Озоновые дыры причины возникновения: причины образования, места возникновения, последствия

причины образования, места возникновения, последствия

689 5 0

Озоновые дыры – локальное сокращение концентрации озона в верхнем слое земной атмосферы. Все живые организмы, живущие под озоновой дырой, находятся в опасности. Им вредит солнечная радиация, которая свободно попадает на поверхность нашей планеты, создавая серьезные проблемы. Много лет геофизики пытаются найти истинные причины появления данной аномалии.

Содержание:

• 1 Что такое озоновые дыры
• 2 Причины образования озоновых дыр
• 3 Места возникновения озоновых дыр
• 4 Самые большие озоновые дыры на планете
• 5 Последствия для человека и природы
• 6 Способы восстановления озонового слоя
• 7 Распространенные мифы

Что такое озоновые дыры

На сегодняшний день ситуация образования озоновых дыр остается для геофизиков и общественности одной из наименее непонятных. Слово «дыра» используется учеными как метафора области, в которой резко сокращается содержание озона (ниже установленного значения в 220 единиц Добсона).

Благодаря подобной метафоре ученые могут описать размер и глубину озоновых дыр.

Иными словами, озоновая дыра – это разрушение защитного слоя озона в стратосфере. Благоприятная жизнь на Земле без слоя озона не представляется возможной, ведь он поглощает вредные УФ-лучи. Живые организмы, обитающие в местах формирования озоновых дыр, находятся в группе риска. Сильное солнечное излучение может стать причиной серьезных проблем со здоровьем (например, повреждение глаз, рак кожи).

Причины образования озоновых дыр

Неуклонное истончение слоя озона в атмосфере ученые стали отмечать в 70-х годах. В ходе многочисленных метеорологических исследований выявлено, что разрушение озоносферы происходит не только в местах обитания человека, но и далеко за их пределами, например, в Антарктиде и Арктике. Исходя из этого можно сделать вывод о воздействии двух групп факторов возникновения озоновых дыр: естественных и антропогенных.

Как выяснилось, группы факторов, способствующие образованию озоновых дыр, не связаны друг с другом. Естественные причины в основном проявляются в областях полюсов Земли, на остальной поверхности – антропогенные. Как бы там ни было и какой бы ни была причина, она приводит к критическому содержанию озона в атмосфере, что приводит к появлению дыр.

Естественные факторы

Причины естественного характера сложно поддаются контролю человеком. Это природные явления, наблюдающиеся в приполярных областях нашей планеты. Объяснение простое: в период полярной ночи, когда солнце не появляется на горизонте, нет осадков, прекращается выработка озона, формируются хлорные облака. В связи с высоким содержанием хлора снижается концентрация озона. Затягивается дыра с наступлением полярного дня.

В некоторых зонах на количество концентрации озона влияет и вулканическая активность. Во время взрыва вулкана в воздух выделяются продукты горения, которые разрушающе воздействуют на озоновые молекулы. Однако в последние десятилетия стремительное снижение концентрации озона стало носить масштабный характер, что объясняется антропогенным воздействием.

Антропогенные факторы

Главной причиной истончения слоя, защищающего от излишнего солнечного излучения, считают хлорфторуглероды. Для человека они не опасны, но при взаимодействии с воздухом приводят к распаду молекул озона. Яркий пример – фреоны, используемые в качестве доступного хладагента в холодильниках. Сегодня уверенно можно говорить о том, что антропогенные факторы являются причиной появления 80% озоновых дыр.

Действие фреоновых установок – далеко не единственная причина возникновения дыр. Пагубное воздействие оказывают и выхлопные газы воздушного транспорта. В составе топлива есть такие элементы, как хлор, двуокись углерод, оксид азота. Выделяясь в виде газа данные элементы начинают взаимодействовать с озоном, что провоцирует небольшие разрушения защитного слоя.

Еще одна антропогенная причина – использование в сельском хозяйстве веществ с содержанием азота. Такие удобрения человек применяет с конца XX века, но на сегодняшний день масштабы их применения приобрели угрожающий характер. При разложении вещества выделяют окислы азота, вступающими в реакцию с озоном, разрушая его. Чаще используют:

• сульфид аммония;
• карбонат аммония;
• аммофос и диаммофос;
• сульфат аммония;
• хлористый аммония.

Места возникновения озоновых дыр

Образование гигантских озоновых дыр в районах Южного и Северного полюсов объясняется особенностями формирования защитного слоя. Она образуется за счет поглощения УФ-лучей, «питаясь» ими.

С наступлением полярных ночей солнце перестает освещать полюса. Данный фактор становится причиной критического содержания озона вплоть до полного его исчезновения.

Различный размер между полюсами объясняется отличием в характере вихревых потоков и движения облаков, которые благоприятствуют исчезновению защитного слоя. Возникновению озоновой дыры над Китаем (Тибетская) способствовали антропогенные факторы, а именно, развитие промышленной сферы. Небольшие дыры обнаружены в Томской области, Омской и Кемеровской, Алтайском крае, Хакасии, Тюмени.

Самые большие озоновые дыры на планете

Впервые истончение озоносферы было выявлено в 80-х годах над Антарктидой. Если брать данные за 70-е годы, то концентрация озона в этом месте уменьшилась на 40%. В дальнейшем были исследованы и другие части озоносферы над Антарктидой, что помогло узнать о существовании гигантской озоновой дыры.

Ее размер составляет более 22 млн. кв. км, более 1000 км в диаметре.

Другая гигантская дыра находится в Арктике. Ее площадь периодически меняется. Третья крупнейшая озоновая дыра – Тибетская. Точных данных о ее размерах нет, по некоторым данным она достигает 20 млн. кв. км. Большая озоновая дыра образовалась и над Западной Сибирью. В регионе концентрация озона снижена на 50%. Здесь сосредоточены «вредные» производства, из-за деятельности которых исчезает озоновый слой.

Последствия для человека и природы

Последствия от разрушения озоносферы сказываются не только на отдельных организмах, но и общем состоянии климата. Сильное ультрафиолетовое излучение опасно для жизни человека. Лучи УФ-А способствуют выработке витамина D. Лучи УФ-B и УФ-C пагубны для здоровья. Излишнее облучение провоцирует:

• раздражительность;
• головную боль;
• сонливость;
• задержку роста;
• ожоги;
• поражение иммунной системы;
• рак кожи и др.

Экология нашей планеты также страдает из-за нарушения озонового слоя. Особенно данная аномалия плохо сказывается на морских обитателях. Из-за чрезмерного ультрафиолетового излучения может погибнуть фитопланктон, который является пищей для рыб и морских обитателей. Растительный мир также страдает от излишнего ультрафиолета. Меняется форма и размер растений, заметно сокращается срок их жизни.

Способы восстановления озонового слоя

После обнаружения озоновых дыр человек старается предпринимать все возможное, чтобы защитить и сохранить озоносферу. В 1987 году государствами был утвержден Монреальский протокол, согласно которому государства обязаны предпринимать меры по снижению пагубного воздействия на атмосферу.

Обязанности нашего государства по данному вопросу закреплены в федеральном законе ФЗ-7 в ст. 54.

Разрушение защитного слоя происходит под влиянием химических реакций расщепления в процессе выброса вредных компонентов. Ученые предложили вариант восстановления защитного слоя путем обратной реакции соединения молекул. В атмосферу должны попадать «полезные» выбросы. Взаимодействуя с кислородом, они должны образовывать трехатомные соединения. Это возможно при рассеивании с высоты жидких реагентов с содержанием кислорода и водорода.

Другой вариант – сократить использование фреона в промышленности и быту. Вещество выделяется не только при эксплуатации холодильных устройств, но и в случае распыления аэрозольного баллончика. Для этого необходимо заменить фреон на другие вещества, которые позволяют сохранить свойства устройств и товаров. Например, можно использовать углекислый газ, аммиак, нетоксичный пропан, изобутан.

Распространенные мифы

На сегодняшний день проблема появления озоновых дыр никуда не делась и по-прежнему остается актуальной, поэтому появилось множество домыслов и заблуждений вокруг нее.

Один из распространенных мифов – появление озоновых дыр возможно лишь над промышленными зонами, а не над Антарктидой. Данное заключение было бы возможным если бы воздух в атмосфере не перемешивался бы.

Другой распространенный среди населения миф – пагубное воздействие фреона на озоновый слой не что иное, как вымысел, придуманный производителями более дорогостоящих хладагентов. Тем временем фреоны значительно дешевле и их без проблем при необходимости можно применять в технологическом процессе. Благодаря научным исследованиям данный миф легко опровергается.

Еще один миф – фреоны тяжелые и подняться в атмосферу не могут. Они тяжелые, но в ходе регулярного перемещения воздушных масс фреоны равномерно распределяются в атмосфере. За определенный промежуток времени они попадают и в стратосферу. Если признать это утверждение, то, например, углекислота, которая тяжелее воздуха, образовывала бы мощный приземный слой. Результат – на планете было бы невозможно жить.

Сегодня ученые планеты собираются на различных конференциях для решения ситуации касаемо образования озоновых дыр. Вопросы экологии регулярно обсуждаются и главами государств. Для того чтобы жизнь на планете сохранилась, необходимо постоянно предпринимать действия по исключению антропогенных факторов, которые являются основной причиной снижения уровня озона.

Истощение озонового слоя: причины и последствия

Озоновый слой (его ещё называют «озоносферой») — часть атмосферы нашей планеты. Он пролегает между стратосферой и тропосферой на высоте 25-30 км в тропических широтах, 20-25 — в умеренных, и 15-25 — на полярном круге. Как ясно из названия, по большей части он состоит из озона — одной из модификаций хорошо знакомого нам кислорода, образующейся при воздействии на него ультрафиолетового излучения от солнца.  

Без озонового слоя появление столь многочисленной и разнообразной фауны на нашей планеты было бы невозможным: как и кислород, озон поглощает часть ультрафиолетового излучения и солнечной радиации, защищая человека и животных от вредоносного воздействия. Кроме того, излишнее количество ультрафиолета затрудняло бы фотосинтез в растениях и снижало бы продуктивность сельского хозяйства.     Важно понимать, что озон абсорбирует ультрафиолет и радиацию, однако почти не поглощает видимый свет и оставляет растениям достаточное количество солнечной энергии для фотосинтеза. 

Кроме того, озоновый слой выполняет такие функции:

• Нейтрализует углекислый газ;
• Отражает космическое излучение;
• Регулирует температуру на поверхности Земли;
• Удерживает кислород.

Что такое озоновые дыры и откуда они берутся

 

Озоновой дырой называют падение концентрации озона на конкретном участке атмосферы. Впервые это явление заметили британские учёные Джон Шанклин, Джо Фармен и Брайан Гардинер. В своей статье известному научному журналу Nature они описали свои наблюдения, суть которых заключалась в том, что каждый год (как правило, в августе) над Арктикой появляются многочисленные озоновые дыры общей площадью более двух миллионов квадратных километров. Продолжительность их существования в среднем — семь дней. 

После продолжительных исследований учёные смогли установить причину этого явления. Во время наступления продолжительной «полярной ночи», солнце прячется за горизонт, из-за чего резко падает температура и сокращается поступление ультрафиолета в атмосферу. Как результат — в стратосфере появляются облака, состоящие из кристаллов льда. В таких кристаллах накапливается хлор, который, после череды сложных химических реакций превращает озон (который, как мы помним, лишь модификация кислорода) обратно в кислород. Одна молекула хлора способна уничтожить миллион молекул озона. 

По окончании полярной ночи и наступлении полярного дня, эти дыры затягиваются, ультрафиолет снова начинает взаимодействовать с кислородом и превращать его в озон.  

 

Причины разрушения озонового слоя

 

Вопреки распространённому мнению, человек — не единственный виновник возникновения озоновых дыр, к этому явлению приводят и некоторые природные факторы. Прежде всего — газы, заключённые в земной коре, в породах или в воде, в растворённом виде. Относительно недавно учёные установили, что, к примеру, во время извержения вулкана, из пород поднимается большой объём газа, содержащего фторуглеводороды, расщепляющие озон. 

Современная наука, однако, считает главной причиной появления озоновых дыр всё-таки антропологический фактор, то есть человека. Озон — неустойчивый газ, и он легко разрушается, взаимодействуя со многими веществами, который человек выбрасывает в воздух в результате своей жизнедеятельности: бром, хлор, фреоны, водород. 

Главными источниками подобных выбросов являются:

• Промышленные предприятия — фабрики и заводы без очистных сооружений;
• Минеральные удобрения;
• Теплоэлектростанции;
• Ядерные взрывы;
• Запуск ракет в космос;
• Реактивные самолёты.

Тем не менее, основная причина разрушения озонового слоя — фреоны (хлорфторуглероды или ХФУ), на которых стоит остановиться подробнее. Это целая группа веществ-хладагентов, которые используются, в первую очередь, при изготовлении холодильников и морозильных камер, — раньше для этих задач использовали токсичные вещества вроде аммиака или сернистого газа. Кроме того, хлорфторуглероды используются при изготовлении аэрозолей, растворителей, вспенивателей, а также в парфюмерии и пищевой промышленности.

При всей своей полезности фреоны наносят вред озоновому слою: при воздействии солнечной радиации они разлагаются на вещества, которые расщепляют озон, превращая его в кислород. Когда учёные заметили эту реакцию и забили тревогу, ООН по окружающей среде вместе со Всемирной Метеорологической Организацией организовали подписание так называемого Монреальского протокола. Промышленники, дипломаты, политики и учёные со всего мира собрались в канадском городе Монреаль и подписали договорённость о том, что в их странах начнётся постепенный отказ от фреонов и поиск новых, безопасных ему альтернатив. Протокол был подписан в 1987-м году, начал действовать — два года спустя, в 1989-м.

 

Мифы об озоновых дырах

 

Несмотря на то, что истончение озонового слоя — вполне реальная проблема, чреватая реальными проблемами, нужно признать: для многих людей, не проявляющих особенного внимание к науке, она может казаться мифичной и абстрактной. Как результат — множество ненаучных теорий, созданных конспирологами и невнимательными журналистами, охотно их подхватывающих в попытке раздуть «сенсацию». Вот лишь некоторые из подобных теорий: 

1. Фреоны не влияют на образование озоновых дым, потому что они слишком тяжёлые и не могут достичь стратосферы. Да, фреоны действительно тяжелее кислорода и азота, однако нужно понимать, что газы в атмосфере расположены не слоями, а перемешиваются вместе. Как результат — и фреоны, и тяжёлые инертные газы, и прочие загрязняющие вещества равномерно распределяются в атмосфере, достигая и стратосферы, — примерно, за пять лет, как показывают эксперименты и исследования.  

Вот самый очевидный аргумент, с которым сторонники этой теории поспорить не могут: если бы в атмосфере нашей планеты газы не смешивались, входящие в её состав углекислый газ и аргон образовали бы слой толщиной в несколько десятков метров. Такие условия лишили бы Землю возможности стать обитаемой.

2. Урон озоновому слою от хлорфторуглеродов (ХФУ) — вымысел, пролоббированный промышленниками, которым выгодно продавать более дорогие хладагенты. Токсичные хлорфторуглероды — довольно дешёвое вещество, которое активно использовали (а некоторые продолжают использовать) при создании аэрозолей, изоляционных материалов, пенопласта, хладагентов для холодильников. 

Приведённое выше утверждения легко опровергается простой исторической справкой и логикой. В семидесятых были опубликованы первые данные о вредоносном воздействии фреонов на стратосферу нашей планеты. Вскоре, в июле 1975-го года, глава крупной американской компании DuPont написал для журнала Chemical Week статью, в которой резко критиковал приведённые данные, называя теорию о разрушении озонового слоя «научной фантастикой» и «бессмысленным вздором». Нетрудно угадать, что бытовые хладагенты из хлорфторуглеродов изготавливала, в том числе, DuPont.

На самом деле, альтернативой ХФУ стали куда более дешёвые газы природного происхождения, которые не нужно было синтезировать в дорогостоящих лабораторных условиях: в аэрозолях стали использовать бутан и пропан, в качества хладагента для холодильников — углеводород, а для теплоизоляции — циклопентан. 

3. Озоновая дыра должна находиться не над Антарктикой, а над населёнными территориями, — там, где активно используют фреоны. И снова нам стоит вернуться к физическим свойствам атмосферы и вспомнить, что газы в ней перемешиваются. Фреоны перемешиваются вместе с другими газами в стратосфере и тропосфере и из-за низкой реакционной способности могут находиться там годами, а то и десятилетиями, перемещаясь и распространяясь над всей территорией планеты. 

Нужно понимать, что озоновая дыра — это не «дыра» в прямом смысле, у неё нет чётких территориальных границ. Это абстрактное явление, подразумевающее сниженную концентрацию озона. Обычно его замечают в Антарктике, но лишь потому, что только здесь бывает полярная ночь, когда долго нет солнца и тепла, из-за чего уровень озона падает до рекордно низких значений. 

 

Последствия истончения озонового слоя 

 

Как мы уже говорили выше, озон абсорбирует значительную часть ультрафиолетового излучения от солнца. Очевидно, что при снижении концентрации озона в атмосфере человек получает повышенную дозу ультрафиолета. Учёные установили, что это приводит к возникновению рака кожи и злокачественной меланомы, а также к серьёзными заболеваниям глаз — к катаракте и помутнению глазного хрусталика. 

Сниженная концентрация озона в атмосфере — серьёзная проблема для морской фауны. Фитопланктон, важнейшее звено в пищевых цепочках морских обитателей, живёт в верхних слоях водной толщи. Учёными установлено, что чрезмерное солнечное излучение мешает ему ориентироваться в пространстве, и, собственно говоря, жить, — исследования подтвердили зависимость интенсивности ультрафиолетовых лучей и выживаемости фитопланктона.  

Чрезмерное количество ультрафиолета оказывает негативное влияние и на растения, которые обычно куда проще свыкаются с внешними факторами, чем любые другие живые организмы. Ультрафиолет может влиять на форму и размер растений, продолжительность жизни, вторичный метаболизм, изменять способ распределения питательных веществ внутри растения. 

Если бы человечество вовремя не осознало серьёзность такой проблемы как истощение озонового слоя, последствия были бы куда серьёзнее: уже к середине двадцать первого века исчезло бы более 60% озоносферы нашей планеты, в результате чего ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли стало бы таким сильным, что было бы способным вызывать у человека солнечные ожоги за считанные минуты, а вероятность мутации под воздействием солнечной радиации увеличилось бы более, чем в шесть раз.

 

Пути решения проблемы разрушения озонового слоя

 

К счастью, однако, описанная выше ситуация — это антиутопия, вряд ли ждущая человечество в действительности. Начиная с семидесятых годов, силами активистов и некоммерческих компаний, во всём мире начали активно бороться за защиту озонового слоя. Значительно снижено потребление и производство веществ и соединений, негативно влияющей на озоносферу. Им были найдены безопасные природные альтернативы: пропан, изобутан, аммиак, углекислый газ. Удивительно, но практически все страны мира согласились с необходимостью подобных мер и вот уже несколько десятилетий неукоснительно им следуют. Один из немногих случаев серьёзного нарушения был зафиксирован в 2018-м году в Китае, где 18 фабрик признались в использовании фреонов. 

В России охрана озонового слоя и контроль за его истончением закреплены на законодательном уровне. Регламентированы такие защитные мероприятия по охране озонового слоя:

• Организация постоянного наблюдения за состоянием озонового слоя;


• Постоянный контроль за изменениями климата;


• Контроль за соблюдением промышленными предприятиями нормативов по выбросам вредных веществ в атмосферу;


• Контроль и регуляция производства химических веществ и соединений, оказывающих вредоносное влияние на озоновый слой;


• Применение санкций (штрафов и проч. ) в случае несоблюдения описанных выше требований.

На самом деле, сделать свой вклад в защиту озонового слоя может каждый из нас, достаточно лишь следовать нескольким простым (и известным) правилам: при возможности — переходить на экологически чистые виды топлива и правильно утилизировать токсичные отходы (батарейки, бытовая химия). Если каждый (или хотя бы большинство) из нас будет помнить, каковы причины и последствия разрушения озонового слоя, а крупные промышленники — следовать международным договоренностям, то уже к 60-м годам 21-го века экологическая проблема истощение озонового слоя может быть закрыта навсегда. 

просто и понятно о причинах и последствиях

2 комментария

Содержание:

Определение

Местоположение

Образование

Причины появления

Последствия

Как бороться

Видео

Не секрет, что наша планета Земля уникальна в Солнечной системе, поскольку это единственная планета, на которой существует жизнь. И в том числе зарождение жизни на Земле было возможно благодаря специальному защитному шару из озона, который покрывает нашу планету на высоте в 20-50 км. Что такое озон и зачем он нужен? Само слово «озон» с греческого переводится как «пахнущий», ведь именно его запах, мы можем ощущать после дождя. Озон это голубой газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода, по сути такой еще более концентрированный кислород. Значение озона огромно, поскольку именно он защищает Землю от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, идущих от Солнца. К сожалению, мы, люди, не ценим того, что было создано природой (или Богом) на протяжении миллиардов лет, и одним из результатов разрушительной деятельности человека, стало появление озоновых дыр, о которым мы и поговорим в сегодняшней статье.

Определение

Для начала определимся с самим понятием «озоновая дыра», что она из себя представляет. Дело в том, что многие люди ошибочно представляют озоновую дыру как некую брешь в атмосфере нашей планете, месте, в котором озоновый шар полностью отсутствует. На самом деле это не совсем так, он не то, чтобы совсем отсутствует, просто концентрация озона в месте озоновой дыры в разы ниже, чем следовало бы быть. Как результат, ультрафиолетовым лучам легче попадать на поверхность планеты, и оказывать свое разрушительное действие именно в местах озоновых дыр.

Местоположение

Что же, в таком случает, закономерным будет вопрос о расположении озоновых дыр. Первая озоновая дыра в истории была обнаружена в 1985 году над Антарктидой, по подсчетам ученых, диаметр этой озоновой дыры составлял 1000 км. Причем озоновая эта дыра имеет весьма странное поведение: она появляется каждый раз в августе и исчезает к началу зимы, чтобы вновь появится в августе.

Чуть позже другая озоновая дыра, правда, меньших размеров, была обнаружена уже над Арктикой. В наше же время множество мелких озоновых дыр обнаружено в разных местах, но озоновая дыра над Антарктидой занимает пальму первенства по своим размерам.

Фото озоновой дыры над Антарктидой.

Образование

Дело в том, что на полюсах вследствие низкой тамошней температуры образуются стратосферные облака, содержащие в себе ледяные кристаллики. Когда эти облака соприкасаются с молекулярным хлором, попадающим в атмосферу, происходит целая серия химических реакций, результатом которых является разрушение молекул озона, происходит сокращение его количества в атмосфере. И как результат образуется озоновая дыра.

Причины появления

Каковы причины возникновения озоновых дыр? Причин этого явления есть несколько, и самая главная из них – загрязнение окружающей среды. Множество фабрик, заводов, дымовых газовых ТЕЦ выбрасывают в атмосферу, в том числе, и злополучный хлор, и тот уже вступая в химические реакции, делает бум в атмосфере.

Также появлению озоновых дыр в немалой степени способствовали ядерные испытания, проводившиеся в прошлом веке. При ядерных взрывах в атмосферу попадают окиси азота, которые вступая в химические реакции с озоном, также разрушают его.

Реактивные самолеты, летающие в облаках, также способствуют появлению озоновых дыр, поскольку каждый их полет сопровождается выбросом в атмосферу той же окиси азота, губительной для нашего защитного озонового шара.

Последствия

Последствия расширения озоновых дыр, разумеется, не самые радужные – вследствие усиленного ультрафиолетового излучение может увеличится количество людей с заболеванием раком кожи. Помимо этого падает общий иммунитет человека, что приводим и ко многим другим болезням. Впрочем, от усиленного ультрафиолетового излучения, проходящего сквозь озоновую дыру, могут страдать и не только люди, но и, например, жители верхних слоев океана: креветки, крабы, водоросли. Чем опасны озоновые дыры для них? Все теми же проблемами с иммунитетом.

Как бороться

Решение проблемы озоновых дыр учеными было предложено следующее:

• Начать регулирование выброса разрушительных для озона химических элементов в атмосферу.
• Начать восстанавливать штучным путем количество озона на месте озоновых дыр. Делать это таким образом, при помощи летательных аппаратов на высоте 12-30 км распылять штучный озон в атмосфере. Недостатком этого метода является необходимость существенных экономических издержек, да и значительное количество озона за раз распылить в атмосфере при современных технологиях, увы, невозможно.

Видео

И в завершение интересный документальный фильм про озоновые дыры.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Страница про автора

Эта статья доступна на английском языке – Ozone Holes: Causes and Consequences.

причины, последствия и пути решения проблемы

Проблема озоновых дыр стала актуальной в середине XX века. Наблюдения ученых подтвердили их наличие и опасность, которую несет такое явление. В частности, уже с 70-х годов специалисты обратили внимание, что наблюдается устойчивое снижение озона в стратосфере, которая состоит из озонового слоя. А именно последний предотвращает попадание чрезмерного ультрафиолетового излучения на поверхность Земли. Также отмечалось, что больше всего этоn слой разрушен на полюсах – южном и северном.

Содержание статьи

Причины возникновения озоновых дыр в атмосфере

Основной фактор разрушения озонового слоя – хлорфторуглерод.

Ученые установили, что основной причиной озоновой дыры являются газы, которые содержат хлорфторуглероды (ХФУ), галоны и фреоны. Обнаруженные обычно в аэрозольных баллончиках и выпускаемые многими электронными приборами, они снижают уровень озона в стратосфере. Все эти газы содержат хлор, который является основной причиной истончения озонового слоя.

Как образуются озоновые дыры?

Разрушение озонового слоя вызвано тем, что количество газов, содержащих хлор, начинает увеличиваться в окружающей среде. Когда эти газы поднимаются, они подвергаются воздействию ультрафиолета. Это вызывает химическую реакцию, которая создает атомы хлора. Они влияют на атомы озона и вызывают истощение озонового слоя.

Хотя этот процесс длится в течение нескольких лет, у озонового слоя есть свойство восстанавливался естественным образом. При заметном увеличении выбросов этих газов озоновая дыра над Антарктидой не восстанавливается, становится постоянной частью слоя. Для его восстановления в этом месте потребуется несколько десятилетий и значительное сокращения выбросов.

ХФУ не вымываются обратно на землю и даже не разрушаются в результате реакции с другими химическими веществами. А значит они могут оставаться в атмосфере в течение длительного периода времени, который может составлять от 20 до 120 лет и более. В результате они транспортируются обратно в стратосферу, где в конечном итоге разрушаются ультрафиолетовыми лучами солнца, высвобождая свободный хлор.

Каковы последствия расширения озоновых дыр?

Рак кожи.

Истончение озонового слоя увеличивает непосредственный контакт с ультрафиолетовыми лучами, которые могут вызвать рак или раздражение кожи. А это может привести к смерти. Уменьшение на 1% озонового слоя может привести к 5% увеличению случаев рака кожи.

Воздействие ультрафиолетовых лучей также увеличило количество случаев катаракты, что, в свою очередь, влияет на зрение людей и может привести к увеличению слепоты. Расширение озоновых дыр приводит к повреждению ДНК, последствия которого может быть катастрофическими.

Водные растения и животные тоже подвержены опасному воздействию. Ультрафиолетовые лучи могут проникать через воду и убивать маленькие растения и животных. Если озоновая дыра продолжит расширяться, растительность постепенно исчезнет, уменьшая количество пищи во всем мире. Итог – гибель всего живого на планете.

Последствия озоновых дыр, причиненные ими повреждения до сих пор не очень хорошо поняты.  Помимо постепенного уменьшения озонового слоя во всем мире, имеется мало поддающихся количественной оценке свидетельств появления новых дыр. Несмотря на это, ряд стран работает над уменьшением ущерба.

Как предупредить дальнейшее разрушение озонового слоя?

Борьба с этим явлением заключается в том, что ХФУ были запрещены, особенно в аэрозольных баллончиках и различных электрических приборах. Было заключено много соглашений, направленных на то, чтобы постепенно прекращать использование газов. Тем не менее, это встретило большое сопротивление со стороны отраслей промышленности, которые основаны на производстве и использовании газов.

Одновременно началась масштабная акция, направленная на информирование общества об экологических проблемах, стоящих перед планетой. В результате закладывается основа для общественного мнения и соответствующих действий по таким вопросам, как загрязнение, парниковые газы, глобальное потепление и климатический кризис.

Финансируются исследования ученых, которые ищут ответ на вопрос, как погодные условия и природные явления могут быть нарушены небольшими изменениями в атмосфере.  Разрушение озона не так серьезно, как когда-то, но тем не менее оно оказало влияние на планету.

Стоит обратить внимание, что в XXI веке озоновые дыры появляются и расширяются с меньшими темпами, чем в прошлом столетии. Озоновый слой больше не подвергается такой яростной атаке газов, приводящих его к истончению. Причина – большинство правительств и природоохранных ведомств на законодательном уровне добились сокращения выбросов ХФУ. Были введены ограничения, направленные на то, как предупредить появление озоновых дыр.

Этого оказалось достаточно на этом этапе, чтобы предотвратить глобальную катастрофу, заложило основу для дальнейшей работы по сокращению опасных выбросов.

Озоновый слой. Озоновые дыры. Возможная катастрофа.

Ученый объяснил возникновение озоновой дыры над Арктикой

https://ria.ru/20200506/1571006932.html

Ученый объяснил возникновение озоновой дыры над Арктикой

Ученый объяснил возникновение озоновой дыры над Арктикой — РИА Новости, 06.05.2020

Ученый объяснил возникновение озоновой дыры над Арктикой

Причины сильного истончения озонового слоя в Арктике совпадают с причинами теплой зимы в России, сообщил РИА Новости доктор физико-математических наук, ведущий… РИА Новости, 06.05.2020

2020-05-06T07:36

2020-05-06T07:36

2020-05-06T13:17

общество

экология

российская академия наук

арктика

всемирная метеорологическая организация

земля — риа наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/156001/41/1560014168_128:453:2964:2048_1920x0_80_0_0_8372aea0fa0f91f75739c9db1a65ecd2.jpg

МОСКВА, 6 мая — РИА Новости. Причины сильного истончения озонового слоя в Арктике совпадают с причинами теплой зимы в России, сообщил РИА Новости доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института вычислительной математики РАН Евгений Володин.Так он прокомментировал заявление официального представителя Всемирной метеорологической организации Клэр Нуллис о том, что над Арктикой закрылась крупная озоновая дыра.По его словам, истончение озонового слоя и экстремально теплые зимы в России — проявление одного и того же процесса: сильного и продолжительного потока атлантического воздуха.»В 2011 году было то же самое: теплая зима и большая дыра. Такое правило действует почти всегда. Если аномально теплая зима в России, то это, скорее всего, означает склонность к образованию озоновых дыр. Что причина и что следствие, тут сказать трудно», — добавил ученый.Он пояснил, что зима начинается в стратосфере Арктики в октябре и совпадает с началом полярной ночи. При этом снижается температура и формируется устойчивый стратосферный полярный вихрь, в котором скорость ветра иногда может превышать 100 метров в секунду. В самом вихре температура может опускаться ниже минус 78 градусов. В этих условиях формируются полярные стратосферные облака.Ученый отметил, что разрушение озонового слоя уменьшает защиту от ультрафиолетовой радиации человека, других живых организмов и растений.»За последние 40 лет в Арктике сильное разрушение озонового слоя наблюдалось только в зимние сезоны 1995-1996, 1996-1997, 2004-2005, 2010-2011, 2015-2016 годов», — добавил Володин.По его мнению, из-за глобального изменения климата возникновение аномальных озоновых дыр в Арктике увеличится незначительно.Надо отметить, что сохранить озоновый слой помогает Монреальский протокол. Это международное соглашение вступило в силу около 30 лет назад, и с тех пор выбросы разрушающих озон соединений значительно сократились. Однако за это время количество вредных для озона частиц уменьшилось только на 10-20 процентов, так как они способны жить в атмосфере довольно долго.

https://ria.ru/20190821/1557723897.html

https://ria.ru/20190522/1554818219. html

https://radiosputnik.ria.ru/20200318/1568803224.html

арктика

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/156001/41/1560014168_416:481:2505:2048_1920x0_80_0_0_6297023e0d709d33a1c637022f0b836c. jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

общество, экология, российская академия наук, арктика, всемирная метеорологическая организация, земля — риа наука

Общество, Экология, Российская академия наук, Арктика, Всемирная метеорологическая организация, Земля — РИА Наука

МОСКВА, 6 мая — РИА Новости. Причины сильного истончения озонового слоя в Арктике совпадают с причинами теплой зимы в России, сообщил РИА Новости доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института вычислительной математики РАН Евгений Володин.

Так он прокомментировал заявление официального представителя Всемирной метеорологической организации Клэр Нуллис о том, что над Арктикой закрылась крупная озоновая дыра.

«Такая дыра всегда связана с аномалиями в атмосфере. Причем эти аномалии глобальны. Процесс состоит в том, что более сильный западный ветер дует в умеренных широтах на всех высотах. На поверхности Земли он приносит более теплый атлантический воздух, а в стратосфере он блокирует поступление теплого воздуха в Арктику. Воздух из тропиков в Арктику не проникает, она охлаждается, и значит, есть условия для разрушения озонового слоя», — сказал Володин.

По его словам, истончение озонового слоя и экстремально теплые зимы в России — проявление одного и того же процесса: сильного и продолжительного потока атлантического воздуха.

21 августа 2019, 01:12Наука

Российские спутники займутся поиском озоновых дыр в атмосфере

«В 2011 году было то же самое: теплая зима и большая дыра. Такое правило действует почти всегда. Если аномально теплая зима в России, то это, скорее всего, означает склонность к образованию озоновых дыр. Что причина и что следствие, тут сказать трудно», — добавил ученый.

Он пояснил, что зима начинается в стратосфере Арктики в октябре и совпадает с началом полярной ночи. При этом снижается температура и формируется устойчивый стратосферный полярный вихрь, в котором скорость ветра иногда может превышать 100 метров в секунду. В самом вихре температура может опускаться ниже минус 78 градусов. В этих условиях формируются полярные стратосферные облака.

«Здесь-то и начинают активизироваться соединения, которые разрушают озоновый слой. Избыток этих частиц и увеличение озоновых дыр над Арктикой произошли из-за антропогенных выбросов. В феврале-марте в Арктике наблюдалось внезапное стратосферное потепление, а общее содержание озона в области стратосферного полярного вихря опускалось до 220 единиц Добсона — значений, принятых в качестве границы озоновой дыры в Антарктике», — сказал Володин.

Ученый отметил, что разрушение озонового слоя уменьшает защиту от ультрафиолетовой радиации человека, других живых организмов и растений.

22 мая 2019, 20:00Наука

Китай создает новую угрозу для озонового слоя, заявили химики

«За последние 40 лет в Арктике сильное разрушение озонового слоя наблюдалось только в зимние сезоны 1995-1996, 1996-1997, 2004-2005, 2010-2011, 2015-2016 годов», — добавил Володин.

По его мнению, из-за глобального изменения климата возникновение аномальных озоновых дыр в Арктике увеличится незначительно.

Надо отметить, что сохранить озоновый слой помогает Монреальский протокол. Это международное соглашение вступило в силу около 30 лет назад, и с тех пор выбросы разрушающих озон соединений значительно сократились. Однако за это время количество вредных для озона частиц уменьшилось только на 10-20 процентов, так как они способны жить в атмосфере довольно долго.

18 марта 2020, 18:17

Разрушит Землю. Найдена опасная утечка, уничтожающая озоновый слой

Причины возникновения озоновых дыр

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Ивангородская средняя общеобразовательная школа  №1

имени Н.П.Наумова»

 

 

 

 

 

Индивидуальный учебный проект

«Причины образования озоновых дыр»

(исследовательский проект)

 

 

 

 

 

                                                                                               Проект выполнила:

ученица 11 класса

Хаккинен Яна Витальевна

Руководитель:

Богова Светлана Анатольевна

 

 

 

Ленинградская область

Кингисеппский район

г. Ивангород

2020-2021 гг.

                                            Содержание

 

1.     Введение                                                                                      стр.5

2.     Теоретическая часть

·        2.1 Что такое озон?                                                                 стр. 7

·        2.2 Что такое озоновый слой?                                               стр. 7

·        2.3 Значение озонового слоя в жизни человека?                 стр.8

·        2.4Что такое озоновые дыры и причины образования

озоновых дыр                                                                           стр.9

·        2.5Чем опасно появление озоновых дыр?                             стр.11

·        2.6Можно ли восстановить озоновый слой?                         стр.12

3.     Экспериментальная часть

·        3. 1 Проведение опыта по выделению озона                         стр.14

4.     Вывод                                                                                            стр.15

5.     Список литературы                                                                    стр.16

6.     Приложение 1. Конспект урока                                               стр.17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Паспорт проекта

 

1.     Название проекта	«Причины образования озоновых дыр»
2.     ФИО разработчика	Хаккинен Яна Витальевна
3.     ФИО руководителя	Богова Светлана Анатольевна
4.      Название образоватеьного учереждения	МБОУ «ИСОШ №1»
5.     Год разработки	2020/2021 гг.
6.     Актуальность	Многие люди, даже не догадываются о        значение озонового слоя в жизни человека и какие последствия несёт разрушения этого слоя. Чтобы избежать необратимых последствий, необходимо доскональное изучение этой проблемы и принятие соответствующих решений в масштабах всего человечества.
7.     Объект исследования	Озон
8.     Предмет исследования	Озоновые дыры
9.     Цель	Собрать и представить, как можно больше информации об экологическом значении озонового слоя и процессах,связанных с его образованием и разрушением
10. Задачи	·        Понять, как образуется и разрушается озон в земной атмосфере. ·        Узнать об основных экологических проблемах озонового слоя. ·        Узнать, что такое озоновые дыры, и каковы причины и следствия их образования. ·        Подобрать и проанализировать материал. ·        Узнать,можно ли предотвратить появление озоновых дыр. ·        Провести опыт по выделению озона ·        Сделать выводы и заключение
11. Ведущая деятельность	Исследовательская
12. Сфера применения результатов проекта	Образовательная
13. Форма продукта проекта	Конспект к открытому уроку
14. Предметная область	Естественно-научная, экологическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1.      Введение

Актуальность проблемы:

           В настоящее время большую тревогу вызывает разрушение озонового слоя, которое может повлечь за собой глобальное изменение экологических систем нашей планеты. Чтобы избежать необратимых последствий, необходимо доскональное изучение этой проблемы и принятие соответствующих решений в масштабах всего человечества.

            Как может быть такое, что нечто столь мелкое и практически незаметное оказывает глобальное воздействие на весь мир и на жизнь в нем? Оказывается, может – тончайший озоновый слой в земной атмосфере оберегает всю нашу планету от пагубного космического влияния. Что же такое озоновые дыры и из-за чего они образуются?

Цель исследования:

       Как можно больше узнать об экологическом значении озонового слоя и процессах, связанных с его образованием и разрушением. Узнать о причинах появления озоновых дыр и об их влиянии на человека и окружающую среду. Представить данную информацию.

Задачи:

•        Понять, как образуется и разрушается озон в земной атмосфере

•        Узнать об основных экологических проблемах озонового слоя

•        Узнать, что такое озоновые дыры, и каковы причины и следствия их образования

•        Подобрать и проанализировать материал

•        Узнать, можно ли предотвратить появление озоновых дыр

•         Провести опыт по выделению озона

•        Сделать выводы и заключение

Методы исследования:

·        Сбор информации;

·        Систематизация и анализ информации;

·        Обработка данных; Применение материала на практике.

5

Объект исследования:

Озон

Предмет исследования:

Озоновые дыры

Предполагаемый продукт:

Конспект к уроку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

2.   Теоретическая часть

2.1. Что такое озон?

         Озон – это газ, голубого цвета, с характерным запахом, очень сильный окислитель. Молекулярная формула озона О3.  Он тяжелее кислорода и нашего привычного воздуха.  Озон обеспечивает сохранение жизни на Земле, так как озоновый слой задерживает наиболее губительную для живых организмов и растений часть УФ радиации Солнца с длиной волны менее 300 нм, наряду с СО2 поглощает инфракрасное излучение Земли, препятствуя ее охлаждению. Содержание и перемещение озона в атмосфере влияет на метеорологическую обстановку.  Схема образования озона такова: под действием электрического разряда часть молекул кислорода О2 распадается на атомы, затем атомарный кислород соединяется с молекулярным и образуется озон О3. В природе озон образуется в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца, а также – при электрических разрядах в атмосфере. Во время грозы, когда электрические разряды молнии «прошивают» атмосферу, образующийся озон мы ощущаем как свежесть воздуха. Озон действительно чистит наш воздух!  Являясь сильным окислителем, он разлагает многие токсические примеси в атмосфере до простых безопасных соединений, тем самым обеззараживая воздух. Вот поэтому после грозы мы ощущаем приятную свежесть, нам легко дышится, и мы яснее видим все окружающее, особенно синеву неба.

2.2. Что такое озоновый слой?

          Озоновый слой — это самый легкий и тонкий слой в атмосфере, который содержит относительную концентрацию озона (до 0,001%). Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового излучения, которое способно причинить значительный ущерб жизни на Земле.

          Однако озоновый слой не только покрывает нашу планету. Его также можно найти и на поверхности земли — он используется для таких целей, как отбеливание бумажной целлюлозы, обеззараживание питьевой воды и удаление неприятных запахов из продуктов.

          Без озонового слоя не было бы жизни на Земле. Он предотвращает проникновение в атмосферу нашей планеты большого количества солнечной радиации.

7

          Однако озон играет положительную роль, только когда находится в стратосфере. Потому что рядом с поверхностью Земли, там, где проживают люди, собирается «плохой» озон. Он вызывает загрязнение воздуха и кислотные дожди.

     Ультрафиолетовые лучи сталкиваются с молекулами кислорода (О2), получается озон. Те, в свою очередь, соединяются с молекулами кислорода и вновь образуют озон.

      Этот постоянный цикл распада и воссоединения озона гарантирует обновление «защитного слоя» Земли.

2.3. Значение озонового слоя в жизни человека?

      Давно уже установлено, что основное количество природного озона содержится на высоте от 15 до 50 километров над поверхностью Земли – в стратосфере. Наибольшую пользу озон приносит, поглощая значительное количество ультрафиолетового солнечного излучения, которое иначе оказалось бы губительным для живых организмов на нашей планете. Несмотря на ничтожно малое содержание озона в атмосфере, он оказывает огромное влияние на жизнь на нашей планете. Без его защиты жизнь, возможно, сохранилась бы лишь глубоко под землёй или в Мировом океане. Снижение концентрации озона в атмосфере в целом хотя бы на 10 % уже сказывается на живых организмах — снижается урожай растений, у животных и человека наблюдаются различного рода патологии. Заметные сдвиги из-за повышения воздействия ультрафиолета могут наблюдаться и в состоянии целых экосистем.  Именно благодаря озоновому слою когда-то микроорганизмы сумели выбраться из океанов на сушу и способствовали появлению высокоразвитых форм жизни.

            До самого последнего периода истории Земли живые системы планеты эволюционировали почти в полной гармонии с атмосферой, литосферой и гидросферой, не испытывая влияния человеческой деятельности. Но по мере развития сельского хозяйства и промышленности воздействие человека на среду стало заметнее. Повсеместная индустриализация, особенно развернувшаяся за последние два столетия, привела к потенциально опасным уровням загрязнения среды. С начала XX столетия озоновая прослойка начала разрушаться, в результате чего в некоторых местах стратосферы стали появляться озоновые дыры.

8

2.4 Что такое озоновые дыры и причины образования озоновых дыр

         Озоновая дыра представляет собой участок значительного снижения уровня озона в стратосфере. В таких местах ультрафиолетовым лучам легче проникать к поверхности планеты и оказывать свое разрушительное воздействие на все живущее на ней. В отличие от мест с нормальной концентрацией озона в дырах содержание «голубого» вещества составляет всего около 30 %.

          Озоноразрушающие процессы могут доходить до того, что в атмосфере появляются озоновые дыры – области с крайне малым содержанием озона. Озоновая дыра – часть озоносферы, содержащая крайне малое содержание озона – менее 220 единиц Добсона (одна единица Добсона соответствует слою озона толщиной 10 микрометров), тогда как нормальное его содержание – 300 единиц.

       В настоящее время существует множество факторов, влияющих на концентрацию озона в земной атмосфере.

Основные причины появления озоновых дыр:

            Озоноразрушающие вещества – одна из главных проблем целостности озонового слоя.

           Снижение концентрации озона в определенном месте может быть обусловлено загрязнениями воздушной среды двух типов:

   Естественные процессы,– происходящие в связи с природными явлениями.

·        В мантии Земли постоянно осуществляются процессы дегазации, вследствиекоторых выделяются самые разные органические соединения. Порождать такие видыгазов могут грязевые вулканы и гидротермальные источники.

·        Кроме того, в земной коре расположены определенные газы, находящиеся всвободном состоянии. Часть их способна достигать земной поверхности и через трещиныземной коры перемешаться в атмосферу. Поэтому приземной воздух наднефтегазоносными бассейнами зачастую содержит повышенный уровень метана.

 

 

9

Антропогенные загрязнения атмосферы Земли.

·        Стратосферная авиация. В двигателях внутреннего сгорания образуются окислыазота. Во время запуска космических ракет в озоновом слое буквально «выжигаются»дыры, которые могут сохраняться в течение длительного времени. Самолеты, летающиена высоте 12-16 км, также причиняют вред озоновому слою. С точки зрения загрязнениястратосферы важно не только общее количество производимых самолетами окислов азота,но и высота их введения в атмосферу, поскольку окись и двуокись азота в тропосферебыстро удаляются вымыванием.

 

·        Ещё одна важная причина разрушения озона – минеральные удобрения, которыепри внесении в землю вступают в реакцию с почвенными бактериями. В результате этогопроцесса в атмосферу также попадают азотные соединения, причём их количествосоставляет 25 – 40% от естественного поступления закиси азота.

 

·        Выброс в атмосферу фреонов. Фреоны – это газы, не вступающие у поверхностипланеты ни в какие химические реакции. Фреоны закипают и быстро увеличивают свойобъем при комнатной температуре, и потому являются хорошими распылителями. Из-за этой особенности фреоны долгое время использовались в производстве аэрозолей.Расширяясь, фреоны охлаждаются, поэтому они и сейчас очень широко используются в холодильной промышленности. Когда фреоны поднимаются в верхние слои атмосферы, от них под действиемультрафиолетового излучения отщепляется атом хлора, который начинает одну за другой превращать молекулы озона в кислород. Хлор может находиться в атмосфере до 120 лет, и за это время способен разрушить до 100 тысяч молекул озона.

·        Большинство антропогенных источников сконцентрировано в городах,занимающих лишь небольшую часть территории нашей планеты. Это автомобильныйтранспорт и промышленные предприятия. Заметным источником органическихзагрязнителей атмосферы становится коммунальное хозяйство городов (жилые иобщественные здания, предприятия тепло- и водоснабжения, химчистки, свалки). Хотявклад этого источника в суммарную антропогенную эмиссию невелик, отсюда поступаютосновные

10

·        количества опасных долгоживущих загрязнителей (например, диоксидов),поэтому они участвуют в формировании глобального фона некоторых органическихэкотоксикантов. В результате движения воздушных масс с подветренной стороныбольших городов образуется многокилометровый шлейф загрязнений.

 

·        Промышленная добыча и широкое использование ископаемых богатств также сопровождается выделением в атмосферу больших масс различных химических соединений.

 

2.5 Чем опасно появление озоновых дыр?

Возможные последствия озоновых дыр:

·        Глобальное потепление, которое проявляется в значительном измененииклиматических условий в различных областях Земли, это явление также называетсяпарниковым эффектом, так как он приводит к таянию ледников и общему расстройствуклимата, например, переходу зимы в жаркое лето без переходящих сезонов.

 

·        Ультрафиолет проникает в воду и вызывает разрушение обитающих в ней живыхорганизмов, результатом является недостаток пищи для рыб и млекопитающих, которыенаходятся под угрозой исчезновения. Возможно изменение структуры водных экосистем.

         В условиях повышенной ультрафиолетовой радиации могут погибать и вытесняться полезные чувствительные формы и усиленно размножаться токсичные для окружающей среды, например сине-зеленые водоросли. Разрушение озонового слоя скажется на продуктивности фитоплангтона, что в свою очередь приведет к снижению фотосинтеза.

•        Наиболее чувствительные к вредному воздействию ультрафиолета растения получают нарушения образования хлорофилла, что может привести к вымиранию некоторых видов растений.

•        В том случае, если вымирают растения, под угрозу исчезновения также попадают редкие виды травоядных животных.

11

•        Под воздействием ультрафиолетового излучения человек становится более подверженным таким заболеваниям, как рак кожи, быстрое старение, катаракта глаза и общее снижение иммунитета.

•        Озоновая дыра может привести к полному разрушению озонового слоя, что приведет к биологической смерти планеты Земля.

2. 6 Можно ли восстановить озоновый слой?

           Чтобы сохранить и восстановить озоновый слой, было принято решение регулировать процесс выброса озоноразрушающих элементов. Они содержат бром и хлор. Но это не решит основную проблему.

          На сегодняшний день ученые предложили один способ восстановления озона при помощи летательных аппаратов. Для этого необходимо на высоте 12-30 километров над Землей выпускать кислород либо озон, созданный искусственным путем, и рассеивать его специальным распылителем. Так понемногу могут заполняться озоновые дыры. Недостаток этого метода в том, что он требует существенных экономических растрат. К тому же невозможно за один раз выпустить в атмосферу большое количество озона. Также сам процесс транспортировки озона является сложным и небезопасным.

           Разрушение стратосферного озона можно остановить. Альтернативные вещества, которые не навредят защитному экрану Земли, существуют. К ним относятся углекислый газ, нетоксичный пропан, аммиак и изобутан (природный хладагент).

           Как отмечают экологи, озоновый щит планеты уже сейчас восстанавливается на 1–3% в десятилетие. При благоприятных прогнозах озоновые дыры могут исчезнуть по всей планете к 2060 году. Команда ученых НАСА предполагает, что восстановление озонового слоя связано с Монреальским протоколом.

        Специалисты из Национального управления океанических и атмосферных исследований США в 2018 году обнаружили крупные выбросы в атмосферу озоноразрушающего газа — трихлорфторметана.

           Было установлено, что эпицентр выбросов находится в Восточной Азии, а позже более 18 производственных фабрик в Китае сами признались в незарегистрированном использовании фреона.

12

Экологи считают, что повлиять на целостность озонового слоя могут сами люди на бытовом уровне. Озоновый экран планеты также подвергается атакам парниковых газов и токсичных выбросов воздушного и наземного транспорта. Использование экологически чистого топлива, сохранение ресурсов земли и правильная утилизация вредных отходов сыграет значительную роль в спасении Земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

3. Практическая часть

3.1 Проведения опыта по выделению озона

Для проведения данного опыта нам понадобится Электрофорная машина.

       Суть опыта состоит в том, что при использовании данной машины пропускается искра, за счёт действия на кислород электрического разряда выделяется озон. Это можно определить по запаху. В отличие от кислорода, озон имеет запах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

4. Вывод

      Таким образом, подводя итог, можно сделать вывод о том, что озоновая дыра является продуктом не только природных явлений, но и воздействия человека на окружающую среду. Последствия образования озоновых дыр оказывают воздействие не только на человечество. Страдает растительность, а также животный мир и обитатели морских глубин. Их массовое вымирание является прямым следствием процессов, происходящих на солнце и в атмосфере.

       Проблема с озоновым слоем дает наглядное представление о том, как сильно экологическое состояние Земли может измениться в короткий срок, и как мало мы знаем о нашей планете. Техническая деятельность человека наносит большой вред природе. Нужны новые идеи и проекты, позволяющие очистить атмосферу от вредных примесей, разрушающих озон. Эти проекты должны быть экологически безопасны, чтобы не причинить еще большего вреда и восстановить нарушенное равновесие в экосистеме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

5.  Список литературы

1.     Большая Советская Энциклопедия (издательство «Советская энциклопедия», 1974 г. , том 18) – общие сведения по озоносфере.

2.     https://legkopolezno.ru/ekologiya/globalnye-problemy/ozonovaya-dyra/#i

3.     https://revolution.allbest.ru/ecology/00325375_0.html#text

4.     https://www.uznaychtotakoe.ru/ozonovyj-sloj/

5.     https://tion.ru/blog/ozonovyj-sloj/

6.     https://ecoportal.info/ozonovye-dyry/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Приложение 1

Конспект урока

Тема. Проблема разрушения озонового слоя.

 

Тип урока — комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

Цель:

— осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

 Воспитательные: 

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

УУД

Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание не­обходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных со­обществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, пре­образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товари­щей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Планируемые результаты

Предметные: знать — понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь — определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации;анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география.Планировать действия с поставленной целью; находить  необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

 

Изучение нового материала

 

Проблема разрушения озонового слоя

 

Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на кли-
мат и защищающей все живое на Земле от избытка ультрафиолетового излучения Солнца, является озоносфера. Озоновый слой образовался на Земле, по современным данным, 570-400 млн. лет назад. Основная масса озона находится на высотах от 10 до 50 км, а его максимум — на высоте 20-25 км. В слое озоносферыозон находится в очень разреженном состоянии. Если бы можно было провести такой фантастический эксперимент и собрать все количество озона, содержащегося в атмосфере, при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 20°С, то толщина этого
слоя составила бы всего 2,5-3 мм.

Количество озона в атмосфере определяется балансом реакций его образования и разложения. В среднем в атмосфере Земли ежесекундно образуется и исчезает около

100 т озона.

      Почему так важно поглощение озоном жесткого ультрафио­летового излучения (УФ)? Даже при небольшом повышении дозы УФ у человека появляются ожоги на коже. Ученые установили, что увеличение числа случаев заболевания раком кожи, а также болезней глаз, приводящих к слепоте, связано с ростом интен­сивности УФ-радиации. Биологическое действие УФ-радиации обусловлено высокой чувствительностью нуклеиновых кислот, которые могут разрушаться, что приводит к гибели клеток или возникновению мутаций. Биологические эффекты, вызывающие изменения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, пока не до конца изучены, однако имеющиеся данные заставляют от­носиться к проблеме очень серьезно.

Резкое усиление научного и общественного интереса к про­блеме озонового слоя произошло в начале 70-х годов, когда почти одновременно в научных журналах появились статьи аме­риканского ученого Гарольда Джонстона и немецкого — Пауля Крутцена. Тема обеих статей была одинаковой — угроза озоно­вому слою Земли в результате хозяйственной деятельности че­ловека. А уже в 1985 году мир узнал о глобальной экологиче­ской проблеме «озоновых дыр».

 

 

 

 

В журнале «№1иге» («Природа») появилась статья английского ученого Дж. Фарма- на, в которой он утверждал, что содержание озона над Антарк­тидой систематически уменьшается. Основанием для такого за­ключения послужили наблюдения за общим содержанием озона, проведенные на английской антарктической станции Халли-Бэй.

В чем же причина появления «озоновых дыр» над Северным и Южным полюсами?

 

Ответить на этот вопрос не так просто, тем более, что уче­ные узнали о их существовании совсем недавно. Есть разные ва­рианты объяснений и прогнозов, но большинство ученых сходит­ся в одном: главными виновниками являются хлорфтор углеводороды (фреоны).

Попытаемся разобраться в механизме образования и разру­шения озонового слоя.

Образовавшиеся радикалы либо соединяются между собой, образуя снова молекулярный кислород:

О + О —> О2,

либо взаимодействуют с молекулой кислорода, образуя молекулу озона:

О + Ог —> О3.

Образовавшийся озон под влиянием внешних условий либо разрушается (диссоциирует):

Оз + Ьу ->Ог + О’,

либо, будучи химически активными, радикал кислорода и моле­кула Оз взаимодействуют между собой с образованием молеку­лярного кислорода:

О + Оз —>Ог + Ог.

Такую схему поведения азота в естественных условиях пред­ложил в 1930 г. английский геофизик С. Чепмен.

 

Сезонный характер изменения концентрации озона (по И. Л. Каролю)

 

 

 

Существенное влияние на состояние озона в атмосфере ока­зывает наличие загрязнителей, например, оксидов азота или со­единений хлора и др.

Выделяют три цикла разрушения озона: азотный, водородный и хлорный .

Азотный цикл О + N02 ->0₂ +N0 (1)

N0 + Оз ->N02 + 0₂ (2)

О + Оз —> О2 + О2 (3)

 

Водородный цикл О + Н0₂ -> ОН + 0₂ (1) ОН + О_э -> Н0₂ +0₂ (2)

 

О + Оз -> 0₂ + 0₂

С1 + Оз -> СЮ +0₂ (1) О + СЮ’ -» С1

 

О+ Оз —>0₂ + 0₂

 

Обратите внимание, что в первых двух ре­акциях каждого из циклов (1,2) озон реа­гирует с веществом (частицей), которое в ходе химических реак­ций никуда не исчеза­ет, так как если в пер­вой реакции(1) оно вступает в процесс, то во второй реакции (2) оно образуется в пер­воначальном состоя­нии.

Подобные вещества в науке называются катализаторами: они ускоряют реакцию, при этом сами в ходе реак­ции не расходуются. Отсюда следует, что все реакции разруше­ния озона каталитичелитические. В связи с этим попадание в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств N02, НО2 и С1 может длительное время влиять на баланс озона.

 

Механизм разрушения молекул озона

 

Источниками веществ — виновников разрушения озонового слоя в первую очередь являются все более развивающиеся граж­данская авиация и химические производства. Применение азот­ных удобрений в сельском хозяйстве, хлорирование питьевой во­ды, широкое использование фреонов в холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и в аэрозолях привело к тому, что миллионы тонн хлорфторметанов поступают в нижние слои атмосферы в виде бесцветного нейтрального газа. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием УФ-из- лучения разрушаются, выделяя фтор и хлор, которые активно вступают в процессы разрушения озона

Когда фреон впервые был синтезирован свыше 60 лет назад, химики не могли нарадоваться на свое детище: безвредный, не­токсичный, инертный, дешевый газ. Теперь молекулы этого газа называют «убийцами». По данным американских ученых, фреоны в 20 ООО раз превосходят СОг в создании «парникового» эффек­та. Особенно разрушителен для озона хлор: каждый его атом способен уничтожить 100 000- молекул озона! Это при том, что некоторые фреоны-долгожители, попадая в атмосферу, могут су­ществовать в ней 70-100 лет.

Способ измерения общего содержания озона (ОСО) был предложен еще в 20-е годы английским ученым Дж. Добсоном, разработавшим и построившим для этой цели специальный прибор — спектрофотометр, получивший потом его имя. Регу­лярные измерения ОСО спектрофотометром Добсона были на­чаты в конце 20-х годов в отдельных обсерваториях, но широ­кое развитие сеть наземных озонометрических станций полу­чила лишь во время Международного геофизического года в 1957-1958 гг. Исследования ОСО проводятся и в нашей стра­не, например, в Главной геофизической обсерватории, на ее полевой обсерватории в поселке Воейково под Санкт-Петер­бургом.

Наиболее полную картину глобального распределения ОСО дают его измерения со спутников, впервые начатые в 70-е годы прибором ТОМЗ на американском спутнике «Нимбус-7». Благо­даря этому в 80-е годы ученые узнали, как именно распределяет­ся озон над южным полушарием, и прежде всего характер и осо­бенности поведения антарктической «озоновой дыры».

 

ЕдиницаДж. Добсоном

 

 

 

 

Выяснилось, в частности, что сезонное изменение концен­трации озона состоит в том, что она максимальна в конце зимы — начале весны, а минимальна осенью.

Существуют ли регулярные изменения содержания озона с периодом больше года? Оказывается, существуют. Ученые наблю­дают изменение содержания озона с периодом 26 месяцев. Не правда ли, странный период? Его трудно связать с каким-либо при­родным циклом на Земле или на Солнце. И все же 26-месячная периодичность в земной атмосфере существует. Это явление но­сит название квазидвухлетних (от лат.диам — якобы, как будто) колебаний.

 

 

Длинноволновая характеристика озоновой проблемы

(по И. Л. Каролю)

 

 

Более долгопериодные изменения содержания озона, видимо, связаны с солнечной активностью, и в первую очередь с извест­ным 11-летним циклом (часто называемым циклом солнечных пятен).

Важной особенностью озона является его способность по­глощать жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца в интерва­ле длин волн 200-320 нм.

Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощает­ся молекулами кислорода, которых, как мы знаем, в атмосфере много, поэтому такое излучение не доходит даже до нижних сло­ев стратосферы. Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, проникало бы сквозь тропосферу. На­чиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности Земли.

Область спектра с длиной волны 200-400 нм не зря называ­ется биологически активным, ультрафиолетом (БАУ). Медики установили, что один джоуль БАУ вызовет в человеческом ор­ганизме более сильные изменения, чем, например, тот же джо­уль жесткого излучения (рентгеновского, у-лучей и т. д.). По данным ученых США, в случае истощения озонового слоя чело­вечеству грозит, как минимум, резкий рост заболеваемости ра­ком кожи и глазными болезнями, приводящими к слепоте. Вме­сто 500 тыс. случаев заболевания раком, которые прогнозиру­ются учеными США в ближайшие 50 лет, им могут заболеть 12 млн. человек.

Широкое движение «зеленых» во всем мире, принятие Про­граммы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и действия междуна­родной организации ВМО (Всемирная метеорологическая ассоциа­ция) привели к заключению весной 1985 г. Венской конвенции об охране озонового слоя. В конвенции провозглашалась общая цель участвующих в ней 44 стран: сохранение озонового слоя и консуль­тации по предотвращению действий, наносящих ему ущерб. Кон­кретные мероприятия по защите озонового слоя предусматривались в Протоколе к Конвенции, принятом в сентябре 1987 г. в Монреале (Канада).

В июне 1990 г. в Лондоне.на собрании представителей стран, подписавших Монреальский протокол, были приняты поправки, существенно усилившие ограничения на фреоны.

В 1992 г. представители 91 страны собрались в Копенгагене на очередную конференцию по озоновому слою с целью ускорить полное прекращение производства фреонов. Были приняты ре­шения уже к 1996 г. полностью прекратить производство наибо­лее опасных фреонов, а до 2030 г. — всех остальных. Было также выделено 240 млн. долларов для помощи развивающимся странам с тем, чтобы они прекратили производство фреонов до 2010 г. В случае выполнения принятых решений уже с 2000 г. содержание хлора в стратосфере начнет сокращаться, а около 2040 г. две части на миллиард частей воздуха придут к норме.

 

Вопросы и задания

 

1.Какую роль играет озоновый слой в создании благопри­ятных условий для жизнедеятельности организмов на Земле?

2.Объясните химический механизм образования и разру­шения озона.

3.По каким основным направлениям развивается между­народное сотрудничество по защите озонового слоя Земли?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Озоновая дыра и глобальное потепление

Деятельность человека

Деятельность человека вызывает истощение озона и глобальное потепление деятельность, которая выбрасывает загрязняющие вещества в атмосферу, изменяя ее.

Глобальное потепление вызвано в первую очередь выбросом слишком большого количества углекислого газа в атмосферу, когда уголь, нефть и природный газ сжигаются для производства электроэнергии или для работы наших автомобилей.

Углекислый газ распространяется по планете подобно одеялу и является одним из основных газов, отвечающих за поглощение инфракрасного излучения (ощущаемого как тепло), которое составляет основную часть солнечной энергии.

Истощение озонового слоя происходит, когда в атмосферу выбрасываются хлорфторуглероды (ХФУ) и галоны — газы, ранее находившиеся в аэрозольных баллончиках и хладагентах (подробности см. ниже).

Озон находится в верхних слоях атмосферы и поглощает ультрафиолетовое излучение, еще один вид солнечной энергии, вредный для людей, животных и растений. ХФУ и галоны вызывают химические реакции, которые разрушают молекулы озона, снижая способность озона поглощать ультрафиолетовое излучение.

Как работает озон

Как работает озон

Солнце излучает электромагнитное излучение с разной длиной волны, то есть с разной интенсивностью. Атмосфера действует как многослойный щит, защищающий Землю от опасного солнечного излучения.

Озон находится в двух разных частях нашей атмосферы. Приземный или «плохой» озон является раздражителем здоровья человека и компонентом смога. Он находится в нижних слоях атмосферы (тропосфере) и не имеет никакого отношения к «озоновой дыре».

Высокий уровень или «хороший» озон встречается в стратосфере и составляет большую часть атмосферного озона.

Стратосферный озоновый слой поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение, предотвращая попадание опасных ультрафиолетовых лучей на поверхность Земли и нанесение вреда живым организмам. УФ-лучи нельзя увидеть или почувствовать, но они очень мощные и изменяют химическую структуру молекул.

УФ-излучение играет небольшую роль в глобальном потеплении, потому что его количества недостаточно, чтобы вызвать избыточное тепло, оставшееся в атмосфере. УФ-излучение представляет собой небольшой процент солнечной энергии и не сильно поглощается или рассеивается в атмосфере, особенно по сравнению с другими длинами волн, такими как инфракрасное излучение. Но истощение озона также вызывает беспокойство, потому что оно напрямую влияет на здоровье людей и других живых организмов.

Озоновая дыра

Озоновая дыра

Термин «озоновая дыра» относится к истощению защитного озонового слоя в верхних слоях атмосферы (стратосфере) над полярными регионами Земли. Людям, растениям и животным, живущим под озоновой дырой, вредит солнечная радиация, которая в настоящее время достигает поверхности Земли, вызывая проблемы со здоровьем, от поражения глаз до рака кожи.

Стратосферный озон постоянно образуется в результате действия солнечного ультрафиолетового излучения на молекулы кислорода (известного как фотохимические реакции). Хотя озон создается в основном в тропических широтах, крупномасштабные модели циркуляции воздуха в нижней стратосфере перемещают озон к полюсам, где его концентрация возрастает.

В дополнение к этому глобальному движению сильные зимние полярные вихри также важны для концентрации озона на полюсах. Во время непрерывно темной полярной зимы воздух внутри полярных вихрей становится чрезвычайно холодным, что является необходимым условием для образования полярных стратосферных облаков.

Полярные стратосферные облака создают условия для резкого разрушения озона, обеспечивая поверхность для перехода хлора в озоноразрушающую форму. Обычно они длятся до восхода солнца весной.

В 1980-х годах ученые обнаружили, что озоновый слой истончается в нижних слоях стратосферы, особенно с резкой потерей озона — известной как «озоновая дыра» — антарктической весной (сентябрь и октябрь).

Ученые также обнаружили, что истончение озонового слоя было вызвано увеличением концентрации озоноразрушающих химических веществ – хлорфторуглеродов или CFC (соединений с хлором и/или фтором, присоединенных к углероду) и, в меньшей степени, галонов (аналогичных соединений с бромом или йод). Эти химические вещества могут оставаться в атмосфере от десятилетий до более века.

На полюсах ХФУ прикрепляются к частицам льда в облаках. Когда полярной весной снова выходит солнце, частицы льда тают, высвобождая молекулы, разрушающие озоновый слой, с поверхности ледяных частиц.

После высвобождения эти разрушающие озон молекулы делают свою грязную работу, разрывая молекулярные связи в озоне, поглощающем УФ-излучение.

Монреальский протокол

Монреальский протокол

ХФУ обычно встречались в хладагентах, растворителях, пропеллентах и ​​пенообразователях до того, как в 1980-е годы – международное обязательство по поэтапному отказу от озоноразрушающих химических веществ, которое было повсеместно ратифицировано всеми странами, входящими в ООН.

Монреальский протокол создал важный прецедент, но многое еще предстоит сделать. Маловероятно, что уменьшение количества озоноразрушающих веществ само по себе приведет к восстановлению стратосферного озонового слоя до уровня его концентрации до 1980 года из-за конкурирующих и неопределенных последствий дальнейшего изменения климата.

Вызывает тревогу тот факт, что после экстремально холодной зимы в начале 2011 г. впервые сокращение содержания озона в Арктике было сопоставимо с уменьшением содержания озона в Антарктике.

Стратосферный озон также имеет естественные процессы, удаляющие его из атмосферы. Крошечные частицы сульфатов (аэрозоли), выброшенные в стратосферу в результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 г., вызвали заметное уменьшение содержания озона в течение нескольких лет после извержений.

Стратосферный озоновый слой

Влияет ли глобальное потепление на стратосферный озоновый слой?

С 1960-х годов наблюдается тенденция к увеличению потепления нижних слоев атмосферы и охлаждению верхних слоев атмосферы. Эта динамика потепления-охлаждения создает условия, которые приводят к потере озона.

Наблюдения показывают, что по мере увеличения количества парниковых газов, что приводит к нагреву в нижних слоях атмосферы (тропосфере), в верхних слоях атмосферы (стратосфере) происходит охлаждение. Во многом потому, что тепло с поверхности Земли, которое обычно проходит через тропосферу и стратосферу и в конечном итоге уходит в космос, теперь задерживается (или ограничивается тропосферой).

Повышение температуры на поверхности Земли и понижение температуры в верхних слоях атмосферы можно частично объяснить, используя аналогию с покровом.

Углекислый газ и другие удерживающие тепло газы поднимаются в атмосферу и распространяются по земному шару, как одеяло, окутывающее Землю. Это одеяло согревает поверхность Земли и защищает ее от холодного воздуха над ней.

Повышенная концентрация улавливающих тепло газов делает одеяло некомфортно более толстым. Завернутая теперь в более толстое одеяло, поверхность Земли нагревается, нагревает само одеяло и удерживает больше тепла в нижних слоях атмосферы.

Одеяло также предотвращает перемещение тепла из нижних слоев атмосферы в стратосферу, в результате чего стратосфера охлаждается.

Другими словами, удерживающие тепло газы способствуют созданию условий охлаждения в атмосфере, которые приводят к разрушению озонового слоя. Парниковые газы поглощают тепло на относительно низких высотах и ​​нагревают поверхность, но на больших высотах они оказывают противоположный эффект, поскольку препятствуют подъему тепла.

В более прохладной стратосфере потеря озона создает охлаждающий эффект, который приводит к дальнейшему истощению озона. УФ-излучение выделяет тепло в стратосферу при взаимодействии с озоном. При меньшем количестве озона выделяется меньше тепла, что усиливает охлаждение в нижних слоях стратосферы и способствует образованию разрушающих озон полярных стратосферных облаков, особенно вблизи Южного полюса.

Связанные ресурсы

разрушение озонового слоя | Факты, эффекты и решения

разрушение озонового слоя

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джозеф С. Фарман Марио Молина Ф. Шервуд Роуленд Пол Крутцен

Похожие темы:

глобальное потепление изменение климата загрязнение воздуха озоновый слой изменение окружающей среды

См. весь соответствующий контент →

истощение озонового слоя , постепенное истончение озонового слоя Земли в верхних слоях атмосферы, вызванное выбросом химических соединений, содержащих газообразный хлор или бром, в результате деятельности промышленности и другой деятельности человека. Истончение наиболее заметно в полярных районах, особенно над Антарктидой. Истощение озонового слоя является серьезной экологической проблемой, поскольку оно увеличивает количество ультрафиолетового (УФ) излучения, достигающего поверхности Земли, что увеличивает уровень рака кожи, катаракты глаз и повреждения генетической и иммунной систем. Монреальский протокол, ратифицированный в 1987, было первым из нескольких всеобъемлющих международных соглашений, принятых для прекращения производства и использования озоноразрушающих химических веществ. Ожидается, что в результате продолжающегося международного сотрудничества по этому вопросу озоновый слой со временем восстановится.

История

В 1969 году голландский химик Пол Крутцен опубликовал статью, в которой описывался основной каталитический цикл оксида азота, влияющий на уровень озона. Крутцен продемонстрировал, что оксиды азота могут реагировать со свободными атомами кислорода, тем самым замедляя образование озона (O ₃ ), а также может разлагать озон на диоксид азота (NO ₂ ) и газообразный кислород (O ₂ ). Некоторые ученые и защитники окружающей среды в 1970-х годах использовали исследования Круцена в поддержку своих аргументов против создания флота американских сверхзвуковых транспортных кораблей (SST). Они опасались, что потенциальный выброс оксидов азота и водяного пара от этих самолетов повредит озоновый слой. (SST были разработаны для полетов на высотах, совпадающих с озоновым слоем, от 15 до 35 км [9].до 22 миль] над поверхностью Земли.) В действительности американская программа SST была отменена, и на вооружение поступило лишь небольшое количество франко-британских Concordes и советских Ту-144, так что влияние SST на озоновый слой было обнаружено пренебрежимо мало для количества эксплуатируемых самолетов.

Однако в 1974 году американские химики Марио Молина и Ф. Шервуд Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвайне признали, что производимые человеком хлорфторуглероды (ХФУ) — молекулы, содержащие только атомы углерода, фтора и хлора — могут быть основным источником хлор в стратосфере. Они также отметили, что хлор может разрушить значительное количество озона после того, как он был высвобожден из фреонов под действием УФ-излучения. Свободные атомы хлора и хлорсодержащие газы, такие как монооксид хлора (ClO), затем могут расщепить молекулы озона, оторвав один из трех атомов кислорода. Более поздние исследования показали, что бром и некоторые бромсодержащие соединения, такие как монооксид брома (BrO), разрушают озон даже более эффективно, чем хлор и его химически активные соединения. Последующие лабораторные измерения, измерения атмосферы и исследования по моделированию атмосферы вскоре подтвердили важность их результатов. Крутцен, Молина и Роуленд получили Нобелевскую премию по химии в 1919 г.95 за их усилия.

Деятельность человека оказала значительное влияние на глобальную концентрацию и распределение стратосферного озона еще до 1980-х годов. Кроме того, ученые отметили, что по крайней мере к 1980 г. началось значительное ежегодное снижение средних концентраций озона. Измерения со спутников, самолетов, наземных датчиков и других приборов показывают, что общие интегрированные уровни озона в столбе (т. е. число молекул озона, встречающихся на квадратный метр в отобранных пробах воздуха) сократилось в глобальном масштабе примерно на 5 процентов между 1970-х и середины 1990-х годов, с небольшими изменениями впоследствии. Наибольшее уменьшение озона произошло в высоких широтах (по направлению к полюсам), а наименьшее — в более низких широтах (тропиках). Кроме того, атмосферные измерения показывают, что истощение озонового слоя увеличивает количество УФ-излучения, достигающего поверхности Земли.

Связь истощения озонового слоя с массовым вымиранием

Посмотреть все видео к этой статье

Это глобальное уменьшение стратосферного озона хорошо коррелирует с повышением уровня хлора и брома в стратосфере в результате производства и выброса фреонов и других галоидоуглеродов. Галогенуглероды производятся промышленностью для различных целей, таких как хладагенты (в холодильниках, кондиционерах и больших чиллерах), пропелленты для аэрозольных баллончиков, пенообразователи для изготовления пенопласта, средства пожаротушения и растворители для химической чистки и обезжиривания. Атмосферные измерения четко подтвердили теоретические исследования, показывающие, что хлор и бром, высвобождаемые из галоидоуглеродов в стратосфере, реагируют с озоном и разрушают его.

Самый серьезный случай истощения озонового слоя был впервые задокументирован в 1985 году в статье ученых Британской антарктической службы (БАС) Джозефа К. Фармана, Брайана Г. Гардинера и Джонатана Д. Шанклина. Начиная с конца 1970-х годов весной (с сентября по ноябрь) над Антарктидой наблюдалось значительное и быстрое уменьшение общего содержания озона, часто более чем на 60 процентов по сравнению со среднемировым значением. Фарман и его коллеги впервые зафиксировали это явление над своей станцией BAS в заливе Галлей, Антарктида. Их анализ привлек внимание научного сообщества, которое обнаружило, что это снижение общего содержания озона составило более 50 процентов по сравнению с историческими значениями, наблюдаемыми как с помощью наземных, так и спутниковых методов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В результате статьи Фармана возник ряд гипотез, пытавшихся объяснить антарктическую «озоновую дыру». Первоначально предполагалось, что уменьшение содержания озона можно объяснить каталитическим циклом хлора, в котором отдельные атомы хлора и их соединения отрывают отдельные атомы кислорода от молекул озона. Поскольку произошла большая потеря озона, чем можно было объяснить поступлением реактивного хлора, доступного в полярных регионах, известными в то время процессами, возникли другие гипотезы. Специальная кампания по измерениям, проведенная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (НОАА) в 1987, а также более поздние измерения доказали, что химия хлора и брома действительно была ответственна за озоновую дыру, но по другой причине: дыра оказалась продуктом химических реакций, происходящих с частицами, составляющими полярные стратосферные облака (ПСО) в нижняя стратосфера.

Зимой воздух над Антарктидой становится чрезвычайно холодным из-за недостатка солнечного света и уменьшения смешения воздуха нижних слоев стратосферы над Антарктидой с воздухом за пределами региона. Это уменьшенное перемешивание вызвано циркумполярным вихрем, также называемым полярным зимним вихрем. Ограниченный стратосферной струей ветра, циркулирующей примерно между 50° и 65° южной широты, воздух над Антарктидой и прилегающими к ней морями эффективно изолирован от воздуха за пределами региона. Чрезвычайно низкие температуры внутри вихря приводят к образованию ПСО, которые возникают на высоте примерно от 12 до 22 км (примерно от 7 до 14 миль). Химические реакции, которые происходят на частицах PSC, превращают менее реакционноспособные хлорсодержащие молекулы в более реакционноспособные формы, такие как молекулярный хлор (Cl ₂ ), которые накапливаются в течение полярной ночи. (Соединения брома и оксиды азота также могут реагировать с этими облачными частицами.) Когда ранней весной в Антарктиду возвращается день, солнечный свет расщепляет молекулярный хлор на отдельные атомы хлора, которые могут реагировать с озоном и разрушать его. Разрушение озона продолжается до распада полярного вихря, что обычно происходит в ноябре.

Зимний полярный вихрь также формируется в Северном полушарии. Однако в целом он не такой сильный и не такой холодный, как тот, что формируется в Антарктиде. Хотя в Арктике могут образовываться полярные стратосферные облака, они редко существуют достаточно долго, чтобы привести к значительному уменьшению содержания озона. Было измерено уменьшение содержания озона в Арктике на целых 40 процентов. Это истончение обычно происходит в те годы, когда температура нижних слоев стратосферы в арктическом вихре была достаточно низкой, чтобы привести к процессам разрушения озона, подобным тем, которые наблюдаются в антарктической озоновой дыре. Как и в Антарктиде, значительное увеличение концентрации реактивного хлора было зарегистрировано в арктических регионах, где наблюдается высокий уровень разрушения озона.

Основы изучения озонового слоя | US EPA

Земля Озоновый слой Область стратосферы, содержащая основную часть атмосферного озона. Озоновый слой находится примерно на высоте 15-40 километров (10-25 миль) над поверхностью Земли, в стратосфере. Истощение этого слоя озоноразрушающими веществами (ОРВ) приведет к повышению уровня УФ-В, что, в свою очередь, приведет к увеличению числа случаев рака кожи и катаракты, а также к потенциальному повреждению некоторых морских организмов, растений и пластмасс. Научная страница (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) предлагает более подробную информацию о науке об истощении озонового слоя. защищает все живое от вредного солнечного излучения, но деятельность человека повредила этот щит. Меньшая защита озонового слоя от ультрафиолетовый (УФ) свет Ультрафиолетовое излучение представляет собой часть электромагнитного спектра с длинами волн короче видимого света. Солнце излучает ультрафиолет, который обычно делится на три диапазона: UVA, UVB и UVC. UVA не поглощается озоном. UVB в основном поглощается озоном, хотя некоторые из них достигают Земли. UVC полностью поглощается озоном и нормальным кислородом. НАСА предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). со временем нанесет ущерб посевам и приведет к более высокому уровню заболеваемости раком кожи и катарактой.

Ключевые ресурсы

Научная оценка разрушения озонового слоя: 2018

I. Озоновый слой

Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев. Самый нижний слой, тропосфера Ближайшая к Земле область атмосферы. Тропосфера простирается от поверхности примерно до 10 км в высоту, хотя эта высота меняется в зависимости от широты. Почти вся погода происходит в тропосфере. Гора Эверест, самая высокая гора на Земле, имеет высоту всего 8,8 км. Температура в тропосфере снижается с высотой. По мере того, как теплый воздух поднимается вверх, он охлаждается, опускаясь обратно на Землю. Этот процесс, известный как конвекция, означает, что существуют огромные движения воздуха, которые очень эффективно перемешивают тропосферу. Он простирается от поверхности Земли на высоту примерно до 6 миль или 10 километров (км). Практически вся деятельность человека происходит в тропосфере. Гора Эверест, самая высокая гора на планете, составляет всего около 5,6 миль (9км) высокая. Следующий слой, стратосфера Область атмосферы выше тропосферы. Стратосфера простирается на высоте от 10 до 50 км. Коммерческие авиалинии летают в нижней стратосфере. Стратосфера становится теплее на больших высотах. На самом деле это потепление вызвано тем, что озон поглощает ультрафиолетовое излучение. Теплый воздух остается в верхней стратосфере, а холодный воздух остается ниже, поэтому вертикальное перемешивание в этом регионе гораздо меньше, чем в тропосфере, продолжается от 6 миль (10 км) до примерно 31 мили (50 км). Большинство коммерческих самолетов летают в нижней части стратосферы.

Большая часть атмосферного озона сосредоточена в слое стратосферы на высоте от 9 до 18 миль (от 15 до 30 км) над поверхностью Земли (см. рисунок ниже). Озон — это молекула, содержащая три атома кислорода. В любой момент времени в стратосфере постоянно образуются и разрушаются молекулы озона. Общее количество оставалось относительно стабильным в течение десятилетий, в течение которых оно измерялось.

Источник: Рисунок Q1-2 от Микаэлы И. Хеглин (ведущий автор), Дэвида У. Фэи, Мака МакФарланда, Стивена А. Монцки и Эрика Р. Нэша, Двадцать вопросов и ответов об озоновом слое: обновление 2014 г., Научная оценка Истощение озонового слоя: 2014 г., 84 стр., Всемирная метеорологическая организация, Женева, Швейцария, 2015 г.

Озоновый слой в стратосфере поглощает часть солнечной радиации, не давая ей достичь поверхности планеты. Что наиболее важно, он поглощает часть УФ-излучения, называемую UVB Полоса ультрафиолетового излучения с длиной волны от 280 до 320 нанометров, создаваемая Солнцем. UVB — это разновидность ультрафиолетового излучения солнца (и солнечных ламп), которое имеет несколько вредных эффектов. UVB особенно эффективно повреждает ДНК. Это причина меланомы и других видов рака кожи. Он также был связан с повреждением некоторых материалов, сельскохозяйственных культур и морских организмов. Озоновый слой защищает Землю от большей части ультрафиолетового излучения Солнца. Всегда важно защищать себя от УФ-В, даже при отсутствии истощения озонового слоя, надевая головные уборы, солнцезащитные очки и солнцезащитный крем. Однако эти меры предосторожности будут становиться все более важными по мере ухудшения состояния озонового слоя. NASA предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). UVB связывают со многими вредными последствиями, включая рак кожи, катаракту и вред к некоторым сельскохозяйственным культурам и морской жизни.

Ученые установили записи за несколько десятилетий, в которых подробно описаны нормальные уровни озона во время естественных циклов. Концентрации озона в атмосфере естественным образом меняются в зависимости от солнечных пятен, времен года и широты. Эти процессы хорошо изучены и предсказуемы. Каждое естественное снижение уровня озона сопровождалось восстановлением. Однако, начиная с 1970-х годов, научные данные свидетельствовали о том, что озоновый щит истощается далеко за пределы естественных процессов.

II. Истощение озонового слоя

Когда атомы хлора и брома вступают в контакт с озоном в стратосфере, они разрушают молекулы озона. Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона, прежде чем он будет удален из стратосферы. Озон может быть уничтожен быстрее, чем он образуется естественным путем.

Некоторые соединения выделяют хлор или бром, когда подвергаются интенсивному ультрафиолетовому излучению в стратосфере. Эти соединения способствуют разрушению озонового слоя и называются озоноразрушающими веществами (9).0145 ODS Соединение, способствующее разрушению стратосферного озона. ОРВ включают хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), галоны, бромистый метил, четыреххлористый углерод, гидробромфторуглероды, хлорбромметан и метилхлороформ. ОРВ, как правило, очень стабильны в тропосфере и разлагаются только под воздействием интенсивного ультрафиолетового света в стратосфере. Когда они распадаются, они выделяют атомы хлора или брома, которые затем разрушают озон. Доступен подробный список (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) веществ класса I и класса II с их ODP, GWP и номерами CAS. ОРВ, выделяющие хлор, включают хлорфторуглероды Газы, подпадающие под действие Монреальского протокола 1987 года и используемые для охлаждения, кондиционирования воздуха, упаковки, изоляции, растворителей или аэрозольных пропеллентов. Поскольку они не разрушаются в нижних слоях атмосферы, ХФУ дрейфуют в верхние слои атмосферы, где при подходящих условиях разрушают озон. Эти газы заменяются другими соединениями: гидрохлорфторуглеродами, временной заменой ХФУ, которые также подпадают под действие Монреальского протокола, и гидрофторуглеродами, подпадающими под действие Киотского протокола. Все эти вещества также являются парниковыми газами. См. гидрохлорфторуглероды, гидрофторуглероды, перфторуглероды, вещества, разрушающие озоновый слой. (ХФУ), Гидрохлорфторуглероды Соединения, содержащие атомы водорода, фтора, хлора и углерода. Хотя вещества разрушают озоновый слой, они менее эффективны в разрушении стратосферного озона, чем хлорфторуглероды (ХФУ). Они были введены в качестве временной замены ХФУ и также являются парниковыми газами. См. вещество, разрушающее озоновый слой. (ГХФУ), четыреххлористый углерод Соединение, состоящее из одного атома углерода и четырех атомов хлора. Четыреххлористый углерод широко использовался в качестве сырья во многих отраслях промышленности, включая производство хлорфторуглеродов (ХФУ), а также в качестве растворителя. Использование растворителей прекратилось, когда было обнаружено, что они канцерогенны. Он также используется в качестве катализатора для доставки ионов хлора в определенные процессы. Его озоноразрушающий потенциал составляет 1,2, а метилхлороформ Соединение, состоящее из углерода, водорода и хлора. Метилхлороформ используется в качестве промышленного растворителя. Его озоноразрушающий потенциал составляет 0,11. ОРВ, выделяющие бром, включают галлонов соединений, также известных как бромфторуглероды, которые содержат бром, фтор и углерод. Они обычно используются в качестве средств пожаротушения и вызывают разрушение озонового слоя. Бром во много раз эффективнее разрушает стратосферный озон, чем хлор. См. вещество, разрушающее озоновый слой. и бромистый метил Соединение, состоящее из углерода, водорода и брома. Метилбромид — эффективный пестицид, используемый для фумигации почвы и многих сельскохозяйственных продуктов. Поскольку он содержит бром, он разрушает стратосферный озон и имеет озоноразрушающий потенциал 0,6. Производство бромистого метила было прекращено 31 декабря 2004 г., за исключением допустимых исключений. Имеется гораздо больше информации (http://www.epa.gov/ozone/mbr/index.html). Хотя ОРВ выбрасываются на поверхность Земли, в конечном итоге они переносятся в стратосферу в процессе, который может занять как от двух до пяти лет.

В 1970-х годах возникли опасения по поводу воздействия озоноразрушающих веществ ( ОРВ Соединение, способствующее разрушению стратосферного озона. ОРВ включают хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), галоны, бромистый метил, четыреххлористый углерод, гидробромфторуглероды, хлорбромметан и метилхлороформ. ОРВ, как правило, очень стабильны в тропосфере и разлагаются только под интенсивным ультрафиолетовым излучением в стратосфере. При распаде они выделяют атомы хлора или брома, которые затем разрушают озон. Подробный список (http:// www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) веществ класса I и класса II с указанием их ODP, GWP и номеров CAS.) в стратосфере озоновый слой Область стратосферы, содержащая основную часть атмосферного озона. Озоновый слой находится примерно на высоте 15-40 километров (10-25 миль) над поверхностью Земли, в стратосфере. Истощение этого слоя озоноразрушающими веществами (ОРВ) приведет к повышению уровня УФ-В, что, в свою очередь, приведет к увеличению числа случаев рака кожи и катаракты, а также к потенциальному повреждению некоторых морских организмов, растений и пластмасс. Научная страница (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) предлагает более подробную информацию о науке об истощении озонового слоя. побудил несколько стран, в том числе США, запретить использование хлорфторуглеродов ( ХФУ Органические соединения, состоящие из атомов углерода, хлора и фтора. Примером является CFC-12 (CCI2F2), используемый в качестве хладагента в холодильниках и кондиционерах, а также в качестве пенообразователя. Газообразные фреоны могут разрушать озоновый слой, когда они медленно поднимаются в стратосферу, разрушаются сильным ультрафиолетовым излучением, высвобождают атомы хлора, а затем реагируют с молекулами озона. См. Вещество, разрушающее озоновый слой.) как аэрозоль Небольшая капля или частица, взвешенная в атмосфере, обычно содержащая серу. Аэрозоли выбрасываются естественным образом (например, при извержении вулканов) и в результате деятельности человека (например, при сжигании ископаемого топлива). Нет никакой связи между аэрозолями в виде твердых частиц и продуктами под давлением, также называемыми аэрозолями. (См. ниже) пропелленты. Тем не менее, мировое производство ХФУ и других ОРВ продолжало быстро расти по мере того, как эти химические вещества находили новые применения в холодильной технике, пожаротушении, пеноизоляции и других областях применения.

Некоторые естественные процессы, такие как крупные извержения вулканов, могут косвенно влиять на уровень озона. Например, извержение горы Пинатубо в 1991 году не привело к увеличению концентрации хлора в стратосфере, но оно произвело большое количество крошечных частиц, называемых аэрозолями Мелкие частицы или жидкие капли в атмосфере, которые могут поглощать или отражать солнечный свет в зависимости от их состава. (в отличие от потребительских товаров, также известных как аэрозоли). Эти аэрозоли повышают эффективность хлора при разрушении озона. Аэрозоли в стратосфере создают поверхность, на которой хлор на основе ХФУ может разрушать озон. Однако эффект от вулканов недолговечен.

Не все источники хлора и брома способствуют разрушению озонового слоя. Например, исследователи обнаружили, что хлор из бассейнов, промышленных предприятий, морской соли и вулканов не достигает стратосферы. Напротив, ОРВ очень стабильны и не растворяются в дожде. Таким образом, отсутствуют естественные процессы, удаляющие ОРВ из нижних слоев атмосферы.

Одним из примеров истощения озонового слоя является ежегодная озоновая «дыра» над Антарктидой, которая образуется во время антарктической весны с начала 19 века.80-е годы. На самом деле это не дыра в озоновом слое, а большая область стратосферы с крайне низким содержанием озона.

Истощение озонового слоя не ограничивается районом над Южным полюсом. Исследования показали, что истощение озонового слоя происходит на широтах, включающих Северную Америку, Европу, Азию и большую часть Африки, Австралии и Южной Америки. Дополнительную информацию о глобальных масштабах разрушения озонового слоя можно найти в Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2018  разработан Программой ООН по окружающей среде.

Защита озонового слоя и предотвращение изменения климата — Европейское агентство по охране окружающей среды

Многие аэрозольные пропелленты содержали ХФУ до того, как международные соглашения ограничивали их использование. Изображение © Scott Witt

Что такое озоновый слой и как он был поврежден?

Озоновый слой находится в стратосфере на высоте от 15 до 30 км над землей. Он поглощает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения (УФ-В), ограничивая количество этого излучения, достигающего поверхности Земли. Поскольку это излучение вызывает рак кожи и катаракту, озоновый слой играет важную роль в защите здоровья человека. Он также предотвращает радиационное повреждение растений, животных и материалов.

В 1970-х годах ученые заметили, что озоновый слой истончается. Исследователи обнаружили доказательства, связывающие истощение озонового слоя с присутствием в стратосфере хлорфторуглеродов (ХФУ) и других газообразных источников галогенов. Озоноразрушающие вещества (ОРВ) представляют собой синтетические химические вещества, которые использовались во всем мире в самых разных промышленных и бытовых целях. В основном эти вещества использовались в холодильном оборудовании и оборудовании для кондиционирования воздуха, а также в огнетушителях. Другие важные области применения включают аэрозольные пропелленты, растворители и пенообразователи для изоляционных пен.

Истощение озонового слоя (синие цвета) в Южном полушарии в 2006 г.

Источник: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) – Центр космических полетов Годдарда

Международные действия оказались эффективными в защите озонового слоя Чтобы остановить разрушение озонового слоя, страны всего мира договорились прекратить использование озоноразрушающих веществ. Это соглашение было оформлено Венской конвенцией об охране озонового слоя в 1985 и Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, в 1987 году. В 2009 году Венская конвенция и Монреальский протокол стали первыми договорами в истории Организации Объединенных Наций, которые получили всеобщую ратификацию. Вещества, подпадающие под действие протокола, называются «контролируемыми веществами». Основные вещества включают хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), галоны, четыреххлористый углерод, метилхлороформ и метилбромид. Ущерб, наносимый озоновому слою каждым из этих веществ, выражается в их озоноразрушающем потенциале (ODP).

Рисунок 1: Потребление контролируемых озоноразрушающих веществ

В 2007 г. правительства взяли на себя дополнительные обязательства, согласившись заморозить производство ГХФУ в развивающихся странах к 2013 г. и перенести окончательную дату поэтапного отказа от этих химикатов на 2030 г.

Эти международные соглашения помогли значительно сократить глобальное использование озоноразрушающих веществ в Европе и во всем мире (рис. 1). Научный мониторинг показывает признаки того, что озоновый слой начинает восстанавливаться. Ожидается, что полное восстановление произойдет не раньше середины 21 века.

Защита озонового слоя также защищает климат

Сокращение озоноразрушающих веществ также имело положительный побочный эффект. Озоноразрушающие вещества также являются сильнодействующими парниковыми газами, способствуя этому явлению, как и другие вещества, широко известные как вызывающие парниковый эффект, такие как двуокись углерода (CO ₂ ), метан (CH ₄ ) и закись азота (N ₂ ). О). Поэтому, сократив выбросы озоноразрушающих веществ, Монреальский протокол одновременно защитил как озоновый слой, так и климат.

Величина этого преимущества значительна. Сокращение выбросов ОРВ, ожидаемое в результате соблюдения Монреальского протокола, оценивается в глобальном масштабе в 10–12 гигатонн эквивалента CO ₂ в период с 1985 по 2010 год (Velders et al. 2007). Напротив, цель сокращения выбросов парниковых газов в соответствии с Киотским протоколом (при условии полного соблюдения всеми развитыми странами) оценивается в 1-2 гигатонны эквивалента CO ₂ в среднем в год в период с 2008 по 2012 год по сравнению с выбросы базового года. Таким образом, поэтапный отказ от ОРВ, изменяющих климат, в соответствии с Монреальским протоколом позволил избежать выбросов парниковых газов в количестве, в 5-6 раз превышающем цель Киотского протокола на 2008-2012 годы.

Заменители ОРВ в настоящее время вызывают озабоченность

Сокращение выбросов ОРВ не всегда является положительной историей. Фактически это косвенно привело к новым проблемам. Фторированные газы (F-газы) были введены в качестве заменителей ОРВ во многих секторах, таких как холодильное оборудование и системы кондиционирования воздуха. Фторсодержащие газы включают гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ) и гексафторид серы (SF ₆ ). Эти газы не разрушают озоновый слой, но являются парниковыми газами. Это означает, что эти новые газы также способствуют изменению климата. И что еще хуже, эти F-газы часто оказывают гораздо большее влияние на климат, чем «традиционные» парниковые газы, такие как двуокись углерода (CO ₂ ). Например, некоторые F-газы обладают парниковым эффектом, который в 23 000 раз сильнее, чем такое же количество углекислого газа. К счастью, выбросы F-газов намного меньше, чем выбросы CO ₂ , но использование F-газов и их присутствие в атмосфере увеличились с 1990-х годов. В результате значительный вклад Монреальского протокола в борьбу с изменением климата может быть сведен на нет растущим значением выбросов фторсодержащих газов.

Глобальные и европейские соглашения по ограничению выбросов фторсодержащих газов

Выбросы фторсодержащих газов контролируются в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) и Киотским протоколом к ​​ней, но в настоящее время не рассматриваются Монреальским протоколом. Фторированные газы в настоящее время составляют около 2% глобальных выбросов парниковых газов. Несколько стран начали принимать меры в отношении фторсодержащих газов, во главе с Европейским союзом (ЕС), который обязался сократить использование ГФУ, наиболее важных фторсодержащих газов, на 80% к 2030 году по сравнению с сегодняшним уровнем9.0003

Существует два подхода к сокращению выбросов фторсодержащих газов. Первый подход заключается в полном отказе от использования фторсодержащих газов за счет использования газов или технологий, менее вредных для климата. Второй подход заключается в сокращении использования фторсодержащих газов в продуктах и ​​оборудовании. ЕС впервые изложил конкретную политику по сокращению выбросов фторсодержащих газов в 2006 г., приняв так называемое Положение о фторсодержащих газах 2006 г. и директиву, ограничивающую использование фторсодержащих газов в автомобильных кондиционерах, так называемую Директиву MAC. Прогнозируется, что в отсутствие этого законодательства выбросы фторсодержащих газов увеличатся (рис. 2, оранжевая линия).

 В 2014 году был принят пересмотренный Регламент по фторсодержащим газам 2014 года, который приведет к значительной дополнительной экономии (рис. 2, синяя линия) в основном благодаря следующим новым мерам:

• Постепенное «поэтапное сокращение» ГФУ с 2015 года достигается за счет поэтапного ограничения объемов, которые могут быть размещены на рынке ЕС.
• Ряд сопутствующих банов.

Эти новые меры приведут к экономии 70 Мт CO ₂ экв. в год, или две трети выбросов 2013 г., к 2030 г. Ожидаемый общий объем предотвращенных выбросов оценивается в 1,5 Гт CO ₂ к 2030 г. и 5 Гт CO ₂ к 2050 г.

политика ЕС в отношении фторсодержащих газов), сценарий «с мерами» (т. е. первоначальная политика ЕС в отношении фторсодержащих газов) и дополнительные меры (т. е. новая политика в отношении фторсодержащих газов).

Источник: Европейская комиссия

Принимая во внимание общие выбросы

Поскольку фторсодержащие газы способствуют изменению климата, предприятия в настоящее время стремятся заменить их другими веществами. В последние годы стали доступны альтернативы, не наносящие вреда озоновому слою и не способствующие изменению климата, в различных областях, таких как охлаждение, кондиционирование воздуха, пенообразование и аэрозоли. Многие из этих альтернатив также приводят к более высокой энергоэффективности, что важно, поскольку косвенные выбросы от использования энергии в течение срока службы продукта часто значительно превышают прямые выбросы фторсодержащих газов.

Необходимо провести дальнейшую работу по сокращению ГФУ и ОРВ

На ГФУ приходится 98% выбросов фторсодержащих газов, и их использование продолжает расти, несмотря на то, что существуют экологически безопасные альтернативы ГФУ. Поэтому необходимы меры, которые еще больше ограничивают использование и выбросы ГФУ.

В ЕС обеспечение полного выполнения нового Регламента по фторсодержащим газам (и, в частности, предусмотренного им поэтапного отказа от ГФУ) имеет решающее значение.

И хотя большинство ОРВ выводятся из обращения, Монреальский протокол по-прежнему разрешает производить и использовать некоторое количество ОРВ для определенных нишевых целей (например, в качестве исходного сырья). Следует разработать рентабельные альтернативы для этих нишевых приложений.

Кроме того, большое количество ОРВ все еще содержится в старом оборудовании (холодильные системы и кондиционеры) и зданиях (пены) и будет выбрасываться в атмосферу, если не будет должным образом утилизировано и уничтожено. Поэтому меры, обеспечивающие безопасное извлечение оставшихся ОРВ, также имеют важное значение.

Дополнительная информация

ЕАОС поддерживает Европейскую комиссию и государства-члены в ежегодной отчетности компаний о производстве и использовании ОРВ и фторсодержащих газов в Европейском Союзе. Представленная информация резюмируется в следующих годовых отчетах ЕАОС:

• Отчет по фторсодержащим газам
• Инструктаж по озоноразрушающим веществам

ЕАОС также публикует два связанных показателя:

• Показатель производства, продаж и выбросов фторированных парниковых газов
• Индикатор производства и потребления озоноразрушающих веществ

Постоянные ссылки

Географический охват

Австрия Бельгия Болгария Хорватия Кипр Чехия Дания Эстония Финляндия Франция Германия Греция Венгрия Исландия Ирландия Италия Латвия Лихтенштейн Литва Люксембург Мальта Нидерланды Норвегия Польша Португалия Румыния Словакия Словения Испания Швеция Швейцария Турция Великобритания

Темы

Каково текущее состояние озонового слоя? — Европейское агентство по окружающей среде

Ключевые сообщения

• С 1986 года во всем мире было достигнуто значительное сокращение потребления озоноразрушающих веществ (ОРВ). Монреальский протокол.
• Наибольший исторический размер озоновой дыры — 28,4 миллиона квадратных километров — образовался в сентябре 2000 года. Эта площадь почти в семь раз превышает территорию ЕС.
• Озоновая дыра 2021 года по глубине и размеру аналогична дыре 2020 года.

Истощение стратосферного озона происходит над обоими полушариями Земли. Однако это явление значительно менее выражено в северном полушарии (Арктике), чем в южном полушарии (Антарктика). Это так, потому что год от года метеорологическая изменчивость больше над Арктикой, чем над Антарктикой. Кроме того, температур в стратосфере в Арктике не остаются низкими длительное время, как в Антарктике.

Как правило, уровни концентрации 220 единиц Добсона (ЕД, отмечены толстым контуром на Рисунке 1) или менее (обозначены синим цветом на Рисунке 1) свидетельствуют о серьезном истощении озонового слоя и образуют так называемую озоновую дыру . Это проявляется только в южном полушарии. Здесь самая большая историческая протяженность озоновой дыры — 28,4 млн км ²   (рис. 1 и 2) — произошла в сентябре 2000 года. Эта площадь почти в семь раз превышает территорию ЕС.

Рис. 1. Максимальная протяженность озоновой дыры над южным полушарием с 1979 по 2021 год

Примечание: Анализ Copernicus общего содержания озона над Антарктикой. Синие цвета указывают на самые низкие столбцы озона, а желтый и красный — на более высокие столбцы озона. Столбцы озона обычно измеряются в единицах Добсона. Одна единица Добсона — это количество молекул озона, которое потребовалось бы для создания слоя чистого озона толщиной 0,01 миллиметра при температуре 0 градусов Цельсия и давлении 1 атмосфера. 300 DU соответствует 3 миллиметрам озона.

Источник данных: Служба мониторинга атмосферы Copernicus (CAMS).

В целом озоновая дыра демонстрирует признаки заживления с 2000 года, что в основном связано с поэтапным отказом от озоноразрушающих веществ в соответствии с Монреальским протоколом. В то же время размер озоновой дыры во многом определяется температурой стратосферы, при этом более высокие температуры приводят к уменьшению озоновой дыры, например, в 2019 году (дополнительную информацию см. на веб-сайте Службы мониторинга атмосферы Copernicus).

Однако это не связано напрямую с антропогенным изменением климата, поскольку парниковые газы обычно оказывают охлаждающее действие в стратосфере, в то время как они способствуют глобальному потеплению в тропосфере. Это стратосферное охлаждение оказывает положительное влияние на восстановление озона за исключением полярных областей. Здесь очень низкие температуры могут привести к увеличению образования полярных стратосферных облаков, которые способствуют разрушению озонового слоя .0010 . На озоновую дыру также могут периодически воздействовать извержения вулканов, увеличивая нагрузку стратосферных частиц и тем самым истощая озоновый слой. Это частично объясняет те редкие годы, когда озоновая дыра сравнительно велика, т. е. в 2015 г. (27,9 млн км²).

Рис. 2. Максимальная площадь озоновой дыры

дыра

Примечание: Озоновая дыра представляет собой область исключительно обедненного озона в стратосфере над Антарктикой. Все цифры указаны в миллионах квадратных километров.

Источник данных: Служба мониторинга атмосферы Copernicus (CAMS).

В этом году озоновая дыра над южным полушарием показала максимальную площадь в 24,8 млн км² в конце сентября (рис. 2) и напоминает дыру 2019 года (24,0 млн км²). Озоновая дыра 2021 была одной из самых больших и глубоких за последние годы и была больше, чем в среднем за последние пять и десять лет (20,0 и 21,4 млн км² соответственно). По словам исследователей из Службы мониторинга атмосферы Copernicus, более низкие, чем в среднем, температуры вместе с сильными ветрами в стратосфере, вращающейся вокруг Антарктиды, способствовали большому размеру озоновой дыры 2021 года. Потеря озона в северном полушарии обычно гораздо более ограничена по сравнению с южным полушарием. Однако весной 2020 года в Арктике озонозондовые измерения показали истощение озонового слоя, которое, как было объяснено, произошло из-за необычно высоких и длительных низких температур в стратосфере.

Озоновая дыра 2019 года была очень маленькой и недолговечной, в основном из-за особых метеорологических условий. В частности, август и сентябрь 2019 года показали исключительно высокие температуры на высотах от 20 до 30 км над землей Антарктики, что остановило образование ледяных облаков, которые обычно улавливают молекулы, разрушающие озоновый слой, которые, высвобождаясь весной в южном полушарии, вызывают разрушение озона. . В совокупности смягчение последствий истощения озонового слоя по-прежнему очень хрупкое, и научные данные свидетельствуют о том, что по-прежнему требуются дополнительные действия для устранения нагрузки на озоновый слой, вызванной ОРВ.

 

Для получения дополнительной информации и данных, предоставленных компаниями в соответствии с Регламентом по озону, обратитесь к онлайн-программе просмотра данных ЕЭЗ.

Просмотрите веб-сайт ЕАОС по климату и энергии для получения дополнительной информации об озоноразрушающих веществах.

Фото : © Ариф Милетли, Sustainably Yours /EEA 

Scientific References

• Safieddine, S., Bouillon, M., Paracho, A.‐C., Jumelet, J., Tencé, F., Pazmino, A., et al. (2020). Повышение концентрации антарктического озона во время внезапного стратосферного потепления в 2019 году. Письма о геофизических исследованиях, 47, e2020GL087810. https://doi.org/10.1029/2020GL087810
• Wohltmann, I., von der Gathen, P., Lehmann, R., Maturilli, M., Deckelmann, H., Manney, G.L., et al. (2020). Почти полное местное сокращение арктического стратосферного озона в результате значительной химической потери весной 2020 г. Письма о геофизических исследованиях, 47, e2020GL089547. https://doi.org/10.1029/2020GL089547

Постоянные ссылки

Старые версии

Географический охват

Австрия Бельгия Болгария Хорватия Кипр Чехия Дания Эстония Финляндия Франция Германия Греция Венгрия Исландия Ирландия Италия Латвия Лихтенштейн Литва Люксембург Мальта Нидерланды Норвегия Польша Португалия Румыния Словакия Словения Испания Швеция Швейцария Турция Великобритания

Темы

Воздействие разрушения озонового слоя на здоровье и окружающую среду

Основные ресурсы

Экологические последствия истощения озонового слоя и его взаимодействия с изменением климата: оценка 2014 г. слой за пределами естественных реакций. Стратосферный озон постоянно создается и разрушается в ходе естественных циклов. Однако различные озоноразрушающие вещества (ОРВ) ускоряют процессы разрушения, что приводит к снижению уровня озона по сравнению с нормальным. Научная страница (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) предлагает более подробную информацию о науке об истощении озонового слоя. означают меньшую защиту от солнечных лучей и большее воздействие UVB Полоса ультрафиолетового излучения с длиной волны от 280 до 320 нанометров, создаваемая Солнцем. UVB — это разновидность ультрафиолетового излучения солнца (и солнечных ламп), которое имеет несколько вредных эффектов. UVB особенно эффективно повреждает ДНК. Это причина меланомы и других видов рака кожи. Он также был связан с повреждением некоторых материалов, сельскохозяйственных культур и морских организмов. Озоновый слой защищает Землю от большей части ультрафиолетового излучения Солнца. Всегда важно защищать себя от УФ-В, даже при отсутствии истощения озонового слоя, надевая головные уборы, солнцезащитные очки и солнцезащитный крем. Однако эти меры предосторожности будут становиться все более важными по мере ухудшения состояния озонового слоя. НАСА предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). излучения на поверхности Земли. Исследования показали, что в Антарктике количество УФВ, измеренное на поверхности, может удвоиться во время ежегодной озоновой дыры.

Воздействие на здоровье человека

Истощение озонового слоя увеличивает количество УФВ, достигающего поверхности Земли. Лабораторные и эпидемиологические исследования показывают, что УФВ вызывает немеланомный рак кожи и играет важную роль в развитии злокачественной меланомы. Кроме того, УФВ связывают с развитием катаракты, помутнением хрусталика глаза.

Источник: Рисунок Q3-1 от Микаэлы И. Хеглин (ведущий автор), Дэвида У. Фэи, Мака МакФарланда, Стивена А. Монцки и Эрика Р. Нэша, Двадцать вопросов и ответов об озоновом слое: обновление 2014 г., Научная оценка Истощение озонового слоя: 2014 г. , 84 стр., Всемирная метеорологическая организация, Женева, Швейцария, 2015 г. Поскольку любой солнечный свет содержит некоторое количество УФВ, даже при нормальном уровне стратосферного озона, всегда важно защищать кожу и глаза от солнца. См. более подробное объяснение последствий для здоровья, связанных с воздействием УФ-В лучей.

Агентство по охране окружающей среды США использует рамочную модель воздействия на атмосферу и здоровье для оценки пользы для здоровья от более надежной защиты озонового слоя в соответствии с Монреальским протоколом. Обновленная информация о преимуществах усилий Агентства по охране окружающей среды по решению проблемы истощения озонового слоя доступна в отчете 2015 года «Обновление расчетов озона и профилей выбросов для использования в рамочной модели воздействия на атмосферу и здоровье».

Воздействие на растения

УФ-В излучение влияет на физиологические процессы и процессы развития растений. Несмотря на механизмы уменьшения или устранения этих эффектов и способность адаптироваться к повышенным уровням УФ-В, на рост растений может непосредственно влиять УФ-излучение.

Косвенные изменения, вызванные УФ-В (такие как изменения формы растения, распределение питательных веществ внутри растения, сроки фаз развития и вторичного метаболизма), могут быть не менее, а иногда и более важными, чем повреждающее воздействие УФ-В. Эти изменения могут иметь важные последствия для конкурентного баланса растений, травоядных, болезней растений и биогеохимических циклов.

Воздействие на морские экосистемы

Фитопланктон образует основу водных пищевых сетей. Продуктивность фитопланктона ограничена эвфотической зоной, верхним слоем водной толщи, в котором достаточно солнечного света для поддержания чистой продуктивности. Было показано, что воздействие солнечного УФ-излучения влияет как на ориентацию, так и на подвижность фитопланктона, что приводит к снижению выживаемости этих организмов. Ученые продемонстрировали прямое сокращение производства фитопланктона из-за увеличения УФ-В излучения, связанного с истощением озонового слоя.

Было обнаружено, что УФ-излучение вызывает повреждение ранних стадий развития рыб, креветок, крабов, земноводных и других морских животных.