Gyvus organizmus Žemėje nuo trumpųjų bangų ultravioletinės (UV) saulės spinduliuotės, kuri yra žalinga viskam, kas gyva, saugo ozono skydas (ozono sluoksnis).
Ozono ekranas yra oro sluoksnis viršutinėje atmosferoje (stratosferoje), susidedantis iš specialios deguonies formos – ozono (1 pav.).
Ozono sluoksnio storis atmosferos mastu yra ne didesnis kaip popieriaus lapas namų bibliotekos tūryje.
Ozonas turi didelę ekologinę ir biologinę reikšmę ir yra svarbiausias atmosferos komponentas, nepaisant to, kad jo procentas nedidelis – mažesnis nei 0,0001%. Taip yra dėl to, kad būtent ozonas aktyviai sugeria UV spinduliuotę.
Ozonas- molekulinio deguonies forma (0 3). Pagrindinis jo kiekis telkiasi stratosferoje 15-25 km aukštyje (viršutinė riba – 45-50 km). Paradoksas, bet tos pačios ozono molekulės troposferoje (apatiniame atmosferos sluoksnyje) yra pavojingi elementai, naikinantys gyvus audinius, įskaitant žmogaus plaučius. Tačiau ozono čia labai mažai, jis susidaro tik per perkūniją.
Ozono susidarymo pradžia stratosferoje yra susijusi su molekulinio deguonies skilimo reakcija per trumpojo bangos ilgį (X< 242 нм) УФ-излучением Солнца:
0 2 + hv -> O + O
Ryžiai. 1. Ozono ekranas: a - ozonas (0 3) stratosferoje sugeria Saulės UV spindulius; b - ozonas susidaro stratosferoje, kai, veikiant UV spinduliams, 0 2 molekulės suyra į laisvus atomus, kurie gali prisijungti prie kitų ozono molekulių
O + O 2 + m -> O 3 + M
Atmosferos mokslininkai iš Britų Antarkties tyrimo 1985 m. pranešė apie netikėtą faktą: pavasario ozono kiekis atmosferoje virš Hali įlankos stoties Antarktidoje sumažėjo 40 % nuo 1977 iki 1984 m.! Šią išvadą netrukus patvirtino ir kiti tyrėjai, kurie taip pat parodė, kad mažo ozono kiekio regionas tęsiasi už Antarktidos ir dengia nuo 12 iki 24 km aukščio sluoksnį, t.y. nemaža dalis žemutinės stratosferos. Tai iš esmės reiškia, kad poliarinėje atmosferoje yra ozono „skylė“. 80-ųjų pradžioje. XX amžiuje Palydovas „Nimbus 7“ Arktyje aptiko panašią skylę, tiesa, ji apėmė daug mažesnį plotą ir ozono lygio kritimas joje nebuvo toks didelis – apie 9 proc. Nuo 1979 iki 1990 metų ozono lygis vidutiniškai sumažėjo 5%.
Taigi, kas yra ozono sluoksnis atmosferoje? Teoriškai, jei visas ozonas būtų „suspaustas“ iki vandens tankio ir patalpintas ant Žemės paviršiaus, susidarytų tik 2–4 mm storio plėvelė, kurios minimumas būtų ties pusiauju, o maksimumas – ties ašigaliais. Ozono pasiskirstymas aukštyje yra toks, kad didžiausia koncentracija stebima 25 km aukštyje. Tačiau jis didėja ir 70 km aukštyje. Daugiausia ozono yra stratosferoje, o šis sluoksnis paprastai yra žemas Arktyje, o aukštas tropikuose. Kalbant apie troposferą, čia yra mažiau ozono ir ji yra jautresnė tiek sezoniniams, tiek kitiems pokyčiams, ypač dėl taršos.
Ozono sluoksnio plonėjimas gali sukelti rimtų pasekmių žmonijai. Sumažėjus ozono koncentracijai 1%, kietosios ultravioletinės spinduliuotės intensyvumas Žemės paviršiuje padidėja vidutiniškai 2%. Savo poveikiu gyviems organizmams kietasis ultravioletinis yra artimas jonizuojančiai spinduliuotei, tačiau dėl ilgesnio nei y spinduliuotės bangos negali prasiskverbti giliai į audinius, todėl veikia tik paviršinius organus. Kieta ultravioletinė šviesa turi pakankamai energijos, kad sunaikinti DNR ir kitas organines molekules.
Atšiaurūs ultravioletiniai spinduliai žmonėms gali sukelti odos vėžį, ypač greitai augančią piktybinę melanomą, taip pat kataraktą ir imuninės sistemos nepakankamumą, jau nekalbant apie įprastus odos ir ragenos nudegimus. Jie kenkia gyvūnams ir augalams, ypač jūrų ekosistemoms, nes juos prastai sugeria vanduo.
Idėja apie ozono sluoksnio sunaikinimo pavojų pirmą kartą buvo išsakyta septintojo dešimtmečio pabaigoje. Aplinkosaugininkams didelį nerimą kėlė neigiamas vandens garų ir azoto oksidų (NOx) poveikis, kuriuos 20-25 km aukštyje išskiria viršgarsinių orlaivių ir raketų reaktyviniai varikliai. Būtent tokiame aukštyje yra apsauginis ozono sluoksnis, kuris blokuoja kietą kosmoso ultravioletinę spinduliuotę. Tokie rūpesčiai yra pagrįsti azoto oksido savybe ardyti ozoną:
2NO + 0 3 = N 2 0 + 20 2
1974 m. mokslininkai nustatė, kad chlorfluorangliavandeniliai (CFC) gali sukelti ozono sluoksnio ardymą (2 pav.). Nuo to laiko vadinamoji „chlorfluorangliavandenilio problema“ tapo viena iš pagrindinių oro taršos tyrimų. Chlorfluorangliavandeniliai visų pirma apima freonus, chemiškai inertiškas Žemės paviršiuje esančias medžiagas. Jie buvo naudojami daugiau nei 60 metų kaip šaltnešiai šaldytuvuose ir oro kondicionieriuose, aerozolių mišinių propelentai (buitinėse aerozolių balionėliuose), gesintuvuose, elektroninių prietaisų valikliai, drabužių cheminis valymas ir putplasčio gamyba.
Beveik visas pasaulyje gaminamas freonas (arba organiniai fluoro junginiai) galiausiai pakyla į viršutinius atmosferos sluoksnius ir ten suyra veikiant ultravioletiniams spinduliams, kurie sunaikina normaliomis sąlygomis stabilias CFC molekules. Pastarieji skyla į labai reaktyvius komponentus, ypač į atominį chlorą. Fotochemiškai skaidant freoną stratosferoje, chloro jonai veikia kaip ozono ardymo agentas. Taigi, CFC perneša chlorą iš Žemės paviršiaus per troposferą ir žemesnius atmosferos sluoksnius, kur sunaikinami mažiau inertiški chloro junginiai, į stratosferą, į sluoksnį, kuriame yra didžiausia ozono koncentracija. Freono molekulių fragmentai destruktyviai veikia atmosferos ozono sluoksnį. CFC jau sunaikino 3–5 % atmosferos ozono sluoksnio.
Ryžiai. 2. Ozono ekrano sunaikinimo schema
Labai svarbu, kad ardydamas ozoną chloras veiktų kaip katalizatorius: cheminio proceso metu jo kiekis nemažėja. Dėl to vienas chloro atomas gali sunaikinti iki 100 000 ozono molekulių, kol jis bus deaktyvuotas arba grąžintas į troposferą. Šiuo metu CFC išmetimas į atmosferą siekia milijonus tonų, tačiau reikia pažymėti, kad net ir visiškai nutraukus CFC gamybą ir naudojimą, greitų rezultatų pasiekti nepavyks: į atmosferą jau išleistų CFC poveikis tęsis ir toliau. kelis dešimtmečius.
Jau rastas geras CFC pakaitalas, naudojamas kaip propelentas aerozoliuose – propano-butano mišinys. Pagal fizinius parametrus jis praktiškai nenusileidžia freonams, tačiau, skirtingai nei jie, yra degus. Nepaisant to, tokie aerozoliai jau gaminami daugelyje šalių, įskaitant Rusiją. Sudėtingesnė padėtis su šaldymo įrenginiais – antrais pagal dydį freonų vartotojų. Faktas yra tas, kad dėl savo poliškumo CFC molekulės turi didelę garavimo šilumą, kuri yra labai svarbi šaldytuvų ir oro kondicionierių darbiniam skysčiui. Šiandien geriausiai žinomas freonų pakaitalas yra amoniakas, tačiau jis yra toksiškas ir fiziniais parametrais vis dar prastesnis už CFC. Geri rezultatai gauti naudojant visiškai fluorintus angliavandenilius. Daugelyje šalių kuriami nauji pakaitalai, tačiau ši problema dar nėra iki galo išspręsta.
Sumažėjus planetos ozono skydo tankiui, mažėja žemės ūkio derlingumas ir gyvulių produktyvumas, smarkiai sumažėja paviršinio Pasaulio vandenyno sluoksnio biologinis produktyvumas, taigi ir žuvų sugaunamas kiekis, taip pat žymiai padidėja sugaunamų žuvų kiekis. sergant odos vėžiu. Akivaizdu, kad be bendrųjų aplinkos dėsnių išmanymo tolesnė žmonijos pažanga ir laipsniška ekonomikos raida yra neįmanomi.
Ozono sluoksnio ardymas
Įsikūręs atmosferoje nuo 15 iki 40 km virš Žemės paviršiaus. Šis sluoksnis veikia kaip ekranas nuo mirtinos ultravioletinės spinduliuotės, susilpnindamas ją maždaug 6500 kartų. Atmosferoje ozonas susidaro iš deguonies veikiant elektros iškrovoms ir kosminei spinduliuotei (3 pav.).
Ozono sluoksnį išardžius 50 proc., UV spinduliuotė padidėtų 10 kartų, o tai paveiktų žmonių ir gyvūnų regėjimą bei galėtų turėti kitokį žalingą poveikį gyviems organizmams.
Ozono sluoksnio išnykimas sukeltų nenuspėjamų pasekmių – odos vėžio protrūkius, planktono sunaikinimą vandenyne, floros ir faunos mutacijas.
Pirmą kartą ozono „skylė“ virš Antarktidos buvo užregistruota aštuntajame dešimtmetyje. Kaip parodė palydoviniai matavimai, ozono kiekis šioje „skylėje“ buvo 30–50% mažesnis nei įprastai. Panašus reiškinys Antarktidoje stebimas rudenį, o kitu metų laiku ozono kiekis svyruoja apie normalų. Vėliau paaiškėjo, kad ozono sluoksnio storis kinta ir Šiaurės pusrutulio vidutinėse ir aukštosiose platumose, ypač virš Europos, JAV, Ramiojo vandenyno, europinėje Rusijos dalyje, Japonijoje ir Rytų Sibire. Ozono sluoksnio sunaikinimo priežastys galėtų būti: viršgarsiniai lėktuvai, erdvėlaivių paleidimas, didelio masto freonų gamyba.
Ryžiai. 3. Ozono sluoksnio susidarymo mechanizmai (apačioje) ir jo vaidmuo atmosferoje (viršuje)
Remiantis moksliniais tyrimais, buvo nustatyta, kad pagrindinė priežastis yra freonai, plačiai naudojami šaldymo įrenginiuose ir aerozolių balionėliuose.
Tarptautinė bendruomenė ėmėsi keleto priemonių, skirtų užkirsti kelią ozono sluoksnio sunaikinimui. 1977 m. JT aplinkos programa patvirtino veiksmų planą dėl ozono sluoksnio, o 1985 m. Vienoje įvyko konferencija, kurioje buvo priimta ozono sluoksnio apsaugos konvekcija. Sudarytas ozono sluoksnį neigiamai veikiančių medžiagų sąrašas, priimtas sprendimas abipusiai informuoti valstybes apie šių medžiagų gamybą ir naudojimą bei apie taikomas priemones.
Taigi oficialiai buvo konstatuota, kad ozono sluoksnio pokyčiai kenkia žmonių sveikatai ir aplinkai, o ozono sluoksnio apsaugos priemonėms būtinas tarptautinis bendradarbiavimas.
Lemiamas veiksnys buvo 1987 m. pasirašytas Monrealio protokolas, pagal kurį buvo nustatyta freonų gamybos ir naudojimo kontrolė. Protokolą pasirašė dauguma pasaulio šalių, įskaitant Rusiją. Pagal šias sutartis freonų gamyba turėjo būti nutraukta iki 2010 m. Tačiau iki 2011 m. susitarimas nebuvo visiškai įgyvendintas. Ozono skylė virš Arkties 2011 m., remiantis naujausiais duomenimis, yra 2 milijonai km 2. Bet tai nėra visiškai aišku; Ar tai atsiranda tik dėl antropogeninių veiksnių!
Svarbiausias atmosferos komponentas, turintis įtakos klimatui ir saugantis visą gyvybę Žemėje nuo saulės spinduliuotės, yra ozonosfera. Didžioji ozono dalis yra 10–50 km aukštyje, o didžiausias jo kiekis yra 18–26 km aukštyje. Iš viso stratosferoje yra 3,3 trilijono tonų ozono. Ozonosferos sluoksnyje ozonas yra labai retos būklės.
Ozono vaidmuo išsaugant biologinę gyvybę Žemėje yra nepaprastai didelis. Ozono molekulės sugeria kietą saulės ultravioletinę spinduliuotę būtent toje spektrinėje srityje, kuri labiausiai griauna biologines sistemas. Organines molekules sunaikina ultravioletinė (UV) spinduliuotė. Tai taip pat taikoma DNR molekulėms, kurios, kaip žinoma, yra atsakingos už paveldimų savybių perdavimą. Ozono sluoksnis kaip skydas ne tik saugo gyvąją medžiagą nuo tiesioginio sunaikinimo, bet ir užtikrina evoliucijos eigą.
Ryžiai. 1 Ozonas Žemės atmosferoje
Jei ozono storis sumažėtų, tai padarytų nepataisomą žalą visiems gyviems organizmams. Kietąją ultravioletinę spinduliuotę vanduo blogai sugeria, todėl kelia didelį pavojų jūrų ekosistemoms. Eksperimentai parodė, kad paviršiniame sluoksnyje gyvenantis planktonas gali būti rimtai pažeistas ir net visiškai žūti, padidėjus kietųjų UV spindulių intensyvumui. Planktonas yra beveik visų jūrų ekosistemų mitybos grandinių pagrindas, todėl neperdėdami galime teigti, kad paviršiniuose jūrų ir vandenynų sluoksniuose gali išnykti beveik visa gyvybė. Augalai mažiau jautrūs kietiesiems UV spinduliams, tačiau padidinus dozę gali nukentėti ir jie. Visiškas ozono sluoksnio išnykimas neabejotinai reikštų aukštesnių gyvybės formų išnykimą. Dabar manoma, kad žmonėms net šiek tiek sumažėjus ozono sluoksnio storiui gali padidėti odos vėžio atvejų. Tačiau žmonija gali nesunkiai rasti būdą, kaip apsisaugoti nuo stiprios UV spinduliuotės, tačiau tuo pačiu rizikuoja mirti iš bado. Skirtingas ozono pasiskirstymas aukštyje labai paveiks klimatą, nes pasikeis ozono UV spinduliuotės sugerties pobūdis, taigi ir stratosferos temperatūra.
Ozono, kaip vienos iš atmosferos dujų pėdsakų, problema anksčiau domėjosi tik nedideliam mokslininkų ratui, tačiau dabar ji įgijo pasaulinę reikšmę. Šį dramatišką pokytį lėmė atradimas, kad normaliam ozono lygiui atmosferoje kyla grėsmė dėl žmogaus veiklos.
Jei visas ozono kiekis būtų surinktas esant normaliam 760 mmHg slėgiui. Art. ir 273,15 K temperatūra, tada šio sluoksnio storis būtų tik 2,5 -3 mm. Ozonas yra šarminės, šiek tiek melsvos dujos. Jo molekulė susideda iš trijų deguonies atomų (O 3), todėl ozonas yra stabilesnės ir atmosferoje gausesnės žmogaus kvėpavimui reikalingos medžiagos, susidedančios iš dviejų deguonies atomų (O 2), „cheminis giminaitis“.
Ozono savybės:
Gebėjimas sugerti biologiškai pavojingą ultravioletinę spinduliuotę iš Saulės.
Ozonas yra stiprus oksidatorius (paprasčiau tariant, nuodas), todėl pažemio ozonas yra pavojingas.
Infraraudonosios spinduliuotės sugertis nuo žemės paviršiaus.
Galimybė tiesiogiai ir netiesiogiai paveikti atmosferos cheminę sudėtį.
Kadangi ozono molekulių susidarymo mechanizmas yra subalansuotas su jų naikinimo mechanizmu, mokslininkai mano, kad vidutinis ozono kiekis stratosferoje yra santykinai pastovi reikšmė nuo šiuolaikinės Žemės atmosferos susidarymo.
Skirtingai nuo kitų atmosferos komponentų, ozonas atmosferoje atsirado išskirtinai chemiškai ir yra jauniausias atmosferos komponentas. Aplinkosaugos požiūriu vertinga ozono savybė yra jo gebėjimas sugerti biologiškai pavojingą ultravioletinę spinduliuotę iš Saulės; tuo tarpu cheminis junginys ozonas yra stiprus oksidatorius (tiesiog nuodas), galintis tiesioginio sąlyčio metu apnuodyti tą pačią florą ir fauną, kurią saugo kaip stratosferos ozono sluoksnis. Be to, ozonas yra veiksmingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Ir galiausiai ozonas veikia mažuosius aktyvius atmosferos komponentus, o per juos – stabilius komponentus, kurie, kaip ir pats ozonas, sugeria ir ultravioletinę, ir infraraudonąją spinduliuotę. Taigi ozonas turi ne tik tiesioginį, bet ir netiesioginį poveikį šiltnamio efektui bei ultravioletinės spinduliuotės lygiui Žemės paviršiuje.
Beveik vienintelis ozono šaltinis atmosferoje yra molekulinio deguonies fotodisociacija į atomus, po kurio seka greitas atomo eutanazavimas į O 2 molekulę ir susidaro ozono molekulė:
O2 + HN = O + O (1)
O + O 2 + M = O 3 + M (2)
(Čia M yra bet kuri oro molekulė).
Šis procesas vyksta didesniame nei 30 km aukštyje, nes trumpųjų bangų saulės spinduliuotė neprasiskverbia žemiau šio aukščio. Dėl to ozono molekulių ir deguonies atomų atmosferoje atsiranda gana aukštai.
Atmosferos ozono netekimas atsiranda dėl šių procesų:
O 3 + H N = O + O 2 (3)
O + O 3 = O 2 + O 2 (4)
Taigi atomai, kurie kadaise buvo susidarę iš deguonies molekulių, rekombinuojami į molekulę. Tik atkreipkime dėmesį, kad norint „sunaikinti“ ozono molekulę, trumpųjų bangų spinduliuotė nereikalinga. Ryšys tarp O atomo ir O 2 molekulės ozone yra labai silpnas, todėl net ir apšvitinta matoma šviesa ozono molekulė fotodisocijuos į pradinius komponentus.
Taip pat pažymiu, kad reakcija (3) yra pagrindinis deguonies atomų tiekėjas; jo greitis visuose troposferos ir stratosferos aukščiuose yra trimis ar daugiau dydžių eilėmis didesnis už reakcijos greitį (1).
Minėtą mechanizmą XX amžiaus trečiojo dešimtmečio pradžioje pasiūlė anglų geofizikas Chapmanas ir tai buvo pirmasis bandymas paaiškinti ozono sluoksnio susidarymą atmosferoje.
Ozonas stratosferoje nuolat susidaro ir ardo, todėl jo sluoksnis susideda iš pusiausvyros. Ir kadangi ši pusiausvyra yra mobili, ozono sluoksnio storis gali keistis. Stebimi kasdieniai ir sezoniniai ozono kiekio svyravimai, taip pat ciklai, susiję su ilgalaikiais saulės aktyvumo pokyčiais. Didžiausias ozono kiekis (46%) susidaro atogrąžų stratosferoje, kur didžiausias jo tankis yra maždaug 26 km aukštyje nuo paviršiaus. Vidutinėse platumose jis yra žemiau: žiemą - 22 km aukštyje, o vasarą - 24 km aukštyje. Poliariniuose regionuose didžiausias aukštis siekia vos 13 -18 km, o čia ozonas intensyviausiai persineša į apatinius atmosferos sluoksnius.
Egzistuoja daugybė priežasčių, dėl kurių ozono skydas susilpnėja dėl antropogeninės veiklos. Apskritai juos galima sujungti į dvi grupes.
1. Didelio aukščio orlaivių ir raketų emisijos
Pirma, – Tai kosminių raketų paleidimai. Kuras dega, „sudegindamas“ dideles skyles ozono sluoksnyje. Kažkada buvo manoma, kad šios „skylės“ užsidaro. Paaiškėjo, kad ne. Jie egzistuoja gana ilgą laiką.
Antra, - lėktuvai. Ypač tie, kurie skraido 12 -15 km aukštyje. Jų skleidžiami garai ir kitos medžiagos ardo ozoną. Tačiau tuo pačiu metu lėktuvai, skraidantys žemiau 12 km, padidina ozono kiekį. Miestuose jis yra vienas iš fotocheminio smogo komponentų.
Trečias, - azoto oksidai. Juos išmeta tie patys lėktuvai, tačiau didžioji dalis jų išsiskiria iš dirvos paviršiaus, ypač irstant azotinėms trąšoms.
Kadangi šiandien skrydžiai viršgarsiniais orlaiviais vykdomi ne itin dažnai, jie didelės žalos ozono sluoksniui nedaro. Raketų paleidimai taip pat nevyksta labai dažnai, tačiau jie gali labai rimtai pakenkti ozono sluoksniui. Taigi, kai bendra orbitinio transporto priemonės Space Shuttle masė yra šimtas keturiasdešimt trys su puse tonų, kylant į 50 km aukštį, kietojo kuro raketų sistema išmeta 187 tonas Cl 2 ir jo junginių. , 7 tonos azoto oksidų ir skrydžio metu sunaikina 10 mln. tonų ozono. Tai daug, nes žemės atmosferoje yra tik 3000 000 000 tonų ozono.
Azoto oksidai vaidina svarbų vaidmenį formuojant ir ardant ozoną, o katalizinis ozono sunaikinimas troposferoje vyksta stratosferoje – katalizinis formavimasis.
2. Chlorfluorangliavandeniliai (CFC) arba freonai
CFC kažkada buvo laikomi idealiomis cheminėmis medžiagomis praktiniam naudojimui, nes jie yra labai stabilūs ir neaktyvūs, todėl netoksiški. Kad ir kaip paradoksalu, bet dėl šių junginių inertiškumo jie pavojingi atmosferos ozonui. CFC greitai nesuyra troposferoje (apatinis atmosferos sluoksnis, besitęsiantis nuo žemės paviršiaus iki 10 km aukščio), kaip atsitinka, pavyzdžiui, daugumos azoto oksidų atveju, ir galiausiai prasiskverbia į stratosferą, kurio viršutinė riba yra apie 50 km aukštyje. Kai CFC molekulės pakyla į maždaug 25 km aukštį, kur ozono koncentracija didžiausia, jos yra veikiamos intensyvios ultravioletinės spinduliuotės (2 pav.), tačiau dėl ozono ekranuojančio poveikio į žemesnį aukštį neprasiskverbia. Ultravioletinė spinduliuotė sunaikina freono molekules, kurios normaliomis sąlygomis yra stabilios, ir skyla į labai reaktyvius komponentus, ypač atominį chlorą. Taigi CFC perneša chlorą iš žemės paviršiaus per troposferą ir žemesnius atmosferos sluoksnius, kur sunaikinami mažiau inertiški chloro junginiai, į stratosferą, į sluoksnį, kuriame yra didžiausia ozono koncentracija. Labai svarbu, kad chloras ardydamas ozoną veiktų kaip katalizatorius: cheminio proceso metu jo kiekis nemažėja. Dėl to vienas chloro atomas gali sunaikinti iki 100 000 ozono molekulių, kol jis bus deaktyvuotas arba grąžintas į troposferą. Šiuo metu freonų išmetimas į atmosferą siekia milijonus tonų, tačiau reikia pažymėti, kad net hipotetiniu atveju visiškai nutraukus CFC gamybą ir naudojimą, negalima pasiekti tiesioginių rezultatų: freonų, kurie jau patekęs į atmosferą tęsis kelis dešimtmečius. Manoma, kad dviejų plačiausiai naudojamų CFC – Freono-11 (CFCl 3) ir Freono-12 (CF 2 Cl 2) – tarnavimo laikas atmosferoje yra atitinkamai 75 ir 100 metų.
Ryžiai. 2 Žemės ozono sluoksnio sunaikinimas freonais Kai kurie dramatiškiausi įrodymai, kad chloras iš tiesų yra agentas, atsakingas už ozono skylę, buvo gauti 1987 m. rugsėjį, kai mokslininkai lėktuvu iš Pietų Amerikos nuskrido tiesiai į Pietų ašigalį, į ozono skylės zoną. Ozono koncentracijos padidėjimas ir sumažėjimas yra beveik tikslus ClO koncentracijos mažėjimo ir padidėjimo veidrodinis vaizdas. Be to, Cl koncentracija pačioje ozono skylėje yra šimtus kartų didesnė už bet kokį lygį, kurį būtų galima paaiškinti atmosferos chemija. Šis reiškinys dažnai vadinamas „dūmų pistoletu“. Net CFC gamintojai įsitikino, kad ozono skylė nėra įprastas reiškinys. Tai liudija apie didelius atmosferos pokyčius, kuriuos sukelia žmogaus sukurti chloro turintys teršalai.
Mokslininkams prireikė kelerių metų, kad surastų ozono skylės paaiškinimą. Tai trumpai.
Kadangi Antarktidą supa vandenynas, vėjai gali nuolat cirkuliuoti aplink žemyną, kuriame nėra kalnų grandinės. Pietinę žiemą jie susidaro aplink ašigalio sūkurį – vėjų piltuvą, kuris surenka orą virš Antarktidos ir sulaiko jį, neleisdamas jam susimaišyti su kita atmosfera. Šis sūkurys tarnauja kaip izoliuotas „reakcijos puodas“ poliarinėms atmosferos cheminėms medžiagoms (jis yra daug stipresnis nei tas, kuris susidaro virš Šiaurės ašigalio, todėl šiaurinė ozono skylė yra daug silpnesnė).
Ryžiai. 3 Ozono skylė virš Antarktidos Dėl minėtų argumentų spaudžiamos daugelis šalių ėmėsi priemonių, skirtų freonų gamybai ir naudojimui sumažinti. Nuo 1978 m. JAV uždrausta naudoti freonus aerozoliuose. Deja, freonų naudojimas kitose pramonės šakose nebuvo ribojamas. 1987 m. rugsėjį 23 pirmaujančios pasaulio šalys Monrealyje pasirašė protokolą, įpareigojantį sumažinti CFC vartojimą. Šiandien ją pasirašė apie 150 šalių.
Be to, 1985 metais buvo pasirašyta Vienos konvencija dėl ozono sluoksnio apsaugos, kurioje išsivysčiusios šalys pripažino ozono sluoksnio naikinimo problemos faktą.
Pagal Monrealyje pasiektą susitarimą išsivysčiusios šalys iki 1999 m. turėjo sumažinti chlorfluorangliavandenilių suvartojimą iki pusės 1986 m. Naudoti kaip propelentą (t. y. inertinę cheminę medžiagą, su kuria susidaro perteklinis slėgis), geras freonų pakaitalas. jau rasta aerozoliuose - propano -butano mišinyje. Pagal fizinius parametrus jis praktiškai nenusileidžia freonams, tačiau, skirtingai nei jie, yra degus. Tačiau tokie aerozoliai jau gaminami daugelyje šalių. Sudėtingesnė padėtis su šaldymo įrenginiais – antra pagal dydį freonų vartotoja. Faktas yra tas, kad dėl savo poliškumo CFC molekulės turi didelę garavimo šilumą, kuri yra labai svarbi šaldytuvų ir oro kondicionierių darbiniam skysčiui. Šiandien geriausiai žinomas freonų pakaitalas yra amoniakas, tačiau jis yra toksiškas ir fiziniais parametrais vis dar prastesnis už freonus. Geri rezultatai gauti naudojant visiškai fluorintus angliavandenilius. Daugelyje šalių kuriami nauji pakaitalai ir jau pasiekta gerų praktinių rezultatų, tačiau ši problema dar nėra iki galo išspręsta.
Norėčiau tikėtis, kad ozono sluoksnio problema išmokys labai atidžiai ir atsargiai elgtis su visomis medžiagomis, patenkančiomis į atmosferą dėl antropogeninės veiklos.
ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA
RUSIJOS FEDERACIJA
Voronežo valstybinis universitetas
Biologijos ir dirvožemio fakultetas
Botanikos ir mikologijos katedra
Ozono sluoksnio ardymas
020201-biologija
Abstraktus darbas
Katedros vedėjas docentas, biologijos mokslų daktaras: Agafonov V.A.
Studentas: Bykovskaya T.G.
Mokytojas: Negrobovas V.V.
Voronežas 2010 m
Įvadas.
Ozonas, esantis maždaug 25 km aukštyje nuo žemės paviršiaus, yra dinaminės pusiausvyros būsenoje. Tai apie 3 mm storio padidintos koncentracijos sluoksnis. Stratosferos ozonas sugeria stiprią ultravioletinę spinduliuotę iš Saulės ir taip apsaugo visą gyvybę Žemėje. Ozonas taip pat sugeria infraraudonąją Žemės spinduliuotę ir yra viena iš esminių sąlygų gyvybei mūsų planetoje išsaugoti.
XX amžius žmonijai atnešė daug naudos, susijusios su sparčia mokslo ir technologijų pažangos raida, ir tuo pačiu atvedė gyvybę Žemėje prie ekologinės nelaimės slenksčio. Populiacijos augimas, gamybos intensyvėjimas ir Žemę teršiančios emisijos lemia esminius gamtos pokyčius ir daro įtaką pačiai žmogaus egzistencijai. Kai kurie iš šių pokyčių yra itin stiprūs ir tokie plačiai paplitę, kad iškyla pasaulinės aplinkosaugos problemos.
Dėl daugelio išorinių poveikių ozono sluoksnis pradeda plonėti, palyginti su natūralia būkle, o tam tikromis sąlygomis net išnyksta tam tikrose teritorijose - atsiranda ozono skylės, kupinos negrįžtamų padarinių. Pirmą kartą jie buvo pastebėti arčiau Žemės pietų ašigalio, bet neseniai buvo pastebėti virš azijinės Rusijos dalies. Ozono sluoksnio susilpnėjimas padidina saulės spinduliuotės srautą į žemę ir padidina odos vėžio ir daugelio kitų sunkių žmonių ligų skaičių. Augalai ir gyvūnai taip pat kenčia nuo padidėjusio radiacijos lygio.
Nors žmonija ėmėsi įvairių priemonių ozono sluoksniui atkurti (pavyzdžiui, spaudžiant aplinkosaugos organizacijoms, daugelis pramonės įmonių patyrė papildomų išlaidų, kad įsirengtų įvairius filtrus, mažinančius kenksmingų teršalų išmetimą į atmosferą), šis sudėtingas procesas užtruks kelis dešimtmečius. Visų pirma, taip yra dėl didžiulio kiekio atmosferoje jau susikaupusių medžiagų, kurios prisideda prie jos sunaikinimo. Todėl manau, kad ozono sluoksnio problema išlieka aktuali ir mūsų laikais.
1 skyrius.
Ozono ekrano prigimtis ir reikšmė.
Kartu su matoma šviesa Saulė skleidžia ultravioletines bangas. Ultravioletinė spinduliuotė yra panaši į šviesą, tačiau jos bangos ilgis yra šiek tiek trumpesnis nei violetinės bangos – trumpiausios bangos, kurias suvokia žmogaus akis. Nors ultravioletiniai spinduliai yra nematomi, jie turi daugiau energijos nei matomi spinduliai. Prasiskverbę per atmosferą ir absorbuojami gyvų organizmų audinių, jie sunaikina baltymų ir DNR molekules. Būtent taip atsitinka, kai įdegate. Jei visa ultravioletinė spinduliuotė, krintanti ant viršutinių atmosferos sluoksnių, pasiektų Žemės paviršių, tai mažai tikėtina, kad joje išliktų gyvybė. Net maža, prieinama šio kiekio dalis (mažiau nei 1%) sukelia saulės nudegimą ir 200 000–600 000 odos vėžio atvejų Jungtinėse Valstijose kasmet.
Esame apsaugoti nuo agresyvaus ultravioletinės spinduliuotės poveikio, nes didžiąją jos dalį (daugiau nei 99%) sugeria ozono sluoksnis stratosferoje maždaug 25 kilometrų aukštyje nuo žemės paviršiaus. Šis sluoksnis paprastai vadinamas ozono skydu.
Atmosferoje sugeriant ultravioletinę spinduliuotę susidaro savotiškas mišinys, kuriame vyrauja laisvieji elektronai, neutralūs deguonies atomai, teigiami deguonies molekulių jonai. Kai jie sąveikauja, susidaro ozonas. Ultravioletinės spinduliuotės sąveika su deguonimi vyksta per visą atmosferos aukštį – yra įrodymų, kad mezosferoje, 50–80 kilometrų aukštyje, jau stebimas ozono susidarymo procesas, kuris tęsiasi stratosferoje (nuo 15). iki 50 km) ir troposferoje (iki 15 km). Tuo pačiu metu viršutinius atmosferos sluoksnius, ypač mezosferą, veikia tokia stipri trumpųjų bangų ultravioletinė spinduliuotė, kad visų atmosferą sudarančių dujų molekulės jonizuojasi ir suyra. Ką tik ten susidaręs ozonas negali nesuirti, juolab kad tam reikia beveik tokios pat energijos kaip ir deguonies molekulėms. Ir vis dėlto jis nėra visiškai sunaikintas – dalis ozono, kuris yra 1,62 karto sunkesnis už orą, nugrimzta į apatinius atmosferos sluoksnius į 20-25 kilometrų aukštį, kur atmosferos tankis leidžia jai būti. pusiausvyros būsena. Ten ozono molekulės sukuria padidintos koncentracijos sluoksnį, tai yra ozono sluoksnį.
Ozono sluoksnis stebėtinai plonas. Jei šios dujos būtų koncentruotos netoli Žemės paviršiaus, susidarytų tik 2-4 mm storio plėvelė (minimaliai ties pusiauju, maksimaliai ties ašigaliais). Tačiau ši plėvelė mus taip pat patikimai saugo, beveik visiškai sugerdama pavojingus ultravioletinius spindulius. Be jo gyvybė išliktų tik vandens gelmėse (giliau nei 10 m) ir tuose dirvožemio sluoksniuose, kur saulės spinduliuotė neprasiskverbia. Be to, jei ne ozono sluoksnis, gyvybė iš viso nebūtų galėjusi ištrūkti iš vandenynų, o tokios labai išsivysčiusios gyvybės formos kaip žinduoliai, įskaitant žmones, nebūtų sugėrusios dalies Žemės infraraudonųjų spindulių. Dėl šios priežasties jis atitolina apie 20% Žemės spinduliuotės, padidindamas atmosferos atšilimo efektą, taip pat reguliuoja kosminės spinduliuotės atšiaurumą. Jei šios dujos bent iš dalies sunaikinamos, natūraliai radiacijos kietumas smarkiai padidėja, todėl įvyksta realūs floros ir faunos pokyčiai. Medikų teigimu, kiekvienas pasauliniu mastu prarastas ozono procentas sukelia iki 150 tūkstančių papildomų aklumo atvejų dėl kataraktos, 2,6 procento padaugėja odos vėžio atvejų, o susirgimų, kuriuos sukelia nusilpusi žmogaus imuninė sistema, gerokai padaugėja. Šiauriniame pusrutulyje gyvenantiems žmonėms su šviesia oda gresia didžiausias pavojus. Tačiau kenčia ne tik žmonės. Pavyzdžiui, UV-B spinduliuotė itin kenksminga vandenyno paviršiuje gyvenantiems planktonui, mailiaus, krevetėms, krabams ir dumbliams.
2 skyrius.
Ozono sluoksnio susidarymas ir sunaikinimas.
Kaip jau minėta, ozonas stratosferoje yra paties ultravioletinės (UV) spinduliuotės poveikio deguonies molekulėms (O2) produktas. Dėl to dalis jų suyra į laisvus atomus, kurie savo ruožtu gali susijungti su kitomis deguonies molekulėmis ir sudaryti ozoną (O3). Tačiau visas deguonis nėra paverčiamas ozonu, nes laisvieji O atomai reaguoja su ozono molekulėmis ir susidaro dvi O2 molekulės. Taigi ozono kiekis stratosferoje nėra statinis; tai reiškia pusiausvyros tarp šių dviejų reakcijų rezultatą. Ozono sluoksnio ardymas – tai ozono molekulių atskyrimas, kurį sukelia stratosferos ozoną ardančios medžiagos (OSNV), kurios atsiranda natūraliai (pvz., ugnikalnių išsiveržimai) arba kurias išskiria (išskiria) dėl žmogaus veiklos ir kuriose yra chloro (Cl) arba bromo (Br). taip pat metanas arba azoto oksidas (I) – (N2O).
Svarbiausi ozono sluoksnio irimo etapai:
1) Emisijos: dėl žmogaus veiklos, taip pat dėl natūralių procesų Žemėje išsiskiria (išsiskiria) dujos, kuriose yra halogenų (bromo ir chloro), t.y. ozono sluoksnį ardančių medžiagų.
2) kaupimasis (išskiriamos dujos, kuriose yra halogenų, kaupiasi (kaupiasi) apatiniuose atmosferos sluoksniuose ir, veikiamos vėjo, taip pat oro srautų, persikelia į regionus, kurie nėra tiesiogiai arti tokių dujų išmetimo šaltinių).
3) Judėjimas (susikaupusios dujos, kuriose yra halogenų, oro srautų pagalba juda į stratosferą).
4) Transformacija (dauguma halogenų turinčių dujų, veikiant ultravioletinei saulės spinduliuotei stratosferoje, virsta lengvai reaguojančiomis halogeninėmis dujomis, dėl kurių poliarinėje zonoje santykinai aktyviau sunaikinamas ozono sluoksnis. Žemės rutulio regionai).
5) Cheminės reakcijos (lengvai reaguojančios halogeninės dujos sukelia stratosferos ozono ardymą; reakcijas skatinantis veiksnys yra poliariniai stratosferos debesys).
6) Pašalinimas (veikiamos oro srovės lengvai reaguojančios halogeninės dujos grįžta į troposferą, kur dėl debesyse esančios drėgmės ir lietaus jos atsiskiria, taigi visiškai pašalinamos iš atmosferos).
3 skyrius.
Ozono sluoksnio irimo priežastys.
Aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai pasiūlė, kad laisvieji chloro atomai katalizuoja ozono atskyrimo procesą. O žmonės kasmet į atmosferą įpila laisvo chloro ir kitų kenksmingų medžiagų. Be to, palyginti mažas jų kiekis gali padaryti didelę žalą ozono skydui, ir šis poveikis tęsis neribotą laiką, nes, pavyzdžiui, chloro atomai labai lėtai palieka stratosferą.
Didžioji dalis chloro, naudojamo žemėje, pavyzdžiui, vandens valymui, yra jo vandenyje tirpūs jonų junginiai. Vadinasi, krituliai juos išplauna iš atmosferos dar gerokai prieš patenkant į stratosferą. Chlorfluorangliavandeniliai (CFC) yra labai lakūs ir netirpūs vandenyje. Vadinasi, jie nėra išplaunami iš atmosferos ir, toliau joje plisdami, pasiekia stratosferą. Ten jie gali suirti, išskirdami atominį chlorą, kuris iš tikrųjų ardo ozoną. Taigi, CFC daro žalą, veikdami kaip chloro atomų pernešėjai į stratosferą.
Chlorfluorangliavandeniliai yra palyginti chemiškai inertiški, nedegūs ir toksiški. Be to, būdamos dujos kambario temperatūroje, jos dega žemu slėgiu, išskirdamos šilumą, o išgaravusios vėl ją sugeria ir atvėsina. Šios savybės leido jas naudoti toliau nurodytais tikslais.
1) Chlorfluorangliavandeniliai naudojami beveik visuose šaldytuvuose, oro kondicionieriuose ir šilumos siurbliuose kaip chloro medžiagos. Kadangi šie prietaisai ilgainiui sugenda ir išmetami, juose esantys CFC dažniausiai patenka į atmosferą.
2) Antra pagal svarbą jų taikymo sritis yra akyto plastiko gamyba. CFC į skystą plastiką maišomi esant padidintam slėgiui (tirpsta organinėse medžiagose). Sumažinus slėgį, jie putoja plastiką, panašiai kaip anglies dioksidas putoja sodos vandenį. Ir tuo pačiu jie išnyksta atmosferoje.
3) Trečioji pagrindinė jų taikymo sritis yra elektronikos pramonė, būtent kompiuterių lustų valymas, kuris turi būti labai kruopštus. Ir vėl chlorfluorangliavandeniliai patenka į atmosferą. Galiausiai, daugumoje šalių, išskyrus JAV, jie vis dar naudojami kaip nešikliai aerozolių balionėliuose, kurie purškia juos į orą.
Nemažai pramoninių šalių (pavyzdžiui, Japonija) jau paskelbė, kad atsisako naudoti ilgaamžius freonus ir pereina prie trumpaamžių, kurių gyvavimo laikas gerokai trumpesnis nei metai. Tačiau besivystančiose šalyse toks perėjimas (dėl kurio reikia atnaujinti nemažai pramonės ir ekonomikos sričių) susiduria su suprantamais sunkumais, todėl iš tikrųjų mažai tikėtina, kad per artimiausius dešimtmečius būtų galima tikėtis visiško ilgalaikių freonų išmetimo nutraukimo. , o tai reiškia, kad ozono sluoksnio išsaugojimo problema bus labai opi.
V. L. Syvorotkinas sukūrė alternatyvią hipotezę, pagal kurią ozono sluoksnis mažėja dėl natūralių priežasčių. Yra žinoma, kad ozono sunaikinimo chloru ciklas nėra vienintelis. Taip pat yra azoto ir vandenilio ciklai, skirti naikinti ozoną. Būtent vandenilis yra „pagrindinės Žemės dujos“. Pagrindinės jo atsargos yra sutelktos planetos šerdyje ir į atmosferą patenka per gilių lūžių (plyšių) sistemą. Apytiksliais skaičiavimais, žmogaus sukurtuose freonuose natūralaus vandenilio yra dešimtis tūkstančių kartų daugiau nei chloro. Tačiau lemiamas veiksnys vandenilio hipotezės naudai buvo V. L. Syvorotkinas. mano, kad ozono anomalijų centrai visada yra virš vandenilio degazavimo Žemėje centrų.
Ozono destrukcija taip pat atsiranda dėl ultravioletinių spindulių, kosminių spindulių, azoto junginių ir bromo poveikio. Didžiausią susirūpinimą kelia žmogaus veikla, dėl kurios sunaikinamas ozono sluoksnis. Todėl daugelis šalių pasirašė tarptautinį susitarimą dėl ozono sluoksnį ardančių medžiagų gamybos mažinimo. Tačiau ozono sluoksnį taip pat sunaikina reaktyviniai lėktuvai ir kai kurios kosminės raketos, kurios gali susilpnėti. Pirma, tai yra kosminių raketų paleidimai. Degdamas kuras „išdegina“ dideles skyles ozono sluoksnyje. Kažkada buvo manoma, kad šios „skylės“ užsidaro. Paaiškėjo, kad ne. Jie egzistuoja gana ilgą laiką. Antra, lėktuvai, skraidantys 12-15 km aukštyje. Jų skleidžiami garai ir kitos medžiagos ardo ozoną. Tačiau tuo pačiu metu lėktuvai, skraidantys žemiau 12 km, padidina ozono kiekį. Miestuose tai vienas iš fotocheminio smogo komponentų. Trečia – azoto oksidai. Juos išmeta tie patys lėktuvai, tačiau didžioji dalis jų išsiskiria iš dirvos paviršiaus, ypač irstant azotinėms trąšoms.
Garai vaidina labai svarbų vaidmenį ardant ozoną. Šis vaidmuo realizuojamas per hidroksilo OH molekules, kurios gimsta iš vandens molekulių ir galiausiai paverčiamos jomis. Todėl ozono skilimo greitis priklauso nuo garų kiekio stratosferoje.
Taigi ozono sluoksnio sunaikinimo priežasčių yra daug ir, nepaisant jo svarbos, dauguma jų yra žmogaus veiklos pasekmė.
4 skyrius.
Ozono skylės ir jų poveikis.
Ozono skylė – tai vietinis ozono koncentracijos sumažėjimas Žemės ozono sluoksnyje Dar visai neseniai ozono sluoksnio būklė nekėlė nerimo. Pavojaus signalai pradėjo sklisti prieš 20 metų. 1985 metų rudenį prasidėjus Žemės atmosferos kosminiams tyrimams, buvo aptiktas ozono sluoksnio pažeidimas virš Antarktidos. Paaiškėjo, kad Antarkties pavasario metu ozono lygis atmosferoje ten yra gerokai žemesnis nei įprastai. Kasmet tuo pačiu metu ozono kiekis mažėjo – kartais labiau, kartais mažiau.
Vėlesniais metais mokslininkai išsiaiškino, kodėl atsiranda ozono skylė. Kai saulė nusileidžia ir prasideda ilga poliarinė naktis, temperatūra krenta ir susidaro aukšti stratosferos debesys, kuriuose yra ledo kristalų. Šių kristalų atsiradimas sukelia daugybę sudėtingų cheminių reakcijų, dėl kurių kaupiasi molekulinis chloras (chloro molekulė susideda iš dviejų sujungtų chloro atomų). Pasirodžius saulei ir prasidėjus Antarkties pavasariui, veikiant ultravioletiniams spinduliams, nutrūksta tarpmolekuliniai ryšiai, o į atmosferą veržiasi chloro atomų srautas. Šie atomai veikia kaip katalizatoriai reakcijoms, kurios ozoną paverčia paprastu deguonimi. Dėl šių reakcijų ozono molekulės (O3) paverčiamos deguonies molekulėmis (O2), o pirminiai chloro atomai lieka laisvi ir vėl dalyvauja šiame procese (kiekviena chloro molekulė sunaikina milijoną ozono molekulių prieš jas pašalinant). iš atmosferos kitomis cheminėmis reakcijomis). Dėl šios transformacijų grandinės ozonas pradeda nykti iš atmosferos virš Antarktidos, sudarydamas ozono skylę. Tačiau netrukus, atšilus, Antarkties sūkuriai subyra, į teritoriją veržiasi grynas oras (su nauju ozonu), o skylė išnyksta.
1989 m. vasario mėn. mokslininkai ištyrė stratosferą virš Arkties ir atrado tų pačių cheminių veiksnių buvimą. Jie padarė išvadą, kad ir čia ozono lygis gali smarkiai sumažėti. Tai priklausys tik nuo konkrečių kitų metų oro sąlygų. Jei virš Arkties susidarys ozono skylė, pasekmės bus daug rimtesnės, nes... yra daug daugiau organizmų, kurie gali būti pažeisti. Netgi periodiškas tokios skylės atidarymas virš Antarktidos yra kupinas didelių jūrų fitoplanktono nuostolių. Ir tai, savo ruožtu, labai paveiks beveik visus Antarkties gyvūnus nuo pingvinų iki banginių, nes fitoplanktonas yra beveik visų šio regiono maisto grandinių pagrindas. Jei dabartinis CFC išmetimas į atmosferą tęsis, galime tikėtis, kad ozono skylės virš ašigalių išsiplės ir „gilės“. Natūralu, kad tai lems ozono sluoksnio plonėjimą visoje planetoje, o tai visiškai nepriimtina tiek gyvūnų pasauliui, tiek visai žmonijai.
Tačiau yra ir kitas požiūris. Iš kur atsiranda ozono skylės iš toli nuo technogeninių regionų, pavyzdžiui, Jakutijoje, Tibete ir negyvenamose Sibiro vietose? Yra nuomonė, kad atmosferos cirkuliacijos pokyčius sukelia stacionarios planetinės bangos, kurios prasiskverbia į stratosferą žiemos-pavasario laikotarpiu, labai paveikdamos ozono ir kitų jo komponentų pasiskirstymą vidutinėse ir aukštosiose platumose. Vienas iš šių bangų šaltinių yra skirtingos temperatūros žemynų ir vandenynų paviršiuose, todėl vandenyno paviršiaus temperatūros pokyčiai turi įtakos bangų aktyvumui. Ilgai silpstant bangų aktyvumui, stratosferoje sustiprėja vakarų vėjai, vėsta jos apatinė dalis, susidaro poliariniai stratosferos debesys, taigi ir sąlygos ozono ardymui. Cirkuliacija stratosferoje per pastaruosius 20 metų galėjo labai pakisti. Taigi pagrindinė ozono „skylės“ Antarktidoje priežastis gali būti ilgalaikis bangų aktyvumo susilpnėjimas stratosferoje, susijęs su labai lėtais procesais Pasaulio vandenyne.
Palyginę stratosferos banginio aktyvumo ir ozono kiekio pokyčius 1979-1992 m., ekspertai padarė išvadą, kad aktyvumo susilpnėjimą lemia ozono koncentracijos mažėjimas vidutinėse ir aukštosiose platumose dėl mažesnio tarpplatumos mainų. Atrodo, kad 1980 m. vasarą cirkuliacija stratosferoje smarkiai pasikeitė ir susidarė sąlygos ozono „skylei“ susidaryti.
Pastaruoju metu ozono skylių atsiradimas periodiškai buvo stebimas visame žemės paviršiuje. Be to, plonėja ir pats Žemės ozono sluoksnis. Žmonėms tai kelia grėsmę odos vėžio atsiradimui. Bet jei žmogus gali apsisaugoti nuo ultravioletinių spindulių, tada gyvūnų ir augalų pasaulis prieš jį lieka neapsaugotas.
Mokslininkai ieško būdų, kaip atkurti ozono sluoksnį. Iš pradžių šiam tikslui buvo pasiūlyta statyti gamyklas ozonui gaminti, o vėliau jį lėktuvu pristatyti į atmosferą. Kitas variantas – sukurti balionus su lazeriais, maitinamais saulės baterijomis, kurie naudos deguonį ozonui sukurti. Realiausia išeitis iš šios situacijos – sumažinti miškų kirtimą ir didinti žaliuosius plotus.
Išvada.
Ozono sluoksnio problema yra viena iš mūsų laikų pasaulinių problemų. Kaip žinia, gyvybė Žemėje atsirado tik po to, kai susiformavo apsauginis planetos ozono sluoksnis, dengiantis ją nuo atšiaurios ultravioletinės spinduliuotės. Būtent todėl, siekiant apsaugoti ozono skydą, buvo sušaukta daug įvairių konferencijų ir simpoziumų, dėl kurių buvo pasiekti tam tikri susitarimai žalingų pramonės šakų mažinimo srityje. Visų pirma, 1985 m. kovo 22 d. buvo priimta Vienos konvencija „Dėl ozono sluoksnio apsaugos“, kurioje konvencijos šalys susitarė dėl būtinybės atlikti sistemingus ir fundamentalius su ozono sluoksniu susijusius tyrimus. teisės aktuose reikalavimus dėl ozono sluoksnį ardančių medžiagų emisijų mažinimo ir panaikinimo, taip pat sukurti specialią tarptautinę ozono sluoksnio apsaugą skatinančią ir koordinuojančią instituciją – Ozono sekretoriatą. 1989 m. Helsinkyje vykusiame susitikime buvo planuota iki 2000 metų visiškai atsisakyti chlorfluorangliavandenilių naudojimo gamyboje. Tačiau problema nėra tokia paprasta, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Faktas yra tas, kad jau pagamintuose šaldytuvuose ir oro kondicionieriuose susikaupė per daug CFC: jiems nuolat skylant, kenksmingų dujų kiekis atmosferoje dar daug metų didės, net jei gamyba bus visiškai ir nedelsiant uždrausta. .
Norint toliau sėkmingai, reikia imtis šių priemonių:
1) Tęskite ozono sluoksnio stebėjimą, kad greitai stebėtumėte netikėtus pokyčius; užtikrinti, kad šalys laikytųsi priimtų susitarimų;
2) Tęsti darbus, siekiant nustatyti ozono sluoksnio pokyčių priežastis ir įvertinti naujų cheminių medžiagų kenksmingas savybes, susijusias su ozono sluoksnio ardymu ir įtaka klimato kaitai apskritai;
3) Toliau teikti informaciją apie technologijas ir pakaitinius junginius, kurie leidžia naudoti šaldymo, oro kondicionavimo ir izoliacines putas nepažeidžiant ozono sluoksnio.
Bibliografija.
1. Nebel B., Environmental Science, T.1 (Kaip veikia pasaulis), M., 1993 m
2. Gvishiani D.M., Romos klubas. Kūrybos istorija, rinktiniai pranešimai ir pasisakymai, oficiali medžiaga, M., 1997 m
3. Mikael P. Todaro, Ekonominė plėtra, M., 1997 m
O šiuo metu tuose regionuose, kur ryškiausias ozono sluoksnio plonėjimas, žalumynų nudegimas, pomidorų daigų, saldžiųjų paprikų žūtis, agurkų ligos, pastebimas augimo slopinimas ir augalų produktyvumo mažėjimas.
Fitoplanktono, kuris yra Pasaulio vandenyno mitybos piramidės pagrindas, skaičius mažėja. Čilėje užregistruoti regėjimo praradimo atvejai žuvims, avims ir triušiams, medžių augimo pumpurų žūtis, nežinomo raudonojo pigmento sintezė dumbliams, dėl kurių apsinuodijami jūros gyvūnai ir žmonės, taip pat „velnio vėmimas“. kulkos“ – molekulės, kurios, esant mažoms koncentracijoms vandenyje, turi mutageninį poveikį genomui, o didesniu lygiu – panašų į radiacinį poveikį. Jie nėra biologiškai skaidomi, neutralizuojami, nesunaikinami verdant – vienu žodžiu, apsaugos nuo jų nėra.
Paviršiniuose dirvožemio sluoksniuose vyksta kintamumo pagreitis, keičiasi ten gyvenančių mikroorganizmų bendrijų sudėtis ir santykiai.
Nuslopinama žmogaus imuninė sistema, daugėja alergijos atvejų, stebimas pagreitėjęs audinių, ypač akių, senėjimas, dažniau formuojasi katarakta, sergamumas odos vėžiu, piktybiniai pigmentiniai dariniai odoje. . Pastebėta, kad šie neigiami reiškiniai dažnai atsiranda saulėtą dieną kelias valandas pabuvus paplūdimyje.
Ozono sluoksnio naikinimas, kuris, beje, signalizuoja apie deguonies tiekimo sumažėjimą, vyksta labai intensyviai ir 1995 m. pasiekė 35% (virš Sibiro) ir 15% (virš Europos). Be pirmiau aprašyto įvairių spindulių spektro ir intensyvumo pokyčio, turinčio jiems būdingą biologinį poveikį, tai reiškia planetos elektromagnetinio lauko parametrų pažeidimą, susidariusį pasauliniu ir regioniniu lygiu (pavyzdžiui, per tokias nelaimes kaip kaip Černobylis) jonizuojančiosios spinduliuotės galios padidėjimas. Didėjant magnetinio lauko virpesių dažniui, pastebimi kai kurių smegenų funkcijų pokyčiai. Sudaromos prielaidos neurozių atsiradimui, individo psichopatizacijai, encefalopatijoms, neadekvačiam reagavimui į supančią tikrovę, net neaiškios kilmės epileptoidiniams priepuoliams tradicinės idėjos apie jų priežastis požiūriu. Tas pats pastebimas ir itin aukštos įtampos elektros perdavimo linijų srityje.
Šios neigiamos pasekmės padidės, nes net jei pagal 1987 m. Monrealio protokolo reikalavimus pereisime prie ozono neardančių medžiagų šaldymo agregatuose ir aerozolių pakuotėse, bus jaučiamas jau susikaupusių freonų poveikis. daugelį metų, o iki XXI amžiaus vidurio. Ozono sluoksnis suplonės dar 10–16%. Skaičiavimai rodo, kad jei freonų srautas į atmosferą būtų sustojęs 1995 metais, tai iki 2000 metų ozono koncentracija būtų sumažėjusi 10%, o tai dešimtmečiais būtų padariusi žalą visai gyvybei. Jei taip neatsitiks, o šiandien būtent taip, tai iki 2000 m. ozono koncentracija sumažės 20 proc. Ir tai jau kupina daug rimtesnių pasekmių.
Tiesą sakant, būtent taip ir vyksta, nes 1996 metais nebuvo įgyvendintas nei vienas tarptautinis sprendimas nutraukti freonų gamybą. Tiesa, 1987 metų Vienos konvencijos ir Monrealio protokolo reikalavimus įvykdyti ne taip paprasta, juolab kad nėra efektyvios jų įgyvendinimo stebėsenos sistemos, nenustatytos pramoninės propano-butano mišinių gamybos technologijos ir kt. Prie to reikia pridurti, kad jei pagal Monrealio protokolą jį pasirašiusios šalys įsipareigojo iki 2000 m. sumažinti šaltnešių gamybą 50 proc., tai Londono konferencijoje, vykusioje 1990 m., buvo reikalaujama iki šios datos visiškai uždrausti jų gamybą. , o 1992 m. Kopenhagoje šios rezoliucijos formuluotė sugriežtėjo, o ozono sluoksnį ardančių pramonės šakų uždarymas turi būti įvykdytas iki 1996 m., patiriant įvairių sankcijų.
Padėtis tikrai kritinė, tačiau dauguma šalių tam nepasirengusios. Jau nekalbant apie kosmoso klubo šalis, kurių raketos ozono sluoksnį kankina ne mažiau nei chlorfluorangliavandeniliai. Kosminės raketos ne tik ardo ozoną. Jie atmosferą teršia nesudegusiu ir itin toksišku kuru (Cyclone, Proton, Shuttle, Indijos ir Kinijos raketomis) ne mažiau nei antžeminės transporto priemonės, todėl laikas įvesti tarptautines jų paleidimo kvotas. Bet kokiu atveju, ozono sluoksnis naikinamas šiuo metu nemažėjančiais tempais, o ozono sluoksnį ardančių medžiagų koncentracija atmosferoje kasmet didėja po 2%, nors devintojo dešimtmečio viduryje jų augimo tempas siekė 4% per metus. .
Ir gauname visą paveikslą, aprašytą Šv. Jono Teologo apreiškime: „Ketvirtasis angelas išliejo savo taurę ant saulės ir jam buvo duota, kad sudegintų žmones ugnimi ir sudegino jie piktžodžiavo Dievo vardui, kuris turi valdžią šioms negandoms, ir nesusimąstė, kad suteiktų Jam šlovės“.
Naudotos knygos :
1) http://www.godmol.ru
Svetainė yra švietimo portalas.
2) http://www.ecoproblems.org
Aplinkos problemoms skirta svetainė.
3) http://allformgsu.ru
Mokomasis portalas studentams.
Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija
Federalinė valstybinė biudžetinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga
Valstybinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga „Sibiro valstybinis aviacijos universitetas“
pavadintas akademiko M.F. Reshetnevas“
Kursas: "Ekologija"
Tema: „Ozono sluoksnio naikinimas. Kovos metodai"
Baigė: studentas gr. IUZU -04
Fiodorovas A.V.
Železnogorskas 2014 m
Įvadas
Ozono ir ozono ekrano vaidmuo mūsų planetos gyvybei
Atmosferos aplinkos problemos
1 Ozono sluoksnio sumažėjimas ir jį įtakojantys veiksniai
2 Ozono sluoksnį ardančios medžiagos ir jų veikimo mechanizmas
3 Ozono sluoksnį ardančių medžiagų gamyba Rusijoje
4 "ozono skylės"
Ozono sluoksnio ardymo įtaka gyvybei Žemėje
Kaip galite padėti savo planetai
1 Priemonės, kurių buvo imtasi ozono sluoksniui apsaugoti
2 Ozono sluoksnio atkūrimo projektai
Jonizatorių vaidmuo žmogaus gyvenime
Išvada
Bibliografija
Įvadas
XX amžiuje išryškėjo klimato kaitos požymiai. Žemė tapo šiltesnė. Praėjęs šimtmetis buvo šilčiausias tūkstantmetyje. Su kuo tai susiję? Kokias pasekmes tai gali sukelti? Jau seniai domimės aplinkosaugos problemomis. Praėjusio šimtmečio pabaigoje mokslo sluoksniuose buvo daug rašoma ir diskutuojama apie atmosferos problemas, ozono ir ozono ekrano vaidmenį, buvo plačiai nušviesta spaudoje. Todėl mes turėjome idėją apie tai. Tačiau dirbdami prie temos „Atmosferos problemos: ozonas“ šiek tiek pakeitėme savo nuomonę apie atmosferos problemą ir Žemės ozono sluoksnio būklę. Ar žmogus ir jo įtaka buvo pagrindinė šios problemos priežastis? Ši tema aktuali ir svarbi šiandien, kaip ir anksčiau.
Tikslas: Ozono sluoksnio problemų tyrimas;
Tikslai: Išsiaiškinti žmogaus veiklos įtaką klimato kaitai planetoje;
Hipotezė: žmogus tik iš dalies kaltas dėl šios problemos;
Tyrimo objektas: Ozono sluoksnis;
Tyrimo objektas: Ozono sluoksnis kaip gyvybės Žemėje sąlyga ir jį ardantys veiksniai.
Dirbdami su šia tema, studijavome ir analizavome literatūrą: vadovėlius, žurnalų straipsnius, žinynus ir analitinį metraštį „Rusija mus supančiame pasaulyje“. Atlikdami šį darbą norėjome išreikšti savo šios problemos viziją, galimas jos pasekmes aplinkai ir žmogaus galimybes daryti įtaką šios problemos sprendimui.
1. Ozono ir ozono ekrano vaidmuo mūsų planetos gyvybei
Ozonas yra triatominis deguonis (O3), gana retos intensyviai mėlynos spalvos dujos, žemoje temperatūroje (-112 ° C) virsta tamsiai mėlynu skysčiu, o žemesniu aušinimo metu susidaro tamsiai violetiniai kristalai. Ozonas yra itin toksiškas (net daugiau nei anglies monoksidas), jo didžiausia leistina koncentracija ore yra 0,00001%. Mėlyną Žemės atmosferos spalvą iš dalies lemia ozonas. Ozono yra atmosferoje virš Žemės nuo 15 iki 50 km, labai mažomis koncentracijomis – net iki 70 km aukščio. Didžiausia jo koncentracija yra maždaug 40 km aukštyje virš Žemės paviršiaus.
Ozono aplinka yra agresyvi aplinka, kuri ėsdina geležį, ėsdina organinius junginius, yra dezinfekcinis tirpalas (skysčiuose).
Daugiausia ozono susidaro viršutiniuose atmosferos sluoksniuose veikiant ultravioletiniams spinduliams. Jo koncentracija priklauso nuo ultravioletinės spinduliuotės iš Saulės intensyvumo įvairiais bangos ilgiais. Saulės ultravioletinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis mažesnis nei 230 nm, padidina ozono sluoksnį. Radiacijos padidėjimas ilgesniuose bangos ilgiuose sukelia temperatūros padidėjimą ir, atvirkščiai, ardo ozoną.
Ultravioletinė šviesa suskaido įprastas deguonies molekules į atomus, o šie laisvieji atomai prisijungia prie deguonies molekulių, sudarydami naudingą kelių milimetrų ozoną 19–40 km aukštyje virš Žemės paviršiaus. Šiek tiek ozono su oro srovėmis prasiskverbia į apatinius atmosferos sluoksnius.
Apie atmosferos ozono sluoksnį mokslininkai sužinojo XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje. Kartu su matoma šviesa Saulė skleidžia ultravioletines bangas. Ypač pavojinga yra trumpųjų bangų kietosios ultravioletinės spinduliuotės dalis. Visa gyvybė Žemėje yra apsaugota nuo agresyvaus ultravioletinės spinduliuotės, kuri pasižymi dideliu biologiniu aktyvumu, poveikio, nes daugiau nei 90 % jo sugeria ozono sluoksnis, vadinamasis ozono ekranas. (Pagal medžiagą iš „Geologinės aplinkos apsaugos vadovo“)
Ozono ekranas yra atmosferos sluoksnis, kuris glaudžiai sutampa su stratosfera, esantis 7–8 km (ties ašigaliai) ir 17–18 km (ties pusiauju) ir 50 km aukštyje virš planetos paviršiaus ir kuriam būdingas padidėjusi ozono koncentracija, atspindinti kietą trumpųjų bangų / ultravioletinę / kosminę spinduliuotę, pavojinga gyviems organizmams. Didžioji ozono dalis randama stratosferoje. Stratosferos ozono sluoksnio storis, sumažintas iki normalių atmosferos slėgio (101,3 MPa) ir temperatūros (0 ° C) sąlygų Žemės paviršiuje, yra apie 3 mm. Tačiau tikrasis ozono kiekis priklauso nuo metų laiko, platumos, ilgumos ir daug daugiau. Šis sluoksnis taip pat apsaugo žmones ir laukinius gyvūnus nuo minkštųjų rentgeno spindulių. Ozono dėka tapo įmanoma gyvybės atsiradimas Žemėje ir vėlesnė jos raida. Ozonas stipriai sugeria saulės spinduliuotę įvairiose spektro dalyse, tačiau ypač intensyviai ultravioletinėje dalyje (kurių bangos ilgis mažesnis nei 400 nm), o ilgesnių (daugiau nei 1140 nm) bangų – daug mažiau.
Netoli Žemės paviršiaus susidaręs ozonas vadinamas kenksmingu. Požeminiuose sluoksniuose ozonas susidaro veikiamas atsitiktinių veiksnių. Pasitaiko perkūnijos metu, žaibo metu, veikiant rentgeno aparatūrai, jo kvapas jaučiamas prie veikiančios kopijavimo įrangos. Ozono oksidais užterštame ore, veikiant saulės spinduliams, susidaro ozonas, kuris prisideda prie pavojingo reiškinio, vadinamo fotocheminiu smogu, susidarymo. Kai šviesos spinduliai reaguoja su išmetamosiose dujose ir pramoniniuose dūmuose esančiomis medžiagomis, taip pat susidaro ozonas. Karštą, miglotą dieną užterštoje vietovėje ozono lygis gali pasiekti nerimą keliantį lygį. Ozono kvėpavimas yra labai pavojingas, nes jis pažeidžia plaučius. Pėstieji, įkvepiantys didelius ozono kiekius, gali uždusti ir jausti krūtinės skausmą. Prie užterštų greitkelių augantys medžiai ir krūmai nustoja normaliai augti esant didelei ozono koncentracijai.
Laimei, gamta žmogui suteikė uoslę. Žmogus puikiai jaučia 0,05 mg/l koncentraciją, kuri yra daug mažesnė už didžiausią leistiną koncentraciją, jis jaučia pavojų. Ozono kvapas yra kvarco lempos kvapas.
Bet jei ozonas yra dideliame aukštyje, tai labai naudinga sveikatai. Ozonas sugeria ultravioletinius spindulius. Tik 47% saulės spinduliuotės pasiekia žemės paviršių, apie 13% saulės energijos sugeria stratosferoje esantis ozono sluoksnis, likusią dalį sugeria debesys (remiantis informacine ir mokomąja literatūra).
ozono jonizatoriaus aplinkos atmosfera
2. Atmosferos aplinkosaugos problemos
1 Ozono sluoksnio sumažėjimas ir jį įtakojantys veiksniai
Ozono sluoksnis apsaugo gyvybę Žemėje nuo žalingos Saulės ultravioletinės spinduliuotės. Buvo nustatyta, kad per daugelį metų ozono sluoksnis šiek tiek, bet nuolat susilpnėjo kai kuriose Žemės rutulio vietose, įskaitant tankiai apgyvendintas šiaurinio pusrutulio platumose. Virš Antarktidos buvo aptikta didelė ozono skylė.
Ozono destrukcija atsiranda dėl ultravioletinių spindulių, kosminių spindulių ir tam tikrų dujų poveikio: azoto, chloro ir bromo junginių bei chlorfluorangliavandenilių (freonų). Didžiausią susirūpinimą kelia žmogaus veikla, dėl kurios sunaikinamas ozono sluoksnis. Todėl daugelis šalių pasirašė tarptautinį susitarimą dėl ozono sluoksnį ardančių medžiagų gamybos mažinimo.
Buvo pasiūlyta daug priežasčių, dėl kurių susilpnėjo ozono skydas.
Pirma, tai yra kosminių raketų paleidimai. Degdamas kuras „išdegina“ dideles skyles ozono sluoksnyje. Kažkada buvo manoma, kad šios „skylės“ užsidaro. Paaiškėjo, kad ne. Jie egzistuoja gana ilgą laiką.
Antra, lėktuvai. Ypač skrendantys 12-15 km aukštyje. Jų skleidžiami garai ir kitos medžiagos ardo ozoną. Tačiau tuo pačiu metu orlaiviai, skrendantys žemiau 12 km. Jie padidina ozono kiekį. Miestuose jis yra vienas iš fotocheminio smogo komponentų. Trečia, tai chloras ir jo junginiai su deguonimi. Didžiulis kiekis (iki 700 tūkst. tonų) šių dujų patenka į atmosferą, visų pirma dėl freonų skilimo. Freonai yra dujos, kurios nevyksta į jokias chemines reakcijas Žemės paviršiuje, verda kambario temperatūroje, todėl smarkiai padidina jų tūrį, todėl jie yra geri purškikliai. Kadangi jų temperatūra plečiasi mažėja, freonai plačiai naudojami šaldymo pramonėje.
Kasmet freonų kiekis žemės atmosferoje padidėja 8-9%. Jie palaipsniui kyla aukštyn į stratosferą ir, veikiami saulės spindulių, suaktyvėja – vyksta fotocheminės reakcijos, išskirdamos atominį chlorą. Kiekviena chloro dalelė gali sunaikinti šimtus ir tūkstančius ozono molekulių.
2004 m. vasarį NASA Žemės instituto svetainėje pasirodė žinia, kad Harvardo universiteto mokslininkai rado ozoną ardančią molekulę. Mokslininkai šią molekulę pavadino „chloro monoksido dimeru“, nes ji sudaryta iš dviejų chloro monoksido molekulių. Dimeras egzistuoja tik ypač šaltoje stratosferoje virš poliarinių regionų, kai chloro monoksido lygis yra palyginti aukštas. Ši molekulė gaunama iš chlorfluorangliavandenilių. Dimeras sukelia ozono sunaikinimą, sugerdamas saulės šviesą ir suskaidydamas į du chloro atomus ir deguonies molekulę. Laisvieji chloro atomai pradeda sąveikauti su ozono molekulėmis, todėl jo kiekis mažėja.
2 Ozono sluoksnį ardančios medžiagos ir jų veikimo mechanizmas
Freonai pirmą kartą buvo naudojami praėjusio amžiaus 20-aisiais. Freonai yra inertiškos, nedegios, lengvai gaminamos medžiagos, kurios plačiai naudojamos aerozoliuose kaip tirpikliai, naudojami gesintuvuose, šaldymo įrenginiuose kaip aušinimo skysčiai, vienkartinių polistireno indų ir pakuočių gamyboje; ir produktų saugojimui.
3 Ozono sluoksnį ardančių medžiagų gamyba Rusijoje
Freonų veikimo mechanizmas yra toks: patekę į viršutinius atmosferos sluoksnius, jie transformuojasi. Molekuliniai ryšiai nutrūksta. Dėl to išsiskiria chloras, kuris, susijungęs su ozonu, jį sunaikina:
O3 + Cl2 O2 + O + Cl2
Vienos chloro molekulės pakanka sunaikinti dešimtis tūkstančių ozono molekulių ir taip sumažinti jo kiekį atmosferoje. Kasmet pasaulyje pagaminama daugiau nei milijonas tonų freonų. Freonai yra nepastovūs ir kyla į stratosferą. Ozonas dalyvauja aktyviose fotocheminėse reakcijose su freonais ir azoto oksidais. Freonai skyla, išskirdami atominį chlorą, kuris ardo ozono sluoksnį. Tokios sąveikos vietoje ozono sluoksnis išnyksta.
Kai kurių ozono sluoksnį ardančių medžiagų oro taršos greitis pradėjo lėtėti. Iki 2030 metų jų gamyba turėtų būti visiškai sustabdyta. Per pastaruosius 15 metų freono emisijų kiekis smarkiai sumažėjo: nuo 1,1 mln. tonų iki 160 tūkst. tonų šiandien. Freonai labai lėtai pasišalina iš atmosferos ir gyvena joje dešimtmečius, o kai kurie – net 139 metus! /remiantis analitinio metraščio „Rusija mus supantis pasaulis“ medžiaga/
4 "ozono skylės"
Ozono skylėje yra mažiau ozono nei pačiame ekrane. Čia šių dujų kiekis yra 30–50% mažesnis už normą. Šio ozono sluoksnio apsauginės savybės mažėja. Daugiau nei 2000 metų bendras ozono kiekis keitėsi mažai. Tai liudija atmosferos dujų sudėties rekonstrukcija, atlikta remiantis oro burbuliukų iš Antarkties ledo šerdžių analizės rezultatais.
1974 metais amerikiečių mokslininkai S. Rowland ir M. Molina išsiaiškino, kad Žemės ozono sluoksnis ardomas veikiant chlorui, kurio yra freonuose. Nuo tada mokslo pasaulis suskilo į dvi dalis. Kai kas mano, kad ozono sluoksnio storio svyravimai yra visiškai natūralūs ir yra reguliuojami visiškai natūralių, natūralių procesų; kiti mano, kad dėl ozono kančių kalti žmonės ir jų technologinis poveikis aplinkai.
1995 metais mokslininkai Rowlandas, Molina ir vokiečių mokslininkas P. Crutzenas buvo apdovanoti Nobelio premija už ozono susidarymo ir irimo žemės atmosferoje tyrimus. Ozono koncentracija paprastai yra padidėjusi poliariniuose ir subpoliariniuose regionuose. Tyrinėdami ozono koncentraciją atmosferoje, naudodami palydovinius stebėjimus, mokslininkai pastebėjo, kad bendras stratosferos ozono kiekis mažėja kiekvieną pavasarį: 1986 - 1991 m. jo kiekis virš Antarktidos buvo 30 – 40 % mažesnis nei 19967 – 1971 m., o 1993 m. bendras stratosferos ozono kiekis sumažėjo 60 %, o 1987 – 1994 m. mažas jo kiekis pasirodė rekordinis: beveik keturis kartus mažesnis už normą. 1994 m., per šešias pavasario savaites virš Antarktidos, ozonas visiškai išnyko apatiniuose stratosferos sluoksniuose.
Taigi kiekvieną pavasarį reikšmingas ozono sluoksnio ardymas buvo nustatytas pirmiausia virš Antarktidos, o vėliau ir virš Arkties. Kiekvienos skylės plotas yra apie 10 milijonų km2. Dabar išsiaiškinta, kaip susidaro Antarkties ozono skylė: ji atsiranda dėl daugelio Antarkties atmosferoje vykstančių procesų derinio. Čia lemiamą vaidmenį atlieka freonai, kurie tiekia chlorą ir jo oksidus, ir vadinamieji poliariniai stratosferos debesys, susidarę per poliarinę naktį labai šaltoje stratosferoje. Taigi, jei CFC emisija tęsis, galime tikėtis, kad „skylės“ išsiplės virš polių.
Ozono skylės dydis, taip pat ozono kiekis joje gali labai skirtis. Keičiantis vyraujančių vėjų krypčiai, ozono skylė prisipildo ozono molekulių iš gretimų atmosferos sričių, o ozono kiekis gretimose vietose mažėja. Skylės gali net judėti. Pavyzdžiui, 1992 m. žiemą ozono sluoksnis virš Europos ir Kanados suplonėjo 20 proc.
Dabar pasaulyje veikia daugiau nei 120 ozonometrinių stočių, iš jų 40 Rusijoje. Bendras ozono kiekis iš Žemės paprastai matuojamas Dobsono spektrofotometru. Tokių matavimų tikslumas yra +1-3%. Rusijoje bendram ozono kiekiui matuoti dažniau naudojami filtravimo ozonometrai, jų matavimų tikslumas yra šiek tiek mažesnis. Ozono pasiskirstymas atmosferoje taip pat tiriamas naudojant palydovuose sumontuotus instrumentus (Rusijoje – palydovas Meteor, JAV – palydovas Nimbus).
Ozono skylė susidaro virš tų vietovių, kuriose yra susitelkusios ozono sluoksnį ardančių medžiagų gamybos įmonės. 70–80-aisiais ozono koncentracijos sumažėjimas Rusijos teritorijoje buvo epizodinis. Tačiau nuo antrosios 90-ųjų pusės žiemą šis reiškinys buvo pradėtas reguliariai stebėti didelėse Rusijos teritorijose. Pastaraisiais metais virš Sibiro ir Europos formuojasi ozono skylės, dėl kurių daugėja žmonių odos vėžio ir kitų ligų. Tai tikrai turės įtakos kitiems planetos gyventojams (remiantis medžiaga iš svetainės www.nature.ru).
3. Ozono sluoksnio ardymo įtaka gyvybei Žemėje
Ozono kiekio sumažėjimas viršutiniuose atmosferos sluoksniuose planetos mastu 3-6% padidina žmonių ir gyvūnų odos vėžį, iki 150 tūkstančių kataraktos atvejų, nes pralaidumas atmosferos ultravioletinių spindulių kiekis padidėja 2%. Ultravioletiniai spinduliai taip pat daro žalingą poveikį organizmo imuninei sistemai, todėl jis tampa jautresnis infekcinėms ligoms (pavyzdžiui, maliarijai). Ultravioletiniai spinduliai taip pat naikina augalų ląsteles – nuo medžių iki javų, mažina fitoplanktono augimo greitį, spartina gyvūnų jūrinių ir vandenynų gyvybės formų nykimą dėl sumažėjusio augalinio maisto kiekio. Saulės rentgeno ir ultravioletinių spindulių proveržis pro ozono skylę, kurios fotonų energija 50 - 100 kartų viršija matomo spektro spindulių energiją, padidina miškų gaisrų skaičių.
4. Kaip galite padėti savo planetai
1 Priemonės, kurių buvo imtasi ozono sluoksniui apsaugoti
Tarptautinė bendruomenė, susirūpinusi šia tendencija, jau įvedė freonų emisijos apribojimus. 1985 metais Vienoje (Austrija) buvo priimta Vienos konvencija dėl Žemės ozono sluoksnio apsaugos. Pagrindinės šios konvencijos nuostatos buvo šios:
bendradarbiavimas ozono sluoksnio pokyčius įtakojančių medžiagų ir procesų tyrimų srityje;
alternatyvių medžiagų ir technologijų kūrimas;
ozono sluoksnio stebėjimas;
bendradarbiavimas kuriant ir taikant priemones, skirtas kontroliuoti veiklą, sukeliančią neigiamą poveikį ozono sluoksniui;
bendradarbiavimas kuriant ir perduodant technologijas ir mokslo žinias.
1987 metais 56 šalių vyriausybės (tarp jų ir SSRS) pasirašė Monrealio protokolą, pagal kurį iki XXI amžiaus pradžios fluorchloro angliavandenilių gamyba turėtų būti sumažinta perpus. Vėlesniuose susitarimuose – 1990 m. Londone, 1992 m. – Kopenhagoje yra raginimas visiškai sustabdyti šių medžiagų gamybą.
Lengviausias būdas išspręsti problemą buvo aerozoliuose freonus pakeisti kitomis medžiagomis – jie pakeičiami angliavandenilių raketinėmis medžiagomis, tokiomis kaip propanas ar butanas. Rusijoje aerozolius su angliavandenilių propelentu nuo 1994 metų gamina Kazanės UAB „Hiton“.
Didžiausius sunkumus gaminant šaldymo įrangą sukelia ozonui nekenksmingų medžiagų įvedimas. Jau yra naujų, ozono sluoksnio neardančių šaltnešių, tokių kaip šaltnešiai R-134A, R-404A, R-407C, R-507 ir kai kurie kiti. Tačiau jie gaminami ne Rusijoje. Jie labai brangūs. Naujų šaltnešių gamintojai neslepia, kad šiuos naujus šaltnešius pakeis kiti, dar geresni (viena pirmaujančių jų gamintojų – amerikiečių korporacija DuPont). Šiandien egzistuojantys nauji šaltnešiai rinkoje ilgai neišliks.
Tiesą sakant, kas 5-6 metus buvo pravestas kursas keisti šaltnešį (o kartu ir alyvą, atsargines dalis, jei ne visą įrangą). Tai, kas Vakaruose tapo norma buitinės technikos srityje, perkeliama į pramoninį šaldymą. Kuris vartotojas tai toleruos? Ypač Rusijoje ir NVS šalyse. Visa tai reikalauja didelių išlaidų. Ekonominiai sunkumai čia dideli, todėl freonai vis dar daugiausia naudojami šaldymo įrenginiuose. Vien Rusijoje vienkartiniam visos šaldymo įrangos degalų papildymui prireiktų 30-35 tūkstančių tonų freonų. Jo metinis degalų papildymo kiekis – 4,5 tūkst. tonų.
Freono krizė privertė kurti naujus perspektyvius šalčio gamybos būdus. Kompresorinės šaldymo mašinos išgyveno paskutinius dešimtmečius. Labiausiai tikėtina, kad pagrindinis šalčio šaltinis pramoniniuose šaldymo įrenginiuose bus endoterminės cheminės reakcijos, vykstančios sugeriant šilumą. Teoriniais skaičiavimais, tokių aušintuvų energijos vartojimo efektyvumas turėtų būti 1,5 - 2 kartus didesnis nei kompresorinių sistemų (remiantis V. N. Kiseliovo knygos „Ekologijos pagrindai“ ir analitinės metraščio „Rusija visame pasaulyje“ medžiaga). mes“)
2 Ozono sluoksnio atkūrimo projektai
Remiantis tinklalapio www.natura.ru medžiaga, fizikų skaičiavimais, išvalyti atmosferą nuo freonų įmanoma vos per metus, naudojant kaip energijos šaltinį vieną 10 galios atominės elektrinės bloką. GW. Yra žinoma, kad saulė per sekundę gamina 5-6 tonas ozono, tačiau sunaikinimas vyksta greičiau. Norint atkurti ozono sluoksnį, jis turi būti nuolat įkraunamas. Vienas pirmųjų mūsų planetos gydymo projektų buvo, bet liko neįgyvendintas, toks projektas: ant žemės turėjo būti įkurtos kelios „ozono“ gamyklos, o krovininiai lėktuvai turėjo „išmesti“ ozoną į viršutinius atmosferos sluoksnius.
Šiuo metu yra ir kitų projektų: gauti dirbtinį ozoną stratosferoje. Norėdami tai padaryti, į Žemės orbitą reikia paleisti 20–30 palydovų su lazeriais. Kiekvienas palydovas yra 80–100 tonų sverianti kosminė platforma, kurioje yra saulės konvektorius – „šilumos gaudyklė“, kuri kaupia saulės energiją ir šilumą paverčia elektra. Lazerio spinduliai turėtų „sukratyti“ ozono molekules, o tada, padedant Saulei, procesas vyks savaime. Šio projekto idėja – sukurti 20 tūkstančių tonų ozono ir išlaikyti šį skaičių tol, kol žmonės sugalvos ką nors geresnio.
Iš jau egzistuojančių apsaugos nuo ozono programų galima paminėti Rusijos ir Amerikos projektą „Meteor 3 - TOMS“. Dar vieną būdą siūlo Rusijos konsorciumas Interozon: gaminti ozoną tiesiai į atmosferą. Netrukus kartu su vokiečių įmone „Dasa“ į 15 km aukštį planuojama pakelti balionus infraraudonųjų spindulių lazeriais, kurių pagalba jie iš dviatominio deguonies gali gaminti ozoną. TKS pagalba galima sukurti kelias kosmines platformas su energijos šaltiniais ir lazeriais maždaug 400 km aukštyje. Lazerio spinduliai bus nukreipti į centrinę ozono sluoksnio dalį ir nuolat jį papildys. Šio projekto energijos šaltinis galėtų būti saulės baterijos. Astronautai šiose platformose būtų reikalingi tik periodinėms apžiūroms ir remontui. Taip, yra ozono sluoksnio atkūrimo projektų, tačiau jie visi reikalauja didžiulių finansinių išlaidų, o ar jie bus įgyvendinti, parodys laikas (iš A.D. Yanshin knygos „Mokslinės gamtos apsaugos ir ekologijos problemos“).
5. Jonizatorių vaidmuo žmogaus gyvenime
Oro jonai gali būti teigiami arba neigiami. Molekulės krūvio susidarymo procesas vadinamas jonizacija, o įkrauta molekulė – jonu arba oro jonu. Jei jonizuota molekulė nusėda ant dalelės ar dulkių dėmės, toks jonas vadinamas sunkiuoju jonu.
Sunkieji jonai kenkia žmogaus sveikatai, o lengvieji, ypač neigiami, turi naudingą ir gydomąjį poveikį. Neigiami oro jonai mažina nuovargį, nuovargį, mažina ligas, stiprina imuninę sistemą. Kalnų ore abiejų krūvių oro jonų skaičius siekia 800-1000 kubiniame centimetre. O kai kuriuose kurortuose jų skaičius išauga iki kelių tūkstančių. Miestų ore lengvųjų jonų skaičius gali sumažėti iki 50-100, o sunkiųjų jonų gali padidėti iki dešimčių tūkstančių kubiniame centimetre.
Padaryti orą „gyvą“ reiškia sukurti ore tokios koncentracijos deguonies jonus, kokia yra kalnų kurortų ore. Tam skirti oro jonizatoriai.
Oro jonizatoriai yra skirti sukurti neigiamus oro jonus patalpoje. Jonizatorių gamintojai taip susirūpinę dėl savo prietaisų elektrodų įtampos. Kodėl? Atsakymas paprastas! Nes kuo didesnė įtampa, tuo didesnis oro jonų sklidimo diapazonas. Tai žino visi gamintojai ir net daugelis vartotojų. Tačiau šiuos įrenginius kuriantys inžinieriai taip pat žino, kad didžiausias leistinas elektromagnetinio lauko stiprumas (MPT) turi būti ne didesnis kaip 25 kV/m.
Iki šių dienų plačiai paplito 50 kV įtampos jonizatoriai; 30kV; 25kV.
Jei jonizatoriaus elektrodo įtampa yra 50 kV, tada norint sužinoti, kokiu atstumu žmogus turėtų būti, reikia atlikti paprastus skaičiavimus. Padalinę įtampą prie elektrodo iš PDN, gauname 2 metrus (50:25 = 2). Tai reiškia, kad jo veikimo metu prie šio įrenginio negalima priartėti arčiau nei 2 metrai.
Pavyzdžiui, Malm-Aeron jonizatorių apskaičiuojame taip: 10: 625 = 0,4 m
Labiausiai galingas šalies medicinos įstaigose buvo atlikti klinikiniai šiuolaikiniai Čiževskio sietynas (jonizatoriai) ir patvirtino unikalų aerojonų terapijos poveikį gydant astmą. Tai yra Mokslinių tyrimų institutas, pavadintas. Sklifosovskis, Rusijos mokslų akademijos Aukštosios nervų veiklos ir neurofiziologijos institutas, Rusijos mokslų akademijos Teorinės ir eksperimentinės biofizikos institutas ir kai kurie kiti. Maskvoje diagnozuojamas kas penktas vaikas bronchų astma . Tarp suaugusiųjų šia liga serga apie 14 proc. Ir situacija blogėja. Po aeroterapijos kurso 50 % pacientų priepuoliai nutrūksta iki penkerių metų. Dar 40% pastebimai pagerėjo, o traukuliai nutrūksta vidutiniškai metams. Be to, pagerėjimas dažnai pasireiškia po 4–5 oro jonų įkvėpimo seansų, o ataka sustoja praėjus 3–5 minutėms po jonizatoriaus įjungimo. Klinikiniai tyrimai parodė, kad 90% atvejų aerojonoterapija visiškai ir visam laikui pašalina bronchinės astmos apraiškas, todėl galite atsisakyti hormoninių vaistų. Be to, žymiai padidina organizmo atsparumą alergenams. Tokį efektyvų jonizatoriaus veikimą lemia, pirma, tai, kad jis išvalo orą nuo dulkių, mikrobų ir alergenų, antra, prisotina jį gydomaisiais deguonies jonais. Tyrimai Skubios medicinos tyrimų instituto bakteriologijos laboratorijoje. Sklifosovskis patvirtino, kad po 30 minučių prietaiso veikimo mikrobinis oro užterštumas sumažėja 5 kartus. Dulkių ir bet kokių alergenų kiekis ore sumažėja tiek pat. Pastarasis yra išsigelbėjimas tiems, kurie reaguoja į namų dulkes ar žiedadulkes Išvada Visame pasaulyje jau išleista milijardai dolerių vien tam, kad ozono sluoksnis visiškai neišnyktų. Mokslininkai apskaičiavo, kad net jei bus imtasi priemonių ir sustos visa ozono sluoksnį ardanti žmogaus veikla, jam visiškai atkurti prireiks 100-200 metų. Daugelis mokslininkų vis dar mano, kad kalbos apie „ozono skyles“ yra audra arbatos puodelyje. Ir, ko gero, ją pradėjo kelios Vakarų kompanijos, kurios turi labai didelį ekonominį susidomėjimą šia problema. Taip pat susimąstėme: ar dėl ozono sluoksnio sumažėjimo kaltas tik žmogus? Tikriausiai ne. Galbūt ne freonai yra pagrindiniai ozono sunaikinimo kaltininkai. Rusijos mokslininkai iš Maskvos valstybinio universiteto Geologijos fakulteto ozono skylių atsiradimą sieja su vandenilio ir metano išmetimu dėl gilių vandenynų gedimų, palyginti su tuo, bet kokie žmogaus šaldytuvai atrodo apgailėtinai. Visi veiksniai yra svarbūs. Katastrofiški ugnikalnių išsiveržimai su didžiuliu teršalų išmetimu į atmosferą, vandenynų lūžiai, sukeliantys galingus cunamius ir taifūnus, žemės drebėjimai su žemės plutos gedimais sukelia galingą dujų ir dulkių išmetimą į atmosferą. Asmuo negali daryti įtakos šiems veiksniams. Galbūt jie turi daug didesnę įtaką planetos ozono sluoksnio sunaikinimui nei žmogaus įtaka. Juk ugnikalniai visada išsiverždavo, o išmetamosiose dujose taip pat yra fluoro ir chloro darinių. Kamčiatkos ugnikalniai ir ugnikalniai Indonezijoje išmeta į atmosferą gamtines dujas, savo sudėtimi panašias į freoną-11 ir freoną-12. Žemės ozono sluoksnį atkuria tie patys saulės spinduliai, kurie jį sukuria. Nieko negrįžtamo neįvyksta. Svarbiausia čia yra periodiniai svyravimai. Palydoviniai stebėjimai tai įtikinamai rodo. Žmonės žino, kad po visiško ozono išnykimo iš atmosferos įvyks katastrofa: neišvengiama visų gyvų dalykų, įskaitant žmones, mirtis. Bet tai neturėtų atsitikti. Tikime, kad žmonės padės mūsų planetai nesusirgti. Šiandien žmonės galvoja ir imasi veiksmų, kad sumažintų savo neigiamą poveikį atmosferos pokyčiams ir ozono sluoksnio nykimui. Bibliografija Karolis. I.I., Kiselevas A.A. Kas ar kas ardo Žemės ozono sluoksnį // Ekologija ir gyvybė - 1998. - Nr. 3 - p.30-33 Kiselevas V.N. Ekologijos pagrindai - Minskas: Universitetskae, 1998. - 143-146. Snakinas V. Ekologija ir gamtosauga. Žodynas – žinynas. - Red. Akademikas Yanshin A.L. - M.: Akademija. 2000.- 362-363. Yanshin A.D. Mokslinės gamtosaugos ir ekologijos problemos // Ekologija ir gyvybė - 1999. - Nr. 3 - p. 8-9. Rusija išoriniame pasaulyje. Analitinis metraštis. Projekto vadovas: Marfenin N.N. Pagal generolą red.: Moiseeva N.N., Stepanova S.A. - M.: MNEPU, 1998.- 67-81 Geologinės aplinkos apsaugos vadovas. T.1./ G.V. Voitkevičius, I.V. Golikovas ir kt. / Red. Voitkevičius G.V. - Rostovas prie Dono: Finiksas, 1996 m.
