Научно-технический прогресс и проблемы экологии

На протяжении многих столетий искусственные, то есть антропогенные источники загрязнения окружающей среды не влияли заметно на экологические процессы, хотя некоторые отрасли индустрии, в частности металлургия и обработка металлов, были достаточно распространены еще до нашей эры. Наибольшее значение в те времена имели производства металлов (меди, серебра, золота, свинца, олова, железа, сурьмы, ртути), стекла, мыла, гончарных изделий, красок, хлеба, вина и других продуктов. Как правило, указанные продукты получали как результат окислительно — восстановительных реакций, условия протекания которых определялись эмпирическим путем. В атмосферу выделялись такие соединения, как оксиды углерода, серы и азота, пары металлов, в частности ртути, в водоемы попадали отходы красящих и пищевых производств.

Первым законом об охране окружающей среды считается вердикт английского короля Эдуарда IV (1273), который запрещал использование каменного угля для отопления помещений Лондона. За его нарушение жители подлежали казни.

К XVIII в. основными источниками загрязнения окружающей среды были бытовые сточные воды, а также продукты сгорания топлива, применяемого для отопления помещений: оксид и диоксид углерода, сажа, зола, а также сернистый ангидрид в районах, где использовался каменный уголь. Накопление отходов тогда еще существенно не влияло на общие экологические условия.

Интенсивное загрязнение окружающей среды начинается со второй половины XIX в. С изобретением паровой машины промышленность становится все значительным загрязнителем, поскольку резко возрастает потребление топлива. Развитие черной металлургии сначала с использованием древесного угля, а затем кокса все сильнее и сильнее влияет на общее загрязнение атмосферы. Интенсифицируется развитие связанных с металлургией отраслей, таких как добыча угля, добыча и производство концентратов и шихтовых материалов, наконец, возникает коксохимия, что приводит к образованию сточных вод и твердых отходов. В связи с развитием железных дорог все большим источником загрязнения атмосферы становится транспорт. В этот период число ингредиентов — загрязнителей медленно увеличивается вместе с ростом общего количества.

С появлением двигателей внутреннего сгорания и крупных тепловых электростанций, а также в связи с дальнейшим развитием химической промышленности качественный состав загрязнителей существенно изменился. В воздушный бассейн начали выбрасывать значительное количество оксидов азота, соединений свинца и ртути, а также аммиак, сероводород, углеводороды, альдегиды, бензапирен т.п.; в водоемы попадала большое количество различных химических соединений. Растут горы шлаковых отходов и терриконы, появляются первые «белые моря» содового производства, строятся шлаконакопителя.

Потребительским отношением к природе, безрассудным вмешательством в нее человек создал много экологических проблем, которые теперь вызывают оправданную тревогу.

Ежегодно в результате сжигания топлива в атмосферу попадает 20 млрд т диоксида углерода. Только при использовании угля и мазута выделяется более 150 млн т сернистого газа. Ежегодно в реки сбрасывается около 160 км3 промышленных стоков. По такой же интервал времени в почвы вносится более 500 млн т минеральных удобрений и примерно 3 млн т ядохимикатов, треть которых смывается в воды суши и океана.

Наблюдаются опасные явления, которые могут радикально изменить внешность планеты, угрожают существованию многих видов растений и животных, представляют собой опасность и для человеческого рода. Ежегодно примерно 6 млн га продуктивных земель превращается в пустыни. Через три десятилетия площадь, подвергается, таким образом, опустыниванием, будет примерно равна площади Саудовской Аравии. Ежегодно уничтожается более 11 млн га леса, и через три десятилетия площадь потерянных лесов будет примерно равна площади Индии. Значительная часть территории, на которой раньше росли леса, превращается в сельскохозяйственные земли низкого качества, которые не могут прокормить людей, живущих на этих землях.

В Европе кислые осадки уничтожают леса и озера, вызывают убытки художественный и архитектурном наследии наций; не исключается вероятность того, что вследствие пидкиснення почвы на огромных участках был нанесен практически непоправимый вред.

Вследствие сжигания минерального топлива в атмосферу выбрасывается ди — оксид углерода, что является причиной постепенного потепления глобального климата. Вследствие такого «парникового эффекта» средние глобальные температуры могут вырасти в XXI в. настолько, что изменятся районы сельскохозяйственного производства, моря выйдут из берегов и затопят прибрежные города, экономика понесет серьезные потери.

Другие газы промышленного происхождения способны повредить защитный озоновый слой планеты, вследствие чего резко возрастет число заболеваний человека и животных раком.

Озоновый экран (озоносфера), что находится на высоте 10-50 км, — это атмосферная зона с максимальным количеством озона. Своим существованием озоновый слой обязан деятельности фотосинтезирующих растений и воздействия на кислород ультрафиолетовых лучей, он защищает все живое на Земле от губительного действия этих лучей. В последние годы ученые обеспокоены тем, что толщина озонового слоя постепенно уменьшается.

В 1986 г. английским исследователем Дж. Фарманом была обнаружена озоновая дыра — разрыв в озоновом слое атмосферы Земли (диаметром более 103 км), возникший над Антарктидой и перемещающийся в населенные районы Австралии. Озоновая дыра возникла, вероятно, в результате антропогенного воздействия, в частности широкого использования в промышленности и быту хладонов (фреонов), разрушающих озоновый слой. Озоновая дыра представляет опасность живым организмам, поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерного ультрафиолетового излучения Солнца. В 1992 г. озоновая дыра обнаружена также над Арктикой, а в 1996 г. — и над центральной Европой.

Одной из актуальных и серьезных проблем, которую следует решить немедленно, является органическое загрязнение. Это хлоровуглеци, диоксиды, углеводороды, полициклические ароматические углеводороды, которые являются результатом сжигания природного топлива. Все они имеют мутагенные и канцерогенные свойства.

Ученые Земли обеспокоены такими процессами, происходящими в природе. Индустриализация растущей отравляет атмосферу, загрязняет реки, озера, моря. Добыча полезных ископаемых разрушает покров Земли. Гидроэлектростанции меняют географию целых регионов. Очень часто безрассудно и бесхозяйственно вырубается лес. Безграмотное ведение сельского хозяйства вызывает эрозию почв. Различные химикаты изменяют состав земли и воды. Мы строим города и дороги, отнимая у живой земной растительности все большую территорию — ежедневно один вид мелких животных, ежегодно — крупных животных уходят в небытие. Человечество испытывает недостаток в землях, пригодных для сельского хозяйства, ведь население Земли неуклонно растет.

Если произойдет глобальное потепление на Земле только на один градус, то сразу же пострадают неустойчивые природные системы, расположенные в тропической зоне. Достаточно, чтобы на несколько процентов сократилось количество осадков, и жизнь на значительных территориях исчезнет. Так в свое время закончила свое существование целая цивилизация на территории Сахары. Итак, надо знать не только существующие тенденции изменения среды, но и то, как они будут трансформироваться в будущем. В 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс ввел понятие «биосфера». Он выделил биосферу как самостоятельную оболочку Земли (вместе с литосферой, гидросферой и атмосферой), в которой живые организмы и места их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом. Наибольший вклад в науку о биосфере внес выдающийся естествоиспытатель В. Вернадский. Еще в 1926 г. им была опубликована книга «Биосфера», где он рассматривал закономерности функционирования биосферы как единой системы с определяющей ролью живого вещества. Четких границ биосфера не имеет. На континентах и нижняя граница углубляется до 2-3 км, а под океанами достигает глубин 0,5-1 км. Верхней границей биосферы служит озоновый экран, расположенный на высоте 23-25 км над уровнем моря.

Несмотря на колоссальные экологические резервы биосферы, некоторые антропогенные воздействия приводят к резко негативным последствиям, с которыми она справиться не в состоянии (во всяком случае быстро). Этого самый негативный влияние на загрязнение окружающей среды обуславливает химическими веществами. Не меньше, а иногда и больший урон наносит интенсивное, нерациональное использование природных ресурсов, в ходе которого может уничтожаться даже возможность природы к их воспроизведению, если они возобновляемые; а непоновлювальни ресурсы исчерпываться, истощаться быстрее, чем человеческое общество будет в состоянии перестроить экономику, свою хозяйственную деятельность. Экологи одними из первых осознали эти проблемы. К этому привлекает их внимание сама наука, изучающая единство жизни, взаимоотношения природы и общества, животных, растений и человека и их отношение к месту своего существования, взаимоотношения человека с окружающей средой.

Человечество подходит к такому рубежу, где его ждет революционный переход (он уже начался) в природосберегающих, экологически обоснованных технологий, производств, проектов, к тому, чтобы деятельность человека вписывалась в естественные процессы, а не подавляла их.

На основе широкого использования новейших достижений научно -технического прогресса появляется возможность создания новой прогрессивной технологии, соответствующего ей аппаратного оформления, на которых базируются производства, по своей сути становятся экологически чистыми, не наносят вреда окружающей среде. Реальным является одновременное решение экономических, технических, организационных и экологических проблем развития общественного производства при меньших затратах.

Развитие биотехнологии будет иметь большое значение для окружающей среды. Продукты генной инженерии могут существенно улучшить здоровье людей и животных. Исследователи находят новые лекарства, методы терапии и способы борьбы с переносчиками инфекций. Новые высокоурожайные виды зерновых, а также сорта, устойчивые к неблагоприятным климатическим условиям, могут привести к коренным изменениям в сельском хозяйстве. Доступными станут комплексные методы борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Биотехнология может также обеспечить экологически безвредные и эффективные альтернативы многим неэкономическим процессам и продуктам, которые являются источником загрязнения. Новые методы обработки твердых и жидких отходов могут помочь решить и насущную необходимость их удаления.

Ученые разработали оригинальный способ выращивания тионовых бактерий, способных окисняты железо и сульфиды различных металлов. Биомасса таких бактерий может использоваться в биометалургии для выщелачивания сульфидных руд и концентратов цветных металлов.

Достижения в космической технологии также являются многообещающими. Прогнозы погоды, предоставляемых через сеть спутников и другие средства связи, помогают людям принимать решения о том, когда сеять, поливать, удобрять и собирать урожай. Дистанционное зондирование и спутниковые съемки могут обеспечить оптимальное использование ресурсов Земли, позволяя проводить мониторинг и оценку долгосрочных тенденций в изменениях климата, загрязнении морской среды, темпах эрозии почвы и растительного покрова.

Особенно актуальной становится проблема комплексного, бережного использования природного сырья. К мерам по комплексному использованию природного сырья следует отнести создание и внедрение малоотходных и замкнутых технологий, организацию использования вторичных ресурсов. На сегодня в мире проводится работа по привлечению к народнохозяйственного оборота вредных для окружающей природы многотоннажных отходов, которые заменяют дефицитные виды сырья и материалов.

Основными направлениями использования отходов производства и улавливаемых очистными установками веществ является возвращение их в производство в качестве сырья и полупродуктов, использования в качестве готового продукта и топлива; в сельском хозяйстве — как регуляторов роста растений и для нейтрализации почв; в производстве строительных материалов — в качестве исходного сырья. Таким образом, проблема рационального использования вторичных материальных ресурсов (и на основе этого сокращения потребности в первичных, в том числе и природных) объединяет интересы охраны природы с повышением экономической эффективности производства.

Большое значение имеет использование новых, наиболее эффективных физических, химических или биологических принципов действия в том или ином производстве или процессе. Примером может служить совершенствование методов водоочистки за счет перехода от испарительных систем к мембранных технологий. Эффективность затрат при решении задач подобного класса растет в 8-10 раз.

На сегодня разработаны методы комплексного энерготехнического использования низкосортного твердого топлива, из которого с помощью термического разложения получают качественное твердое, жидкое и газообразное топливо, а также сырье для химической промышленности и производства строительных материалов. Зольный остаток используется в сельском хозяйстве.

Ускорение научно -технического прогресса предоставляет в распоряжение государства огромные возможности для развития производительных сил, совершенствования человеческой личности, построения гармоничных отношений с природой. Глобальная экологическая проблема может быть решена. Но для этого нужны мир, разоружение, осознанные совместные усилия всех государств. Опыт сотрудничества стран земного шара в благородном деле охраны окружающей среды свидетельствует о том, что сделаны лишь первые шаги в нужном направлении.

категория: Физика

moykonspekt.ru

Технический прогресс и озоновые «дыры»

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать её на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: [email protected]

Мы в социальных сетях

Социальные сети давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы узнаем из них новости, общаемся с друзьями, участвуем в интерактивных клубах по интересам

ВКонтакте >

Что такое Myslide.ru?

Myslide.ru - это сайт презентаций, докладов, проектов в формате PowerPoint. Мы помогаем учителям, школьникам, студентам, преподавателям хранить и обмениваться своими учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей >

myslide.ru

Озоновая дыра

Когда в южном полушарии весна, озоновый слой над Южным полюсом истончается.

 

Прежде всего следует уяснить: озоновая дыра, вопреки своему названию, — это не брешь в атмосфере. Молекула озона отличается от обычной молекулы кислорода тем, что состоит не из двух, а из трех атомов кислорода, соединенных друг с другом. В атмосфере озон сконцентрирован в так называемом озоновом слое, на высоте примерно 30 км в пределах стратосферы. В этом слое происходит поглощение ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, — иначе солнечная радиация могла бы нанести большой вред жизни на поверхности Земли. Поэтому любая угроза озоновому слою заслуживает самого серьезного отношения. В 1985 году британские ученые, работавшие на Южном полюсе, обнаружили, что во время антарктической весны уровень озона в атмосфере там значительно ниже нормы. Ежегодно в одно и то же время количество озона уменьшалось — иногда в большей степени, иногда в меньшей. Подобные, но не столь ярко выраженные озоновые дыры появлялись также над Северным полюсом — во время арктической весны.

В последующие годы ученые выяснили, отчего появляется озоновая дыра. Когда солнце прячется и начинается долгая полярная ночь, происходит резкое падение температуры, и образуются высокие стратосферные облака, содержащие кристаллики льда. Появление этих кристалликов вызывает серию сложных химических реакций, приводящих к накоплению молекулярного хлора (молекула хлора состоит из двух соединенных атомов хлора). Когда появляется солнце и начинается антарктическая весна, под действием ультрафиолетовых лучей происходит разрыв внутримолекулярных связей, и в атмосферу устремляется поток атомов хлора. Эти атомы выступают в роли катализаторов реакций превращения озона в простой кислород, протекающих по следующей двойной схеме:

Cl + O3 —> ClO + O2 и ClO + O —> Cl + O2

В результате этих реакций молекулы озона (O3) превращаются в молекулы кислорода (O2), причем исходные атомы хлора остаются в свободном состоянии и снова участвуют в этом процессе (каждая молекула хлора разрушает миллион молекул озона до того, как они удалятся из атмосферы под действием других химических реакций). Вследствие этой цепочки превращений озон начинает исчезать из атмосферы над Антарктидой, образуя озоновую дыру. Однако вскоре, с потеплением, антарктические вихри разрушаются, свежий воздух (содержащий новый озон) устремляется в этот район, и дыра исчезает.

В 1987 году в Монреале состоялась Международная конференция, посвященная угрозе озоновому слою, и промышленно развитые страны договорились о сокращении, а в конечном итоге и о прекращении производства хлорированных и фторированных углеводородов (хлорфторуглеродов, ХФУ) — химических веществ, разрушающих озоновый слой. К 1992 году замена этих веществ на безопасные проходила так успешно, что было принято решение о полном их уничтожении к 1996 году. Сегодня ученые верят, что лет через пятьдесят озоновый слой восстановится полностью.

gitak.ru

Современные экологические проблемы

Экологические проблемы – это ряд факторов, которые означают деградацию природной окружающей среды. Чаще всего они вызваны деятельностью человека: с развитием промышленности и техники начали возникать проблемы, связанные с нарушением уравновешенных условий в экологической среде, которые очень сложно компенсировать.

Один из самых разрушительных факторов деятельности человека – загрязнение. Оно проявляется в повышенном уровне смога, возникновении мертвых озер, технической воде, насыщенной вредными элементами и непригодной для употребления, а также связано с вымиранием некоторых видов животных.

Таким образом, человек, с одной стороны, создает условия для комфорта, а с другой – губит природу и вредит, в конечном счете, сам себе. Поэтому в последнее время особое внимание в среде ученых уделяется основным экологическим проблемам и направлено на поиск альтернатив.

Основные экологические проблемы

Изначально проблемы экологии разделяют по условиям масштаба: они могут быть региональными, локальными и глобальными.

Примером локальной экологической проблемы является завод, который не очищает промышленные стоки перед тем, как сбросить их в реку. Это приводит к гибели рыб и вредит человеку.

В качестве примера региональной проблемы можно взять Чернобыль, а точнее – почвы, которые к нему прилегают: они радиоактивны и представляют угрозу для любых биологических организмов, находящихся на этой территории.

Далее мы уделим внимание глобальным экологическим проблемам.

Глобальные экологические проблемы человечества: характеристика

Этот ряд проблем экологии имеет огромные масштабы и влияет непосредственно на все экологические системы, в отличие от локальных и региональных.

Экологические проблемы: потепление климата и озоновые дыры

Потепление ощущается жителями Земли по мягким зимам, которые раньше были редкостью. С тех пор, как проводился первый международный год геофизики, температура приземистого воздушного слоя возросла на 0,7 °С. На Северном полюсе нижние слои льда начали подтаивать из-за того, что вода потеплела на 1°С.

Некоторые ученые придерживаются мнения, что причина этого явления – так называемый «парниковый эффект», который возник из-за большого количества сжигания топлива и скопления углекислого газа в атмосферных слоях. Из-за него нарушается отдача тепла и воздух охлаждается медленнее.

Другие же считают, что потепление связано с солнечной активностью и человеческий фактор здесь не играет существенной роли.

Озоновые дыры – еще одна проблема человечества, связанная с техническим прогрессом. Известно, что жизнь зародилась на Земле только после того, как возник защитный озоновый слой, который оберегает организмы от сильного излучения УФ.

Но в конце 20 века ученые обнаружили, что над Антарктидой крайне малое содержание озона. Такое положение сохраняется и до сих пор, поврежденная площадь при этом приравнивается к размерам Северной Америки. Такие аномалии обнаружены и в других областях, в частности, озоновая дыра есть над Воронежем.

Причина этого – активные запуски ракет и спутников, а также самолетов.

Экологические проблемы: опустынивание и гибель лесов

Кислотные дожди, причина которых – работа электростанций, способствуют распространению еще одной глобальной проблемы – гибели лесов. Например, в Чехословакии более 70% лесов уничтожены такими дождями, а в Великобритании и Греции – более 60%. Из-за этого нарушаются целые экосистемы, однако, человечество пытается бороться с этим искусственно высаженными деревьями.

Опустынивание тоже представляет в настоящее время глобальную проблему. Оно заключается в обеднении почвы: большие территории непригодны к использованию в сельском хозяйстве.

Человек способствует возникновению таких областей, снося не только почвенный слой, но и материнскую породу.

Экологические проблемы, вызванные загрязнением воды

Запасы пресной чистой воды, которую можно употреблять, тоже значительно сокращаются в последнее время. Это связано с тем, что человек загрязняет ее промышленными и другими отходами.

Сегодня полтора миллиарда людей не имеют доступа к чистой питьевой воде, а два миллиарда живут без фильтров для очищения загрязненной воды.

Таким образом, можно сказать, что в настоящих и многих будущих экологических проблемах человечество виновно само и ему предстоит разобраться с некоторыми из них в ближайшие 200-300 лет.

fb.ru

как написать сочинение на тему технический прогресс и озоновые дыры

С начала 20 века ученые наблюдают за состоянием озонового слоя атмосферы. Сейчас уже все понимают, что стратосферный озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению в нижние слои атмосферы жесткого космического излучения – ультрафиолета-В. 16 сентября 1987 г. был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Впоследствии по инициативе ООН этот день стал отмечаться как День защиты озонового слоя. С конца 70-х годов ученые стали отмечать неуклонное истощение озонового слоя. Причиной тому стало проникновение в верхние слои стратосферы озоноразрушающих веществ (ОРВ) , используемых в промышленности, молекулы которых содержат хлор или бром. Хлорфторуглероды (ХФУ) или другие ОРВ, выпущенные человеком в атмосферу, достигают стратосферы, где под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца их молекулы теряют атом хлора. Агрессивный хлор начинает разбивать одну за другой молекулы озона, сам при этом не претерпевая никаких изменений. Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет. Расчетным путем доказано, что за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100 000 молекул озона. По мнению врачей, каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тысяч дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6 процента увеличивается количество раковых заболеваний кожи, значительно возрастает число болезней, вызванных ослаблением иммунной системы человека. Наибольшему риску подвержены жители северного полушария со светлой кожей. Но страдают не только люди. УФ-В излучение, к примеру, крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности океана. Озоновая проблема, первоначально поднятая учеными, вскоре стала предметом политики. Все развитые страны, за исключением Восточной Европы и бывшего СССР, к концу 1995 г. в основном завершили поэтапное сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ. С целью оказания помощи остальным государствам был создан Глобальный экологический фонд (ГЭФ) . По данным ООН, благодаря согласованным усилиям мирового сообщества, предпринятым в последнее десятилетие, производство пяти основных видов ХФУ сократилось более чем вдвое. Темпы прироста озоноразрушающих веществ в атмосфере уменьшились.

shpora.org

как написать сочинение на тему технический прогресс и озоновые дыры

С начала 20 века ученые наблюдают за состоянием озонового слоя атмосферы. Сейчас уже все понимают, что стратосферный озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению в нижние слои атмосферы жесткого космического излучения – ультрафиолета-В.
16 сентября 1987 г. был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Впоследствии по инициативе ООН этот день стал отмечаться как День защиты озонового слоя.
С конца 70-х годов ученые стали отмечать неуклонное истощение озонового слоя. Причиной тому стало проникновение в верхние слои стратосферы озоноразрушающих веществ (ОРВ) , используемых в промышленности, молекулы которых содержат хлор или бром. Хлорфторуглероды (ХФУ) или другие ОРВ, выпущенные человеком в атмосферу, достигают стратосферы, где под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца их молекулы теряют атом хлора. Агрессивный хлор начинает разбивать одну за другой молекулы озона, сам при этом не претерпевая никаких изменений. Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет. Расчетным путем доказано, что за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100 000 молекул озона.
По мнению врачей, каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тысяч дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6 процента увеличивается количество раковых заболеваний кожи, значительно возрастает число болезней, вызванных ослаблением иммунной системы человека. Наибольшему риску подвержены жители северного полушария со светлой кожей. Но страдают не только люди. УФ-В излучение, к примеру, крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности океана.
Озоновая проблема, первоначально поднятая учеными, вскоре стала предметом политики. Все развитые страны, за исключением Восточной Европы и бывшего СССР, к концу 1995 г. в основном завершили поэтапное сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ. С целью оказания помощи остальным государствам был создан Глобальный экологический фонд (ГЭФ) .
По данным ООН, благодаря согласованным усилиям мирового сообщества, предпринятым в последнее десятилетие, производство пяти основных видов ХФУ сократилось более чем вдвое. Темпы прироста озоноразрушающих веществ в атмосфере уменьшились.

otvetytut.com

Реферат - Озоновые дыры - Экология

Содержание

Введение

1. Озоновые дыры и причины их возникновения

1.1 Источники разрушения озонового слоя

1.2 Озоновая дыра над Антарктикой

2. Основные мероприятия по защите озонового слоя

3. Правило оптимальной компонентной дополнительности

4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.

Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разрушение озонного слоя Земли. Озон — трехатомная форма кислорода, образуется в верхних слоях атмосферы под действием жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения Солнца.

Сегодня озон беспокоит всех, даже тех, кто раньше не подозревал о существовании озонного слоя в атмосфере, а считал только, что запах озона является признаком свежего воздуха. (Недаром озон в переводе с греческого означает ''запах''.) Этот интерес понятен – речь идёт о будущем всей биосферы Земли, в том числе и самого человека. В настоящее время назрела необходимость принять определённые обязательные для всех решения, которые позволили бы сохранить озонный слой. Но чтобы эти решения были правильны, нужна полная информация о тех факторах, которые изменяют количество озона в атмосфере Земли, а также о свойствах озона, о том, как именно он реагирует на эти факторы.

1. Озоновые дыры и причины их возникновения

Озоновый слой — это широкий атмосферный пояс, простирающийся на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли. Химически озон — это молекула, состоящая из трех атомов кислорода (молекула кислорода содержит два атома). Концентрация озона в атмосфере очень мала, и небольшие изменения количества озона приводят к серьезным изменениям интенсивности ультрафиолета, достигающего земной поверхности. В отличии от обычного кислорода озон неустойчив, он легко переходит в двухатомную, устойчивую форму кислорода. Озон – гораздо более сильный окислитель, чем кислород, и это делает его способным убивать бактерии, подавлять рост и развитие растений. Впрочем, из-за его низкой в обычных условиях концентрации в приземных слоях воздуха эти его особенности практически не влияют на состояние живых систем.

Гораздо важнее его другое свойство, делающее этот газ совершенно необходимым для всей жизни на суше. Это свойство – способность озона поглощать жесткое (коротковолновое) ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца. Кванты жесткого УФ обладают энергией, достаточной для разрыва некоторых химических связей, поэтому его относят к ионизирующим излучениям. Как и другие излучения этого рода, рентгеновское и гамма-излучение, оно вызывает многочисленные нарушения в клетках живых организмов. Озон образуется под воздействием высокоэнергетичной солнечной радиации, стимулирующей реакцию между О2 и свободными атомами кислорода. Под воздействием умеренной радиации он распадается, абсорбируя энергию этой радиации. Таким образом, этот цикличный процесс «съедает» опасный ультрафиолет.

Молекулы озона, как и кислорода, электрически нейтральные, т.е. не несут электрического заряда. Поэтому само по себе магнитное поле Земли не влияет на распределение озона в атмосфере. Верхний слой атмосферы – ионосфера, практически совпадает с озоновым слоем.

В полярных зонах, где силовые линии магнитного поля Земли замыкаются на ее поверхности, искажения ионосферы весьма значительны. Количество ионов, в том числе и ионизированного кислорода, в верхних слоях атмосферы полярных зон снижено. Но главная причина малого содержания озона в области полюсов – малая интенсивность солнечного облучения, падающего даже во время полярного дня под малыми углами к горизонту, а во время полярной ночи отсутствуют вовсе. Площадь полярных «дыр» в озоновом слое – надежный показатель изменений общего содержания озона в атмосфере.

Содержание озона в атмосфере колеблется вследствие многих естественных причин. Периодические колебания связаны с циклами солнечной активности; многие компоненты вулканических газов способны разрушать озон, поэтому повышение вулканической активности ведет к снижению его концентрации. Благодаря высоким, сверураганным скоростям воздушных потоков в стратосфере разрушающие озон вещества разносятся на большие площади. Переносятся не только разрушители озона, но и он сам, поэтому нарушения концентрации озона быстро разносятся на большие площади, а локальные небольшие «дыры» в озоновом щите, вызванные, например, запуском ракеты, сравнительно быстро затягиваются. Только в полярных областях воздух малоподвижен, вследствие чего исчезновение там озона не компенсируется его заносом из других широт, и полярные «озонные дыры», особенно на Южном полюсе, весьма устойчивы.

1.1 Источники разрушения озонового слоя

Среди разрушители озонного слоя можно выделить:

1) Фреоны.

Озон разрушается под воздействием соединений хлора, известных как фреоны, которые, также разрушаясь под воздействием солнечной радиации, освобождают хлор, «отрывающий» от молекул озона «третий» атом. Хлор в соединения не образовывает, но служит катализатором «разрыва». Таким образом, один атом хлора способен «погубить» много озона. Считается, что соединения хлора способны оставаться в атмосфере от 50 до 1500 лет (в зависимости от состава вещества) Земли. Наблюдения за озоновым слоем планеты проводились антарктическими экспедициями с середины 50-х.

Озоновая дыра над Антарктидой, увеличивающаяся по весне и уменьшающаяся к осени, была обнаружена в 1985 году. Открытие метеорологов вызвало цепь последствий экономического характера. Дело в том, что в существовании «дыры» была обвинена химическая промышленность, производящая вещества, содержащие фреоны, способствующие разрушению озона (от дезодорантов до холодильных установок).

В вопросе о том насколько человек повинен в образовании «озоновых дыр» — единого мнения нет.

С одной стороны – да, безусловно повинен. Производство соединений, приводящих к разрушению озона, следует свести к минимуму, а лучше и вообще прекратить. То есть отказаться от целого сектора промышленности, с оборотом в многие миллиарды долларов. А если не отказаться — то перевести ее на «безопасные» рельсы, что тоже стоит денег.

Точка зрения скептиков: человеческое влияние на атмосферные процессы, при всей его разрушительности в локальном плане, в планетарном масштабе — ничтожно. Антифреоновая кампания «зеленых» имеет вполне прозрачную экономическую и политическую подоплеку: с ее помощью крупные американские корпорации (Дюпон, например), душат своих зарубежных конкурентов, навязывая соглашения по «охране окружающей среды» на государственном уровне и насильно вводя новый технологический виток, который более слабые в экономическом отношении государства выдержать не в состоянии.

2) Высотные самолёты.

Разрушению озонного слоя способствуют не только фреоны, выделяющиеся в атмосферу и попадающие в стратосферу. К разрушению озонного слоя причастны и окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах. Но окислы азота образуются и в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолётов. Окислы азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования окислов азота тем больше, чем выше температура, т. е. чем больше мощность двигателя.

Важна не только мощность двигателя самолёта, но и высота, на которой он летает и выпускает разрушающие озон окислы азота. Чем выше образуется окись или закись азота, тем он губительнее для озона.

Общее количество окиси азота, которое выбрасывается в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд. т. Примерно треть этого количества выбрасывается самолётами выше среднего уровня тропопаузы (11 км). Что касается самолётов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолётов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают преимущественно на высотах озонного слоя.

3) Минеральные удобрения.

Озон в стратосфере может уменьшаться и за счет того, что в стратосферу попадает закись азота N2 O, которая образуется при денитрификации связанного почвенными бактериями азота. Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхнем слое океанов и морей. Процесс денитрификации напрямую связан с количеством связанного азота в почве. Таким образом, можно быть уверенным в том, что с ростом количества вносимых в почву минеральных удобрений будет в такой же мере увеличиваться и количество образованной закиси азота N2 O. Далее, из закиси азота образуются окислы азота, которые и приводят к разрушению стратосферного озона.

4) Ядерные взрывы.

При ядерных взрывах выделяется очень много энергии в виде тепла. Температура, равная 60000К устанавливается уже через несколько секунд после ядерного взрыва. Это энергия огненного шара. В сильно нагретой атмосфере происходят такие преобразования химических веществ, какие при нормальных или не происходят, или протекают очень медленно. Что касается озона, его исчезновения, то наиболее опасными для него являются образующиеся при этих преобразованиях окислы азота. Так, за период с 1952 по 1971 г. в результате ядерных взрывов в атмосфере образовалось около 3 млн т. окислов азота. Дальнейшая судьба их такова: они в результате перемешивания атмосферы попадают на разные высоты, в том числе и в атмосферу. Там они вступают в химические реакции с участием озона, приводя к его разрушению.

5) Сжигание топлива.

Закись азота обнаруживается и в дымовых газах электростанций. Собственно, о том, что окись и двуокись азота присутствуют в продуктах сгорания, было известно давно. Но эти высшие окислы не влияют на озон. Они, конечно, загрязняют атмосферу, способствуют образованию в ней смога, но довольно быстро удаляются из тропосферы. Закись же азота, как уже говорилось, опасна для озона. При низких температурах она образуется в таких реакциях:

N2 + O + M = N2 O + M,

2Nh4 + 2O2 =N2 O = 3h3 .

Масштаб этого явления очень значителен. Таким путём в атмосфере ежегодно образуется примерно 3 млн т. закиси азота! Эта цифра говорит о том, что этот источник разрушения озона существенный.

1.2 Озоновая дыра над Антарктикой

О значительном уменьшении общего содержания озона над Антарктикой впервые было сообщено в 1985 г. Британской антарктической службой на основании анализа данных озонометрической станции Хэлли-Бей (76 гр. ю. ш.). Уменьшение озона наблюдалось этой службой и на Аргентинских островах (65 гр. ю. ш.).

С 28 августа по 29 сентября 1987 г. было выполнено 13 полётов самолёта-лаборатории над Антарктикой. Эксперимент позволил зарегистрировать зарождение озонной дыры. Были получены её размеры. Исследования показали, что наибольшее уменьшение количества озона имело место на высотах 14 — 19 км. Здесь же приборы зарегистрировали наибольшее количество аэрозолей (аэрозольные слои). Оказалось, что, чем больше имеется аэрозолей на данной высоте, тем меньше там озона. Самолёт — лаборатория зарегистрировал уменьшение озона, равное 50%. Ниже 14 км. изменений озона было несущественным.

Уже к началу октября 1985 г. озонная дыра (минимум количества озона) охватывает уровни с давлением от 100 до 25 гПа, а в декабре диапазон высот, на которых она наблюдается, расширяется.

Во многих экспериментах измерялось не только количество озона и других малых составляющих атмосферы, но и температуры. Была установлена самая тесная связь между количеством озона в стратосфере и температурой воздуха там же. Оказалось, что характер изменения количества озона тесно связан с тепловым режимом стратосферы над Антарктидой.

Образование и развитие озонной дыры в Антарктиде наблюдали английские учёные и в 1987 г. Весной общее содержание озона уменьшилось на 25%.

Американские исследователи проводили измерения в Антарктике зимой и ранней весной 1987 г. озона и других малых составляющих атмосферы (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2 O, Ch5 ) c помощью специального спектрометра. Данные этих измерений позволили очертить область вокруг Южного полюса, в которой количество озона уменьшено. Оказалось, что эта область совпадает практически в точности с крайним полярным стратосферным вихрем. При переходе через край вихря резко менялось количество не только озона, но и других малых составляющих, оказывающих влияние на разрушение озона. В пределах озонной дыры (или, другими словами, полярного стратосферного вихря) концентрация HCl, NO2 и азотной кислоты была значительно меньше, чем за пределами вихря. Это имеет место потому, что хлорины в продолжении холодной полярной ночи разрушают озон в соответствующих реакциях, выступая в них как катализаторы. Именно в каталитическом цикле с участием хлора происходит основное уменьшение концентрации озона (по крайней мере 80% этого уменьшения).

Эти реакции протекают на поверхности частиц, составляющих полярные стратосферные облака. Значит, чем больше площадь этой поверхности, т. е. чем больше частиц стратосферных облаков, а значит, и самих облаков, тем быстрее в конце концов распадается озон, а значит, тем эффективнее образуется озонная дыра.

2. Основные мероприятия по защите озонового слоя

Поскольку наиболее активный разрушитель озонового щита Земли – хлор, основные меры, разрабатываемые для сдерживания истощения озона, сводятся к снижению выбросов в атмосферу хлора и хлорсодержащих соединений, прежде всего фреонов. Одна из главных технологических задач, решения которой ищут во всех промышленно развитых странах, — замена фреонов на другие хладагенты, не содержащие хлора и вместе с тем не уступающие фреонам по основным физическим свойствам и химической инертности.

Другая задача, уже практически решенная в ракетоносителе «Энергия», заключается в переводе ракетной техники и высотной реактивной авиации на экологически безопасные виды топлива и двигатели.

Снижение выбросов оксидов азота наземными промышленными, энергетическими и транспортными системами имеет значение не только для снижения кислотности осадков и решения проблемы «кислых дождей». Окислы азота не полностью вымываются осадками, часть их достигает высот, на которых существует озоновый слой, и вносит свою лепту в его истощение.

Хотя окислы азота, по сравнению с хлором, в 10 тысяч раз менее активны как разрушители озона, их выброс в атмосферу многократно превышает выброс хлора. Это повышает важность разработки двигателей, энергетических установок, котлов, новых видов топлива и способов его сжигания, которые сводили бы к минимуму образование и выброс в атмосферу окислов азота.

Первая международная конвенция по мерам предохранения озонового слоя была заключена в Вене в 1985 году. Через несколько месяцев после нее была обнаружена «озоновая дыра» в Южном полушарии. После этого в Монреале был подписан протокол, обязывающий страны-участницы избавляться от своих вредных фреонов. В 1990, 1992 и 1997 гг. список разрушительных веществ пополнялся. В случае его соблюдения всеми странами (а Китай, например, и Индия конвенцию не подписали, рассудив, что она им «не по карману») прогнозисты обещали восстановление озонового слоя к 2150 году. Главными производителями вредных для озона соединений (90% от общемирового объема) называются развивающиеся страны (которые, по сути, являются потребителями устаревшей продукции «цивилизованных» стран) и страны бывшего СССР.

В то же время заявлено, что выброс фреонов в атмосферу, в 1986 году, достигавший 1.1 миллиона тонн, к 1996 г. снизился до 160 тысяч тонн. Без Монреальской конвенции к 2010 году мы имели бы 8 миллионов тонн годовых выбросов.

3. Правило оптимальной компонентной дополнительности

Правило оптимальной компонентной дополнительности гласит, что никакая экосистема не может самостоятельно существовать при искусственно созданном избытке или недостатке одного из экологических компонентов.

«Нормой» экологического компонента следует считать ту, которая обеспечивает экологическое равновесие определенного типа, позволяющее функционировать именно той экосистеме, которая эволюционно сложилась и соответствует балансу в природной надсистеме и всей иерархии природных систем на данной единице пространства (в конкретном биотопе).

4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем

Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем гласит, что разрушение более трех уровней в экосистемной иерархии абсолютно необратимо и катастрофично.

Иерархические уровни геохор (биохор) – это расположение в порядке от высшего к низшему. Различают пять основных уровней угеохор и биохор:

— гигахоры – главнейшие элементы биосферы и географической оболочки: океаны и материки, биоклиматические пояса и биогеографические царстваразмером более 106 км2 ;

— мегахоры – единицы природно-хозяйственного и биогеографического (фитогеографического) районирования размером 103 -105 км2 ;

— макрохоры – территория конкретных ландшафтов, размером 10-10-2 км2 ;

— микрохоры и мезохоры – морфологические единицы ландшафта, размером 10-1 -10-2 км2 и входящие в их состав биогеоценозы.

Каждая подсистема следует за своей системой, вернее, развитие надсистемы определяет многие ограничения в развитии входящих в нее подсистем. Такой процесс «подталкивания», направления развития характерен для всего системного мира как в сверхдлинных отрезках эволюционного времени, так и в сравнительно коротких сроках индивидуального развития. Всюду есть взаимоотношения в иерархии систем — эволюция эволюций и развитие развитей. Если развитие относительно детерминировано воздействием иерархии надсистем, а отчасти и подсистем в прошлом (подсистемы, изменяясь, не могут не влиять на целое, пример тому мутации), то характер процессов не изменится и в будущем, во всяком случае ближайшем (в масштабе характерного времени систем). И хотя принцип «развитие есть движение движений во всей иерархии значимых систем» не позволяет создать одной безальтернативной модели, все же можно прогнозировать вероятный ход событий.

Н.Ф. Реймерс (1994) отмечает, что закон неравномерности развития систем, или, лучше, закон разновременности развития (изменения) подсистем в больших системах может быть сформулирован в таком виде: системы одного уровня иерархии (как правило, подсистемы системы более высокого уровня организации) развиваются не строго синхронно — в то время, когда одни из них достигли более высокого уровня развития, другие ещё остаются в менее развитом состоянии.

Заключение

Все глобальные экологические проблемы взаимосвязаны, и ни одна из них не должна рассматриваться в изоляции от других.

Казалось бы, количество озона в атмосфере очень велико – около 3 миллиардов тонн. Это, однако, ничтожная доля от всей атмосферы. Если бы весь озон атмосферы находился в приземном слое воздуха, то при «нормальных условиях» (давления 1 атмосфера и температура 25 градусов Цельсия) толщина озонового экрана, защищающего Землю от жесткого УФ-излучения Солнца, составляла бы всего около 3мм. Вместе с тем эффективность озонового слоя очень велика. В частности, специалистами рассчитано, что снижение содержания озона на 1% ведет к такому повышению интенсивности УФ-облучения поверхности, в результате которого количество смертей от рака кожи возрастет на 6-7 тысяч человек в год.

Необходимо срочно принимать меры к охране озонового слоя: разрабатывать безвредные хладагенты, способные заменить фреоны в промышленности и быту, экологически безопасные двигатели самолетов и космических ракетных систем, разрабатывать технологии, уменьшающие выбросы окислов азота в промышленности и на транспорте. Существующие международные соглашения по озону, Венская международная конвенция по охране озонового слоя и Монреальский протокол, обязывающий подписавшие его государства вести работу в конкретных направлениях, пока недостаточно эффективны. Еще недостаточно осознана людьми опасность, еще мало талантливых исследователей и инженеров работают в этой области. А время не ждет.

Список использованной литературы

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 455 с.

2. Дедю И.И. Экологический эниклопедический словарь. – Кишинев: Мир, 1990. – 568 с.

3. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. законы эволюции и самоорганизации слоднх систем. – М.: Наука, 1994. – 250 с.

4. Кормилицин З.И. Основы экологии. – М.: «Интерстиль», 1997. – 364 с.

5. Общая экология: взаимодействие общества и природы. – СПб.: Химия, 1997.- 352 с.

6. Сверлова Л.И., Воронина Н.В. Загрязнение природной среды и экологическая потология человека. – Хабаровск.: ХГАЭП, 1995. – 106-108 с.

7. Розанов С.И. Общая экология. – СПб.: Издтельство «Лань», 2001. – 288 с.

ronl.org

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *