Реферат: Знищення озонного шару Землі

Міністерство освіти України Київський Національний Економічний Університет (Кафедра екології) Реферат

«Знищення озонного шару Землі »

Виконав студент

I-гокурсу 17гр. 6104

ФЕФ

Юмашев Володомир.

Прийняв:_____________.

Київ 1999р.

У 1985 р. фахівціз дослідження атмосфери Британської Антарктичної Служби повідомили про абсолютнонесподіваний факт: весняний вміст озону в атмосфері над станцією Халлі-Бей в Антарктиді зменшився за період з 1977 по 1984 р. на 40%. Незабаромцей висновокпідтвердили і інші дослідники, що показали також, що область зниженого змістуозону тягнеться за межі Антарктиди і по висоті охоплює шар від 12 до 24 км, тобто значну частинунижньої стратосфери. Фактично це означало, що в полярній атмосфері є озонова «діра». Найбільш докладним дослідженням озонового шару над Антарктидою був міжнародний Самолетний Антарктичний Озонний Експеримент. У його ході вчені з4 країн декількаразів підіймалися в область зниженого змістуозону і збирали детальні відомості про розміри «діри» і проходячів ній хімічні процеси. На початку 80-х років по вимірюванняхзісупутника «Німбус-7» аналогічна “діра" була виявлена і в Арктиці, щоправда вона охоплювала значно меншу площуі падіння рівня озону в ній було не таким значним — біля9%. У середньому по Земліз 1979 по 1990 р. змістозону впало на 5%.

Впершедумка про небезпеку руйнування озоновогошару була висловлена ще в кінці 1960-х років, тоді вважалося, що основну небезпеку для атмосферного озону представляютьвикиди водяної пари і оксидовазоту здвигунів надзвукових транспортних літаків і ракет. Однак, надзвукова авіація розвивалася значно менш бурхливими темпами, ніж передбачається. У цей час в комерційних цілях використовується тільки «Конкорд», що здійснюєдекількарейсів в тиждень між Америкою і Європою, звійськовихлітаків в стратосфері літають практично тільки надзвукові стратегічні бомбардувальники, такі, як B1-B або Ту-160 і розвідувальні літаки типу SR-71. Таке навантаження навряд чи представляєсерйозну загрозудля озонового шару. Викиди оксидовазоту з поверхні землівнаслідок спалення викопного паливаі масового виробництва і застосуванняазотних добрив також представляєпевну небезпеку для озонногоозонногошару, але оксидиазоту нестійки і легко руйнуються в нижніх шарах атмосфери. Запуски ракет також відбуваютьсяне дуже часто, проте, тверде паливо, що використовується в сучасних космічних системах, наприклад в твердопаливнихприскорювачах "Спейс-Шаттл" або «Аріан», може наноситисерйозний збитокозонномушару в районі запуску.

У 1974 р. вчені М. Моліна і Ф. Роуленд зКаліфорнійського університету в Ірвіне показали, що хлорфторвуглероди(ХФУ) можуть спричиняти руйнування озону. Починаючи з цього часу, так звана, хлорфторвуглероднапроблема стала однієюзосновних в дослідженнях по забрудненню атмосфери. Хлорфторвуглеродивже більше за 60 років використовуються як хладогентив холодильникахі кондиціонерах, пропіллентидля аерозольних сумішей, пінообразуючіагенти у вогнегасниках, очищувачі для електронних приладів, прихімічному чищенніодягу, привиробництві пінопластиків. Колись вони розглядалися, як ідеальні для практичного застосуванняхімічні речовини, оскільки вони дуже стабільні і неактивні, а, значить, не токсичні. Як це ні парадоксально, але саме інертністьцих з'єднаньробить їх небезпечною для атмосферного озону. ХФУне розпадаються швидко в тропосфере(нижньому шарі атмосфери, який тягнеться від поверхні землі до висоти 10 км), як це відбувається, наприклад, з переважно оксидівазоту, і, зрештою, проникають в стратосферу, верхній кордонякої розташовується на висоті біля50 км. Коли молекули ХФУпідіймаються до висоти приблизно 25 км, де концентрація озону максимальна, вони зазнають інтенсивного впливу ультрафиолетовоговипромінювання, який не проникає на менші висоти через екрануючу дію озону. Ультрафиолетруйнує стійкі в звичайнихумовах молекули ХФУ, які розпадаються на компоненти, що володіють високою реакційною здатністю, зокрема атомний хлор. Таким чином, ХФУпереносить хлор з поверхні землічерез тропосферуі нижні шари атмосфери, де менш інертні з'єднанняхлора руйнуються, в стратосферу, до шару з найбільшою концентрацією озону. Дуже важливо, що хлор прируйнуванні озону діє подібнокаталізатору: в ході хімічного процесу його кількість не меншає. В наслідок цього одинатом хлора може зруйнувати до 100 000 молекул озону, перш ніж буде дезактивірованабо повернеться в тропосферу. Зараз викид ХФУв атмосферу обчислюється мільйонами тонн, але, навіть у гіпотетичному разі повногоприпинення виробництва і використання ХФУ, негайного результату досягнути не вдасться: дія що вже попали в атмосферу ХФУбуде продовжуватисядекількадесятиріч. Вважається, що час життя в атмосфері для двох ХФУфреон-11, що найбільш широко використовуються і фреон-12 становить 75 і 100 років відповідно.

Це відкриття стурбувало як вчених, так і широку громадськість, оскільки знього слідувало, що шар озону, навколишній нашу планету, знайдетьсяв більшій небезпеці, ніж вважався раніше. Потоншення цього шару може привести до серйозних наслідківдля людства. Вміст озону в атмосфері менше за 0.0001%, однак, саме озон повністюпоглинає жорстке ультрафіолетовевипромінювання сонця, що завдає серйозних поразок кліткам живихорганізмів. Падіння концентрації озону на 1% приводить, в середньому, до збільшення інтенсивності жорсткого ультрафиолетууповерхні земліна 2%. Ця оцінка підтверджується вимірюваннями, проведеними в Антарктиді (правда, через низьке положення сонця, інтенсивність ультрафіолетув Антарктиді все ще нижче, ніж в середніх широтах). По своєму впливу на живіорганізми жорсткий ультрафіолетблизький до іонізуючих випромінювань, однак, через більші, ніж у-випромінюванні довжини хвилі, він не здатнийпроникати глибоко в тканині, і тому вражаєтільки поверхневіоргани. Жорсткий ультрафіолетволодіє достатньою енергією для руйнування ДНКі інших органічних молекул, що може викликати рака шкіри, катаракту і імунну недостатність. Природно, жорсткий ультрафиолетздатнийвикликатиі звичайніопіки шкіри і рогівки. Вже зараз у всьому світі помітно збільшення числа захворювання раком шкіри, однак, значна кількість інших чинників(наприклад, популярність загару, що зросла, що приводить до того, що люди більше часу проводять на сонці, отримуючи велику дозу УХ опромінення) не дозволяє однозначно затверджувати, що в цьому повиннозменшення змістуозону. Жорсткий ультрафіолетпогано поглинається водою і тому представляєвелику небезпеку для морських екосистем. Експерименти показали, що планктон, що мешкає в приповерховомушарі, призбільшенні інтенсивності жорсткого УХ опромінення може серйозно постраждати і навіть загинути повністю. Планктон знаходитьсяв основіхарчових ланцюжків практично всіх морських экосистем, тому без перебільшення можна сказати, що практично все життя в приповерховихшарах морів і океанів може зникнути. Рослини менш чутливі до жорсткого УХ опроміненню, але призбільшенні дози можуть постраждати і вони. Якщовміст озону в атмосфері значно поменшає, людство легко знайдеспосібзахиститися від жорсткого УХ випромінювання, але прицьому ризикує помертивід голоду.

Під тискомцих аргументів багато які країни почаливживати заходів, направленіна скорочення виробництва і використання ХФУ. З 1978 р. в США було заборонене використання ХФУв аерозолях. На жаль, використання ХФУв інших областях обмежене не було. У вересні 1987 р. 23 ведучихкраїни світупідписали в Монреалі конвенцію, що зобов'язує їх знизити споживання ХФУ. Згідно з досягнутою домовленістю, розвинені країни повинні до 1999 р. знизити споживання ХФУдо половини рівня 1986 р. Для використання в якості пропеллентав аерозолях вже знайденийнепоганий замінник ХФУ— пропан-бутановий суміш. По фізичних параметрах вона практично не поступається фреонам, але, на відміну від них, вогненебезпечна. Проте, такі аерозолі вже проводятьсяв багатьох країнах, в тому числі і в Росії. Складніше йде справа з холодильними установками — другим по величині споживачем фреонів. Справа в тому, що через полярність молекули ХФУмають високу теплоту випаровування, що дуже важливодля робочого агрегату в холодильниках і кондиціонерах. Кращим відомим на сьогодні замінником фреонівєаміак, але він токсичний і все ж поступається ХФУпо фізичних параметрах. Непогані результати отриманідля повністюфторированихвуглеводородів. У багатьох країнах ведуться розробки нових замінників, і вже досягнуті непогані практичні результати, але повністюця проблема ще не вирішена.

--PAGE_BREAK--

Використання фреонівпродовжується, і покидалеко навіть до стабілізації рівня ХФУв атмосфері. Так, за даними мережіГлобального моніторинга змін клімату, в фонових умовах — на берегах Тихого і Атлантичного океанів і на островах, вдалині від промислових і густонаселених районів — концентрація фреонов-11 і -12 в цей час зростаєз швидкістю 5-9% в рік. Разом з тим, ранні прогнози, що кажуть про те, що призбереженнісучасного рівня викиду ХФУ, до середини XXI ст. кількість озону в стратосфері може впасти вдвічі, можливо були дужепесимістичні. Бо, як з'ясувалося, діра над Антарктидою багато в чому є слідствомметеорологічних процесів. Утворення озону можливо тільки принаявності ультрафіолетаі під час полярної ночі не йде. Взимку над Антарктикою утвориться стійкий вихор, перешкоджаючий притоцібагатого озоном повітря зісередніх широт. Тому до весни навіть невелику кількість активного хлору здібно нанести серйозний збитокозонномушару. Такий вихор практично відсутній над Арктикою, тому в північній півкулі падіння концентрації озону значно менше. Багато які дослідники вважають, що на процес руйнування озону впливають полярні стратосферніхмари. Ці висотні хмари, які набагато частіше спостерігаються над Антарктикою, чим над Арктикою, утворяться взимку, коли привідсутності сонячного світла, в умовах метеорологічної ізоляції Антарктиди, температура в стратосфері падає нижче мінус 80С. Можливо, що частки цих хмар здатнікатализуватирозпад озону. Все це говорить про те, що ХФУздатнівикликати помітне пониження концентрації озону тільки в специфічних атмосферних умовах Антарктиди, яке для середніх широт не характерне в наслідок іншихкліматичних умов, а це одразу зменшує площу озонного шару, яка може піддертися розпабу.

Хоч перші похмурі оцінки були переглянені, це ні в якому разі не означає, що проблеми немає. Швидше, стало ясно, що немаєнегайної серйозної небезпеки. Навіть найбільш оптимістичні оцінки передбачаютьприсучасному рівні викиду ХФУв атмосферу серйозні биосферныепорушення удругій половині XXI в., тому скорочувати використання ХФУ, як і раніше, необхідно.

Можливості впливу людини на природу постійно зростаютьі вже досягли такого рівня, коли можливо нанести биосференепоправнийзбиток. Вже не в перший раз речовина, який довгий час вважався абсолютнонешкідливим, виявляється, насправді, надто небезпечним. Років двадцять назад навряд чи хто-небудь міг передбачити, що звичайнийаерозольний балончик може представлятисерйозну загрозудля планети загалом. До нещастя, далеко не завжди вдається вчасно передбачити, яким чином те або іншез'єднаннябуде впливати на біосферу. Однак, у випадку з ХФУтака можливість була. Але навіть післятого, як проблема ХФУбула в 1974 р. сформульована дуже небагато країн прийняли заходи по захисту природи від ХФУ, але ці заходи були недостатні. Була потрібна досить серйозна демонстрація небезпеки ХФУдля того, щоб були прийняті серйозні заходи в світовому масштабі. Потрібно помітити, що навіть післявиявлення озоннойдіри, ратифікування Монреальської конвенції одинчас знаходилосяпід загрозою. Бути може, проблема ХФУнавчить з великою увагою і опаскоювідноситись до всіх речовин, що попадають в біосферувнаслідок діяльності людства.