Živé organismy na Zemi jsou chráněny před krátkovlnným ultrafialovým (UV) zářením ze Slunce, které škodí všemu živému, ozónovým štítem (ozónovou vrstvou).
Ozonová obrazovka je vzduchová vrstva v horní atmosféře (stratosféře), tvořená speciální formou kyslíku – ozónem (obr. 1).
Tloušťka ozónové vrstvy v měřítku atmosféry není větší než list papíru ve svazku domácí knihovny.
Ozon má významný ekologický a biologický význam a je nejdůležitější složkou atmosféry, přestože jeho procento je malé – méně než 0,0001 %. Je to dáno tím, že právě ozón aktivně absorbuje UV záření.
Ozón- forma molekulárního kyslíku (0 3). Jeho hlavní množství je soustředěno ve stratosféře ve výšce 15-25 km (horní hranice je 45-50 km). Je to paradox, ale stejné molekuly ozonu v troposféře (spodní vrstvě atmosféry) jsou nebezpečné prvky, které ničí živou tkáň, včetně lidských plic. Ozonu je zde ale velmi málo a vzniká pouze při bouřkách.
Počátek tvorby ozonu ve stratosféře je spojen s reakcí štěpení molekulárního kyslíku krátkovlnnou délkou (X< 242 нм) УФ-излучением Солнца:
0 2 + vv -> O + O
Rýže. 1. Ozonová clona: a - ozón (0 3) ve stratosféře pohlcuje UV paprsky Slunce; b - ozon vzniká ve stratosféře, když se vlivem UV paprsků 0 2 molekul rozpadnou na volné atomy, které se mohou připojit k jiným molekulám ozonu
O + 02 + m -> 03 + M
Atmosféričtí vědci z British Antarctic Survey oznámili v roce 1985 neočekávanou skutečnost: jarní obsah ozonu v atmosféře nad stanicí Hally Bay v Antarktidě se od roku 1977 do roku 1984 snížil o 40 %! Tento závěr záhy potvrdili i další výzkumníci, kteří také ukázali, že oblast nízkého obsahu ozonu sahá až za Antarktidu a pokrývá vrstvu o výšce od 12 do 24 km, tzn. významná část spodní stratosféry. To v podstatě znamená, že v polární atmosféře je ozónová „díra“. Na počátku 80. let. XX století Družice Nimbus 7 objevila podobnou díru v Arktidě, nicméně pokrývala mnohem menší území a pokles hladiny ozonu v ní nebyl tak velký – asi 9 %. V průměru se hladiny ozonu od roku 1979 do roku 1990 snížily o 5 %.
Jaká je tedy ozónová vrstva v atmosféře? Teoreticky, pokud by byl veškerý ozón „stlačen“ na hustotu vody a umístěn na povrch Země, vytvořil by film o tloušťce pouze 2-4 mm, s minimem na rovníku a maximem na pólech. Výškové rozložení ozonu je takové, že maximální koncentrace je pozorována ve výšce 25 km. Ale také se zvyšuje ve výšce 70 km. Většina ozónu se nachází ve stratosféře a tato vrstva je obvykle nízká v Arktidě, zatímco v tropech je vysoká. Pokud jde o troposféru, je zde méně ozonu a je náchylnější k sezónním i jiným změnám, zejména ke změnám způsobeným znečištěním.
Ztenčení ozonové vrstvy může mít pro lidstvo vážné následky. Pokles koncentrace ozonu o 1 % způsobuje zvýšení intenzity tvrdého ultrafialového záření na povrchu Země v průměru o 2 %. Tvrdé ultrafialové se svým působením na živé organismy blíží ionizujícímu záření, avšak pro svou delší vlnovou délku než záření y není schopno pronikat hluboko do tkání, takže působí pouze na povrchové orgány. Tvrdé ultrafialové světlo má dostatečnou energii na zničení DNA a dalších organických molekul.
Ostré ultrafialové paprsky mohou u lidí způsobit rakovinu kůže, zejména rychle rostoucí zhoubný melanom, dále šedý zákal a imunitní nedostatečnost, nemluvě o běžných popáleninách kůže a rohovky. Škodí zvířatům a rostlinám, zejména mořským ekosystémům, protože jsou vodou špatně absorbovány.
Myšlenka nebezpečí ničení ozónové vrstvy byla poprvé vyjádřena koncem 60. let minulého století. Velkou obavu ekologů vyvolal negativní dopad vodních par a oxidů dusíku (NOx), které jsou emitovány proudovými motory nadzvukových letadel a raket ve výšce 20-25 km. Právě v této výšce se nachází ochranná vrstva ozónu, která blokuje tvrdé ultrafialové záření vesmíru. Tyto obavy jsou založeny na vlastnosti oxidu dusíku ničit ozón:
2NO + 03 = N20 +20 2
V roce 1974 vědci zjistili, že chlorfluoruhlovodíky (CFC) mohou způsobit poškozování ozónové vrstvy (obr. 2). Od té doby se takzvaný „problém chlorfluoruhlovodíků“ stal jedním z hlavních problémů ve výzkumu znečištění ovzduší. Mezi chlorfluoruhlovodíky patří zejména freony, látky, které jsou na zemském povrchu chemicky inertní. Již více než 60 let se používají jako chladiva v chladničkách a klimatizacích, hnací plyny pro aerosolové směsi (v domácích aerosolových nádobách), enotvorné látky v hasicích přístrojích, čističe elektronických zařízení, při chemickém čištění oděvů a v výroba pěnových plastů.
Téměř všechny na světě produkované freony (nebo organofluorové sloučeniny) nakonec stoupají do horních vrstev atmosféry a tam se rozkládají pod vlivem ultrafialových paprsků, které ničí molekuly CFC, které jsou za normálních podmínek stabilní. Ty se rozkládají na vysoce reaktivní složky, zejména atomární chlor. Při fotochemickém rozkladu freonu ve stratosféře působí iont chloru jako činitel destrukce ozónu. CFC tedy transportují chlór ze zemského povrchu přes troposféru a nižší atmosféru, kde se ničí méně inertních sloučenin chloru, do stratosféry, do vrstvy s nejvyšší koncentrací ozonu. Fragmenty molekul freonu mají destruktivní účinek na vrstvu atmosférického ozonu. CFC již zničily 3 až 5 % ozonové vrstvy v atmosféře.
Rýže. 2. Schéma destrukce ozónové clony
Je velmi důležité, že při ničení ozonu působí chlór jako katalyzátor: během chemického procesu se jeho množství nesnižuje. Výsledkem je, že jeden atom chloru může zničit až 100 000 molekul ozonu, než dojde k jeho deaktivaci nebo návratu do troposféry. V současné době dosahují emise freonů do atmosféry milionů tun, ale je třeba poznamenat, že i kdyby byla výroba a používání freonů zcela zastavena, nedosáhne se okamžitých výsledků: účinky freonů již vypuštěných do atmosféry budou pokračovat po několik desetiletí.
Byla již nalezena dobrá náhrada freonů pro použití jako hnací plyn v aerosolech – směs propan-butan. Z hlediska fyzikálních parametrů není prakticky horší než freony, ale na rozdíl od nich je hořlavý. Přesto se takové aerosoly již vyrábějí v mnoha zemích, včetně Ruska. Složitější situace je u chladicích jednotek – druhých největších spotřebitelů freonů. Faktem je, že molekuly CFC mají díky své polaritě vysoké výparné teplo, což je velmi důležité pro pracovní tekutinu v ledničkách a klimatizacích. Nejznámější náhražkou freonů je dnes čpavek, ale ten je toxický a ve fyzikálních parametrech stále horší než freony. Dobré výsledky byly získány pro plně fluorované uhlovodíky. V mnoha zemích se vyvíjejí nové náhražky, ale tento problém ještě není zcela vyřešen.
Snížení hustoty ozonového štítu planety má za následek snížení zemědělských výnosů a produktivity dobytka, prudký pokles biologické produktivity přilehlé povrchové vrstvy Světového oceánu a následně i úlovků ryb a výrazné zvýšení ve výskytu rakoviny kůže. Je jasné, že bez znalosti obecných zákonitostí životního prostředí je další pokrok lidstva a progresivní rozvoj ekonomiky nemožný.
Úbytek ozónové vrstvy
Nachází se v atmosféře mezi 15 a 40 km nad povrchem Země. Tato vrstva funguje jako clona pro smrtící ultrafialové záření a zeslabuje ji asi 6500krát. V atmosféře vzniká ozón z kyslíku vlivem elektrických výbojů a kosmického záření (obr. 3).
Poškození ozonové vrstvy o 50 % by zvýšilo UV záření o faktor 10, což by ovlivnilo zrak lidí a zvířat a mohlo by mít další škodlivé účinky na živé organismy.
Zmizení ozonové vrstvy by vedlo k nepředvídatelným následkům – propuknutí rakoviny kůže, zničení planktonu v oceánu, mutace flóry a fauny.
První výskyt ozónové „díry“ nad Antarktidou byl zaznamenán již v 70. letech minulého století. Jak ukázala satelitní měření, ozón v této „díře“ byl o 30–50 % nižší než normálně. Podobný jev je v Antarktidě pozorován na podzim, zatímco v jiných obdobích roku obsah ozonu kolísá kolem normálu. Později se ukázalo, že tloušťka ozonové vrstvy se mění i ve středních a vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule, zejména nad Evropou, USA, Tichým oceánem, evropskou částí Ruska, Japonskem a východní Sibiří. Důvody ničení ozónové vrstvy by mohly být: nadzvuková letadla, start kosmických lodí, velkovýroba freonů.
Rýže. 3. Mechanismy vzniku ozonové vrstvy (dole) a její role v atmosféře (nahoře)
Na základě vědeckého výzkumu bylo zjištěno, že hlavní příčinou jsou freony, hojně používané v chladicích zařízeních a v aerosolových plechovkách.
Mezinárodní společenství přijalo řadu opatření, jejichž cílem je zabránit ničení ozonové vrstvy. V roce 1977 přijal Program OSN pro životní prostředí akční plán pro ozonovou vrstvu a v roce 1985 se ve Vídni konala konference, která přijala Konvekci na ochranu ozonové vrstvy. Byl stanoven seznam látek, které negativně ovlivňují ozonovou vrstvu, a bylo rozhodnuto vzájemně informovat státy o výrobě a používání těchto látek ao přijatých opatřeních.
Oficiálně tedy bylo konstatováno, že změny v ozonové vrstvě jsou škodlivé pro lidské zdraví a životní prostředí a že opatření na ochranu ozonové vrstvy vyžadují mezinárodní spolupráci.
Rozhodujícím faktorem byl podpis Montrealského protokolu v roce 1987, podle kterého byla zavedena kontrola nad výrobou a používáním freonů. Protokol podepsala většina zemí světa včetně Ruska. Podle těchto dohod měla být výroba freonů ukončena do roku 2010. Do roku 2011 však dohoda nebyla plně realizována. Ozonová díra nad Arktidou v roce 2011 má podle posledních údajů 2 miliony km2. Ale není to úplně jasné; Objevuje se jen díky antropogenním faktorům!
Nejdůležitější složkou atmosféry, která ovlivňuje klima a chrání veškerý život na Zemi před slunečním zářením, je ozonosféra. Převážná část ozonu se nachází ve výškách od 10 do 50 km a jeho maximum je v 18 - 26 km. Celkově stratosféra obsahuje 3,3 bilionu tun ozónu. Ve vrstvě ozonosféry je ozon ve velmi řídkém stavu.
Role ozonu při zachování biologického života na Zemi je mimořádně velká. Molekuly ozonu absorbují tvrdé ultrafialové záření ze Slunce právě v té spektrální oblasti, která je pro biologické systémy nejničivější. Organické molekuly jsou ničeny ultrafialovým (UV) zářením. To platí i pro molekuly DNA, o kterých je známo, že jsou zodpovědné za přenos dědičných vlastností. Ozonová vrstva jako štít nejen chrání živou hmotu před přímým zničením, ale zajišťuje i průběh evoluce.
Rýže. 1 Ozon v zemské atmosféře
Pokud by se tloušťka ozónu snížila, způsobilo by to nenapravitelné škody všem živým organismům. Pevné ultrafialové záření je vodou špatně absorbováno, a proto představuje velké nebezpečí pro mořské ekosystémy. Experimenty ukázaly, že plankton žijící v připovrchové vrstvě může být vážně poškozen a může dokonce úplně zemřít, když se intenzita tvrdého UV záření zvýší. Plankton je základem potravních řetězců téměř všech mořských ekosystémů, takže bez nadsázky můžeme říci, že téměř veškerý život v povrchových vrstvách moří a oceánů může zmizet. Rostliny jsou méně citlivé na tvrdé UV záření, ale pokud se dávka zvýší, mohou také trpět. Úplné vymizení ozonové vrstvy by nepochybně znamenalo vymizení vyšších forem života. U lidí se nyní odhaduje, že i mírné snížení tloušťky ozonové vrstvy může zvýšit výskyt rakoviny kůže. Lidstvo však může snadno najít způsob, jak se chránit před tvrdým UV zářením, ale zároveň riskuje, že zemře hlady. Odlišné rozložení ozonu v nadmořské výšce výrazně ovlivní klima, protože se změní povaha absorpce UV záření ozonem a následně i teplota stratosféry.
Problém ozonu jako jedné ze stopových plynných složek atmosféry byl dříve předmětem zájmu pouze úzkého okruhu vědců, nyní však nabyl celosvětového významu. Tato dramatická změna je způsobena zjištěním, že normální hladiny ozonu v atmosféře jsou ohrožovány lidskou činností.
Pokud by bylo celé množství ozónu shromážděno při normálním tlaku 760 mmHg. Umění. a teplotě 273,15 K, pak by tloušťka této vrstvy byla pouze 2,5 -3 mm. Ozón je žíravý, mírně namodralý plyn. Jeho molekula se skládá ze tří atomů kyslíku (O 3), takže ozon je „chemický příbuzný“ stabilnější a hojnější látky v atmosféře nezbytné pro lidské dýchání, která se skládá ze dvou atomů kyslíku (O 2).
Vlastnosti ozonu:
Schopnost absorbovat biologicky nebezpečné ultrafialové záření ze Slunce.
Ozon je silné oxidační činidlo (zjednodušeně řečeno jed), proto je přízemní ozon nebezpečný.
Absorpce infračerveného záření ze zemského povrchu.
Schopnost přímo i nepřímo ovlivňovat chemické složení atmosféry.
Vzhledem k tomu, že mechanismus tvorby molekul ozonu je v rovnováze s mechanismem jejich ničení, vědci považují průměrné množství ozonu ve stratosféře za relativně konstantní od doby vzniku moderní zemské atmosféry.
Na rozdíl od ostatních složek atmosféry se ozon objevil v atmosféře výhradně chemicky a je nejmladší složkou atmosféry. Z hlediska životního prostředí je cennou vlastností ozonu jeho schopnost absorbovat biologicky nebezpečné ultrafialové záření ze Slunce; zatímco chemická sloučenina ozon je silné oxidační činidlo (prostě jed), schopné při přímém kontaktu otrávit stejnou flóru a faunu, kterou chrání jako ozonová vrstva stratosféry. Ozon je navíc účinným skleníkovým plynem. A konečně ozón ovlivňuje malé aktivní složky atmosféry a jejich prostřednictvím pak složky stabilní, které stejně jako ozón samotný pohlcují ultrafialové i infračervené záření. Ozon má tedy nejen přímý, ale i nepřímý vliv na skleníkový efekt a úroveň ultrafialového záření na povrchu Země.
Téměř jediným zdrojem ozonu v atmosféře je fotodisociace molekulárního kyslíku na atomy, následovaná rychlou eutanazií atomu na molekulu O 2 za vzniku molekuly ozonu:
O2 + HN = O + O (1)
O + O 2 + M = O 3 + M (2)
(Zde M je jakákoliv molekula vzduchu).
K tomuto procesu dochází ve výškách nad 30 km, protože krátkovlnné sluneční záření pod tuto výšku nepronikne. V důsledku toho se molekuly ozonu a atomy kyslíku objevují v atmosféře poměrně vysoko.
Ke ztrátě atmosférického ozonu dochází v důsledku následujících procesů:
O3 + HN = O + O2 (3)
O + O 3 = O 2 + O 2 (4)
Atomy, které byly kdysi vytvořeny z molekul kyslíku, jsou tedy rekombinovány do molekuly. Poznamenejme pouze, že pro „zničení“ molekuly ozonu není potřeba krátkovlnné záření. Spojení mezi atomem O a molekulou O 2 v ozonu je velmi slabé, proto i při ozáření viditelným světlem bude molekula ozonu fotodisociována na své původní složky.
Poznamenávám také, že reakce (3) je hlavním dodavatelem atomů kyslíku; jeho rychlost ve všech výškách troposféry a stratosféry je o tři a více řádů vyšší než rychlost reakce (1).
Výše uvedený mechanismus navrhl počátkem 30. let anglický geofyzik Chapman a byl prvním pokusem vysvětlit vznik ozonové vrstvy v atmosféře.
Ozon ve stratosféře se neustále vytváří a ničí, proto se jeho vrstva skládá z rovnovážného množství. A protože je tato rovnováha pohyblivá, tloušťka ozonové vrstvy se může měnit. Jsou pozorovány denní a sezónní výkyvy obsahu ozonu a také cykly spojené s dlouhodobými změnami sluneční aktivity. Největší množství ozonu (46 %) se tvoří v tropické stratosféře, kde se jeho maximální hustota nachází přibližně ve výšce 26 km od povrchu. Ve středních zeměpisných šířkách se nachází níže: v zimě - v nadmořské výšce 22 km av létě - 24 km. V polárních oblastech je maximální výška pouze 13 -18 km a zde se ozón nejintenzivněji přenáší do spodních vrstev atmosféry.
Existuje velké množství důvodů pro oslabení ozonového štítu způsobené antropogenní činností. Obecně je lze kombinovat do dvou skupin.
1. Emise z výškových letadel a raket
Za prvé, - Toto jsou starty vesmírných raket. Palivo hoří a „vypaluje“ velké díry v ozónové vrstvě. Kdysi se předpokládalo, že se tyto „díry“ uzavírají. Ukázalo se, že ne. Existují už docela dlouho.
Za druhé, - letadla. Zejména ty, které létají ve výškách 12 -15 km. Pára, kterou vydávají, a další látky ničí ozón. Letadla letící pod 12 km však zároveň zvyšují ozón. Ve městech je jednou ze složek fotochemického smogu.
Třetí, - oxidy dusíku. Vyhazují je stejná letadla, ale většina se jich uvolňuje z povrchu půdy, zejména při rozkladu dusíkatých hnojiv.
Vzhledem k tomu, že se dnes lety nadzvukových letadel neprovádějí příliš často, nezpůsobují významné poškození ozonové vrstvy. Ke startům raket také nedochází příliš často, ale mohou způsobit velmi vážné poškození ozónové vrstvy. S celkovou hmotností orbitálního prostředku Space Shuttle sto čtyřicet tři a půl tuny, v procesu stoupání do výšky 50 km, tak raketový systém na tuhá paliva emituje 187 tun Cl 2 a jeho sloučenin. , 7 tun oxidů dusíku a během letu zničí 10 milionů tun ozónu. To je hodně, protože zemská atmosféra obsahuje pouze 3 000 000 000 tun ozónu.
Oxidy dusíku hrají důležitou roli při vzniku a destrukci ozonu a ve stratosféře dochází ke katalytickému rozkladu ozonu v troposféře - katalytické tvorbě.
2. Chlorfluoruhlovodíky (CFC) neboli freony
CFC byly kdysi považovány za ideální chemikálie pro praktické použití, protože jsou velmi stabilní a neaktivní, a proto netoxické. Jakkoli se to může zdát paradoxní, právě inertnost těchto sloučenin je činí nebezpečnými pro atmosférický ozón. CFC se v troposféře (spodní vrstvě atmosféry, sahající od zemského povrchu do nadmořské výšky 10 km) rychle nerozpadají, jak se to děje například u většiny oxidů dusíku, a nakonec proniknou až do stratosféry. jehož horní hranice se nachází v nadmořské výšce kolem 50 km. Když molekuly CFC vystoupají do nadmořské výšky přibližně 25 km, kde je koncentrace ozonu maximální, jsou vystaveny intenzivnímu ultrafialovému záření (obr. 2), ale nepronikají do nižších výšek kvůli stínícímu účinku ozonu. Ultrafialové záření ničí molekuly freonů, které jsou za normálních podmínek stabilní, a rozkládají se na vysoce reaktivní složky, zejména atomární chlór. CFC tedy transportují chlór ze zemského povrchu přes troposféru a nižší atmosféru, kde se ničí méně inertních sloučenin chloru, do stratosféry, do vrstvy s nejvyšší koncentrací ozonu. Je velmi důležité, aby chlór při ničení ozónu působil jako katalyzátor: během chemického procesu se jeho množství nesnižuje. Výsledkem je, že jeden atom chloru může zničit až 100 000 molekul ozonu, než dojde k jeho deaktivaci nebo návratu do troposféry. V současné době se emise freonů do atmosféry pohybují v milionech tun, ale je třeba poznamenat, že ani v hypotetickém případě úplného zastavení výroby a používání freonů nelze dosáhnout okamžitých výsledků: účinek freonů, které mají již vstoupil do atmosféry bude trvat několik desetiletí. Atmosférická životnost dvou nejrozšířenějších freonů, freonu-11 (CFCl 3) a freonu-12 (CF 2 Cl 2), se odhaduje na 75 a 100 let.
Rýže. 2 Ničení ozónové vrstvy Země freony Některé z nejdramatičtějších důkazů, že chlór je skutečně činitelem zodpovědným za ozonovou díru, se objevily v září 1987, kdy vědci letěli letadlem z Jižní Ameriky přímo k jižnímu pólu, do zóny ozonové díry. Nárůst a pokles koncentrace ozonu je téměř přesným zrcadlovým obrazem poklesu a zvýšení koncentrace ClO. Navíc koncentrace Cl v samotné ozonové díře je stokrát vyšší než jakákoli úroveň, kterou by bylo možné vysvětlit pomocí atmosférické chemie. Tento jev se často nazývá „kouřová pistole“. I výrobci freonů se přesvědčili, že ozónová díra není normální jev. To je důkaz hlubokých změn v atmosféře způsobených umělými znečišťujícími látkami obsahujícími chlór.
Vědcům trvalo několik let, než našli vysvětlení ozonové díry. To je v kostce vše.
Protože Antarktida je obklopena oceánem, může kolem kontinentu, který nemá žádná horská pásma, nepřetržitě cirkulovat větry. Během jižní zimy se tvoří kolem pólového víru, trychtýře větrů, které shromažďují vzduch nad Antarktidou a zadržují jej, čímž brání jeho smíchání s jinou atmosférou. Tento vír slouží jako izolovaný „reakční hrnec“ pro polární atmosférické chemikálie (je mnohem silnější než ten, který se tvoří nad severním pólem, takže severní ozonová díra je mnohem slabší).
Rýže. 3 Ozonová díra nad Antarktidou Pod tlakem výše uvedených argumentů začalo mnoho zemí přijímat opatření zaměřená na snížení produkce a používání freonů. Od roku 1978 je ve Spojených státech používání freonů v aerosolech zakázáno. Bohužel použití freonů v jiných průmyslových odvětvích nebylo omezeno. V září 1987 podepsalo 23 předních zemí světa v Montrealu protokol, který je zavazoval ke snížení spotřeby freonů. Dnes se k němu přihlásilo asi 150 zemí.
Kromě toho byla v roce 1985 podepsána Vídeňská úmluva o ochraně ozonové vrstvy, ve které vyspělé země uznaly skutečnost problému ničení ozonové vrstvy.
Podle dohody dosažené v Montrealu musely rozvinuté země do roku 1999 snížit spotřebu chlorfluoruhlovodíků na polovinu úrovně z roku 1986. Pro použití jako hnací plyn (tj. inertní chemická látka, se kterou se vytváří přetlak), dobrá náhrada freonů byl již nalezen ve směsi aerosolů - propan - butan. Z hlediska fyzikálních parametrů není prakticky horší než freony, ale na rozdíl od nich je hořlavý. Takové aerosoly se však již vyrábějí v mnoha zemích. Složitější situace je u chladicích jednotek – druhého největšího spotřebitele freonů. Faktem je, že molekuly CFC mají díky své polaritě vysoké výparné teplo, což je velmi důležité pro pracovní tekutinu v ledničkách a klimatizacích. Nejznámější náhražkou freonů je dnes čpavek, který je však toxický a ve fyzikálních parametrech stále horší než freony. Dobré výsledky byly získány pro plně fluorované uhlovodíky. V mnoha zemích se vyvíjejí nové náhrady a již bylo dosaženo dobrých praktických výsledků, ale tento problém ještě není zcela vyřešen.
Chtěl bych doufat, že problém ozonové vrstvy nás naučí zacházet s velkou pozorností a opatrností se všemi látkami, které se dostávají do atmosféry v důsledku antropogenní činnosti.
MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ A VĚDY
RUSKÁ FEDERACE
Voroněžská státní univerzita
Fakulta biologie a půd
Ústav botaniky a mykologie
Úbytek ozónové vrstvy
020201-biologie
Abstraktní práce
Vedoucí katedry docent, doktor biologických věd: Agafonov V.A.
Student: Bykovskaya T.G.
Učitel: Negrobov V.V.
Voroněž 2010
Úvod.
Ozon, který se nachází ve výšce asi 25 km od zemského povrchu, je ve stavu dynamické rovnováhy. Jedná se o vrstvu zvýšené koncentrace o tloušťce cca 3 mm. Stratosférický ozón pohlcuje drsné ultrafialové záření ze Slunce a tím chrání veškerý život na Zemi. Ozón také pohlcuje infračervené záření ze Země a je jednou z nezbytných podmínek pro zachování života na naší planetě.
20. století přineslo lidstvu mnoho výhod spojených s rychlým rozvojem vědeckého a technického pokroku a zároveň přivedlo život na Zemi na pokraj ekologické katastrofy. Růst populace, zintenzivnění výroby a emise, které znečišťují Zemi, vedou k zásadním změnám v přírodě a ovlivňují samotnou existenci člověka. Některé z těchto změn jsou extrémně silné a tak rozšířené, že vznikají globální ekologické problémy.
V důsledku mnoha vnějších vlivů se ozonová vrstva začíná ve srovnání se svým přirozeným stavem ztenčovat a za určitých podmínek na určitých územích dokonce mizet - objevují se ozónové díry s nevratnými následky. Poprvé byly pozorovány blíže k jižnímu pólu Země, ale nedávno byly spatřeny i nad asijskou částí Ruska. Oslabování ozonové vrstvy zvyšuje tok slunečního záření na Zemi a způsobuje nárůst počtu rakovin kůže a řady dalších závažných onemocnění u lidí. Rostliny a zvířata také trpí zvýšenou úrovní radiace.
Přestože lidstvo přijalo různá opatření k obnově ozonové vrstvy (například pod tlakem ekologických organizací vynaložilo mnoho průmyslových podniků dodatečné náklady na instalaci různých filtrů ke snížení škodlivých emisí do atmosféry), bude tento složitý proces trvat několik desetiletí. Za prvé je to způsobeno obrovským objemem látek již nahromaděných v atmosféře, které přispívají k její destrukci. Proto se domnívám, že problém ozonové vrstvy zůstává aktuální i v naší době.
Kapitola 1.
Povaha a význam ozónové clony.
Spolu s viditelným světlem vyzařuje Slunce ultrafialové vlny. Ultrafialové záření je podobné světlu, ale jeho vlnová délka je o něco kratší než fialové vlny, nejkratší vlnové délky vnímané lidským okem. Přestože jsou ultrafialové paprsky neviditelné, mají více energie než viditelné paprsky. Když pronikají atmosférou a jsou absorbovány tkáněmi živých organismů, ničí molekuly bílkovin a DNA. To je přesně to, co se stane, když se opálíte. Pokud by veškeré ultrafialové záření dopadající na horní vrstvy atmosféry dosáhlo povrchu Země, pak je nepravděpodobné, že by na něm přežil život. I malý, dostupný zlomek tohoto množství (méně než 1 %) způsobí ve Spojených státech každoročně spálení sluncem a 200 000–600 000 případů rakoviny kůže.
Jsme chráněni před agresivními účinky ultrafialového záření, protože jeho většinu (přes 99 %) pohlcuje ozonová vrstva ve stratosféře ve výšce asi 25 kilometrů od zemského povrchu. Tato vrstva se obvykle nazývá ozónový štít.
Když je ultrafialové záření absorbováno v atmosféře, vzniká jakási směs, ve které převládají volné elektrony, neutrální atomy kyslíku a kladné ionty molekul kyslíku. Při jejich vzájemném působení vzniká ozón. K interakci ultrafialového záření s kyslíkem dochází v celé výšce atmosféry – existují důkazy, že v mezosféře, ve výšce 50 až 80 kilometrů, je již pozorován proces tvorby ozonu, který pokračuje ve stratosféře (od 15. do 50 km) a v troposféře (do 15 km). Současně jsou horní vrstvy atmosféry, zejména mezosféra, vystaveny tak silnému vlivu krátkovlnného ultrafialového záření, že molekuly všech plynů tvořících atmosféru ionizují a rozpadají se. Ozón, který se tam právě vytvořil, se nemůže ubránit rozkladu, zvláště když to vyžaduje téměř stejnou energii jako molekuly kyslíku. A přesto není zcela zničen - část ozónu, který je 1,62krát těžší než vzduch, klesá do spodních vrstev atmosféry do výšky 20-25 kilometrů, kde hustota atmosféry umožňuje být v stav rovnováhy. Molekuly ozonu tam vytvářejí vrstvu se zvýšenou koncentrací, tedy ozonovou vrstvu.
Ozonová vrstva je překvapivě tenká. Pokud by se tento plyn koncentroval blízko povrchu Země, vytvořil by film o tloušťce pouze 2-4 mm (minimum na rovníku, maximum na pólech). Tato fólie nás však také spolehlivě chrání, nebezpečné ultrafialové paprsky téměř úplně pohlcuje. Bez ní by život přežil pouze v hlubinách vody (hlubších než 10 m) a v těch vrstvách půdy, kam sluneční záření nepronikne. Navíc, nebýt ozonové vrstvy, život by z oceánů vůbec nemohl uniknout a nevznikly by vysoce rozvinuté formy života, jako jsou savci, včetně lidí, ozon pohlcuje část infračerveného záření Země. Díky tomu zpožďuje asi 20 % zemského záření, zvýšením oteplovacího účinku atmosféry Ozón také reguluje tvrdost kosmického záření. Pokud je tento plyn alespoň částečně zničen, pak přirozeně prudce vzroste tvrdost záření a následně dochází ke skutečným změnám ve flóře a fauně. Podle lékařů každé procento ztraceného ozónu globálně způsobí až 150 tisíc případů slepoty navíc kvůli šedému zákalu, počet kožních nádorů se zvyšuje o 2,6 procenta a výrazně se zvyšuje počet onemocnění způsobených oslabeným imunitním systémem člověka. Nejvíce ohroženi jsou lidé na severní polokouli se světlou pletí. Ale netrpí jen lidé. UV-B záření je například extrémně škodlivé pro plankton, potěr, krevety, kraby a řasy žijící na hladině oceánu.
Kapitola 2.
Tvorba a destrukce ozonové vrstvy.
Jak již bylo zmíněno, ozon ve stratosféře je produktem účinku samotného ultrafialového (UV) záření na molekuly kyslíku (O2). V důsledku toho se některé z nich rozpadají na volné atomy, které se zase mohou spojit s jinými molekulami kyslíku a vytvořit ozón (O3). Veškerý kyslík se však nepřemění na ozón, protože volné atomy O reagují s molekulami ozonu za vzniku dvou molekul O2. Množství ozonu ve stratosféře tedy není statické; představuje výsledek rovnováhy mezi těmito dvěma reakcemi. Poškozování ozonu je oddělování molekul ozonu způsobené látkami poškozujícími stratosféru (OSNV), které vznikají přírodními procesy (jako jsou sopečné erupce) nebo jsou emitovány (uvolňovány) lidskou činností a obsahují chlór (Cl nebo brom (Br). ; stejně jako metan nebo oxidy dusíku (I) – (N2O).
Nejvýznamnější fáze destrukce ozonové vrstvy:
1) Emise: v důsledku lidské činnosti, jakož i v důsledku přírodních procesů na Zemi dochází k uvolňování (uvolňování) plynů obsahujících halogeny (brom a chlór), tzn. látky, které ničí ozonovou vrstvu.
2) Akumulace (emitované plyny obsahující halogeny se hromadí (akumulují) ve spodních vrstvách atmosféry a vlivem větru a proudění vzduchu se přesouvají do oblastí, které nejsou v přímé blízkosti zdrojů těchto plynových emisí).
3) Pohyb (nahromaděné plyny obsahující halogeny se pohybují do stratosféry pomocí proudění vzduchu).
4) Transformace (většina plynů obsahujících halogeny se vlivem ultrafialového záření ze Slunce ve stratosféře přemění na snadno reagující halogenové plyny, v důsledku čehož dochází k destrukci ozonové vrstvy relativně aktivněji v polárních oblastech regiony světa).
5) Chemické reakce (snadno reagující halogenové plyny způsobují destrukci stratosférického ozonu; faktorem podporujícím reakce jsou polární stratosférická oblaka).
6) Odstraňování (pod vlivem proudění vzduchu se snadno reagující halogenové plyny vracejí do troposféry, kde se vlivem vlhkosti a deště přítomné v mracích oddělují, a tím zcela odstraňují z atmosféry).
Kapitola 3.
Příčiny destrukce ozonové vrstvy.
V 70. letech vědci navrhli, že volné atomy chloru katalyzují proces separace ozonu. A lidé každoročně přidávají do atmosféry volný chlór a další škodlivé látky. Navíc relativně malé množství z nich může způsobit značné poškození ozonového štítu a tento efekt bude trvat neomezeně dlouho, protože například atomy chloru opouštějí stratosféru velmi pomalu.
Většina chlóru používaného na Zemi, například pro čištění vody, je reprezentována jeho ve vodě rozpustnými iontovými sloučeninami. V důsledku toho jsou vyplavovány z atmosféry srážkami dlouho předtím, než vstoupí do stratosféry. Chlorfluoruhlovodíky (CFC) jsou vysoce těkavé a nerozpustné ve vodě. V důsledku toho nejsou vyplavovány z atmosféry a dále se v ní šíří a dostávají se do stratosféry. Tam se mohou rozkládat a uvolňovat atomový chlór, který vlastně ničí ozón. CFC tedy způsobují škody tím, že působí jako nosiče atomů chloru do stratosféry.
Chlorfluoruhlovodíky jsou relativně chemicky inertní, nehořlavé a toxické. Navíc jako plyny při pokojové teplotě hoří při nízkém tlaku, uvolňují teplo, a když se odpaří, znovu ho absorbují a ochlazují. Tyto vlastnosti umožnily jejich využití pro následující účely.
1) Chlorfluoruhlovodíky se používají téměř ve všech chladničkách, klimatizacích a tepelných čerpadlech jako činidla chloru. Protože se tato zařízení nakonec porouchají a jsou vyhozeny, CFC, které obsahují, obvykle končí v atmosféře.
2) Druhou nejdůležitější oblastí jejich použití je výroba porézních plastů. CFC se za zvýšeného tlaku přimíchávají do kapalných plastů (jsou rozpustné v organické hmotě). Když se tlak sníží, napění plast, podobně jako oxid uhličitý napění sodovou vodu. A přitom mizí v atmosféře.
3) Třetí hlavní oblastí jejich použití je elektronický průmysl, konkrétně čištění počítačových čipů, které musí být velmi důkladné. A opět chlorfluoruhlovodíky končí v atmosféře. A konečně, ve většině zemí kromě USA se stále používají jako nosiče v aerosolových plechovkách, které je rozprašují do vzduchu.
Řada průmyslových zemí (například Japonsko) již oznámila opuštění používání dlouhověkých freonů a přechod na krátkodobé, jejichž životnost je výrazně kratší než rok. V rozvojových zemích však takový přechod (který vyžaduje aktualizaci řady oblastí průmyslu a hospodářství) naráží na pochopitelné potíže, takže ve skutečnosti je nepravděpodobné, že by bylo možné v dohledných desetiletích očekávat úplné zastavení emisí dlouhověkých freonů. , což znamená, že problém zachování ozonové vrstvy bude velmi akutní.
V.L. Syvorotkin vyvinul alternativní hypotézu, podle které se ozónová vrstva z přirozených důvodů zmenšuje. Je známo, že cyklus ničení ozonu chlorem není jediný. Pro destrukci ozónu existují také cykly dusíku a vodíku. Vodík je „hlavním plynem Země“. Jeho hlavní zásoby jsou soustředěny v jádru planety a do atmosféry se dostávají systémem hlubokých zlomů (riftů). Podle hrubých odhadů je v umělých freonech desítky tisíckrát více přírodního vodíku než chloru. Rozhodujícím faktorem ve prospěch vodíkové hypotézy byl však V.L. věří, že centra ozonových anomálií jsou vždy umístěna nad centry vodíkového odplyňování Země.
K destrukci ozónu dochází také v důsledku vystavení ultrafialovému záření, kosmickému záření, sloučeninám dusíku a bromu. Lidské aktivity, které vedou ke zničení ozonové vrstvy, jsou největším problémem. Mnoho zemí proto podepsalo mezinárodní dohodu o snížení produkce látek poškozujících ozonovou vrstvu. Ozonovou vrstvu však ničí i proudová letadla a starty některých vesmírných raket. Bylo navrženo mnoho dalších důvodů oslabení ozonového štítu. Za prvé jsou to starty vesmírných raket. Spalování paliva „vypaluje“ velké otvory v ozónové vrstvě. Kdysi se předpokládalo, že se tyto „díry“ uzavírají. Ukázalo se, že ne. Existují už docela dlouho. Za druhé, letadla létající ve výškách 12-15 km. Pára a další látky, které vypouštějí, ničí ozón. Ale zároveň letadla letící pod 12 km zvyšují ozón. Ve městech je jednou ze složek fotochemického smogu. Za třetí - oxidy dusíku. Vyhazují je stejná letadla, ale většina se jich uvolňuje z povrchu půdy, zejména při rozkladu dusíkatých hnojiv.
Pára hraje velmi důležitou roli při ničení ozónu. Tato role je realizována prostřednictvím molekul hydroxyl OH, které se rodí z molekul vody a jsou na ně nakonec přeměněny. Proto rychlost destrukce ozonu závisí na množství páry ve stratosféře.
Důvodů ničení ozonové vrstvy je tedy mnoho a i přes její význam je většina z nich výsledkem lidské činnosti.
Kapitola 4.
Ozonové díry a jejich vliv.
Ozonová díra je místní pokles koncentrace ozonu v ozonové vrstvě Země Až donedávna stav ozonové vrstvy nevyvolával obavy. Poplachové signály začaly přicházet před 20 lety. Se začátkem kosmického výzkumu zemské atmosféry na podzim roku 1985 bylo zjištěno porušení ozonové vrstvy nad Antarktidou. Ukázalo se, že během antarktického jara je hladina ozonu v atmosféře výrazně nižší, než je obvyklé. Každým rokem ve stejnou dobu množství ozonu klesalo – někdy ve větší, někdy v menší míře.
V následujících letech vědci přišli na to, proč se ozonová díra objevuje. Když slunce zapadne a začne dlouhá polární noc, teploty klesnou a vytvoří se vysoké stratosférické mraky obsahující ledové krystaly. Vzhled těchto krystalů způsobuje řadu složitých chemických reakcí vedoucích k akumulaci molekulárního chloru (molekula chloru se skládá ze dvou spojených atomů chloru). Když se objeví slunce a začne antarktické jaro, pod vlivem ultrafialových paprsků se přeruší intramolekulární vazby a do atmosféry se řítí proud atomů chloru. Tyto atomy působí jako katalyzátory reakcí, které přeměňují ozón na jednoduchý kyslík. V důsledku těchto reakcí se molekuly ozonu (O3) přeměňují na molekuly kyslíku (O2), přičemž původní atomy chloru zůstávají ve volném stavu a opět se účastní tohoto procesu (každá molekula chloru zničí milion molekul ozonu, než jsou odstraněny z atmosféry jinými chemickými reakcemi). V důsledku tohoto řetězce přeměn začíná ozón mizet z atmosféry nad Antarktidou a vytváří ozónovou díru. Brzy se však s oteplováním antarktické víry zhroutí, do oblasti se nažene čerstvý vzduch (obsahující nový ozón) a díra zmizí.
V únoru 1989 vědci zkoumali stratosféru nad Arktidou a objevili přítomnost stejných chemických faktorů. Došli k závěru, že i zde by hladina ozonu mohla prudce klesnout. To bude záležet pouze na konkrétních povětrnostních podmínkách příštího roku. Pokud se nad Arktidou vytvoří ozónová díra, následky budou mnohem závažnější, protože... existuje mnohem více organismů, které by mohly být poškozeny. I pravidelné otevírání takové díry nad Antarktidou je zatíženo značnými ztrátami mořského fytoplanktonu. A to zase velmi ovlivní téměř všechna antarktická zvířata od tučňáků po velryby, protože fytoplankton je základem téměř všech potravních řetězců v této oblasti. Pokud budou současné emise freonů do atmosféry pokračovat, pak můžeme jen očekávat, že se ozónové díry nad póly rozšíří a „prohloubí“. Přirozeně to povede ke ztenčení ozonové vrstvy na celé planetě, což je naprosto nepřijatelné jak pro svět zvířat, tak pro celé lidstvo jako celek.
Existuje však i jiný úhel pohledu. Odkud pocházejí ozónové díry daleko od technogenních oblastí, například v Jakutsku, Tibetu a nad neobydlenými oblastmi Sibiře? Existuje názor, že změny atmosférické cirkulace jsou způsobeny stacionárními planetárními vlnami, které v zimním a jarním období pronikají do stratosféry a výrazně ovlivňují distribuci ozonu a jeho dalších složek ve středních a vysokých zeměpisných šířkách. Jedním ze zdrojů těchto vln jsou různé teploty na povrchu kontinentů a oceánů, takže změny povrchové teploty oceánů ovlivňují vlnovou aktivitu. Při déletrvajícím slábnutí vlnové aktivity zesilují západní větry ve stratosféře, její spodní část se ochlazuje, tvoří se polární stratosférická oblačnost a tím podmínky pro destrukci ozonu. Cirkulace ve stratosféře se mohla za posledních 20 let dramaticky změnit. Takže hlavní příčinou ozónové „díry“ v Antarktidě může být dlouhodobé oslabení vlnové aktivity ve stratosféře spojené s velmi pomalými procesy ve Světovém oceánu.
Po srovnání změn ve vlnové aktivitě stratosféry a obsahu ozonu v letech 1979-1992 dospěli odborníci k závěru, že oslabení aktivity je způsobeno poklesem koncentrace ozonu ve středních a vysokých zeměpisných šířkách v důsledku nižší mezizeměpisné výměny. Zdá se, že v létě 1980 se cirkulace ve stratosféře dramaticky změnila a vznikly podmínky pro vznik ozónové „díry“.
V poslední době byl výskyt ozonových děr pravidelně pozorován na celém povrchu Země. Navíc se ztenčuje i samotná ozonová vrstva Země. U lidí to hrozí zvýšením rakoviny kůže. Ale pokud se člověk může chránit před ultrafialovým zářením, pak před ním zůstává svět zvířat a rostlin bezbranný.
Vědci hledají způsoby, jak obnovit ozonovou vrstvu. Nejprve bylo za tímto účelem navrženo vytvořit továrny na výrobu ozonu a poté jej dopravit letadlem do atmosféry. Další možností je vytvořit balóny vybavené lasery, poháněné solárními panely, které budou využívat kyslík k tvorbě ozónu. Nejrealističtější cestou z této situace je omezit odlesňování a zvětšit zelené plochy.
Závěr.
Problém ozonové vrstvy je jedním z globálních problémů naší doby. Jak je známo, život na Zemi se objevil až poté, co se vytvořila ochranná ozónová vrstva planety, která ji pokrývala před drsným ultrafialovým zářením. Proto bylo za účelem ochrany ozonového štítu svoláno mnoho různých konferencí a sympozií, v jejichž důsledku došlo k určitým dohodám v oblasti snižování škodlivých průmyslových odvětví. Zejména dne 22. března 1985 byla přijata Vídeňská úmluva „O ochraně ozonové vrstvy“, ve které se smluvní strany úmluvy shodly na potřebě provádět systematický a základní výzkum související s ozonovou vrstvou, včetně v legislativě požadavky na snižování a eliminaci emisí látek, které ničí ozonovou vrstvu, jakož i vytvoření speciální mezinárodní instituce pro podporu a koordinaci ochrany ozonové vrstvy - Ozonový sekretariát. Na schůzce v Helsinkách v roce 1989 bylo plánováno úplné ukončení používání chlorfluoruhlovodíků ve výrobě do roku 2000. Problém však není tak jednoduchý, jak by se na první pohled mohlo zdát. Faktem je, že příliš mnoho freonů se nahromadilo v ledničkách a klimatizacích, které již byly vyrobeny: protože se běžně rozkládají, množství škodlivých plynů v atmosféře bude po mnoho let dále narůstat, i když je výroba zcela a okamžitě zakázána. .
Pro trvalý úspěch jsou nezbytná následující opatření:
1) Pokračovat v monitorování ozonové vrstvy, abyste mohli rychle sledovat neočekávané změny; zajistit, aby země dodržovaly přijaté dohody;
2) Pokračovat v práci na zjišťování příčin změn v ozonové vrstvě a hodnocení škodlivých vlastností nových chemických látek ve vztahu k poškozování ozonové vrstvy a dopadu na změnu klimatu obecně;
3) Pokračovat v poskytování informací o technologiích a náhradních směsích, které umožňují použití chladicích, klimatizačních a izolačních pěn bez poškození ozonové vrstvy.
Bibliografie.
1. Nebel B., Environmental Science, T.1 (How the world works), M., 1993
2. Gvishiani D.M., Římský klub. Historie vzniku, vybrané zprávy a projevy, oficiální materiály, M., 1997
3. Mikael P. Todaro, Ekonomický rozvoj, M., 1997
A v současnosti dochází k potlačení růstu a poklesu produktivity rostlin v těch oblastech, kde je ztenčení ozonové vrstvy nejvýraznější, spálení listů sluncem, odumírání sazenic rajčat, papriky a choroby okurek.
Počet fytoplanktonu, který tvoří základ potravní pyramidy Světového oceánu, klesá. V Chile byly zaznamenány případy ztráty zraku u ryb, ovcí a králíků, odumírání růstových pupenů na stromech, syntéza neznámého červeného pigmentu řasami, která způsobuje otravy mořských živočichů a lidí, ale i „ďábelské kulky“ - molekuly, které mají při nízkých koncentracích ve vodě mutagenní účinek na genom a při vyšších úrovních účinek podobný radiačnímu poškození. Nepodléhají biodegradaci, neutralizaci a neničí se varem – jedním slovem, neexistuje proti nim žádná ochrana.
V povrchových vrstvách půdy dochází ke zrychlení variability, změně složení a vztahu mezi tam žijícími společenstvy mikroorganismů.
Imunitní systém člověka je potlačován, roste počet případů alergií, pozoruje se zrychlené stárnutí tkání, zejména očí, častěji se tvoří šedý zákal, zvyšuje se výskyt rakoviny kůže, pigmentové útvary na kůži zhoubné . Bylo zjištěno, že tyto negativní jevy často vyplývají z několikahodinového pobytu na pláži za slunečného dne.
Destrukce ozonové vrstvy, která mimochodem signalizuje pokles jejího zásobování kyslíkem, probíhá velmi intenzivně a v roce 1995 dosáhla 35 % (nad Sibiří) a 15 % (nad Evropou). Kromě výše popsané změny spektra a intenzity různých záření s jejich přirozenými biologickými účinky to znamená narušení parametrů elektromagnetického pole planety, vrstvené na globální a regionální (např. při katastrofách jako je např. jako Černobyl) zvýšení síly ionizujícího záření. Při zvýšení frekvence oscilací magnetického pole jsou pozorovány změny některých mozkových funkcí. Vytvářejí se předpoklady pro vznik neuróz, psychopatizaci jedince, encefalopatie, nepřiměřenou reakci na okolní realitu, až epileptoidní záchvaty nevysvětlitelného původu z pohledu tradičních představ o jejich příčinách. Totéž je pozorováno v oblasti přenosových vedení ultravysokého napětí.
Tyto negativní důsledky budou narůstat, protože i když podle požadavků Montrealského protokolu z roku 1987 přejdeme na používání látek, které neničí ozón v chladicích jednotkách a aerosolových obalech, projeví se účinek již nahromaděných freonů. po mnoho let a do poloviny 21. století. Ozonová vrstva se ztenčí o dalších 10–16 %. Výpočty ukazují, že pokud by se tok freonů do atmosféry zastavil v roce 1995, pak by se do roku 2000 koncentrace ozonu snížila o 10 %, což by způsobilo škody všemu živému na desítky let. Pokud se tak nestane, a to je přesně ten případ dneška, pak se do roku 2000 sníží koncentrace ozonu o 20 %. A to je již plné mnohem závažnějších následků.
Ve skutečnosti se to přesně děje, protože v roce 1996 nebylo realizováno jediné mezinárodní rozhodnutí o zastavení výroby freonů. Pravda, požadavky Vídeňské úmluvy z roku 1987 a Montrealského protokolu není tak snadné splnit, zejména proto, že neexistuje účinný systém kontroly jejich plnění, nebyly zavedeny průmyslové technologie výroby propanbutanových směsí atd. K tomu je třeba dodat, že pokud se podle Montrealského protokolu země, které jej podepsaly, zavázaly snížit výrobu chladiv o 50 % do roku 2000, pak londýnská konference, která následovala v roce 1990, požadovala, aby byla jejich výroba k tomuto datu zcela zakázána. a v roce 1992 v Kodani se znění této rezoluce zpřísnilo a uzavření průmyslových odvětví poškozujících ozonovou vrstvu musí být provedeno do roku 1996 pod hrozbou různých sankcí.
Situace je skutečně kritická, ale většina zemí na to není připravena. Nemluvě o členských zemích vesmírného klubu, jejichž rakety trápí ozonovou vrstvu neméně než chlorfluoruhlovodíky. Vesmírné rakety neničí jen ozón. Znečišťují atmosféru nespáleným a extrémně toxickým palivem (Cyclone, Proton, Shuttle, rakety z Indie a Číny) ne méně než pozemní vozidla, takže je čas zavést mezinárodní kvóty na jejich starty. V každém případě k ničení ozonové vrstvy v současné době dochází nezpomaleným tempem a koncentrace látek poškozujících ozonovou vrstvu v atmosféře se každoročně zvyšuje o 2 %, ačkoli v polovině 80. let jejich tempo růstu dosahovalo 4 % ročně. .
A dostáváme celý obraz popsaný ve Zjevení svatého Jana Teologa: „Čtvrtý anděl vylil svůj kalich na slunce a bylo mu dáno pálit lidi ohněm a lidé byli spáleni rouhali se jménu Boha, který má moc nad těmito ranami, a nepřišli k rozumu, aby mu vzdali slávu."
Použité knihy :
1) http://www.godmol.ru
Stránka je vzdělávací portál.
2) http://www.ecoproblems.org
Stránky věnované environmentálním problémům.
3) http://allformgsu.ru
Vzdělávací portál pro studenty.
Ministerstvo školství a vědy Ruské federace
Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání
Státní vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání "Siberian State Aerospace University"
pojmenované po akademikovi M.F. Rešetněv"
Předmět: "Ekologie"
Na téma: „Zničení ozonové vrstvy. Metody boje"
Vyplnil: student gr. IUZU -04
Fedorov A.V.
Železnogorsk 2014
Úvod
Role ozónu a ozónové clony pro život naší planety
Environmentální problémy atmosféry
1 Úbytek ozonové vrstvy a faktory, které jej ovlivňují
2 Látky poškozující ozonovou vrstvu a jejich mechanismus účinku
3 Výroba látek poškozujících ozonovou vrstvu v Rusku
4 "ozónové díry"
Vliv úbytku ozónové vrstvy na život na Zemi
Jak můžete pomoci své planetě
1 Opatření přijatá k ochraně ozonové vrstvy
2 projekty obnovy ozonové vrstvy
Úloha ionizátorů v životě člověka
Závěr
Bibliografie
Úvod
Ve 20. století se objevily známky změny klimatu. Země se oteplila. Minulé století bylo nejteplejším z celého tisíciletí. S čím to souvisí? K jakým důsledkům to může vést? Dlouhodobě se zajímáme o problémy životního prostředí. Na konci minulého století se ve vědeckých kruzích hodně psalo a diskutovalo o problémech atmosféry, úloze ozónu a ozónové clony a široce se o tom psalo v tisku. Proto jsme o tom měli představu. Ale v procesu práce na tématu „Problémy atmosféry: Ozón“ jsme poněkud změnili názor na problém atmosféry a stavu ozonové vrstvy Země. Byl hlavní příčinou tohoto problému člověk a jeho vliv? Toto téma je aktuální a důležité i dnes, stejně jako dříve.
Cíl: Studium problémů ozonové vrstvy;
Cíle: Zjistit dopad lidské činnosti na změnu klimatu na planetě;
Hypotéza: Člověk si za tento problém může jen částečně;
Předmět studia: Ozonová vrstva;
Předmět výzkumu: Ozonová vrstva jako podmínka života na Zemi a faktory, které ji ničí.
Při práci na tomto tématu jsme studovali a analyzovali literaturu: učebnice, články v časopisech, referenční knihy a analytickou ročenku „Rusko ve světě kolem nás“. Při provádění této práce jsme chtěli vyjádřit naši vizi tohoto problému, jeho možné důsledky pro životní prostředí a schopnost člověka ovlivňovat řešení tohoto problému.
1. Role ozónu a ozónové clony pro život naší planety
Ozon je tříatomový kyslík (O3), plyn dosti vzácné intenzivně modré barvy, při nízkých teplotách (-112 °C) se mění v tmavě modrou kapalinu a při nižším ochlazení tvoří tmavě fialové krystaly. Ozon je extrémně toxický (dokonce více než oxid uhelnatý), jeho maximální přípustná koncentrace v ovzduší je 0,00001 %. Modrá barva zemské atmosféry je částečně způsobena ozónem. Ozon je přítomen v atmosféře nad Zemí od 15 do 50 km, ve velmi malých koncentracích – dokonce až do výšky 70 km. Jeho maximální koncentrace se nachází ve výšce asi 40 km nad povrchem Země.
Ozonové prostředí je agresivní prostředí, které koroduje železo, koroduje organické sloučeniny a je dezinfekčním roztokem (v kapalinách).
Většina ozónu vzniká v horních vrstvách atmosféry pod vlivem ultrafialového záření. Jeho koncentrace závisí na intenzitě ultrafialového záření ze Slunce na různých vlnových délkách. Ultrafialové záření ze Slunce s vlnovými délkami menšími než 230 nm vede ke zvýšení ozónu. Nárůst záření na delších vlnových délkách způsobuje zvýšení teploty a naopak ničí ozón.
Ultrafialové světlo rozkládá běžné molekuly kyslíku na atomy a tyto volné atomy se spojují s molekulami kyslíku a vytvářejí užitečný ozón o velikosti několika milimetrů ve výšce 19 až 40 km nad zemským povrchem. Trochu ozónu proniká prouděním vzduchu do spodních vrstev atmosféry.
O ozonové vrstvě atmosféry se vědci dozvěděli v 70. letech dvacátého století. Spolu s viditelným světlem vyzařuje Slunce ultrafialové vlny. Nebezpečná je zejména krátkovlnná část tvrdého ultrafialového záření. Veškerý život na Zemi je chráněn před agresivními účinky ultrafialového záření, které má vysokou biologickou aktivitu, protože přes 90 % z něj pohltí ozónová vrstva, tzv. ozonová clona. (Na základě materiálů z „Příručky pro ochranu geologického prostředí“)
Ozonová clona je vrstva atmosféry, která se těsně kryje se stratosférou, leží mezi 7–8 km (na pólech) a 17–18 km (na rovníku) a 50 km nad povrchem planety a vyznačuje se zvýšená koncentrace ozonu, odrážející tvrdé krátkovlnné / ultrafialové / kosmické záření, nebezpečné pro živé organismy. Převážná část ozonu se nachází ve stratosféře. Tloušťka stratosférické ozonové vrstvy, redukovaná na normální podmínky atmosférického tlaku (101,3 MPa) a teploty (0 °C) na povrchu Země, je asi 3 mm. Skutečné množství ozónu však závisí na ročním období, zeměpisné šířce, délce a mnoha dalších. Tato vrstva také chrání lidi a divokou zvěř před měkkým rentgenovým zářením. Díky ozonu byl možný vznik života na Zemi a jeho následná evoluce. Ozon silně absorbuje sluneční záření v různých částech spektra, ale zvláště intenzivně v ultrafialové části (s vlnovými délkami menšími než 400 nm) a s delšími vlnovými délkami (více než 1140 nm) - mnohem méně.
Ozon vznikající v blízkosti zemského povrchu se nazývá škodlivý. V přízemních vrstvách vzniká ozón vlivem náhodných faktorů. Vyskytuje se při bouřce, při úderu blesku, při provozu rentgenového zařízení a jeho zápach je cítit v blízkosti pracovních kopírovacích zařízení. V ovzduší znečištěném oxidy ozonu vzniká vlivem slunečního záření ozón, který přispívá ke vzniku nebezpečného jevu zvaného fotochemický smog. Při reakci světelných paprsků s látkami obsaženými ve výfukových plynech a průmyslových zplodinách vzniká také ozón. V horkém a mlhavém dni ve znečištěné oblasti mohou úrovně ozonu dosáhnout alarmujících úrovní. Dýchání ozónu je velmi nebezpečné, protože poškozuje plíce. Chodci, kteří vdechují velké množství ozónu, mohou pociťovat dušení a bolest na hrudi. Stromy a keře rostoucí v blízkosti znečištěných silnic přestávají normálně růst při vysokých koncentracích ozonu.
Naštěstí příroda obdařila člověka čichem. Koncentraci 0,05 mg/l, což je mnohem méně než maximální přípustná koncentrace, člověk dokonale cítí a vycítí nebezpečí. Vůně ozónu je vůně křemenné lampy.
Pokud je ale ozón ve vysokých nadmořských výškách, pak je pro zdraví velmi prospěšný. Ozón absorbuje ultrafialové paprsky. Pouze 47 % slunečního záření dopadá na zemský povrch, asi 13 % sluneční energie je pohlceno ozónovou vrstvou ve stratosféře, zbytek pohlcují mraky (na základě referenční a naučné literatury).
ozonový ionizátor environmentální atmosféra
2. Environmentální problémy atmosféry
1 Úbytek ozonové vrstvy a faktory, které jej ovlivňují
Ozonová vrstva chrání život na Zemi před škodlivým ultrafialovým zářením ze Slunce. Bylo zjištěno, že po mnoho let ozonová vrstva podstoupila mírné, ale neustálé slábnutí v některých oblastech zeměkoule, včetně hustě obydlených oblastí ve středních zeměpisných šířkách severní polokoule. Nad Antarktidou byla objevena obrovská ozonová díra.
K destrukci ozónu dochází v důsledku vystavení ultrafialovému záření, kosmickému záření a některým plynům: sloučeninám dusíku, chloru a bromu a chlorfluoruhlovodíkům (freonům). Lidské aktivity, které vedou ke zničení ozonové vrstvy, jsou největším problémem. Mnoho zemí proto podepsalo mezinárodní dohodu o snížení produkce látek poškozujících ozonovou vrstvu.
Bylo navrženo mnoho důvodů pro oslabení ozonového štítu.
Za prvé jsou to starty vesmírných raket. Spalování paliva „vypaluje“ velké otvory v ozónové vrstvě. Kdysi se předpokládalo, že se tyto „díry“ uzavírají. Ukázalo se, že ne. Existují už docela dlouho.
Za druhé, letadla. Zejména ty létající ve výškách 12-15 km. Pára a další látky, které vypouštějí, ničí ozón. Ale zároveň letadla létající pod 12 km. Poskytují zvýšení ozónu. Ve městech je jednou ze složek fotochemického smogu. Za třetí je to chlór a jeho sloučeniny s kyslíkem. Obrovské množství (až 700 tisíc tun) tohoto plynu se dostává do atmosféry především rozkladem freonů. Freony jsou plyny, které na povrchu Země nevstupují do žádných chemických reakcí, vaří při pokojové teplotě, a proto prudce zvětšují svůj objem, což z nich dělá dobré atomizéry. Vzhledem k tomu, že jejich teplota klesá, jak expandují, jsou freony široce používány v průmyslu chlazení.
Každý rok se množství freonů v zemské atmosféře zvyšuje o 8-9%. Postupně stoupají vzhůru do stratosféry a vlivem slunečního záření se aktivují – vstupují do fotochemických reakcí, při kterých se uvolňuje atomový chlór. Každá částice chlóru může zničit stovky a tisíce molekul ozonu.
V únoru 2004 se na stránkách NASA Earth Institute objevila zpráva, že vědci z Harvardské univerzity našli molekulu, která ničí ozón. Vědci tuto molekulu nazvali „dimer oxidu chloričitého“, protože se skládá ze dvou molekul oxidu chloričitého. Dimer existuje pouze ve zvláště chladné stratosféře nad polárními oblastmi, když jsou hladiny oxidu chloričitého relativně vysoké. Tato molekula pochází z chlorfluoruhlovodíků. Dimer způsobuje destrukci ozónu tím, že absorbuje sluneční světlo a rozloží se na dva atomy chloru a molekulu kyslíku. Volné atomy chloru začnou interagovat s molekulami ozonu, což vede k poklesu jeho množství.
2 Látky poškozující ozonovou vrstvu a jejich mechanismus účinku
Freony byly poprvé použity ve 20. letech minulého století. Freony jsou inertní, nehořlavé, snadno vyrobitelné látky, které se hojně používají v aerosolech jako rozpouštědla, používají se v hasicích přístrojích, při provozu chladicích zařízení jako chladiva, při výrobě jednorázového polystyrenového nádobí a obalů na balení; a skladování produktů.
3 Výroba látek poškozujících ozonovou vrstvu v Rusku
Mechanismus působení freonů je následující: když vstoupí do horních vrstev atmosféry, jsou transformovány. Molekulární vazby jsou přerušeny. V důsledku toho se uvolňuje chlór, který ve spojení s ozonem ničí:
O3 + Cl202 + O + Cl2
Jedna molekula chloru stačí ke zničení desítek tisíc molekul ozonu a tím ke snížení jeho množství v atmosféře. Ročně se na světě vyrobí více než milion tun freonů. Freony jsou nestálé a stoupají do stratosféry. Ozon vstupuje do aktivních fotochemických reakcí s freony a oxidy dusíku. Freony se rozkládají, uvolňují atomový chlór, který ničí ozónovou vrstvu. V místě takové interakce ozónová vrstva mizí.
Míra znečištění ovzduší některými látkami poškozujícími ozonovou vrstvu se začala zpomalovat. Do roku 2030 by měla být jejich výroba zcela zastavena. Za posledních 15 let se množství emisí freonů prudce snížilo: z 1,1 milionu tun na dnešních 160 tisíc tun. Freony jsou velmi pomalu odstraňovány z atmosféry a žijí v ní desítky let (a některé i 139 let!) /na základě materiálů z analytické ročenky „Rusko ve světě kolem nás“/
4 "ozónové díry"
Ozónová díra obsahuje méně ozónu než samotná clona. Zde je obsah tohoto plynu pod normou o 30 - 50%. Ochranné vlastnosti této ozónové vrstvy se snižují. Za více než 2000 let se celkové množství ozonu změnilo jen málo. Svědčí o tom rekonstrukce plynného složení atmosféry, provedená na základě výsledků analýzy vzduchových bublin z antarktických ledových jader.
V roce 1974 američtí vědci S. Rowland a M. Molina zjistili, že ozónová vrstva Země se ničí vlivem chlóru, který je obsažen ve freonech. Od té doby se vědecký svět rozdělil na dvě části. Někteří věří, že kolísání tloušťky ozonové vrstvy je zcela přirozené a je regulováno zcela přirozenými, přírodními procesy; jiní se domnívají, že za utrpení ozónem mohou lidé a jejich technologický dopad na životní prostředí.
V roce 1995 byli vědci Rowland, Molina a německý vědec P. Crutzen oceněni Nobelovou cenou za výzkum vzniku a rozpadu ozonu v zemské atmosféře. Koncentrace ozonu jsou obvykle zvýšené v polárních a subpolárních oblastech. Při studiu koncentrace ozonu v atmosféře pomocí satelitních pozorování si vědci všimli, že celkový obsah stratosférického ozonu klesá každé jaro: v letech 1986 - 1991. jeho množství nad Antarktidou bylo o 30 – 40 % nižší než v letech 19967 – 1971 a v roce 1993 se celkový obsah stratosférického ozonu snížil o 60 % a v letech 1987 – 1994. jeho malé množství se ukázalo být rekordní: téměř čtyřikrát méně, než je norma. V roce 1994, během šesti jarních týdnů nad Antarktidou, ozón zcela zmizel ve spodních vrstvách stratosféry.
Tak došlo každé jaro k výraznému úbytku ozónu nejprve nad Antarktidou a poté nad Arktidou. Plocha každého otvoru je asi 10 milionů km2. Nyní bylo objasněno, jak vzniká antarktická ozónová díra: vzniká jako výsledek kombinace mnoha procesů v antarktické atmosféře. Rozhodující roli zde hrají freony, které dodávají chlór a jeho oxidy, a tzv. polární stratosférická oblaka, vznikající během polární noci ve velmi chladné stratosféře. Pokud tedy budou emise CFC pokračovat, můžeme očekávat, že se „díry“ přes póly rozšíří.
Velikost ozónové díry, stejně jako obsah ozónu v ní, se může lišit ve významných mezích. Při změně směru převládajících větrů se ozónová díra plní molekulami ozonu z blízkých oblastí atmosféry, zatímco množství ozonu v sousedních oblastech klesá. Otvory se mohou dokonce pohybovat. Například v zimě roku 1992 se ozonová vrstva nad Evropou a Kanadou ztenčila o 20 %.
Ve světě nyní funguje více než 120 ozonometrických stanic, z toho 40 v Rusku. Měření celkového ozonu ze Země se obvykle provádí pomocí Dobsonova spektrofotometru. Přesnost takových měření je +1-3%. V Rusku se k měření celkového obsahu ozonu častěji používají filtrační ozonometry, přesnost jejich měření je poněkud nižší. Distribuce ozonu v atmosféře je také studována pomocí přístrojů instalovaných na družicích (v Rusku družice Meteor, v USA družice Nimbus).
Ozonová díra se tvoří nad oblastmi, kde jsou soustředěny podniky vyrábějící látky poškozující ozonovou vrstvu. V 70-80 letech byl pokles koncentrace ozonu nad územím Ruska epizodický. Ale od 2. poloviny 90. let, v zimě, začal být tento jev na velkých územích Ruska pozorován pravidelně. Nad Sibiří a Evropou se v posledních letech tvoří ozonové díry, což vede ke zvýšení výskytu rakoviny kůže u lidí a dalších onemocnění. To jistě ovlivní další obyvatele planety (na základě materiálů z webu www.nature.ru).
3. Vliv úbytku ozónové vrstvy na život na Zemi
Pokles obsahu ozonu v horních vrstvách atmosféry o pouhé 1 % v planetárním měřítku způsobuje nárůst výskytu rakoviny kůže u lidí a zvířat o 3-6 %, až 150 tisíc případů šedého zákalu, protože propustnost atmosféry pro ultrafialové paprsky vzroste o 2 %. Ultrafialové paprsky mají také škodlivý účinek na imunitní systém těla, takže je náchylnější k infekčním chorobám (například malárii). Ultrafialové paprsky také ničí rostlinné buňky - od stromů po obiloviny, snižují rychlost růstu fytoplanktonu a urychlují vymírání živočišných mořských a oceánských forem života v důsledku poklesu množství rostlinné potravy. Průnik slunečních rentgenových a ultrafialových paprsků ozónovou dírou, jejichž energie fotonů převyšuje energii paprsků viditelného spektra 50 - 100krát, zvyšuje počet lesních požárů.
4. Jak můžete pomoci své planetě
1 Opatření přijatá k ochraně ozonové vrstvy
Mezinárodní společenství, znepokojené tímto trendem, již zavedlo omezení emisí freonů. V roce 1985 byla ve Vídni (Rakousko) přijata Vídeňská úmluva o ochraně ozonové vrstvy Země. Hlavní ustanovení této úmluvy byla:
spolupráce v oblasti výzkumu látek a procesů ovlivňujících změny ozonové vrstvy;
vytváření alternativních látek a technologií;
monitorování ozonové vrstvy;
spolupráce při vývoji a aplikaci opatření ke kontrolní činnosti vedoucí k nepříznivým vlivům na ozonovou vrstvu;
spolupráce při rozvoji a přenosu technologií a vědeckých poznatků.
V roce 1987 podepsaly vlády 56 zemí (včetně SSSR) Montrealský protokol, podle kterého by se produkce fluorochlorovaných uhlovodíků měla do začátku 21. století snížit na polovinu. Pozdější dohody – 1990 v Londýně, 1992 – v Kodani obsahují výzvu k úplnému zastavení výroby těchto látek.
Nejjednodušším způsobem, jak problém vyřešit, bylo nahradit freony jinými látkami v aerosolech – nahrazují se uhlovodíkovými hnacími plyny, jako je propan nebo butan. V Rusku vyrábí aerosoly s uhlovodíkovým pohonem od roku 1994 společnost JSC Hiton v Kazani.
Zavádění látek šetrných k ozonu způsobuje největší potíže při výrobě chladicích zařízení. Již existují nová chladiva nepoškozující ozónovou vrstvu, jako jsou chladiva R-134A, R-404A, R-407C, R-507 a některá další. Jsou však vyrobeny ne v Rusku. Jsou velmi drahé. Výrobci nových chladiv se netají tím, že tato nová chladiva budou nahrazena jinými, ještě lepšími (jedním z jejich předních výrobců je americká korporace DuPont). Nová chladiva, která dnes existují, nezůstanou na trhu dlouho.
Ve skutečnosti byl proveden kurz výměny chladiva každých 5-6 let (a zároveň oleje, náhradních dílů, ne-li celého zařízení). To, co se na Západě stalo normou v oblasti domácích spotřebičů, se přenáší do průmyslového chlazení. Který spotřebitel to bude tolerovat? Zejména v Rusku a SNS. To vše je spojeno s obrovskými náklady. Ekonomické potíže jsou zde velké, proto se freony stále používají hlavně v chladicích zařízeních. Jen v Rusku by si jednorázové natankování veškerého chladicího zařízení vyžádalo 30–35 tisíc tun freonů. Jeho roční množství na tankování je 4,5 tisíce tun.
Freonová krize si vynutila vývoj nových slibných způsobů výroby chladu. Kompresorové chladicí stroje přežily poslední desetiletí. S největší pravděpodobností budou hlavním zdrojem chladu v průmyslových chladicích jednotkách endotermické chemické reakce, ke kterým dochází při absorpci tepla. Podle teoretických odhadů se očekává, že energetická účinnost takových chladičů bude 1,5–2krát vyšší než u kompresorových systémů (na základě materiálů z knihy V.N. Kiselyova „Základy ekologie“ a analytické ročenky „Rusko ve světě kolem nás")
2 projekty obnovy ozonové vrstvy
Podle materiálů z webu www.natura.ru je podle výpočtů fyziků možné vyčistit atmosféru od freonů za pouhý rok, přičemž jako zdroj energie se použije jeden energetický blok jaderné elektrárny o kapacitě 10 GW. Je známo, že slunce produkuje 5-6 tun ozónu za sekundu, ale ke zničení dochází rychleji. Pro obnovu ozónové vrstvy je nutné ji neustále dobíjet. Jedním z prvních projektů na ošetření naší planety byl, ale nenaplněn, následující projekt: na zemi mělo vzniknout několik „ozonových“ továren a nákladní letadla měla „vrhat“ ozon do horních vrstev atmosféry.
V současné době existují další projekty: získat umělý ozón ve stratosféře. K tomu je potřeba vynést na oběžnou dráhu Země 20 - 30 satelitů vybavených lasery. Každý satelit je vesmírná platforma o hmotnosti 80 - 100 tun, která nese solární konvektor - „tepelnou past“, která akumuluje sluneční energii a přeměňuje teplo na elektřinu. Laserové paprsky by měly „rozhýbat“ molekuly ozonu a s pomocí Slunce pak proces nabere svůj vlastní průběh. Myšlenkou tohoto projektu je vytvořit 20 tisíc tun ozónu a toto číslo udržet, dokud lidé nepřijdou s něčím lepším.
Z již existujících programů ochrany ozonu lze zmínit rusko-americký projekt „Meteor 3 - TOMS“. Další způsob navrhuje ruské konsorcium Interozon: vyrábět ozón přímo v atmosféře. Brzy se spolu s německou firmou Dasa plánuje vynést do výšky 15 km balony s infračervenými lasery, s jejichž pomocí dokážou vyrobit ozón z dvouatomového kyslíku. S pomocí ISS je možné vytvořit několik vesmírných platforem se zdroji energie a lasery ve výšce kolem 400 km. Laserové paprsky budou směrovány do centrální části ozonové vrstvy a budou ji neustále doplňovat. Zdrojem energie pro tento projekt by mohly být solární panely. Astronauti na těchto platformách by byli potřeba pouze pro jejich pravidelné kontroly a opravy. Ano, existují projekty na obnovu ozonové vrstvy, ale všechny vyžadují obrovské finanční náklady a zda budou realizovány, ukáže čas (z knihy A.D. Yanshina „Vědecké problémy ochrany přírody a ekologie“).
5. Úloha ionizátorů v životě člověka
Vzduchové ionty mohou být kladné nebo záporné. Proces tvorby náboje na molekule se nazývá ionizace a nabitá molekula se nazývá iontový nebo vzduchový iont. Pokud se ionizovaná molekula usadí na částici nebo zrnku prachu, pak se takový iont nazývá těžký iont.
Těžké ionty škodí lidskému zdraví, lehké ionty, zvláště ty negativní, působí blahodárně a hojivě. Záporné vzdušné ionty zmírňují únavu, únavu, snižují nemoci a posilují imunitní systém. V horském vzduchu dosahuje počet vzduchových iontů obou nábojů 800-1000 na centimetr krychlový. A v některých střediscích jejich počet stoupá až na několik tisíc. Ve vzduchu měst může počet lehkých iontů klesnout na 50-100 a těžkých iontů se může zvýšit až na desítky tisíc na centimetr krychlový.
Oživit vzduch znamená vytvořit ve vzduchu ionty kyslíku v takové koncentraci, jaká existuje ve vzduchu horských středisek. K tomu jsou určeny ionizátory vzduchu.
Ionizátory vzduchu jsou určeny k vytváření záporných iontů vzduchu v místnosti. Výrobci ionizátorů jsou tak znepokojeni napětím na elektrodách jejich zařízení. Proč? Odpověď je jednoduchá! Protože čím vyšší napětí, tím větší je rozsah šíření vzdušných iontů. To je známo všem výrobcům a dokonce i mnoha spotřebitelům. Ale inženýři, kteří tato zařízení vyvíjejí, také vědí, že maximální přípustná síla (MPT) elektromagnetického pole by neměla být větší než 25 kV/m.
Dodnes se rozšířily ionizátory s napětím 50 kV; 30 kV; 25 kV.
Pokud je napětí na elektrodě ionizátoru 50 kV, pak je nutné provést jednoduché výpočty, abychom zjistili, v jaké vzdálenosti by měl být člověk. Podělením napětí na elektrodě PDN získáme 2 metry (50:25 = 2). To znamená, že se během provozu nemůžete k tomuto zařízení přiblížit blíže než 2 metry.
Například ionizátor Malm-Aeron vypočítáme takto: 10: 625 = 0,4 m
Nejvíc silný lékařské instituce v zemi provedly klinické testování moderní Chizhevsky lustr (ionizátory) a potvrdil jedinečný efekt aeroiontové terapie při léčbě astmatu. Toto je Výzkumný ústav pojmenovaný po. Sklifosovsky, Ústav vyšší nervové aktivity a neurofyziologie Ruské akademie věd, Ústav teoretické a experimentální biofyziky Ruské akademie věd a některé další. Každé páté dítě v Moskvě je diagnostikováno bronchiální astma . Mezi dospělými trpí tímto onemocněním asi 14 %. A situace se zhoršuje. Po kurzu aeroterapie přestane mít 50 % pacientů záchvaty až na pět let. Dalších 40 % dosáhne výrazného zlepšení, přičemž záchvaty se zastaví v průměru na rok. Ke zlepšení navíc často dochází po 4-5 sezeních vdechování vzdušných iontů a útok se zastaví 3-5 minut po zapnutí ionizátoru. Klinické studie ukázaly, že v 90% případů aeroionoterapie zcela a trvale eliminuje projevy bronchiálního astmatu, což vám umožňuje opustit hormonální léky. Navíc výrazně zvyšuje odolnost organismu vůči alergenům. Toto účinné působení ionizátoru je způsobeno zaprvé tím, že vzduch čistí od prachu, choroboplodných zárodků a alergenů, a zadruhé ho nasytí léčivými ionty kyslíku. Testy v laboratoři bakteriologie Výzkumného ústavu urgentní medicíny pojmenované po. Sklifosovsky potvrdil, že po 30 minutách provozu zařízení se mikrobiální kontaminace vzduchu sníží 5krát. O stejné množství se sníží obsah prachu a případných alergenů ve vzduchu. Ten je záchranou pro ty, kteří reagují na domácí prach nebo pyl Závěr Po celém světě již byly utraceny miliardy dolarů, jen aby se zabránilo úplnému vyčerpání ozónové vrstvy. Vědci spočítali, že i když budou přijata opatření a veškerá lidská činnost, která ničí ozonovou vrstvu, ustane, bude trvat 100–200 let, než se obnoví v plném rozsahu. Mnoho vědců stále věří, že řeč o „ozónových dírách“ je bouře v šálku čaje. A možná to začalo několika západními společnostmi, které mají na tomto problému velmi významný ekonomický zájem. Také nás zajímalo: může za úbytek ozonové vrstvy pouze člověk? Asi ne. Snad to nejsou freony, které jsou hlavními viníky ničení ozónu. Ruští vědci z Geologické fakulty Moskevské státní univerzity spojují výskyt ozonových děr s emisemi vodíku a metanu z hlubokých oceánských zlomů, ve srovnání s nimiž vypadají jakékoli lidské ledničky žalostně. Všechny faktory jsou důležité. Katastrofické sopečné erupce s obrovskými emisemi znečišťujících látek do atmosféry, oceánské zlomy způsobující silné tsunami a tajfuny, zemětřesení s poruchami v zemské kůře způsobují silné emise plynů a prachu do atmosféry. Člověk nemůže tyto faktory ovlivnit. Možná mají mnohem větší vliv na ničení ozónové vrstvy planety než vliv člověka. Ostatně sopky vybuchovaly odjakživa a emise obsahují i deriváty fluoru a chlóru. Kamčatské sopky a sopky v Indonésii vypouštějí do atmosféry přírodní plyny, které mají podobné složení jako freon-11 a freon-12. Ozonová vrstva Země je obnovována stejnými slunečními paprsky, které ji vytvářejí. Nic nevratného se neděje. Hlavní věc je zde periodické výkyvy. Satelitní pozorování to přesvědčivě naznačují. Lidé vědí, že úplné vymizení ozónu z atmosféry bude následovat katastrofa: nevyhnutelná smrt všeho živého, včetně lidí. Ale to by se stávat nemělo. Věříme, že lidé pomohou naší planetě neonemocnět. Dnes lidé přemýšlejí a podnikají kroky, aby snížili svůj negativní dopad na změny v atmosféře a na poškozování ozonové vrstvy. Bibliografie Karol. I.I., Kiselev A.A. Kdo nebo co ničí ozonovou vrstvu Země // Ekologie a život - 1998. - č. 3 - str.30-33 Kiselev V.N. Základy ekologie - Minsk: Universitetskae, 1998. - 143-146. Snakin V. Ekologie a ochrana přírody. Slovník - referenční kniha. - Ed. Akademik Yanshin A.L. - M.: Akademia. 2000.- 362-363. Yanshin A.D. Vědecké problémy ochrany přírody a ekologie // Ekologie a život - 1999. - č. 3 - s. 8-9. Rusko ve vnějším světě. Analytická ročenka. Projektový manažer: Marfenin N.N. Pod obecným ed.: Moiseeva N.N., Stepanova S.A. - M.: MNEPU, 1998.- 67-81 Příručka ochrany geologického prostředí. T.1./ G.V. Voitkevich, I.V. Golikov a kol. Voitkevič G.V. - Rostov na Donu: Phoenix, 1996.
