Разрушение озонового слоя
Зачем нужен озоновый слой?
В 1912 году французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон открыли существование озонового слоя. Учёные доказали, что в отдалённых слоях атмосферы сконцентрированы молекулы озона, которые задерживают короткие волны солнечного спектра и практически не пропускают на Землю ультрафиолетовое излучение.
| Шарль Фабри французский физик (1867 — 1945) | Анри Буиссон французский физик (1873 — 1944) |
Дальнейшее изучение соединений озона в атмосфере показало, что озоновый слой также удерживает и солнечное тепло, что позволяет сохранить на нашей планете пригодную для жизни температуру. Более того, соединения озон способен превращать некоторые вредные химические вещества (например, метан, оксиды азота) в безвредные для окружающей среды соединения.
Защитная функция озонового слоя
по силе сравнима с металлическим щитом
Хотя количество соединений озона в атмосфере относительно невелико, защитная функция так называемого «озонового слоя» по силе сравнима с металлическим щитом. Если бы озонового слоя не существовало, Земля подвергалась бы постоянной солнечной радиации и другим губительным воздействиям из космоса. Есть основания полагать, что без существования озонового слоя, на Земле так и не возникла бы жизнь в том виде, в котором мы наблюдаем её сейчас.
Как «работает» озоновый слой?
Соединения озона в атмосфере в большинстве сконцентрированы в стратосфере – на расстоянии от 10 до 50 км от Земли. Всего в атмосфере находится около трёх тысяч тонн молекул озона. В масштабах объёма всего атмосферного воздуха это совсем немного. Если собрать все молекулы озона вместе и равномерно распределить их вокруг Земли, толщина такого слоя будет всего 3—5 миллиметра. А если представить, что все молекулы озона можно сконцентрировать в одном месте, то мы получим газообразный шар диаметром всего 14 км. Для сравнения: такой шар, вмещающий весь атмосферный воздух, имел бы диаметр 2001 км.
Познакомиться с озоновым слоем «поближе» можно через просмотр наглядного видеоролика «Бесценный газ. Сколько озона в атмосфере?» (на белорусском языке).
Даже относительно небольшое количество озона в атмосфере творит чудеса. Кроме защиты нашей планеты от опасного солнечного излучения, озоновый слой делает Землю уникальной планетой, создавая так называемую температурную инверсию. Нормальным ходом температуры считается понижение температуры атмосферы с удалением от Земли: чем выше — тем холоднее. Однако озоновый слой создаёт барьер, который нарушает нормальный ход температуры. Там, где располагается озоновый слой, температура вдруг опять начинает повышаться.
Содержание озонового слоя в атмосфере и температурная инверсия
Температурная инверсия, создаваемая озоновым слоем, делит атмосферу на две части – тропосферу и всё, что выше. Благодаря этому разделению, в тропосфере могут формироваться погодные условия, пригодные для жизни. Другим планетам повезло меньше (ну, или больше) – там нет озонового слоя, а, следовательно, и температурной инверсии, которая бы создала пригодные условия для жизни человека.
Почему озон разрушается?
К 70-ым годам XXвека учёные всего мира стали замечать уменьшение коцентрации молекул озона в атмосфере. Этот факт занимал умы множества физиков и химиков по всему миру, учёные выдвигали самые разные гипотезы о причинах таких изменений. Решающим стало изучение химиками Франком Шервудом Роуландом и Марио Молиной воздействия хлорфторуглеродов (ХФУ) на атмосферу Земли. В 1973 году химики предположили, что молекулы хлора, которые появляются в резуальтате распада ХФУ под ультрафиолетовыми лучами, могут вызывать разрушение больших количество озона в атмосфере.
Одна молекула хлора способна разрушить до 200 тысяч молекул озона
Выводы американских учёных были подкреплены аналогичными работами учёных Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна. С тех пор такая гипотеза о таком явлении, как разрушение озонового слоя, является общепринятой в научном мире.
Так выглядит схема разрушения молекулы озона под воздействием хлорфторуглерода. Под действием ультрафиолета высвобождается атомарный хлор, который разрушает связи внутри молекулы озона
Открытие Молины и Рауланда позволило не только объяснить процесс истончения озонового слоя, но и сделать важный вывод о том, что разрушение озонового слоя происходит под воздействием жизнедеятельности человека. Ведь основными “поставщиками” хлорфторуглерода в атмосферу являются фроены — те, вещества, которые используются для создания искусственного холода в наших холодильниках, кондиционерах и прочих бытовых и промышленных приборах. Опасные для озона вещества также содержатся в некоторых аэрозолях, огнетушителях, изоляционных плитах и растворителях.
Впоследствии в 1995 году учёным Молине, Роуланду и Крутцену была присуждена Нобелевская премия по химии за работу над проблемами разрушения озона.
Для того, чтобы уберечь озоновый слой от разрушения, экологи советуют придерживаться нескольких простых советов в быту.
- Не разбирайте и не ремонтируйте самостоятельно старые холодильники — в окружающую среду могут попасть озоноразрушающие фреоны.
- Сдавайте старые холодильники и кондиционеры на переработку.
- Выбирайте технику (особенно холодильники и кондиционеры) без содержания озоноразрушающих веществ. Об этом должно быть указание на упаковке.
- Выбирайте аэрозоли, которые безопасные для озонового слоя. Они обычно имеют маркировку «безвредно для озона», “ozone friendly”, “ozone free”.
Примеры “озонобезопасной” маркировки
Существуют ли озоновые дыры?
Как объясняет научный сотрудник Национального центра мониторинга озоносферы при Белорусском государственном университете, исследователь стратосферного озона в Антарктиде Илья Бручковский, в научном мире понятия «озоновая дыра» не существует, но есть «озоновая аномалия».
По сути, озоновые аномалии представляют собой участки очень низкого содержания озонового слоя в атмосфере. Так, если нормальное содержание озона в атмосфере составляет 300 единиц Добсона, то внутри озоновой аномалии наблюдается около 180 единиц. И действительно одна такая аномалия существует и находится над Антарктидой.
Динамика содержания озона в атмосфере в области озоновой аномалии над Антарктикой с 1957 по 2001 годы. Источник: commons.wikimedia.org
Природа озоновой аномалии остаётся до конца неизвестной: в научной среде существует множество гипотез, почему именно над Антарктидой озоновый слой «истончился» (в других участках атмосферы наблюдаются лишь непостоянные озоновые аномалии).
Однако большинство учёных придерживаются мнения о том, что вследствие атмосферного вихря в этих широтах, атмосфера с низкой концентрацией озона не может перемешаться с теми участками атмосферы, где концентрация озона высокая или нормальная – в результате образуется устойчивый участок с недостаточным содержанием озона. Это и есть постоянная озоновая «дыра», о которой многие из нас слышали.
Есть ли озоновые дыры над Беларусью?
Над Беларусью периодически случаются временные озоновые аномалии. Если внутри известной озоновой аномалии над Антарктидой наблюдается концентрация озона на уровне 180 единиц Добсона (при норме в 300 единиц), в Беларуси снижение плотности озонового слоя доходит до 260–280 единиц.
Продолжительность таких локальных образований с дефицитом озона, которые проходят над Беларусью, в среднем колеблется от двух до трех суток. Эти образования достаточно велики и, как правило, захватывают сразу всю Беларусь. Значит, нельзя сказать, что в одно и то же время над Гомелем озоновая дыра есть, а над Минском – нет.
В Минске при Белорусском государственном университете работает Центр мониторинга озоносферы, который целенаправленно занимается изучением концентрации озона в атмосфере над Европой и, в частности, над Беларусью.
Если озоновые аномалии случаются в Беларуси зимой или поздней осенью, никаких поводов для беспокойства у населения быть не должно. В это время небо покрыто достаточно плотной облачностью: путь, который проходит солнечное излучение, достаточно длинный, поэтому основное количество вредного ультрафиолетового излучения задерживается атмосферой. Однако если такая «дыра» образовалась весной, в летние месяцы, то солнце становится опасным для тех людей, которые находятся на открытом воздухе. Например, для тех, кто принимает солнечные ванны или работает на улице. Лучше всего в такие дни прикрыть тело одеждой, голову — широкополой шляпой, глаза — качественными солнечными очками.
Особенно нужно беречь детей: не оставляйте их под прямыми солнечными лучами. Если есть сильная необходимость, ограничьте время их пребывания на солнце периодом до 11 часов или после 16 часов. Взрослым можно немного расширить этот временной диапазон.
Чем опасно разрушение озонового слоя?
Снижение концентрации озона в атмосфере ведёт к прямому воздействию солнечной радиации на все живые организмы. В местах, где озоновый слой “истончился”, наблюдается угнетание роста растений, увеличение частоты специфических заболеваний животных и людей. Некоторые учёные также указывают на связь между разрушением озонового слоя с изменением климата.
Самые опасные последствия разрушения озона для человека – это различные заболевания кожи и глаз, в том числе онкологические. Считается, что такие заболевания как катаракта, а также рак и меланома кожи, вызваны, как правило, незащищённым солнечным облучением человека.
Увеличение площади озоновой дыры на один процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3– 6 процентов
Самый «легкий» вред для здоровья – это солнечные ожоги. Однако важно понимать, что степень вредного воздействия УФ-излучения зависит не только от уровня облучения, но и от особенностей организма человека и типа кожи. Например, наиболее подвержены вредного воздействию УФ-излучения люди со светлой кожей, с русыми и рыжими волосами, с голубыми и серыми глазами, веснушчатые. Их организм вырабатывает меньше меланина, который способен защищать от воздействия ультрафиолета.
Риск получения солнечных ожогов и рака кожи в зависимости от типа кожи
Люди со смуглой кожей, черными волосами, темными глазами – в более выгодном положении в данной ситуации, как правило, они получают красивый бронзовый загар, практически никогда не обгорают.
Необходимо помнить, что содержание озона в атмосфере постоянно колеблется, что значительно повышает риск опасного солнечного облучения нашего организма. На всякий случай, лучше перестраховаться и самому защитить себя от солнца, следуя этим простым правилам.
- Старайтесь долго не находится на открытом солнце, особенно летом. Самое опасное время – с 11.00 до 15.00 часов.
- Летом пользуйтесь солнцезащитным кремом с высокой защитой.
- Если вы оказались под ярким солнцем, обязательно покройте голову и открытые участки тела.
- Носите качественные солнцезащитные очки. Лучше выбирать очки из стекла, которые являются естественным УФ-фильтром. На пластиковых очках должна быть маркировка «UVB»или «UVA-Protection».
ozone.ecoidea.by
Парниковый эффект озоновый слой
В результате антропогенного воздействия на атмосферу кроме образования аэрозольных облаков, смога и кислотных дождей происходит усиление парникового эффекта и нарушение озонового экрана.
Парниковый эффект
Под парниковым эффектом атмосферы по аналогии с увеличением температуры и влажности в замкнутом пространстве парника (теплицы или оранжереи) понимают разогрев приземного слоя воздуха, вызывающий изменение погодных условий и сопровождающийся потеплением климата. Парниковый эффект атмосферы обусловлен тепловым балансом земной поверхности и атмосферы.
Как известно, тепловой режим приземных слоев атмосферы Земли определяется солнечным нагревом земной поверхности (инсоляцией), к которому добавляется поток внутренней теплоты, поступающей из земных недр. Величины этих двух потоков существенно различны. На долю инсоляции приходится около 99,5% от всей суммы теплоты, получаемой земной поверхностью, а остальное (0,5%) падает на долю внутренней теплоты.
Мы уже отмечали, что коротковолновое солнечное излучение в значительной степени поглощается озоновым слоем, а солнечная теплота — атмосферной влагой, углекислотой и аэрозолями частично рассеивается в тропосфере и отражается обратно в космическое пространство. На поверхность Земли попадает около 44% солнечных лучей, главным образом в видимой и инфракрасной областях спектра. Именно за счет этих лучей нагревается земная поверхность. Часть длинноволнового земного излучения поглощается атмосферой, задерживая его поступление в космическое пространство, и возвращается обратно. Данный процесс и называется парниковым эффектом атмосферы. Благодаря действующему в течение практически всей истории Земли этому процессу приземная атмосфера нагревается и сохраняет теплоту, которая расходуется на создание благоприятных условий для жизнедеятельности организмов.
Поглощение длинноволнового и инфракрасного излучений происходит за счет таких примесей в атмосферном воздухе, как углекислый газ, водяные пары, метан, оксиды азота и озона. Долгое время считалось, что главное воздействие оказывают только пары воды, но выяснилось, что действие оксидов азота, СO2, O3 и паров воды достаточно велико и каждый из них эффективен в различных областях спектра. Этот природный процесс, действующий со времени появления в атмосфере углекислоты, затем паров воды и озона, обусловил развитие органического мира и способствовал выходу животных и растений на земную поверхность.
Техногенез привел к резкому возрастанию концентраций всех энергопоглощающих соединений и в первую очередь углекислоты. В настоящее время содержание СO2 в атмосфере составляет примерно 336 частей/млн. (около 25 лет назад его количество составляло 310—315 частей/млн.). В результате антропогенного выброса углекислоты в атмосферу вследствие сжигания минерального топлива происходит существенное повышение ее концентрации. Расчеты академика М. И. Будыко (1977, 1980, 1986) показывают, что в начале XXI в. в атмосферу должно поступить 400—450 частей/млн., что приведет к глобальному повышению температур на 1—1,5°С. Глобальное потепление климата и изменение погодных условий происходят в жизни одного поколения и приводят к довольно значительным изменениям природной среды. В том случае, если концентрация СO2 в атмосфере превысит 600—700 частей/млн., это вызовет катастрофические изменения климата и увеличение уровня Мирового океана в результате таяния ледниковых покровов в Гренландии и Антарктиде. Для того чтобы снизить поступление техногенной углекислоты в атмосферу, в декабре 1998 г. в г. Киото (Япония) ведущими промышленными странами было заключено соглашение о постепенном снижении потребления минерального топлива и сокращении выбросов в атмосферу углекислого газа.
Техногенные выбросы оксидов азота, приводящие к усилению парникового эффекта атмосферы, также достаточно велики. Они приводят к обогащению тропосферного воздуха энергопоглощающим озоном.
Нарушение озонового слоя и возникновение озоновых дыр
Молекула озона (O3) состоит из трех атомов кислорода. В атмосфере озон образуется в результате фотохимической диссоциации молекулярного кислорода под воздействием солнечной радиации с длиной волны не менее 240 нм.
Максимальная концентрация озона сосредоточена в тропосфере на высотах 17-25 км, где существует так называемый озоновый слой. Его масса столь мала, что при нормальном приземном давлении весь атмосферный озон образовал бы слой толщиной всего 3 мм. Озоновый слой тоньше в экваториальных районах и толще в полярных. Он отличается значительной изменчивостью во времени и по территории вследствие колебаний солнечной радиации и циркуляции атмосферы.
Несмотря на малую мощность и небольшое содержание в атмосфере, озоновый слой защищает организмы Земли от вредного и очень губительного воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца. Озон поглощает ее жесткую часть (ЦУС) с длинами волн 100—280 нм (или 10-9 м) и большую часть менее энергоемкой, но также опасной UVB радиации с длинами волн 280 —315 нм. Менее активная часть спектра ультрафиолетовой радиации (более длинноволновая часть UVB и вся UVA с длинами волн 315—400 нм) озоном не абсорбируется и проникает в тропосферу.
С воздействием жесткой ультрафиолетовой радиации связаны неизлечимые формы рака кожи, болезни глаз, нарушения иммунной системы людей, неблагоприятные и даже опасные для жизнедеятельности воздействия на планктонные организмы в Мировом океане, снижение урожайности зерновых культур и другие экологические последствия.
Жизнь на земной поверхности стала возможной только после того, как в атмосфере Земли возник озоновый слой, когда сформировалась надежная защита. Произошло это около 400 млн. лет тому назад, и только после этого на суше возник растительный покров и стали обитать наземные организмы. До этого времени жизнь развивалась в морской среде и слой воды толщиной в несколько метров предохранял живые существа от воздействия ультрафиолетового излучения.
Еще в начале 70-х годов XX в. состояние озонового слоя стало вызывать беспокойство ученых. В 1974 г. американские геохимики Ш. Роуланд и М. Молина пришли к выводу о том, что возрастающее производство и применение хлорфторуглеродов неизбежно приведут к прогрессирующей деградации озонового слоя.
Это предупреждение о грядущем разрушении озонового слоя с серьезными последствиями для человечества было замечено научной общественностью и политиками. Однако переговоры о подготовке Международной конвенции по защите озонового слоя происходили весьма вяло. Конвенция была заключена в Вене в 1985 г. уже после появления первых сообщений о возникновении озоновых дыр и стала декларацией о необходимости международного сотрудничества в этой области.
Озоновый слой, формирующийся в результате фотолиза молекулярного кислорода, под воздействием различных причин как природного, так и антропогенного характера действительно стал постепенно разрушаться. Впервые его частичная деградация была зафиксирована во время наблюдений с полярных станций в Антарктиде в 80-е годы. Первая озоновая дыра была обнаружена в атмосфере над Антарктидой английским исследователем Д. Фарманом в октябре — ноябре 1984 г. В ее пределах содержание озона оказалось на 40% ниже, чем в среднем над всем континентом. С тех пор число и размеры так называемых озоновых дыр увеличиваются. К тому же они были обнаружены не только в Южном, но и в северном полушарии.
Обнаруженная над Антарктидой озоновая дыра стала тревожным сигналом общепланетарного неблагополучия и потребовала серьезного внимания всех стран мира. Вскоре после этого в 1988 г. был подписан Монреальский протокол к Конвенции по защите озонового слоя, предусматривающий постепенное сокращение производства и потребления хлорфторуглеродов.
В разложении озона принимают участие кислородный, водородный, азотный и галоидный циклы химических преобразований (Г. А. Богдановский, 1994). В соответствии с кислородным циклом (цикл Чепмена) озон распадается на молекулярный и атомарный кислород:
O3 → O2 + О
На высотах 20—40 км в результате такого химического процесса теряется около 20% атмосферного озона.
Более существенные потери приходятся на долю водородного цикла — до 60% озона на высотах 17—25 км. Потеря озона обусловливается его взаимодействием с радикалом (ОН). Образование гидроксила происходит при взаимодействии водорода, метана и воды с атомарным кислородом по следующей схеме:
2Н2O → 2OН + Н2
СН4 + О → ОН + СН3
Н2 → 2Н
Сам водородный цикл может быть записан следующим образом:
ОН + O3 → HO2 + O2
НO2 + O3 → ОН + 2O2
2O3 → 3O2
Подобные реакции имеют большие скорости и поэтому протекают весьма энергично, особенно на высотах 17—25 км.
В начале 70-х годов XX в. для определения состояния озонового слоя в модельные расчеты исследователи ввели представления об азотном цикле, основанные на способности оксидов азота разрушать молекулу озона. Они раскрываются в следующих химических реакциях:
NO2 + О → NO + O2
NO + Oэ → NO2 + O2
NO2 + O3 → NO3 + O2
ИОз → NO + O2
Кроме того, установлено, что при сравнительно низких температурах озон способен реагировать с инертным азотом:
N2 + O3 N2O + O2
В 70-е годы XX в. был открыт галоидный цикл разложения озона:
Сl + O3 → СlO + O2
Сl + 2O → Сl + O2
Последнему циклу многие исследователи придают главенствующую роль в разрушении озонового экрана.
Как показывают исследования последних лет, на состояние озонового экрана, возможно, сильно влияет азотный цикл. Однако до настоящего времени не изучена степень совместного влияния всех перечисленных четырех циклов на состояние озонового слоя.
Вместе с тем установлено, что в последние десятилетия происходит глобальное сокращение содержания озона в стратосфере и тропосфере. Только с 60-х годов XX в. атмосфера Земли потеряла почти 15% озона.
Выше мы отмечали, что в верхних частях тропосферы и в стратосфере происходит периодическое образование озоновых дыр. Они имеют локальное распространение, но их размеры составляют несколько сотен миллионов квадратных километров. Все озоновые дыры через сравнительно короткие отрезки времени постепенно исчезают, а уровень содержания озона в них вновь восстанавливается.
Было выявлено уменьшение содержания озона над определенными территориями и в северном полушарии. Зимой 1991—1992 гг. падение уровня содержания озона было зафиксировано над Северной Европой. Наблюдательные пункты в районе Риги и Санкт-Петербурга установили падение уровня содержания озона на 40—45% ниже многолетней нормы. В 1993 г. появление озоновой дыры было выявлено и над территорией США и частично над Канадой.
В 1995 г. резко усилившийся процесс разрушения озона был зарегистрирован и над территорией СНГ. Наиболее сильная потеря озона была отмечена в сентябре 1995 г. над северо-востоком России. Возникли значительные аномалии над озерами Байкал и Балхаш, над Прикаспийской низменностью, Полярным Уралом и Памиром.
Надо подчеркнуть, что с тех пор значительные потери озона наблюдались над обширными территориями Арктики и над Британскими островами, Скандинавией, Северо-Западом и Северо-Востоком России.
Биологические последствия возникновения озоновых дыр. Периодически возникающие озоновые дыры весьма негативно влияют на биоту. Это вызвано отрицательной ролью ультрафиолетового излучения. В жизнедеятельности организмов немаловажная роль принадлежит коротковолновой части солнечной радиации.
Выявлены следующие особенности влияния ультрафиолетового излучения на живые организмы.
1. Облучение ДНК и клеточных мембран микроорганизмов приводит к потере способности ориентации, а это в конечном итоге способствует их гибели, что вызывает нарушение в пищевых цепях и представляет серьезную экологическую опасность для органического мира.
2. Под воздействием UVB-излучения нарушается рост растений суши, уменьшаются их число и размеры, подавляются реакции фотосинтеза. Поэтому даже небольшое снижение концентраций озона в атмосфере приводит к резкому сокращению урожайности.
3. Большая часть UVB-излучения поглощается водой, но данный процесс не беспределен. В фитопланктоне подавляется фотосинтез и снижается его продуктивность. В зоопланктоне особенно чувствительны к излучению молодые организмы, в которых появляются патологические изменения и происходит массовая гибель отдельных сообществ и целых популяций.
4. У крупных млекопитающих, в том числе и у человека, UVB-излучение в первую очередь поражает глаза, кожу и иммунную систему. У людей возникает конъюнктивит, развивается катаракта, усиливается морщинистость кожи (фотоэластоза), появляются ожоги кожи (эритема), рак кожи и меланомы. Исследования показывают, что при снижении уровня озона на 1—2% повышается уровень заболевания меланомой, а это, в свою очередь, приводит к росту смертности на 0,8—1,5%.
В связи с крайне негативными последствиями проблема происхождения озоновых дыр и разработка методов противостояния сокращению стратосферного озона в настоящее время имеют не только научное, но и важнейшее практическое значение.
Все гипотезы о происхождении озоновых дыр могут быть объединены в три группы: метеорологическую, техногенную и эндогенную.
Метеорологическая группа гипотез связывает образование озоновых дыр с естественными процессами формирования озона. Сторонники этих гипотез считают, что образование и общее содержание озона в конкретном объеме атмосферы зависят от характера метеорологических процессов и перепадов температур, которые определяют не только направления воздушных потоков, но и скоростные параметры реакции кислородного, азотного и водородного циклов.
Правильность этих гипотез подтверждают четко выраженные суточные и сезонные колебания общего содержания озона, связанные с вспышками или ослаблениями фотохимических реакций.
Установлены определенные корреляции между содержанием озона и атмосферными процессами. На фронтах циклонов, во время штормов и тайфунов резко снижается концентрация озона. Как правило, сезоны и районы активного образования циклонов совпадают со временем минимальных значений содержания озона в тропической и субтропической областях. Планетарная озоновая дыра над Северной Атлантикой совпадает с местами рождения циклонов. Маршруты циклонических вихрей в Каспии и на Дальнем Востоке совпадают с озоновыми аномалиями.
Образование озоновых дыр в полярных областях связывают с существованием крайне низких температур в стратосферном слое. Ведь низкие температуры увеличивают скорости реакций, разрушающих озон. Наблюдения показали, что снижение озона в стратосфере наступает по мере падения температуры, когда в пределах полярной воронки, охватывающей север Канады, Сибирь, Скандинавию и Европейскую Арктику, начинают образовываться переохлажденные ледяные облака. Именно в них разрушаются молекулы озона.
В январе 1996 г. над Европейской Арктикой установились и долгое время держались крайне низкие температуры. В это время полярные стратосферные облака возникали по краям воронки, что вызвало разрушение озонового слоя на большой площади. Утонение озонового слоя наблюдалось над Скандинавией, северной частью Восточной Европы и даже над Великобританией.
Техногенная группа гипотез основывается на роли в разрушении озонового слоя техногенных хлор- и фторсодержащих газов — фреонов, которые используют в холодильной промышленности и в качестве распыляющих веществ в аэрозольных упаковках. Фреоны представляют собой хлор составляющие соединения метана, этана и пропана с обязательным содержанием фтора (CFCl3, CF2Cl2, CF3Cl, СР4, С2Н4F2, С2Н2F4 и др.).
Американские ученые М. Молина и Ш. Роуленд, открывшие хлорный цикл разложения озона, в 1974 г. высказали мнение, что активный хлор в составе фреонов может поступать в стратосферу, где в условиях низких температур в полярных широтах происходит их фотолиз:
СFС13 → СFСl2 + Сl
СF2Сl2 → СF2Сl + Сl
Свободный хлор вызывает галоидный цикл разложения озона по следующим реакциям:
Сl + O3 → СlO + O2
СlO + O3 → СlO2 + O2
В 1987 г. это предположение было подтверждено прямыми замерами с борта американского самолета У-2, выполнявшего исследовательские рейсы в верхней тропосфере и в стратосфере от чилийского города Пунта-Аренас в глубь Антарктиды. Были выявлены значительные корреляции между содержанием озона и оксидами хлора в пределах озоновой дыры.
Это открытие стало достоянием мировой общественности и побудило осуществить ряд мер по ограничению поступления техногенного фреона в стратосферу. В 1986 г. ООН в рамках программы по охране окружающей среды провела конференцию в Монреале. В принятом протоколе страны-участницы высказали озабоченность и приняли решение о резком снижении к 1989 г. производства фреонов. В числе других стран этот протокол подписали Россия, Украина и Белоруссия, которые обязались перепрофилировать свои предприятия на производство иных типов хладоносителей. Однако в данном направлении было мало что сделано. За свое открытие авторы техногенно-фреоновой гипотезы в 1995 г. были удостоены Нобелевской премии.
Вместе с тем появляются сведения о том, что сокращение озона хотя и происходит по мере выбросов фреона в атмосферу, но фреоны не могут быть единственной причиной разрушения озонового слоя. Сомнения в правильности фреоновой гипотезы следующие.
1. Модельные расчеты, проводимые с 1985 г., показывают расхождение с фактическими данными о глобальном снижении озона.
2. Ряд исследований показывают возможность разложения фреонов при контакте с некоторыми видами почв, кварцевыми песками и кварцсодержащими породами. Этим самым подвергается сомнению базовое положение гипотезы о длительности пребывания в тропосфере фреонов и их инертности.
3. Озоновая дыра наиболее сильно выражена в Антарктиде, в то время как максимальное производство и потребление фреонов сосредоточены в умеренных широтах северного полушария. Сторонники фреоновой гипотезы считают, что вследствие своей подвижности фреоны переносятся в атмосфере в течение года и благодаря воздушным потокам интенсивно перемешиваются.
4. Сторонники фреоновой гипотезы не учитывают возможность поступления в атмосферу иных источников, кроме техногенных. Однако при исследовании пузырьков воздуха в антарктическом льде, имеющем возраст 1100—2600 лет, обнаружены фреоны, имеющие вулканическое происхождение.
Исследования последних лет свидетельствуют о наличии повышенных концентраций фреонов над действующими вулканами Курильской гряды.
Кроме вулканов источниками природного хлора являются лесные пожары. Образованный хлорный метил (СН3Сl) с восходящими потоками нагретого воздуха во время масштабных пожаров способен достигать верхней части тропосферы и входить в реакции с озоном.
5. Масштабные выбросы в атмосферу природного метана, особенно резко выросшие в процессе добычи и транспортировки нефти и природного газа, к которым добавляются потоки биогенного метана из болот, в тысячу раз превосходят потоки фреонов любой природы. В присутствии же метана реакция взаимодействия хлора с озоном прекращается. Следовательно, о галоидном цикле сокращения стратосферного озона как процессе планетарного масштаба говорить не приходится.
Эндогенная гипотеза сокращения озонового слоя носит название гипотезы водородно-метановой продувки. В основе этой концепции лежит представление о взаимодействии эндогенных флюидов — водорода, метана и азота со стратосферным озоном. Гипотеза была высказана в 90-х годах XX в. В. Л. Сывороткиным. С точки зрения химии процесса разрушения озонового слоя гипотеза не оригинальна. В ее основе лежат представления о водородном и азотном циклах разрушения озона. Принципиально новым в гипотезе является представление об источнике поступления флюидов в атмосферу.
Потоки эндогенных газов, выбрасываемые в атмосферу, вызваны процессами, протекающими в недрах Земли, — процессами дегазации внешнего ядра, насыщенного флюидами в обстановке высокого водородно-гелиевого давления на ранних этапах существования планеты. Однако данное положение основано на предположении о гидрадном составе земного ядра, которое противоречит принятой в настоящее время концепции о железном ядре.
Существование газовых потоков водорода и азота с примесью гелия и углеводородов подтверждается данными, полученными при исследованиях газового состава глубоких скважин, составов газово-жидких включений в минералах интрузивных пород, в базальтовых лавах, фумаролах и гидротермах. Так, например, в Калифорнийском заливе и над Восточно-Тихоокеанским поднятием между 20 и 35° ю. ш. обнаружены мощные водородные струи. Гидротермы с газами водородного состава обнаружены в Центральном грабене Исландии, над рифтами Срединно-Атлантического хребта, в Красноморском рифте, в желобе Тонга и других местах Атлантического, Индийского и Тихого океанов. Эндогенные флюидные потоки зафиксированы в кимберлитовых трубках Удачная, Юбилейная, Мир. В некоторых из них дебит газовой струи достигает 1200 л/с. В ней на долю водорода приходится 50-60%, а метана — 40-50%.
Главными каналами, через которые газы выходят на дневную поверхность, являются рифтовые области, максимально сближающиеся над Антарктидой. Предполагается, что атмосфера над Антарктидой подвергается максимальной продувке озоноразрушающими газами.
По В. Л. Сывороткину, часть озоновых дыр возникает над базальтовыми щитовыми вулканами, для которых характерно образование лавовых озер, флюидная продувка которых приводит к появлению так называемых «волос Пеле». Этот редкий феномен был обнаружен на вулкане Килауэа на Гавайях и на вулкане Эре-бус в Антарктиде. Кроме того, подобные явления были обнаружены в Восточной Африке (вулкан Ньирагонго), возле Красного моря (вулкан Эрта-Але), на Азорских островах (вулкан Капельиниш). Важно, что над всеми перечисленными районами периодически появляются озоновые дыры.
Согласно расчетным данным, общий объем эндогенных газов многократно превышает объем техногенных газов, способных разрушить стратосферный озон. Кроме того, эндогенные газы намного легче фреонов, которые тяжелее воздуха. Для того чтобы доставить фреоны в атмосферу, необходимы мощные потоки горячего воздуха. Вулканические извержения, как известно, способны выбрасывать свои продукты, в том числе газы, на десятки километров в атмосферу.
Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что процесс разрушения озонового слоя трудно объяснить действием только одного какого-то природного или техногенного процесса. Формирование и разрушение озонового слоя представляют собой многофакторный процесс, и, следовательно, попытка абсолютизации какого-то одного фактора в рамках изложенных гипотез явно обречена на неудачу.
www.polnaja-jenciklopedija.ru
Озоновый слой.
Кайрат Кинибаев
Журналист;Марина Бондаренко
В конце прошлого века ученые сообщили об обнаружении озоновые дыр в защитной оболочке земли, способной фильтровать ультрафиолетовое излучение и заявили, что последствия, увы, необратимы. Эта новость никого не оставила равнодушным. Промышленные компании, в адрес которых посыпались обвинения в издевательстве над природой поначалу открещивались, но потом начали продвигать другие продукты собственного производства под маркой экологически чистых. Ярые защитники природы активно занялись пропагандой отказа вредных выбросов в атмосферу. Ну надо же им чем-то заниматься. Но кто больше всего проявил обеспокоенность ситуацией так это средства массовой информации, которые растиражировали новость как приближение неминуемой катастрофы и в красках расписали в каких муках мы все умрем, если не прекратим «портить воздух».
Хотя всем им по большому счету наплевать на озоновые дыры. Апокалипсис если и наступит, то они до него явно не доживут, а заработать на этом можно уже сейчас. Справедливости ради, стоит отметить, что есть и те, кто действительно всерьез отнесся к сигналам бедствия и сейчас пытаются решить проблему озонового слоя в лабораториях, особо не афишируя свою деятельность. Но их мало и сделать они могут тоже немного, пока не станет слышен глас свыше (не бога, конечно, но тоже влиятельных личностей).
Учитывая все вышесказанное, можно ли сделать вывод, что опасность исходящая от озоновых дыр раздута подобно мыльному пузырю?
Спору нет, последствия истощения озонового слоя, пусть даже не всего, а лишь в некоторых местах, действительно ужасны. Но насколько реальна угроза разрушения озоносферы и, как результат, гибели всего живого на планете Земля?
Мы не стали гадать «чего ждать, чего опасаться» и задали накопившиеся вопросы высшим силам, нашим ангелам-хранителям. Предлагаем вашему вниманию весь диалог с высшими силами, без цензуры и прикрас. А читатели пусть делают выводы сами.
Из диалога с высшими сущностями:
В.: Озоновые дыры – результат деятельности человека или естественный процесс?
О.: Озоновые дыры были всегда, просто обратили на это внимание только в прошлом веке. Заметили, что в защитной оболочке земли есть места, где плотность этой оболочки разная. От 20 до 50 километров – это расстояние от земли до озонового слоя. Сам озоновый слой не очень плотный. Если бы его можно было уплотнить и распределить по всему периметру земли, он бы составил всего 3 мм. Плотность везде разная. Озоновые дыры появляются в результате деятельности человека – выбросы в атмосферу от промышленных предприятий, отходы, которые выбрасываются в атмосферу, так называемый парниковый эффект. Бром, хром, углекислый газ, фреон определенным образом оказывают разрушительное действие. Но есть и природные факторы, влияющие на разрушение озонового слоя. Например, пожары. Пожарами земля очищается от старого леса, сухостоя. Во все времена были и глобальные пожары и извержения вулканов, поэтому такие дыры всегда существовали. Все вредные вещества, которые выбрасываются в атмосферу создают условия для разрушения озонового слоя.
В.: А если сравнивать что повлияло больше на образование озоновых дыр – человеческий фактор или природный, на чьей стороне будет перевес?
О.: В процентном соотношении, разрушительное влияние человек оказал процентов на 40.
В.: А для чего вообще нужен озоновый слой? Может можно как-то жить без него?
О.: Это защита от ультрафиолета, от радиации. Без этой защиты человек в том состоянии, в котором он находится сейчас существовать не сможет.
В.: Ни человек, ни животное?
О.: Да
В.: До этого говорилось, что люди следующего поколения не будут бояться радиации? Это так?
О.: Сама форма жизни будет несколько иной, но да, им не будет страшна радиация.
В.: Что будет по другому?
О.: Человек не будет употреблять мясо, чистый организм способен принять достаточно большую дозу радиации без губительных последствий. Но волосяной покров будет сброшен. Какая-то часть животных останется, какая-то вымрет.
В.: Но сейчас очень много людей на планете, которые не едят мясо, заботятся о чистоте своего организма. Их эта проблема не коснется? То есть они могут перенести такое мощное излучение?
О.: Для этого нужно достаточно долго не есть мясо, быть вегетарианцем 5-6 лет, но да, у них шансы большие.
В.: То есть эти люди более восприимчивы к радиации, лучше ее переносят?
О.: Да.
В.: И все же, проблема озонового слоя существует и с ней нужно бороться, так?
О.: Да.
В.: С какой скоростью истощается озоновый слой?
О.: Несколько миллиметров, 2-3 мм через каждые 30 лет.
В.: А сейчас он около 50 см в некоторых местах?
О.: Да
В.: Чем нам грозит истощение озонового слоя? Это сразу смерть или какие-то болезни, ожоги и т.д.?
О.: Сразу весь озоновый слой исчезнуть не может, а истощение его ведет к раковым заболеваниям, особенно к раку кожи. Постепенно наступит летальный исход».
Из всего вышесказанного, становится понятно, что перспективы, мягко говоря, не радужные. Но как-то не очень это пугает промышленных производителей, которые в погоне за прибылью пытаются откупиться уплатой налогов. Да и перед конечным потребителем страх неминуемой гибели отступает, когда, например, решается вопрос ездить на работу на машине или купит велосипед. К чему же приведет такое потребительское отношение к природе?
Из диалога с высшими сущностями:
«В.: Может ли сейчас человек повлиять на ход событий? Остановить или замедлить разрушение озонового слоя? Или повернуть вспять?
О.: Для этого нужно использование современных методов очищения, т.е. фильтры выбросов, избежание пожаров, горения лесов, торфяников. То есть бережное отношение к природе.
В.: В природе существуют процессы способные восстановить озоновый слой?
О.: Озон вырабатывается в верхних слоях атмосферы под воздействием кислорода и ультрафиолета и, в-общем, выработка его озона идет беспрерывно, он всегда образуется.
В.: Почему озоновые дыры формируются на полюсах в основном?
О.: Так задумано природой. Озоновые дыры были, есть и будут. Они находятся там, где минимум живых организмов. Еще важным фактором для образования озоновых дыр является низкая температура, там, где недостаточно ультрафиолета для выработки азота. Поэтому озоновые дыры есть на полюсах.
В.: Раз озоновые дыры существовали всегда, значит они для чего-то нужны?
О.: Это необходимый процесс для саморегуляции.
В.: Какое-то объяснение есть тому, что озоновый слой перемещается?
О.: Углекислый газ, за счет него. Это парниковый эффект.
В.: Озоновые дыры перемещаются или затягиваются?
О.: Они движутся, но концентрируются всегда в одном месте.
В.: Есть ли вероятность того, что все-таки это случится? Озоновый слой будет разрушаться, дыры будут становиться все больше и больше и пойдет радиация?
О.: В ближайшее время нет. В ближайшие 100-200 лет точно нет.
В.: А можно ли предрекать гибель человечества за счет истощения озонового слоя?
О.: Сейчас нет. Идет тенденция к восстановлению.
В.: За счет чего?
О.: За счет определенных мер, которые были предприняты. Например, запрещение определенных соединений, таких как хром, фтор, углероды и бром, фтор, углероды. Также меньше попадает в атмосферу окисей азота. Кроме того, природа, как уже было сказано, самовосстанавливается за счет соединений кислорода и ультрафиолета. Если нет вредных воздействий на окружающую среду, то этот слой будет нарастать и увеличиваться. Эти вредные вещества имеют очень большой временной период распада, десятилетиями, поэтому все, что уже было выброшено в атмосферу, не может просто в один миг исчезнуть. Но идет тенденция к восстановлению, хотя и медленными темпами, но это прогресс.
В.: А растения помогают восстанавливаться озоновому слою?
О.: Да, леса, выработка кислорода. Чем больше кислорода, тем лучше.
В.: Но угроза истощения озонового слоя все-таки остается, так?
О.: Вероятность такой катастрофы крайне мала, не может в один миг исчезнуть озоновый слой. Такая угроза существует, но она не столь глобальна, как об этом говорится. Хотя задумываться об этом человечеству конечно нужно, потому что та бурная деятельность, которую человек сейчас ведет сказывается губительно на природе, на окружающей среде. Здесь нельзя говорить только о проблеме озонового слоя.
В.: Какие есть еще проблемы глобального характера?
О.: Это выбросы химической, радиоактивной промышленности в землю, в почву, что загрязняет воду, саму почву, те продукты, которые мы употребляем впоследствии. Все это сказывается на нашем здоровье, на качестве нашей жизни.
В.: Попроси ангелов, чтобы они добавили что-нибудь в тему.
О.: Не нужно паниковать по этому поводу, нужно спокойно и разумно к этому относиться. О том, что нужно сохранять природу, относиться бережно к окружающей среде, быть ближе к естеству, всегда говорится.
В.: Как понять ближе к естеству?
О.: Натуральные продукты, натуральные материалы. Человечество производит очень много продуктов, которые являются лишними, ненужными. Человечество ведет себя как потребитель. Он потребляет, но не восстанавливает. Также химическая промышленность очень сильно развита во всех сферах деятельности человека. От этого нужно постепенно уходить. Пластиковые, полиэтиленовые пакеты, материалы не природного происхождения, которые не утилизируются и загрязняют окружающую среду, отравляя все вокруг. Человек потребляет больше, чем ему необходимо. Ему не нужно столько еды, развлечений, техники, нужно остановиться. Здесь вообще глубокий филосовский вопрос, если это органика, то ее можно перерабатывать в нечто полезное для природы. Органику природа воспринимает как естественное. Просто непродуманны пути утилизации.
В.: Можно отказаться от пластиковой посуды, пакетов, хотя бы от чего то?
О.: Да. Если бы человечество было в меньшей степени потребителем, то природа так бы не страдала».
Прогресс не стоит на месте и семимильными шагами движется по пути развития новых технологий, способных обеспечить максимальный комфорт человеку. Как правильно было сказано, человек ведет себя как потребитель – чаще как избалованный и пресыщенный благами природы потребитель, живущий сегодняшним днем. Пора признать, что, не заботясь о природе, отравляя окружающую среду, мы тем самым отравляем жизнь себе и своим детям. И дело здесь не только в озоновых дырах – это лишь одна крайность. И даже если спустя десятилетия нам удастся залатать прорехи в озоновом слое, не факт, что не появится другая опасность глобальной катастрофы. Засорение окружающей среды – это целый комплекс проблем, которые требуют комплексного подхода и решений. А на сегодняшний день парадокс заключается в том, что места, где воздух чуть чище, чем в городах – стали курортами. Что натуральные продукты, выращенные на грядках продаются дороже, чем генномодифицированные овощи. Что детские игрушки из экологически чистой древесины может себе позволить себе далеко не каждый, хотя раньше это была самая дешевая и примитивная игрушка. Получается мы сами создали себе проблему и гордимся тем, что нашли пути ее решения. В то же время мы шагнули далеко вперед и можем произвести любой искусственный заменитель природных даров, но пытаемся вернуться к тому, от чего ушли. Не напоминает ли это бег по кругу? Здесь есть над чем задуматься.
Как записаться на экстрасенсорный прием к Кайрату и Валентине можно узнать здесь: https://ksvety.com/2425
Автор записи: Кинибаев Кайрат
Если вы заметили орфографическую ошибку, пожалуйста, выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Похожие записи:
ksvety.com