная биомасса сине - зеленых водорослей, продуцирующих за период вегетации в водохранилищах Днепра, достигает величин порядка 10⁶ т (в сухой массе). Это соответствует массе тучи саранчи, которую В.И. Вернадский назвал "горной породой в движении" и сравнивал с массой меди, свинца и цинка, добытых в течение 19 века во всем мире.

Последствия эвтрофирования для фитопланктона

Антропогенное эвтрофирование приводит к изменению характера сезонной динамики фитопланктона. По мере увеличения трофии водоемов увеличивается число пиков в сезонной динамике его биомассы. В структуре сообществ роль диатомовых и золотистых водорослей снижается, а увеличивается - сине - зеленых и динофитовых. Динофлагелляты характерны для стратифицированных глубоководных озер. Также увеличивается роль хлорококковых зеленых и эвгленовых водорослей.

Последствия эвтрофирования для зоопланктона. Преобладание видов с коротким жизненным циклом (ветвистоусых рачков и коловраток), преобладание мелких форм. Высокая продукция, небольшая доля хищников. Упрощается сезонная структура сообществ - одновершинная кривая с максимумом летом. Меньшее число доминирующих видов.

Последствия эвтрофирования для фитобентоса. Усиленное развитие нитчатых водорослей. Исчезновение харовых водорослей, которые не выносят высокие концентрации биогенов, особенно фосфора. Характерный признак - расширение площадей зарастания тростника обыкновенного, рогоза широколистного и манника, рдеста гребенчатого.

Последствия эвтрофирования для зообентоса.

Нарушение кислородного режима в придонных слоях приводит к изменению в составе зообентоса. Важнейшим признаком эвтрофирования является снижение личинок поденок гексании в оз. Эри - важный кормовой объект лососевых рыб в озере. Менее чувствительные к дефициту кислорода личинки некоторых двукрылых насекомых приобретают все большее значение. Возрастает плотность популяций малощетинковых червей. Бентос становится беднее и однообразнее. В составе преобладают организмы, приспособленные к пониженному содержанию кислорода. На поздних этапах эвтрофирования в глубинной области водоемов остаются немногие организмы, приспособленные к условиям анаэробного обмена.

Последствия эвтрофирования для ихтиофауны.

Эвтрофирование водоемов оказывает влияние на рыбное население в 2-х основных формах:

прямое влияние на рыб

прямое влияние относительно редко. Оно проявляется как единичная или массовая гибель икры и молоди рыб в береговой зоне и происходит при поступлении стоков, содержащих летальные концентрации минеральных и органических соединений. Такое явление обычно носит локальный характер и не охватывает водоем в целом.

опосредованное влияние, проявляющееся через разнообразные изменения водных экосистем

опосредованное влияние наиболее распространено. При эвтрофировании может возникать зона с пониженным содержанием кислорода и даже заморная зона. В этом случае сокращается сфера обитания рыб, уменьшается доступная для них кормовая база. Цветение воды создает неблагоприятный гидрохимический режим. Смена растительных ассоциаций в прибрежье, нередко сопровождающаяся усилением процессов заболачивания, приводит к сокращению площадей нерестилищ и мест нагула личинок и молоди рыб.

Изменения в ихтиофауне водоемов под влиянием эвтрофирования проявляется в следующих формах:

Снижение численности, затем исчезновение наиболее требовательных к качеству воды видов рыб (стенобионтов).

Изменение рыбопродуктивности водоема или отдельных его зон.

Переход водоема их одного рыбохозяйственного типа в другой по схеме:

лососево-сиговый → лещево-судачий → лещево-плотвичный → плотвично-окуневый-карасевый.

Это схема аналогична преобразованию озерных ихтиоценозов в ходе исторического развития водных экосистем. Однако под влиянием антропогенного эвтрофирования она совершается в течение нескольких десятилетий. В результате сначала исчезают сиговые рыбы (а в редких случаях лососи). Вместо них ведущими становятся карповые (лещ, плотва, и др.) и в меньшей степени окуневые (судак, окунь). Причем из карповых лещ постепенно вытесняется плотвой, из окуневых господствует окунь. В предельных случаях водоемы переходят в заморное состояние и населяется преимущественно карасем.

На рыбах подтверждаются общие закономерности в изменении в структуре сообществ - длинноцикловые виды замещаются короткоцикловыми. Отмечается рост рыбопродуктивности. Однако при этом ценные сиговые виды замещаются видами, обладающими невысокими товарными качествами. Сначала крупночастиковые - лещ, судак, затем мелкочастиковые - плотва, окунь.

Часто последствия для рыбного населения носят необратимый характер. При возвращении уровня трофии к исходному состоянию исчезнувшие виды появляются далеко не всегда. Их восстановление возможно лишь при наличии доступных путей расселения из соседних водоемов. Для ценных видов (сиг, ряпушка, судак) вероятность такого расселения невелика.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭВТРОФИРОВАНИЯ ВОДОЕМОВ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

Основным потребителем воды является человек. Как известно, при избыточной концентрации водорослей происходит ухудшение качества воды.

Особое внимание заслуживают токсические метаболиты, в частности сине-зеленых водорослей. Альготоксины проявляют значительную биологическую активность по отношению к различным гидробионтам и теплокровным животным. Альготоксины относятся к высокотоксичным соединениям. Токсин сине - зеленых действует на центральную нервную систему животных, что приявляется в возникновении параличей задних конечностей, десинхронизации ритма центральной нервной системы. При хронических отравлениях токсин угнетает окислительно-восстановительные ферментативные системы, холинэстеразу, повышает активность альдолазы, в результате чего нарушается углеродный и белковый обмен, а во внутренних средах организма накапливаются недоокисленные продукты углеводного обмена. Уменьшение количества эритроцитов, угнетение тканевого дыхания вызывает гипоксию смешанного типа. В результате глубокого вмешательства в обменные процессы и тканевое дыхание теплокровных животных токсин сине - зеленых имеет широкий спектр биологического действия и может быть отнесен к числу протоплазматических ядов высокой биологической активности. Все это свидетельствует о недопустимости использования в питьевых целях воды из мест скопления водорослей и водоемов, подверженных сильному цветению, поскольку токсическое вещество водорослей не обезвреживается системами обычной водоочистки и может попадать в водопроводную сеть как в растворенном виде, так и вместе с отдельными клетками водорослей, не задерживаемыми фильтрами.

Загрязнение и ухудшение качества воды может отражаться на здоровье человека через ряд трофических звеньев. Так загрязнение воды ртутью явилось причиной ее накопления в рыбе. Употребление в пищу такой рыбы вызвало в Японии весьма опасное заболевание - болезнь Минимата, в результате которой отмечены многочисленные смертельные случаи, а также рождение слепых, глухих и парализованных детей.

Установлена связь между возникновением детской метгемоглобинемии и содержанием нитратов в воде, в результате чего более чем в 2 раза повысилась смертность маленьких девочек, родившихся в те месяцы, когда уровень нитратов был высоким. Отмечено высокое содержание нитратов в кукурузном поясе США в колодцах. Часто подземные воды не пригодны для питья. Возникновение менингоэнцефалита у подростков связывают после продолжительного купания в пруду или в реке в теплый летний день. Предполагается связь между заболеванием асептическим менингитом, энцефалитом и купанием в водоемах, что связано с усилением вирусного загрязнения воды.

Широкую известность приобрели инфекционные заболевания за счет микроскопических грибов, попадающих из воды в раны, вызывающие у человека сильное поражение кожи.

Контакт с водорослями, употребление воды из водоемов, подверженных цветению или рыбы, питающейся токсическими водорослями, вызывает "гаффскую болезнь", коньюктивиты и аллергии.

Часто в последние годы вспышки холеры приурочивают к периоду " цветения".

Массовое развитие водорослей в водоеме наряду с помехами водоснабжении и ухудшении качества воды значительно затрудняет рекреационное использование водного источника, а также является причиной помех в техническом водоснабжении. На стенках трубок водоводов и систем охлаждения усиливается развитие биообрастаний. При подщелачивании среды в следствие развития водорослей происходит образование твердых карбонатных отложений, а из-за оседания частиц и водорослей снижается теплопроводность трубок теплообменных устройств.

Таким образом, избыточное накопление водорослей в период интенсивного " цветения" воды является причиной биологического загрязнения водоемов и значительного ухудшения качества природных вод.

Выберите один правильный ответ из нескольких предложенных.

1. Глобальные экологические проблемы вызваны в первую очередь:

а) геологическими процессами;
б) космическими факторами;
в) высокими темпами прогресса;
г) изменением климата.

2. Основными природными факторами, влияющими на численность человеческих популяций являются:

а) особенности рельефа местности;
б) пищевые ресурсы и болезни;
в) особенности климата;
г) географическое положение страны.

3. Рациональное природопользование подразумевает:

а) деятельность, направленную на удовлетворение потребностей человечества;
б) деятельность, направленную на научно обоснованное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов;
в) добычу и переработку полезных ископаемых;
г) мероприятия, обеспечивающие промышленную и хозяйственную деятельность человека.

4. Полезные ископаемые недр планеты относятся к:

а) неисчерпаемым природным ресурсам;
б) возобновляемым природным ресурсам;
в) невозобновляемым природным ресурсам;
г) пополняющимся ресурсам.

5. Вырубка лесных массивов приводит к:

а) увеличению видового разнообразия птиц;
б) увеличению видового разнообразия млекопитающих;
в) уменьшению испарения;
г) нарушению кислородного режима.

6. Недостаток питьевой воды вызван, в первую очередь:

а) парниковым эффектом;
б) уменьшением объема грунтовых вод;
в) загрязнением водоемов;
г) засолением почв.

7. Парниковый эффект возникает в результате накопления в атмосфере:

а) угарного газа;
б) углекислого газа;
в) диоксида азота;
г) оксидов серы.

8. Важная роль атмосферы заключается в том, что она защищает живые организмы от:

а) резких колебаний температуры;
б) канцерогенных веществ;
в) радиоактивного загрязнения;
г) возбудителей заболеваний.

9. От жесткого ультрафиолетового излучения живые организмы защищают:

а) водяные пары;
б) облака;
в) озоновый слой;
г) азот.

10. Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний:

а) желудочно-кишечного тракта;
б) сердечно-сосудистой системы;
в) кожи;
г) органов дыхания.

11. При разрушении люминесцентных ламп выделяются опасные для здоровья ионы:

а) ртути;
б) свинца;
в) кальция;
г) кобальта.

12. Самыми распространенными заболеваниями, которые возникают в результате ухудшения экологической обстановки, являются:

а) болезни опорно-двигательной системы;
б) инфекционные болезни;
в) сердечно-сосудистые и онкологические заболевания;
г) болезни пищеварительного тракта.

13. Вещества, вызывающие раковые заболевания, называют:

а) биогенными;
б) канцерогенными;
в) пирогенными;
д) абиогенными.

14. Наибольше количество веществ, загрязняющих биосферу, приходится на:

а) предприятия химической и угольной промышленности;
б) сельское хозяйство;
в) бытовую деятельность человека;
г) транспортные средства.

Ответы: 1 – в; 2 – б; 3 – б; 4 – в; 5 – г; 6 – в; 7 – б; 8 – а; 9 – в; 10 – в; 11 – а; 12 – в; 13 – б; 14 – а.

По материалам:

Прищепина И.А., Захарова Г.А. и др. Биология. Тестовые задания. – Мн.: Новое знание, 2005.

Глобальные изменения в атмосфере. Разрушение озонового слоя. Континентальные проблемы, причины вымирания массы тропических видов растений и животных. Парниковый эффект и возможные последствия изменения климата. Угроза для экосистем и биоразнообразия.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Проблемы парникового эффекта и разрушение озонового слоя

Влияние теплового режима поверхности Земли на состояние атмосферы. Защита планеты от ультрафиолетовой радиации озоновым экраном. Загрязнение атмосферы и разрушение озонового слоя как глобальные проблемы. Парниковый эффект, угроза глобального потепления.

реферат , добавлен 13.05.2013

Изменение климата – одна из глобальных экологических проблем

Воздействие человека на окружающую среду. Основы экологических проблем. Парниковый эффект (глобальное потепление климата): история, признаки, возможные экологические последствия и пути решения проблемы. Кислотные осадки. Разрушение озонового слоя.

курсовая работа , добавлен 15.02.2009

Экологические проблемы

Локальные, региональные и глобальные экологические проблемы современности. Потепление климата, его причины и последствия. Гибель и вырубка лесов. Экологическая проблема озонового слоя. Загрязнение воды отходами производства. Проблемы вымирания видов.

презентация , добавлен 19.02.2012

Экологические проблемы Республики Беларусь

Глобальные экологические проблемы: сокращение биоразнообразия Земли, деградация экосистем; потепление климата; разрушение озонового слоя; загрязнение атмосферы, воды, земель; увеличение населения Земли. Состояние окружающей среды в Республике Беларусь.

реферат , добавлен 24.10.2011

Парниковый эффект: причины и последствия

Сущность идеи о механизме парникового эффекта, основные его причины и возможные последствия, роль химических веществ. Глобальные климатические изменения и факторы влияния не ускорение или замедление процесса потепления, пять его возможных сценариев.

реферат , добавлен 27.01.2010

Глобальные экологические проблемы

Всемирные изменения окружающей среды под воздействием человека. Проблемы загрязнения атмосферы, почвы и вод Мирового океана, истощения озонового слоя, кислотных дождей, парникового эффекта. Основные условия сохранения равновесия и гармонии с природой.

презентация , добавлен 22.10.2015

Парниковый эффект

Антропогенное воздействие, техногенная нагрузка, рост населения как причины накопления углекислого газа в атмосфере. Парниковый эффект и глобальные экологические проблемы: снижение природно-ресурсного потенциала, устойчивости ландшафтов и геосистем.

курсовая работа , добавлен 02.12.2010

Глобальные проблемы экологии

Сущность глобальных экологических проблем. Разрушение природной среды. Загрязнение атмосферы, почвы, воды. Проблема озонового слоя, кислотных осадков. Причины парникового эффекта. Пути решения проблем перенаселения планеты, энергетических вопросов.

презентация , добавлен 05.11.2014

Экологические проблемы атмосферы.

Первая причина разрушения озонового слоя Земли —

Кислые осадки. Проблема озонового слоя в атмосфере. Понятие о парниковом эффекте

Локальный экологический кризис. Экологические проблемы атмосферы. Проблема озонового слоя. Понятие парниковый эффект. Кислотные дожди. Последствия кислотных осадков. Самоочищение атмосферы. Какие приоритеты считать основными? Что важнее экология или НТП.

реферат , добавлен 14.03.2007

Глобальные проблемы

Источники искусственных аэрозольных загрязнений воздуха: ТЭС, фабрики, заводы. Глобальные проблемы: разрушение природной среды, загрязнение атмосферы, почвы, воды. Актуальные проблемы озонового слоя и кислотных осадков. Решение экологических проблем.

презентация , добавлен 25.09.2011

Озо́новый слой - часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25-30 км, в умеренных 20-25, в полярных 15-20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О2, образуя озон (О3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения

Этапы разрушения озонового слоя:

1)Эмиссии: в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), ᴛ.ᴇ. вещества, разрушающие озоновый слой.

3)Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).

4)Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, благодаря чему в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

5)Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).

6)Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

Причины разрушения ОС:

Во-первых ,- ϶ᴛᴏ запуски космических ракет. Сгорающее топливо ʼʼвыжигаетʼʼ в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти ʼʼдырыʼʼ затягиваются. Оказалось, нет. Οʜᴎ существуют довольно долго. Во-вторых , самолеты, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км, дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога. В-третьих – окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.

Последствия:

Это негативно сказывается не только на всех живых существах: людях, животных, растениях,тропических лесах, но и на предметах. К примеру, в случае если озоновый слой станет чересчур тонким, резина, используемая в хозяйстве, прослужит намного меньше. Водные организмы, обитающие в верхних слоях воды, прекратят свое существование. Окончательно погибнет фауна амазоских джунглей с питонами и попугаями. Рыбные уловы и сельскохозяйственные урожаи значительно уменьшатся. Несомненно, разрушение озонового слоя отразится и на людях. Человечество станет болеть в два раза больше, потому что иммунитет значительно ослабнет. Вероятность заболевания раком кожи и катарактой увеличится.

Ученые предполагают, что уменьшение озонового слоя на 1% приведет к активному распространению болезней. К примеру, случаи заболевания раком кожи увеличатся на 10 тысяч раз, а катарактой глаз — на 100 тысяч. Склонность человека к заболеваниям дыхательных путей и легких будет стремительно расти.

Учеными ведутся поиски путей восстановления озонового слоя.

Можно ли спасти озоновый слой от разрушения?

Вначале для этой цели предлагалось создание фабрик по производству озона, после чего доставлять оный на самолетах в атмосферу. Другим вариантом является создание аэростатов оснащенных лазерами, имеющих питание от солнечных батарей, которые будут использовать кислород для создания озона. Наиболее же реальным выходом из этой ситуации является сокращение вырубки лесов, и увеличением зеленых насаждений.

49) Ядерным принято называть оружие, поражающее действие которого обусловлено энергией, выделяющейся при ядерных реакциях деления или синтеза. Оно является самым мощным видом оружия массового поражения.

Ядерные взрывы могут осуществляться на поверхности земли (воды), под землей (водой) или в воздухе на различной высоте. По этой причине различают следующие виды ядерных взрывов: наземный, подземный, подводный, воздушный и высотный. Наиболее характерными видами ядерных взрывов являются наземный и воздушный.

Поражающие факторы ядерного взрыва : ударная волна, световое излучение ядерного взрыва, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс.

1)Ударная волна (УВ) - область резко сжатого воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью под высоким давлением

Воздействие УВ на людей должна быть непосредственным и косвенным. При непосредственном воздействии причиной травм является мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается как резкий удар, ведущий к переломам, повреждению внутренних органов, разрыву кровеносных сосудов. При косвенном воздействии люди поражаются летящими обломками зданий и сооружений, камнями, деревьями, битым стеклом и другими предметами.

Степень поражения ударной волной различных объектов зависит от мощности и вида взрыва, механической прочности (устойчивости объекта), а также от расстояния, на котором произошел взрыв, рельефа местности и положения объектов на местности.

1.1. Разрушение озонового слоя

человек. Основные причины этого - засоление почв в результате орошения, а также эрозия, вызванная чрезмерным выпасом, обезлесением, опустыниванием земель.

Эрозия почвы известна человеку давно, но особенное развитие она получила в современную эпоху в связи с интенсификацией земледелия, с многократным усилением нагрузки на почвенный покров.

Вторым по значению деградационным процессом, также широко распространенным во всем мире, является сложный комплекс различных неблагоприятных вторичных последствий орошаемого земледелия, среди которых особенно выделяются вторичное засоление, заболачивание почв. Увеличение в пахотном слое орошаемой почвы содержания солей до 1 % снижает урожай на одну треть, а при содержании в 2-3 % урожай погибает полностью.

Истощение пахотных и пастбищных почв, падение их плодородия происходит во всем мире в результате нерационального интенсивного их использования. Есть и другие деградационные процессы: заболачивание почв в районах достаточного или избыточного атмосферного увлажнения, уплотнение почв, техногенное их загрязнение. В мире каждый год дополнительно 20 млн. га сельскохозяйственных угодий становятся непригодными для возделывания сельскохозяйственных культур вследствие деградации почв или наступления городов. В то же время ожидается, что в течение следующих 30-ти лет спрос на продовольствие в развивающихся странах удвоится. Новые земли могут и будут осваиваться, однако это будет в основном происходить в зоне рискованного земледелия, где почвы в еще большей степени подвержены деградации.

Страницы:123следующая →

Зачем нужен озоновый слой?

В 1912 году французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон открыли существование озонового слоя. Учёные доказали, что в отдалённых слоях атмосферы сконцентрированы молекулы озона, которые задерживают короткие волны солнечного спектра и практически не пропускают на Землю ультрафиолетовое излучение.

Дальнейшее изучение соединений озона в атмосфере показало, что озоновый слой также удерживает и солнечное тепло, что позволяет сохранить на нашей планете пригодную для жизни температуру. Более того, соединения озон способен превращать некоторые вредные химические вещества (например, метан, оксиды азота) в безвредные для окружающей среды соединения.

Защитная функция озонового слоя
по силе сравнима с металлическим щитом

Хотя количество соединений озона в атмосфере относительно невелико, защитная функция так называемого «озонового слоя» по силе сравнима с металлическим щитом. Если бы озонового слоя не существовало, Земля подвергалась бы постоянной солнечной радиации и другим губительным воздействиям из космоса. Есть основания полагать, что без существования озонового слоя, на Земле так и не возникла бы жизнь в том виде, в котором мы наблюдаем её сейчас.

Как «работает» озоновый слой?

Соединения озона в атмосфере в большинстве сконцентрированы в стратосфере – на расстоянии от 10 до 50 км от Земли. Всего в атмосфере находится около трёх тысяч тонн молекул озона. В масштабах объёма всего атмосферного воздуха это совсем немного. Если собрать все молекулы озона вместе и равномерно распределить их вокруг Земли, толщина такого слоя будет всего 3-5 миллиметра. А если представить, что все молекулы озона можно сконцентрировать в одном месте, то мы получим газообразный шар диаметром всего 14 км. Для сравнения: такой шар, вмещающий весь атмосферный воздух, имел бы диаметр 2001 км.

Познакомиться с озоновым слоем «поближе» можно через просмотр наглядного видеоролика «Бесценный газ. Сколько озона в атмосфере?» (на белорусском языке).

Даже относительно небольшое количество озона в атмосфере творит чудеса. Кроме защиты нашей планеты от опасного солнечного излучения, озоновый слой делает Землю уникальной планетой, создавая так называемую температурную инверсию. Нормальным ходом температуры считается понижение температуры атмосферы с удалением от Земли: чем выше - тем холоднее. Однако озоновый слой создаёт барьер, который нарушает нормальный ход температуры. Там, где располагается озоновый слой, температура вдруг опять начинает повышаться.

Содержание озонового слоя в атмосфере и температурная инверсия

Температурная инверсия, создаваемая озоновым слоем, делит атмосферу на две части – тропосферу и всё, что выше. Благодаря этому разделению, в тропосфере могут формироваться погодные условия, пригодные для жизни. Другим планетам повезло меньше (ну, или больше) – там нет озонового слоя, а, следовательно, и температурной инверсии, которая бы создала пригодные условия для жизни человека.

Почему озон разрушается?

К 70-ым годам XXвека учёные всего мира стали замечать уменьшение коцентрации молекул озона в атмосфере. Этот факт занимал умы множества физиков и химиков по всему миру, учёные выдвигали самые разные гипотезы о причинах таких изменений. Решающим стало изучение химиками Франком Шервудом Роуландом и Марио Молиной воздействия хлорфторуглеродов (ХФУ) на атмосферу Земли. В 1973 году химики предположили, что молекулы хлора, которые появляются в резуальтате распада ХФУ под ультрафиолетовыми лучами, могут вызывать разрушение больших количество озона в атмосфере.

Одна молекула хлора способна разрушить до 200 тысяч молекул озона

Выводы американских учёных были подкреплены аналогичными работами учёных Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна. С тех пор такая гипотеза о таком явлении, как разрушение озонового слоя , является общепринятой в научном мире.

Так выглядит схема разрушения молекулы озона под воздействием хлорфторуглерода. Под действием ультрафиолета высвобождается атомарный хлор, который разрушает связи внутри молекулы озона

Открытие Молины и Рауланда позволило не только объяснить процесс истончения озонового слоя, но и сделать важный вывод о том, что разрушение озонового слоя происходит под воздействием жизнедеятельности человека. Ведь основными “поставщиками” хлорфторуглерода в атмосферу являются фроены - те, вещества, которые используются для создания искусственного холода в наших холодильниках, кондиционерах и прочих бытовых и промышленных приборах. Опасные для озона вещества также содержатся в некоторых аэрозолях, огнетушителях, изоляционных плитах и растворителях.

Впоследствии в 1995 году учёным Молине, Роуланду и Крутцену была присуждена Нобелевская премия по химии за работу над проблемами разрушения озона.

Для того, чтобы уберечь озоновый слой от разрушения, экологи советуют придерживаться нескольких простых советов в быту.

Не разбирайте и не ремонтируйте самостоятельно старые холодильники - в окружающую среду могут попасть озоноразрушающие фреоны.
Сдавайте старые холодильники и кондиционеры на переработку.
Выбирайте технику (особенно холодильники и кондиционеры) без содержания озоноразрушающих веществ. Об этом должно быть указание на упаковке.
Выбирайте аэрозоли, которые безопасные для озонового слоя. Они обычно имеют маркировку «безвредно для озона», “ozone friendly”, “ozone free”.

Примеры “озонобезопасной” маркировки

Существуют ли озоновые дыры?

Как объясняет научный сотрудник Национального центра мониторинга озоносферы при Белорусском государственном университете, исследователь стратосферного озона в Антарктиде Илья Бручковский, в научном мире понятия «озоновая дыра» не существует, но есть «озоновая аномалия».

По сути, озоновые аномалии представляют собой участки очень низкого содержания озонового слоя в атмосфере. Так, если нормальное содержание озона в атмосфере составляет 300 единиц Добсона, то внутри озоновой аномалии наблюдается около 180 единиц. И действительно одна такая аномалия существует и находится над Антарктидой.

Динамика содержания озона в атмосфере в области озоновой аномалии над Антарктикой с 1957 по 2001 годы.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский Государственный Университет

Биолого-почвенный факультет

Кафедра ботаники и микологии

Разрушение озонового слоя

020201-биология

Реферативная работа

Заведующий кафедрой Доцент, доктор биол.наук: Агафонов В.А.

Студент: Быковская Т.Г.

Преподаватель: Негробов В.В.

Воронеж 2010 г.

Введение.

Озон, находящийся на высоте около 25 км от земной поверхности, пребывает в состоянии динамического равновесия. Он представляет собой слой повышенной концентрации толщиной около 3 мм. Стратосферный озон поглощает жесткую ультрафиолетовую радиацию Солнца и этим защищает все живое на Земле. Озон также поглощает инфракрасное излучение Земли и является одним из обязательных условий сохранения жизни на нашей планете.

XX век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы.

В результате многих внешних воздействий озоновый слой начинает истончаться по сравнению со своим естественным состоянием, а при некоторых условиях над определенными территориями и вовсе исчезать – появляются озоновые дыры, чреватые необратимыми последствиями. Сначала они наблюдались ближе к южному полюсу Земли, но недавно были замечены и над азиатской частью России. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи и ряд других тяжёлых болезней. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

Хотя человечеством были приняты различные меры по восстановлению озонового слоя (например, под давлением экологических организаций многие промышленные предприятия пошли на дополнительные затраты для установки различных фильтров для уменьшения вредных выбросов в атмосферу), этот сложный процесс займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере веществ, способствующих его разрушению. Поэтому я считаю, что проблема озонового слоя остаётся актуальной и в наше время.

Глава 1.

Природа и значение озонового экрана.

Наряду с видимым светом Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Ультрафиолетовое излучение похоже на световое, но длина его волн несколько короче, чем у фиолетовых волн, самых коротковолновых из воспринимаемых глазом человека. Хотя ультрафиолетовые лучи невидимы, они обладают большей энергией, чем видимые. Проникая сквозь атмосферу и поглощаясь тканями живых организмов, они разрушают молекулы белков и ДНК. Именно это происходит, когда вы загораете. Если бы всё ультрафиолетовое излучение, попадающее на верхние слои атмосферы, достигало поверхности Земли, то вряд ли на ней сохранилась бы жизнь. Даже небольшая, доступная нам часть этого количества (менее 1%) вызывает загар и ежегодно 200 000-600 000 случаев рака кожи в США.

Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (свыше 99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 километров от поверхности земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном.

При поглощении ультрафиолета в атмосфере образуется своего рода смесь, в которой преобладают свободные электроны, нейтральные атомы кислорода, положительные ионы молекул кислорода. При их взаимодействии и образуется озон. Взаимодействие ультрафиолетового излучения с кислородом происходит по всей высоте атмосферы - есть сведения, что в мезосфере, на высоте от 50 до 80 километров, уже наблюдается процесс образования озона, который продолжается в стратосфере (от 15 до 50 км) и в тропосфере (до 15 км). Вместе с тем верхние слои атмосферы, в частности мезосфера, подвержены такому сильному воздействию коротковолнового ультрафиолета, что ионизуются и распадаются молекулы всех составляющих атмосферу газов. Не может не разлагаться и только что образовавшийся там озон, тем более, что для этого требуется почти такая же энергия, как и для молекул кислорода. И тем не менее разрушается он не полностью - часть озона, который в 1,62 раза тяжелей воздуха, опускается в нижние слои атмосферы до высоты 20-25 километров, где плотность атмосферы позволяет ему находиться как бы в равновесном состоянии. Там молекулы озона создают слой повышенной концентрации, то есть озоновый слой.

Слой озона удивительно тонок. Если бы этот газ сосредоточить у поверхности Земли, то он образовал бы пленку лишь в 2-4 мм толщиной (минимум – в районе экватора, максимум – у полюсов). Однако и эта пленка надежно защищает нас, почти полностью поглощая опасные ультрафиолетовые лучи. Без нее жизнь сохранилась бы лишь в глубинах вод (глубже 10 м) и в тех слоях почвы, куда не проникает солнечная радиация. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы.Озон поглощает некоторую часть инфракрасного излучения Земли. Благодаря этому он задерживает около 20% излучения Земли, повышая отепляющее действие атмосферы.Озон, также, регулирует жесткость космического излучения. Если этот газ хотя бы частично уничтожается, то, естественно жесткость излучения резко возрастает, а, следовательно, происходят реальные изменения растительного и животного мира. По мнению врачей, каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тысяч дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6 процента увеличивается количество раковых заболеваний кожи, значительно возрастает число болезней, вызванных ослаблением иммунной системы человека. Наибольшему риску подвержены жители северного полушария со светлой кожей. Но страдают не только люди. УФ-В излучение, к примеру, крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности океана.

Глава 2.

Формирование и разрушение озонового слоя.

Как уже было сказано, озон в стратосфере – это продукт воздействия самого ультрафиолета (УФ) на молекулы кислорода (О2). В результате некоторые из них распадаются на свободные атомы, а те в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3). Однако весь кислород не превращается в озон, так как свободные атомы О, реагируя с молекулами озона, дают две молекулы О2. Таким образом, количество озона в стратосфере не статично; оно представляет собой результат равновесия между этими двумя реакциями. Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой (OSNV), возникающие в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или эмитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br); а также метан или оксид азота (I) – (N2O).

Самые существенные этапы разрушения озонового слоя:

1)Эмиссии: в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой.

4)Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

Глава 3.

Причины разрушения озонового слоя.

В 1970-е годы учёные предположили, что свободные атомы хлора катализируют процесс разделения озона. А люди ежегодно пополняют состав атмосферы свободным хлором и прочими вредными веществами. Причём относительно небольшое их количество может наносить значительный ущерб озоновому экрану, причём это влияние буде продолжаться неопределённо долго, так как атомы хлора, например, покидают стратосферу очень медленно.

Большая часть хлора, используемая на земле, например, для очистки воды, представлена его растворимыми в воде соединениями ионами. Следовательно, ни вымываются из атмосферы осадками задолго до того, как попасть в стратосферу. Хлорфторуглероды (ХФУ) очень летучи и нерастворимы в воде. Следовательно, они не вымываются из атмосферы и, продолжая распространяться в ней, достигают стратосферы. Там они могут разлагаться, высвобождая атомарный хлор, который собственно и разрушает озон. Таким образом, ХФУ наносят ущерб, выступая в роли переносчиков атомов хлора в стратосферу.

Хлорфторуглероды относительно инертны химически, негорючи и ядовиты. Более того, будучи газами при комнатной температуре, они ожигаются при небольшом давлении в выделением тепла, а испаряясь, вновь его поглощают и охлаждаются. Эти свойства позволили применять их в следующих целях.

1)Хлорфторуглероды используются практически во всех холодильниках, кондиционерах воздуха и тепловых насосах как хлорагенты. Поскольку эти приспособления рано или поздно ломаются и выбрасываются, содержащиеся в них ХФУ обычно попадают в атмосферу.

2) Вторая важнейшая область их применения – производство пористых пластмасс. ХФУ подмешивают в жидкие пластмассы при повышенном давлении (они растворимы в органических веществах). Когда давление понижают, они вспенивают пластмассу, как углекислый газ вспенивает содовую воду. И при этом улетучиваются в атмосферу.

3)Третья основная область их применения – электронная промышленность, а именно очистка компьютерных микросхем, которая должна быть весьма тщательной. И опять же, хлорфторуглероды попадают в атмосферу. Наконец, в большинстве стран, кроме США их, до сих пор используют как носители в аэрозольных баллончиках, которые распыляют их в воздухе.

Ряд промышленных стран (например, Япония) уже объявили об отказе от использования долгоживущих фреонов и переходе на короткоживущие, время жизни которых существенно меньше года. Однако в развивающихся странах такой переход (требующий обновления ряда областей промышленности и хозяйства) встречает понятные трудности, поэтому реально вряд ли можно ожидать полного прекращения в обозримые десятилетия выброса долгоживущих фреонов, а значит, и проблема сохранения озонового слоя будет стоять очень остро.

В.Л.Сывороткин разработал альтернативную гипотезу, согласно которой озоновый слой уменьшается по естественным причинам. Известно, что цикл разрушения озона хлором не единственный. Существуют также азотный и водородный циклы разрушения озона. Именно водород - «главный газ Земли». Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через систему глубинных разломов (рифтов) поступают в атмосферу. По примерным оценкам, природного водорода в десятки тысяч раз больше, чем хлора в техногенных фреонах. Однако решающим фактором в пользу водородной гипотезы Сывороткин В.Л. считает то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли.

Разрушение озона происходит также из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, соединений азота, брома. Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоноразрушающих веществ. Однако озоновый слой разрушает также реактивная авиация и некоторые пуски космических ракет.Предполагается множество других причин ослабления озонового щита. Во-первых,– это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго. Во-вторых, самолеты, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км, дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога. В-третьих – окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.

Очень важную роль в разрушении озона играет пар. Эта роль реализуется через молекулы гидроксила OH, которые рождаются из молекул воды и в конце превращаются в них. Поэтому от количества пара в стратосфере зависит скорость разрушения озона.

Таким образом, причин разрушения озонового слоя немало, и несмотря на всю его важность, большинство их – это результат человеческой деятельности.

Глава 4.

Озоновые дыры и их влияние.

Озоновая дыра - локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли.До недавнего времени состояние слоя озона не внушало опасений. Тревожные сигналы начали поступать 20 лет назад. С началом космических исследований атмосферы Земли осенью 1985 годаобнаружено нарушение озонового слоя над Антарктидой. Оказалось, что во время антарктической весны уровень озона в атмосфере там значительно ниже нормы. Ежегодно в одно и то же время количество озона уменьшалось - иногда в большей степени, иногда в меньшей.

В последующие годы ученые выяснили, отчего появляется озоновая дыра. Когда солнце прячется и начинается долгая полярная ночь, происходит резкое падение температуры, и образуются высокие стратосферные облака, содержащие кристаллики льда. Появление этих кристалликов вызывает серию сложных химических реакций, приводящих к накоплению молекулярного хлора (молекула хлора состоит из двух соединенных атомов хлора). Когда появляется солнце и начинается антарктическая весна, под действием ультрафиолетовых лучей происходит разрыв внутримолекулярных связей, и в атмосферу устремляется поток атомов хлора. Эти атомы выступают в роли катализаторов реакций превращения озона в простой кислород. В результате этих реакций молекулы озона (O3) превращаются в молекулы кислорода (O2), причем исходные атомы хлора остаются в свободном состоянии и снова участвуют в этом процессе (каждая молекула хлора разрушает миллион молекул озона до того, как они удалятся из атмосферы под действием других химических реакций). Вследствие этой цепочки превращений озон начинает исчезать из атмосферы над Антарктидой, образуя озоновую дыру. Однако вскоре, с потеплением, антарктические вихри разрушаются, свежий воздух (содержащий новый озон) устремляется в этот район, и дыра исчезает.

В феврале 1989 года ученые исследовали стратосферу над Арктикой и обнаружили присутствие тех же самых химических факторов. Они пришли к выводу, что и тут содержание озона может резко сократиться. Это будет зависеть только от конкретных погодных условий очередного года. Если над Арктикой образуется озоновая дыра, то последствия будут гораздо более серьёзными, т.к. там гораздо больше организмов, которые могут пострадать. Даже периодическое раскрытие такой дыры над Антарктидой чревато значительными потерями морского фитопланктона. А это, в свою очередь, сильно повлияет практически на всех антарктических животных от пингвинов до китов, так как фитопланктон – основа почти всех пищевых цепей данного региона. Если нынешние выбросы ХФУ в атмосферу сохранятся, то можно ожидать лишь расширения и «углубления» озоновых дыр над полюсами. Естественно, это повлечёт за собой разрежение озонового слоя над всей планетой, что совершенно недопустимо как для животного мира, так и для всего человечества в целом.

Однако, существует и другая точка зрения. Откуда озоновые дыры вдали от техногенных регионов, например, в Якутии, Тибете и над безлюдными территориями Сибири? Существует мнение, что изменения циркуляции атмосферы вызваны стационарными планетарными волнами, которые проникают в стратосферу в зимне-весенний период, сильно влияя на распределение озона и других ее составляющих в средних и высоких широтах. Один из источников этих волн - разные температуры над поверхностями континентов и океанов, поэтому изменения температуры океанской поверхности сказываются на волновой активности. При длительном же ослаблении волновой активности усиливаются западные ветры в стратосфере, охлаждается ее нижняя часть, формируются полярные стратосферные облака и, тем самым, условия для разрушения озона. Циркуляция в стратосфере за последние 20 лет могла сильно измениться. Так что основной причиной озоновой «дыры» в Антарктике вполне может быть длительное ослабление волновой активности стратосферы, связанное с очень медленными процессами в Мировом океане.

Сопоставив изменения волновой активности стратосферы и содержания озона в 1979-1992 гг., специалисты заключили, что ослаблению активности отвечает снижение концентрации озона в средних и высоких широтах из-за меньшего межширотного обмена. Похоже, что летом 1980 г. резко изменилась циркуляция в стратосфере и возникли условия для образования озоновой «дыры».

В последнее время появление озоновых дыр наблюдается периодически и над всей поверхностью земли. Кроме того, истончается сам озоновый слой Земли. Для человека это грозит повышением раковых образований кожи. Но если человек может защитить себя от ультрафиолетового излучения, то животный и растительный мир остаётся перед ним беззащитным.

Учеными ведутся поиски путей восстановления озонового слоя. Вначале для этой цели предлагалось создание фабрик по производству озона, после чего доставлять оный на самолетах в атмосферу. Другим вариантом является создание аэростатов оснащенных лазерами, имеющих питание от солнечных батарей, которые будут использовать кислород для создания озона. Наиболее же реальным выходом из этой ситуации является сокращение вырубки лесов, и увеличением зеленых насаждений.

Заключение.

Проблема озонового слоя – это одна из глобальных проблем современности. Как известно, жизнь на Земле появилась только после того, как образовался охранный озоновый слой планеты, прикрывший ее от жестокого ультрафиолетового излучения. Именно поэтому в цели защиты озонового экрана созывались множество различных конференций и симпозиумов, в результате которых были достигнуты определённые соглашения в области сокращения вредных производств. В частности, 22 марта 1985 года была принята Венская конвенция «Об охране озонового слоя», в которой страны-участники конвенции договорились о необходимости проводить систематические и фундаментальные исследования, связанные с озоновым слоем, включить в законодательство требования по уменьшению и ликвидации эмиссии веществ, разрушающих озоновый слой, а также создать специальную международную институцию по способствованию и координированию охраны озонового слоя – Секретариат по озону. На встрече в Хельсинки в 1989 году было намечено полностью отказаться от использования в производстве хлорфторуглеродов к 2000 году. Однако проблема не так проста как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что в уже выпущенных холодильниках и кондиционерах накоплено слишком много ХФУ: по мере их обычного выхода из строя количество вредных газов в атмосфере будет продолжать увеличиваться ещё многие годы даже в случае полного и немедленного запрещения производства.

Для дальнейшего успеха необходимы следующие меры:
1) Продолжать наблюдения за озоновым слоем, чтобы оперативно отслеживать непредвиденные изменения; обеспечить выполнение странами принятых соглашений;

2) Продолжать работу по определению причин изменений озонового слоя и оценивать вредные свойства новых химикатов в отношении разрушения озона и влияния на изменение климата в целом;
3) Продолжать предоставлять информацию о технологиях и замещающих соединениях, позволяющую использовать холодильную технику, кондиционирование воздуха и теплоизоляционные пеноматериалы, не нанося ущерба озоновому слою.

Список литературы.

1. Небел Б., Наука об окружающей среде, Т.1 (Как устроен мир), М., 1993

2. Гвишиани Д.М., Римский клуб. История создания, избранные доклады и выступления, официальные материалы, М., 1997

3. Микаэль П. Тодаро, Экономическое развитие, М., 1997

Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на климат и защищает все живое на Земле от излучения Солнца, является озоносфера. Основная масса озона находится на высотах от 10 до50 км, А его максимум - на 18 -26 км. Всего в стратосфере содержится 3,3 триллиона тон озона. В слое озоносферы озон находится в очень разреженном состоянии.

Роль озона в сохранении биологической жизни на Земле исключительно велика. Молекулы озона поглощают жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца именно в той спектральной области, является наиболее разрушительной для биологических систем. Органические молекулы разрушаются ультрафиолетовым (УФ) излучением. Это касается также и молекул ДНК, отвечающие, как известно, за передачу наследственных признаков. Озоновый слой, как щит, не только предохраняет живом веществе от прямого разрушения, но и обеспечивает ход эволюции.

Рис. 1 Озон в атмосфере Земли

Если толщина озона уменьшилось, это нанесло бы непоправимый вред всем живым организмам. Твердый ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое, при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепей практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически всю жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Полное исчезновение озонового слоя, несомненно, означало бы и исчезновение высших форм жизни. Что касается людей, то сейчас подсчитано, что даже незначительное снижение толщины слоя озона может увеличить заболеваемость раком кожи. Однако человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ-излучения но при этом рискует умереть от голода. Другое распределение озона по высоте существенно повлияет и на климат, так как изменится характер поглощения УФ-излучения озоном, а следовательно, и температура стратосферы.

Проблема озона, как одного из малых газовых компонентов атмосферы, ранее представляла интерес только для небольшого круга ученых, в настоящее время приобрела глобальное значение. Такая резкая перемена объясняется открытием того факта, что нормальный содержимое озона в атмосфере находится под угрозой в результате хозяйственной деятельности человека.

Если бы все количество озона собрать при нормальном давлении 760 ммрт. ст. и температуры 273,15 К, то толщина этого слоя составила бы всего 2,5 -3 мм. Озон представляет собой едкий, немного голубоватый газ. Его молекула состоит из трех атомов кислорода (O 3), так что озон является «химическим родственником» более стабильной и богатой в атмосфере вещества,необходимого для дыхания человека, что составляет ться из двух атомов кислорода (О 2).

Свойства озона:

Способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца.

Озон - сильнейший окислитель (попросту говоря - яд), поэтому приземный озон опасен.

Поглощение инфракрасное излучение земной поверхности.

Способность прямым и косвенным образом влиять на химический состав атмосферы.

Поскольку механизм создания молекул озона находится в балансе с механизмом их разрушения, то средняя количество озона в стратосфере ученые считают величиной сравнительно постоянной с момента образования современной атмосферы Земли.

В отличие от других атмосферных составляющих озон появился в атмосфере исключительно химическим путем и является самым молодым атмосферным компонентом. С экологической точки зрения, ценной свойством озона является его способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца; в то время как химическая соединение озон является сильнейшим окислителем (попросту ядом), способным при непосредственном контакте отравить ту же флору и фауну, что он защищает в качестве стратосферного озонового слоя. Кроме этого, озон является эффективным парниковым газом. И, наконец, озон влияет на малые активные составляющие атмосферы, а через них - и на стабильные компоненты, которые, как и сам озон поглощают и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Тем самым озон делает не только прямой, но и косвенное влияние на парниковый эффект и уровень ультрафиолетового излучения на поверхности Земли.

Практически единственным источником озона в атмосфере является фотодиссоциация молекулярного кислорода на атомы с последующим быстрым усыпления атома к молекуле O 2 с образованием молекулы озона:

O 2 + H N = O + O (1)

O + O 2 + M = O 3 + M (2)

(Здесь М - любая молекула воздуха).

Этот процесс на высотах более 30 км, Поскольку ниже этой высоты коротковолновое солнечное излучение не проникает. В результате довольно высоко в атмосфере появляются молекулы озона и атомы кислорода.

Гибель атмосферного озона происходит в результате следующих процессов:

O 3 + H N = O + O 2 (3)

O + O 3 = O 2 + O 2 (4)

Таким образом, атомы, образовавшиеся когда-то с молекул кислорода, вновь соединяются в молекулу. Отметим только, что, для того чтобы «развалить» молекулу озона, коротковолновое излучение не требуется. Связь атома О с молекулой О 2 в озоне очень слабый, поэтому даже при облучении видимым светом молекула озона будет фотодисоциюваты на исходные составляющие.

Отмечу также, что реакция (3) является основным поставщиком атомов кислорода; ее скорость на всех высотах тропосферы и стратосферы на три и более порядка выше скорости реакции (1).

Приведенный выше механизм был предложен в начале 1930-х годов английским геофизиком Чепменом и явился первой попыткой объяснить образование озонового слоя в атмосфере.

Озон в стратосфере постоянно рождается и погибает, следовательно, его слой состоит из равновесного количества. А поскольку это равновесие подвижная, то толщина озонового слоя может меняться. Наблюдаются суточные, сезонные колебания содержания озона, а также циклы, связанные с многолетними изменениями солнечной активности. Наибольшее количество озона (46%) образуется в стратосфере тропического пояса, там максимум его плотности находится примерно на высоте26 кмот поверхности. В средних широтах он располагается ниже: зимой - на высоте22 км, А летом - 24 км. В полярных районах высота максимума составляет всего 13 -18 км, И здесь озон наиболее интенсивно переносится в нижние слои атмосферы.

Существует большое количество причин ослабления озонового щита, вызванного антропогенной деятельностью. В целом их можно объединить в две группы.

1. Выбросы высотных самолетов и ракет

Во-первых, - это запуски космических ракет. Топливо сгорает, «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

Во-вторых, - самолеты. Особенно те, что летят на высотах в 12 -15 км. Пара, выбрасываемой ими и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже12 км, Дают увеличение озона. В городах он - один из составляющих фотохимического смога.

В-третьих, - окиси азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.

Поскольку на сегодня полеты на сверхзвуковых самолетах осуществляются не очень часто, они не наносят существенного вреда озоновому слою. Запуски ракет происходят также не слишком часто, но они могут наносить очень серьезный ущерб озоновому слою. Так, при общей массе орбитального корабля «Спейс Шаттл» сто сорок три с половиной тонны в процессе подъема до высоты50 кмтвердотопливная ракетная система выбрасывает 187 тонн Cl 2 и его соединений, 7 тонн оксидов азота и уничтожает за полет 10 миллионов тонн озона. Это очень много, потому что в земной атмосфере содержится всего 3000 000 000 тонн озона.

Оксиды азота играют важную роль в формировании и разрушении озона, причем в стратосфере происходит каталитическое разрушение озона в тропосфере - каталитическое формирования.

2. Хлорофторовуглеци (ХФУ), или фреоны

Когда-то фреоны рассматривались как идеальные для практического применения химические вещества, поскольку они очень стабильны и неактивны, а значит, не токсичны. Как это ни парадоксально, но именно инертность этих соединений делает их опасными для атмосферного озона. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере (нижнем слое атмосферы, простирающийся от поверхности земли до высоты10 км), Как это происходит, например, с большей частью окислов азота, и в конце концов проникают в стратосферу, верхняя граница которой располагается на высоте около 50 км. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты примерно25 км, Где концентрация озона максимальна, они подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения (рис. 2), не проникает на меньшие высоты из-за экранирующего действия озона. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы фреонов, распадаются на компоненты, обладающие высокой реакционной способности, в частности, атомный хлор. Таким образом, ХФУ переносит хлор с поверхности земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Очень важно, что хлор при разрушении озона действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона прежде чем будет дезактивирован или вернется в тропосферу. Сейчас выброс фреонов в атмосферу исчисляется миллионами тонн, но следует заметить, что даже в гипотетическом случае полного прекращения производства и использования ХФУ немедленного результата достичь не удастся: действие фреонов, которые уже попали в атмосферу, будет продолжаться несколько десятилетий. Считается, что время жизни в атмосфере для двух наиболее широко используемых ХФУ: фреон-11 (CFCl 3) и фреон-12 (CF 2 Cl 2) составляет 75 и 100 лет соответственно.

Рис. 2 Разрушение озонового слоя Земли фреонами Один из самых впечатляющих доказательств того, что хлор действительно является агентом, ответственным за появление озоновой дыры, появился в сентябре 1987 г., когда ученые пролетели на самолете из Южной Америки прямо к Южному полюсу, в зону озоновой дыры. Увеличение и уменьшение концентрации озона почти точным зеркальным отражением уменьшения и увеличения концентрации ClО. Более того, концентрация Cl в самой озоновой дыре в сотни раз превышает любой уровень, который можно было бы объяснить с точки зрения атмосферной химии. Это явление часто называют «дымовой ружьем». Даже производители ХФУ убедились в том, что озоновая дыра нельзя считать нормальным явлением. Это свидетельство глубоких изменений в атмосфере, вызванных искусственными хлорсодержащими загрязнителями.

Ученым потребовалось несколько лет, чтобы найти объяснение появлению озоновой дыры. Вкратце это такое.

Поскольку Антарктида окружена океаном, ветры могут непрерывно циркулировать вокруг континента, на котором нет горных цепей. При южной зимы они образуют вокруг полюсный вихрь, воронку из ветров, что собирает воздух над Антарктидой и удерживает его, не позволяя смешиваться с другой атмосферой. Этот вихрь служит изолированным «реакционным котлом» для полярных атмосферных химических соединений (он значительно сильнее того, что образуется над Северным полюсом, поэтому северная озоновая дыра проявляется значительно слабее).

Рис. 3 Озоновая дыра над Антарктидой Под давлением аргументов, приведенных выше, многие страны начали принимать меры, направленные на сокращение производства и использования фреонов. С 1978 г. в США было запрещено использование фреонов в аэрозолях. К сожалению, использование фреонов в других отраслях ограничено не было. В сентябре 1987 23 ведущие страны мира подписали в Монреале протокол, обязывающую их снизить потребление ХФУ. Сегодня под ним подписались около 150 стран.

К тому, в 1985 г. было подписано Венскую конвенцию об охране озонового слоя, в которой развитые страны признавали факт проблемы разрушения озонового слоя.

Согласно достигнутой договоренности в Монреале развитые страны должны были до 1999 г. снизить потребление хлорофторовуглецив до половины уровня 1986 Для использования в качестве пропеллента (т.е. инертной химического вещества, с помощью которой создается избыточное давление) в аэрозолях уже найден неплохой заменитель фреонов - пропан -бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасна. Однако, такие аэрозоли уже производятся во многих странах. Сложнее дело с холодильными установками - вторым по величине потребителем фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает фреонам по физическим параметрам. Неплохие результаты получены для полностью фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки новых заменителей и уже достигнуты неплохие практические результаты, но полностью эта проблема еще не решена.

Хочется надеяться, что проблема озонового слоя научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в атмосферу в результате антропогенной деятельности.

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.

Разрушение озонового экрана причины и последствия. Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний

По материалам:

Первая причина разрушения озонового слоя Земли —

Можно ли спасти озоновый слой от разрушения?

Читайте также

1.1. Разрушение озонового слоя

Зачем нужен озоновый слой?

Как «работает» озоновый слой?

Почему озон разрушается?

Существуют ли озоновые дыры?

Скачать:

Предварительный просмотр:

Существует ли Джефф-убийца на самом деле?

Общее понятие о литосфере

Планеты солнечной системы — фото и описание Направление обращения планет вокруг солнца

Строение земной коры евразии Литосферная плита составляющая основу рельефа евразии

Из чего состоит оболочка земли гидросфера

Разрушение озонового экрана причины и последствия. Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний

По материалам:

Первая причина разрушения озонового слоя Земли —

Можно ли спасти озоновый слой от разрушения?

Читайте также

1.1. Разрушение озонового слоя

Зачем нужен озоновый слой?

Как «работает» озоновый слой?

Почему озон разрушается?

Существуют ли озоновые дыры?

Скачать:

Предварительный просмотр:

Похожие статьи