Каждый школьник знает, что солнечный ультрафиолетовый луч является источником жизни на Земле. Однако избыток УФ-излучения может стать губительным для всех обитателей планеты.

Баланс между пользой и вредом ультрафиолета возможен исключительно за счёт озонового слоя Земли, который находится в её стратосфере на высоте 12-50 км. Наиболее плотный его пласт расположен на высоте 25 км. Благодаря сложному устройству пятого океана, на землю проникает дозированное количество УФ-излучения. Толщина озонового слоя в общем объёме атмосферы ничтожно мала, но его биолого-экологическая роль бесценна.

Как образуется озон?

Озон – производная кислорода. Находясь в стратосфере, молекула последнего попадает под химическое воздействие УФ-лучей и распадается на свободные атомы. Они, в свою очередь, имеют способность вступать в соединение с его другими молекулами. Такое взаимодействие атомов и молекул кислорода при наличии третьего тела приводит к возникновению нового вещества – озона.

Находясь в стратосфере, он стоит на страже теплового режима Земли и здоровья её обитателей, поглощая излишний ультрафиолет. Попадая в атмосферу нижних слоёв в большом количестве, он является вредоносным для тканей и дыхательных путей человека. Однако образоваться в тропосфере этот газ может в основном при помощи грозовых разрядов, что бывает не так часто.

Неприятное открытие

Разрушение озонового слоя стало предметом для обсуждения учёных всего мира ещё в конце 60-х годов. Тогда экологами начала подниматься проблема извержения в атмосферу реактивными двигателями ракет и самолётов продуктов сгорания в виде водяного пара и оксидов азота.

Тревогу вызвала способность оксида азота, который выбрасывается воздушным транспортом на высоте 25 км, как раз в области распространения щита Земли, уничтожать озон. В 1985-м Британская служба в Антарктике зафиксировала факт уменьшения содержания этого газа в атмосферных слоях на 40 % над станцией под названием «Халли Бей». Эти показатели были опубликованы экологами на основании многолетних исследований, проведённых с 1977 по 1984 гг.

Вслед за британскими учёными эта проблема была освещена группой исследователей из других стран. Они очертили зону пониженного содержания озона уже в более значительной части стратосферы, за границами Антарктиды. В связи с этими событиями стала подниматься проблема озоновых «дыр». Почему «дыр»? Потому что вскоре ещё одна была выявлена спутником Земли уже в зоне Арктики. Правда, она была меньше по размеру, а утечка озона составляла только около 9%.

Позднее выяснилось, что брешь может менять своё место расположения. Так, изучая атмосферу над Австралией, исследователи заметили перманентное возникновение озоновой дыры, вызывающее во время своего появления вспышку такого онкологического заболевания, как рак кожи. В целом принято считать, что с 1979 по 1990 гг. содержание этого газа в атмосфере Земли снизилось приблизительно на 5%.

Чтобы лучше представить себе озоновый щит, его обычно мысленно сжимают до плотности воды и накрывают им землю. Толщина покрова составляет 3-4мм, его максимум ложится на полюса, а минимум на область экватора. Самая большая концентрация газа приходится на 25-й километр стратосферы. Эта область находится над Арктикой. Плотный слой встречается также иногда на высоте 70 км, как правило в зоне тропиков. Тропосфера не имеет большого количества озона, так как она сильнее подвержена сезонным изменениям и загрязнениям различного характера. Стоит концентрации уменьшиться на один процент, как ровно на два процента увеличивается интенсивность агрессивного ультрафиолета возле земной поверхности. Действие жёсткого ультрафиолета на органику планеты можно сравнить с ионизирующими излучениями. Воздействие УФ отличается лишь большей длиной волны, а значит, меньшей глубиной проникновения и повреждения живых тканей.

Разрушение озонового слоя может создать причины для ЧС, связанных с избыточным нагревом, увеличением скорости ветра и циркуляцией воздушных масс, что обычно приводит к образованию новых пустынных областей и снижению урожайности сельского хозяйства.

Недруги озона

Газ, который закрывает в виде щита нашу планету, разрушается, потому что его повреждают вещества, такие как хлорфторуглероды – фреоны, окислы азота, окислы алюминия.

Всё это, как ни грустно, результат технического прогресса. Становится очевидным, что виновником повреждения озонового слоя является человек и его деятельность на земле . Существует, как минимум, три причины возникновения озоновых дыр антропогенного характера:

• Выброс в воздух хлорфторуглеродов в процессе производства и использования бытовой техники, химических продуктов и косметической продукции.
• Выброс в стратосфере отработанных газов суперлайнерами и ракетоносителями.
• Полёты на высоте вредоносны для озона.

Трудно себе представить современную жизнь без холодильников, кондиционеров, огнетушителей, растворителей и очистителей, без косметических средств в виде ароматных дезодорантов в аэрозольных баллончиках. Однако все эти блага цивилизации содержат вещества под названием «фреоны», которые являются причиной истончения и разрыва озонового слоя Земли.

Учёные Калифорнийского университета в 1974 году высказали гипотезу, которая вскоре стала научным фактом. По их мнению, основным разрушителем озонового слоя является хлорфторуглерод. В 1996 году теория подтвердилась. Этот исследовательский труд был отмечен Нобелевской премией. Проблема разрушения озона опасна ещё и тем, что фреоны, попадая в атмосферу, очень долго, в течение десятилетий, взаимодействуют с ультрафиолетом, выделяя при распаде свободный хлор, который и губит молекулы озона. В докладе Гринпис 1995 года внимание общественности было обращено на тот факт, что разрушение озонового слоя есть следствие функционирования 3 развитых экономик мира. Озоновые дыры на 31% создаются промышленностью США, на 12% – Японии и на 9% – Великобритании.

Покорение и изучение космического пространства стало вызовом для человечества и двигателем к прогрессу. Сегодняшний день ставит на одну чашу весов пользу и вред, которые может получить цивилизация, продолжая исследовать неизведанное и, одновременно, создавая проблему для существования жизни на своей родной планете в виде выбросов вредных газов, разрушающих защиту в атмосфере. В течение одного полёта «СпейсШатл», выделяя больше сотни тонн хлора и его соединений, способен уничтожить 10 млн тонн озона. Триста запусков могут совершенно уничтожить весь озоновый слой. Однако следует отметить, что не все ракетные системы одинаково опасны для целостности атмосферы Земли.

Меры для защиты и восстановления озонового слоя

Преобразование климата планеты, потери урожайности в сельском хозяйстве и продуктивности в области животноводства, необратимые изменения на поверхности и уменьшение видового разнообразия Мирового океана, снижение иммунитета людей и распространение онкологических заболеваний – таковыми могут быть последствия разрушения озонового слоя т.е. избыточного жёсткого ультрафиолета,

В результате подтверждения факта, что каждый атом хлора является убивающим для 100 тыс. молекул озона, начались выступления и протесты активных защитников окружающей среды против применения аэрозольных баллончиков, которые выделяют хлофторуглероды.

Это привело к тому, что в 1978 году их производство окончательно запретили. Поисками замены ХФУ учёные занялись, как только была экспериментально доказана их способность распадаться в стратосфере на атомы хлора и разрушительно действовать на озон. Для наполнения аэрозолей уже найдена альтернатива фреону в виде пропан-бутановой смеси. Она не уступает по своим качествам ХФУ, поэтому используется в химической и косметической промышленности многих стран.

Сложнее оказалось выявить вещества для замены фреона в хладоустановках, хотя и эта проблема постепенно находит своё решение. Одним из них является аммиак, несмотря на то, что он уступает ХФУ по физическим показателям.

После официального заявления о нежелательных последствиях для жизнедеятельности планеты по причине разрушения озонового слоя стало понятным, что этой проблемой следует заниматься серьёзно и без международного сотрудничества здесь не обойтись. 1977 год запомнился программой Организации Объединённых Наций относительно защиты окружающей среды. Появился план действий по восстановлению озонового слоя. Составлен список, в котором перечислены вещества агрессивного характера, которых следует избегать в производстве и принимать меры по сокращению их применения.

В 1987 году был подписан протокол в Монреале, согласно которому установили контроль за использованием и производством фреонов, которое к 2010 году предполагалось завершить. И хотя выпуск такого ХФУ, как фреон R12, всё-таки прекратился к 2010 году, это вещество всё ещё способно попадать и сохранять свою вредоносную активность в стратосфере на протяжении ста лет. Максимальная концентрация хлора в атмосфере отмечалась в 1993 году. На протяжении всех последующих лет его содержание снизилось до 15 %. К 1997 году содержание озона в стратосфере постепенно стало увеличиваться.

Мировое сообщество ведёт последовательную борьбу за озоновый слой. Так в 2007 году все подписанты Монреальского протокола проголосовали за ускорение исключения из обращения ХФУ, сокращение производства и применения хлорфторуглеродов до 2015 года на 90%.

Говорить о полном восстановлении озонового слоя ещё преждевременно. Однако при условии участия в устранении этой проблемы стран всего мира перспективы её решения становятся обозримыми в ближайшем будущем.

Жизнь на нашей планете начала стремительно развиваться только после того, как в стратосфере образовался озоновый слой, защищающий от губительного воздействия слишком высокого уровня солнечного света. Борьба за восстановление этой, поддерживающей жизнь, системы далека от завершения. Из трех стихий, окружающих человека - тверди, воды и воздуха, --последняя, является самой уязвимой. И не случайно именно в атмосфере появился первый реальный сигнал бедствия. Этот сигнал - озоновая дыра как вестник возможного глобального уменьшения защитного слоя озона в результате антропогенных загрязнении. Интерес к озону существенно возрос, после того, как выяснилась его распространенность в земной атмосфере и та особая роль, которую он играет в защите всего живого от воздействий опасного ультрафиолетового излучения.

Озон - это газообразное вещество с характерным запахом, состоящее из трёх атомов кислорода, образующих молекулу. Озоновым слоем называют область его наибольшего скопления в атмосфере, которая приходится на стратосферную зону. Здесь скорости образования озона и его разрушения уравновешиваются, и концентрация озона более или менее постоянна, за исключением тех случаев, когда оказывают влияние не обычные природные процессы, чаще всего связанные с деятельностью человека. Жизнь на Земле возникла только потому, что в стратосфере появился озоновый экран, который поглощает до 99% коротковолновой ультрафиолетовой радиации, поступающей от Солнца. Если бы все солнечные лучи, падая на Землю, достигали ее поверхности, то растения и животные просто поджарились бы, как на гигантской сковородке. Нам доступно менее одного процента ультрафиолета, что, однако, вызывает много проблем для организма: болезненный загар, рак кожи, проблемы со зрением, например развитие катаракты.

Различные причины приводят к истощению озонового слоя. Среди них есть естественные, как, например, извержения вулканов. Известно, например, что при этом происходят выбросы газов, содержащих соединения серы, которая реагирует с находящимися в воздухе другими газами, образуя сульфаты, разрушающие озоновый слой. Но гораздо большее влияние на стратосферный озон оказывают антропогенные воздействия, т.е. деятельность человека. И она многообразна. Использование в хозяйственной деятельности таких соединений, как ХФУ, бромистый метил, галоны, растворители, разрушающие озон, также приводят к истощению озонового слоя. В последнее время также стали учитывать влияния авиации, космических ракет. Окись азота, выбрасываемая сверхзвуковыми самолетами, также влияет на стратосферный озон. Сниженная концентрация озона уже не так хорошо поглощает ультрафиолетовые лучи солнца, которые начинают проникать на поверхность Земли и угнетать жизненные процессы у всего живого на Земле. То есть это и есть те самые «озоновые дыры», о которых сейчас так много пишут и говорят.

Договор об охране озонового слоя, защищающего все живое на Земле от смертельных доз ультрафиолетового излучения, занял ведущее место в истории международных экологических соглашений. Монреальский протокол: первое глобальное экологическое соглашение, достигшее всеобщей ратификации и всемирного участия 196 стран. К концу 2009 года деятельность, осуществленная в рамках Монреальского протокола привела к выводу из обращения 98% веществ, разрушающих озоновый слой. Другое важное достижение Монреальского протокола - в ближайшем будущем страны должны были прекратить производство и потребление хлорфторуглеродов, галонов, четырёххлористого углерода и других гидрогенизованных соединений, разрушающих озоновый слой. Все эти вещества объединяются под единым названием - озоноразрушающие вещества. Без Монреальского протокола и Венской конвенции, содержание ОРВ в атмосфере повысилось бы в 10 раз к 2050, что привело бы к 20 миллионам случаев рака кожи и 130 миллионам случаев катаракты глаза, не говоря об ущербе, нанесенном иммунной системе человека, фауне и сельскому хозяйству. Даже при быстрых и решительных действиях правительств согласно Монреальскому протоколу, полное восстановление защитного слоя Земли займет еще 40-50 лет.

К 25-летию со дня принятия Монреальского протокола по веществам, способствующим разрушению озонового слоя.

16 сентября — это ежегодный Международный день охраны озонового слоя, который был провозглашен Генеральной ассамблеей ООН в 1994 году. Девизом Международного дня охраны озонового слоя стали слова: «Сохрани небо: защити себя — защити озоновый слой». Дата Международного дня выбрана в память о дне подписания Монреальского протокола в 1987 году по веществам, разрушающим озоновый слой. Протоколом были определены меры, обязывающие участников ограничить, а затем полностью прекратить производство и потребление отдельных видов озоноразрушающих веществ.

Озоновый слой — это часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км. Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдаленных от Земли слоях атмосферы. А в 80-е годы 20 века ученые сделали открытие: в районе Антарктиды общее содержание озона уменьшилось в 2 раза. Именно тогда появилось название «озоновая дыра». Это объясняется тем, что в полярных областях воздух малоподвижен, вследствие чего, исчезновение там озона не компенсируется его заносом из других широт, и полярные «озонные дыры», особенно на Южном полюсе, весьма устойчивы.

Проблема сохранения озонового слоя относится к числу первостепенных для всех стран мира. Поскольку озоновый слой предохраняет Землю от жесткого ультрафиолетового излучения, повышенная доза которого приводит к заболеваниям кожи, повреждению глаз и ослаблению иммунной системы. Кроме того, ультрафиолетовое излучение губительно для планктона, гибель которого влечет за собой вымирание питающихся им морских животных. 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. Следовательно, даже незначительное сокращение уровня озона вызывает закономерную тревогу. Процесс разрушения озонового слоя в стратосфере нашей планеты напрямую зависит от использования в производстве и в быту химических веществ, содержащих хлор. Эти вещества нашли очень широкое применение в сельском хозяйстве и во многих других областях народного хозяйства. Также в атмосферу разрушающие озон хлорные соединения поступают с поверхности Земли непрерывно из миллионов аэрозольных упаковок, бытовых холодильников, рефрижераторов, в результате выбросов химических заводов. Поэтому, сохранение озонового слоя напрямую зависит от нашей деятельности. Это же нам жить на этой планете, нашим детям и нашим потомкам! Так зачем же мы сознательно лишаем нашу многострадальную планету, этот очаровательный голубой шарик, столь необходимого покрова? Без озонового слоя жизнь на Земле невозможна. И наша с вами задача защитить озоновый слой и сохранить жизнь на Земле.

Сотрудник отдела природы Северо-Казахстанского

областного историко-краеведческого музея

Лысенок Анна

Комментарии

Вам будет также интересно

Солнце выжгло жизнь на Земле 12 тысяч лет назад

В конце последнего ледникового периода наша планета пережила загадочный катаклизм, который привел к внезапному исчезновению многих видов животных. В Северной Америке вымерло 95% мегафауны, преимущественно млекопитающих, имеющих вес тела от 25 до 50 килограммов. Мелкие животные также пострадали, в частности исчезли более 10 видов птиц.

Многие страны мира разрабатывают и осуществляют мероприятия по выполнению Венских конвенций об охране озонового слоя и Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

В чем заключается конкретность мер по сохранению озонового слоя над Землей?

Согласно международным соглашениям промышленно развитые страны полностью должны прекратить производство фреонов и тетрахлорида углерода, которые также разрушают озон.

Вторым этапом должен стать запрет на производство метилбромидов и гидрофреонов. Уровень производства первых в промышленно развитых странах с 1996 г. заморожен, гидрофреоны полностью снимаются с производства к 2030 г. Однако развивающиеся страны до сих пор не взяли на себя обязательств по контролю над этими химическими веществами.

В последнее время появилось несколько проектов по восстановлению озонового слоя. Так, восстановить озоновый слой над Антарктидой при помощи запуска специальных воздушных шаров с установками для производства озона надеется английская группа защитников окружающей среды, которая называется «Помогите озону». Один из авторов этого проекта заявил, что озонаторы, работающие от солнечных батарей, будут установлены на сотнях шаров, наполненных водородом или гелием.

Несколько лет назад была разработана технология замены фреона специально подготовленным пропаном. Ныне промышленность уже на треть сократила выпуск аэрозолей с использованием фреонов. В странах ЕЭС намечено полное прекращение использования фреонов на заводах бытовой химии и т. д.

Разрушение озонового слоя связывают с глобальным изменением климата на нашей планете. Последствия этого явления, названного «парниковым эффектом», крайне сложно прогнозировать. Согласно пессимистическим прогнозам ученых ожидаются изменения количества осадков, перераспределение их между зимой и летом; говорят о перспективе превращения плодородных регионов в засушливые пустыни, повышении уровня Мирового океана в результате таяния полярных льдов.

Рост губительного воздействия ультрафиолетового излучения вызывает деградацию экосистем и генетические изменения у флоры и фауны, снижает урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность Мирового океана.

К ультрафиолетовым лучам очень чувствительны хвойные деревья и злаки, овощи, бахчевые культуры, сахарный тростник и бобовые. Данные экспериментов свидетельствуют о том, что рост некоторых растений сдерживается существующим уровнем радиации.

Экологический паспорт предприятия

Экологический паспорт предприятия -- это комплексный документ, содержащий характеристику взаимоотношений предприятия с окружающей средой.

Экологический паспорт предприятия состоит из двух частей. Первая часть содержит общие сведения о предприятии, используемом сырье, описание технологических схем выработки основных видов продукции, схем очистки сточных вод и выбросов в атмосферу, их характеристики после очистки, данные о твердых и других отходах, а также сведения о наличии в мире технологий, обеспечивающих достижение наилучших удельных показателей по охране природы. Вторая часть паспорта содержит перечень планируемых мероприятий, направленных на снижение нагрузки на окружающую среду, с указанием сроков, объемов затрат, удельных и общих объемов выбросов вредных веществ до и после осуществления каждого мероприятия.

В экологическом паспорте предприятия находят отражение три группы показателей:

• § показатели влияния предприятия на состояние окружающей среды;
• § показатели организационно-технического уровня природоохранной деятельности предприятия;
• § общие и частные показатели анализа затрат на природоохранную деятельность.

К первой группе относятся следующие показатели:

• § экологичность выпускаемой продукции;
• § влияние на водные ресурсы;
• § влияние на атмосферный воздух;
• § влияние на материальные ресурсы и отходы производства;
• § влияние на земельные ресурсы.

Ко второй группе показателей относятся такие, как:

• § оснащенность источников загрязнения очистными устройствами;
• § пропускная способность имеющихся очистных сооружений;
• § прогрессивность применяемого очистного оборудования;
• § возможность контроля за функционированием очистного оборудования;
• § рациональность существующей организационной структуры природоохранной деятельности предприятия;
• § удельные показатели организационно-технического уровня природоохранной деятельности предприятия.

Озоновый слой – тончайшая оболочка планеты, которая находится в стратосфере на высоте 20-40 км. Здесь сосредоточено 90% всего озона атмосферы. Образуется озон (О 3) при воздействии ультрафиолетового излучения (hv ) на кислород (О 2).

Значение озонового слоя

Учёные считают, что благодаря озоновому слою, стало возможным распространение жизни из воды на сушу. Это неудивительно, поскольку он поглощает опасный для живых организмов ультрафиолет. А именно, ультрафиолетовое излучение в том диапазоне, в котором оно вызывает загар и рак кожи, почти полностью поглощается озоном. До поверхности Земли доходит лишь небольшое количество такого ультрафиолета.

Образование и разрушение

Озоновый слой настолько тонок, что если его сжать под нормальным давлением при температуре 0°, высота слоя составит всего 3 мм против 8 км сжатой при тех же условиях атмосферы. Его так мало потому, что в процессе поглощения ультрафиолетовых лучей, О 3 обратно разлагается до О 2 и атомарного кислорода (О). Образование и разрушение озона в атмосфере объясняет механизм Чепмена.

Образование озона:

О 2 +hv =2О

О 2 +О=О 3

Разрушение озона:

О 3 + hv =О 2 +О

О 3 +О=2О 2

Из схемы уравнения видно, что озон также израсходуется при взаимодействии с атомарным кислородом.

Что такое озоновые дыры

Озоновые дыры — это снижение концентрации О 3 в озоновом слое. Возникают они под воздействием ряда антропогенных и природных факторов.

Аэрозоли содержат в себе фреоны, которые разрушают озоновый слой.

Основными простыми веществами, которые разрушают озоновый слой, являются водород, хлор и бром. Пагубное воздействие оказывают хлороводород HCl, монооксид азота NO, метан CH 4 , а также те фреоны , которые содержат и выделяют хлор и бром. В то же время, сложно представить свою жизнь без использования фреонов. Они применяются в производстве и функционировании холодильных установок, газовых баллончиков, различных аэрозолей, в пожаротушении электростанций и многом другом. Поскольку, полностью отказаться от фреонов невозможно, международные протоколы ограничивают их использование. Также их заменяют фторсодержащими фреонами, которые не опасны для озонового слоя.

Полярная ночь может стать причиной образования озоновой дыры.

Вы удивитесь, но есть места на планете, где озоновые дыры возникают посезонно, и это никак не зависит от деятельности человека. Как известно, для образования озона необходим кислород и ультрафиолетовое излучение, главным источником которого является солнечный свет. Так вот над Антарктикой (Южный полюс) и Арктикой (Северный полюс), где возможна полярная ночь, вследствие чего долгое время отсутствует солнечный свет, озоновые дыры естественно образовываются на некоторое время. Но по завершению полярной ночи, слой восстанавливается. Самая большая и опасная дыра по сведению учёных расположена над Антарктидой в Южном полушарии.

Сохранить озоновый слой

На сегодняшний день образовалось много озоновых дыр. Процесс восстановления слоя усложняется тем, что в атмосфере накопилось несчётное количество разрушающих его веществ. А это способствует проникновению солнечной радиации на поверхность Земли, повышает риск возникновения рака кожи у людей, а также приводит к гибели морских животных и растений. Чтобы приобщиться к защите озонового слоя, простой человек может сократить использование аэрозолей, найти им альтернативную замену, а также интересоваться у производителей, какие именно фреоны входят в состав покупаемых холодильников и кондиционеров. Международный день охраны озонового слоя был установлен Генеральной ассамблеей ООН в 1994 г. и отмечается ежегодно 16 сентября.

По материалам из Википедии