Истощение озонового слоя: причины, пути решения проблемы
Автор sparkzevs На чтение 21 мин Просмотров 1.4к. Опубликовано
Содержание
Причины разрушения озонового слоя
В настоящее время отмечено ухудшение состояния озонового слоя и образование «озоновых дыр» (областей с пониженным содержанием озона) над полюсами Земли, что представляет экологическую опасность. Временные «дыры» возникают также над обширными районами вне полюсов (в том числе и над континентальными районами Российской Федерации).
Причиной этих явлений считают попадание в озоновый слой хлора (в первую очередь из фреонов, используемых в холодильниках и аэрозольных упаковках) и оксидов азота, которые образуются в почве из минеральных удобрений при их разрушении микроорганизмами, а также содержатся в выхлопных газах автомобилей. Эти вещества разрушают озон с более высокой скоростью, чем он может образовываться из кислорода под влиянием ультрафиолетовых лучей.
Вследствие разрушения озонового слоя повышается вероятность заболевания человека раком кожи. Этим объясняется высокое распространение этой болезни в Австралии: при населении в 17 млн человек раком кожи ежегодно заболевает 140 тыс. человек, из которых 1 тыс. умирает.
Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний рака кожи, нарушения работы печени и детоксикации организма.
Истощение озонового слоя
По последним данным, истощение озонового слоя пагубно влияет на экосистемы океанов, так как ведет к активизации процесса фотосинтеза и бурному разрастанию фитопланктона и макроводорослей. Ультрафиолетовое излучение нарушает личиночное развитие крабов, креветок и некоторых рыб и потому играет дважды убийственную роль: воздействует на океанические формы жизни в самый чувствительный и уязвимый период их развития и уменьшает количество необходимых им питательных элементов, что может самым губительным образом сказаться на рыболовстве.
Впрочем, мнение о том, что виновником разрушения озонового слоя является только антропогенный хлор, разделяют не все исследователи этого процесса. Есть мнение, что главным фактором является водород, выбрасываемый при извержениях вулканов. Эти аргументы заслуживают внимания: ведь основная промышленность, загрязняющая атмосферу хлором, сконцентрирована в Северном полушарии, а «озоновая дыра» над Антарктидой намного больше «дыры» над Арктикой. В Южном полушарии вулканов гораздо больше, чем в Северном.
Меры по восстановлению озонового слоя
Когда данные о дыре над Антарктидой подтвердились, в 1985 году провели Венскую конвенцию по охране озонового слоя. Спустя два года был подготовлен Монреальский протокол. Этот документ стал основой законодательного регулирования воздействия на озоновый слой.
Монреальский протокол
Договор соблюдается 197 странами. Государства-участники обязались сократить объёмы производства хлорфторуглеродов. Изначально предполагалась заморозка производства ХФУ на уровне 1986 года.
К 1993 году планировали сократить их производство на 20%, а к 1998 году — на 30%. Вводились ограничения на импорт и экспорт разрушающих озоновый слой веществ.
Для развивающихся стран были предусмотрены субсидии и послабления для облегчения перехода промышленности на экологически безопасные технологии.
По итогам первых лет действия договора выяснилось, что он не точен. Были внесены поправки расчётных коэффициентов вывода опасных веществ из производства.
Варианты с производством озона
Генераторы этого вещества называются озонаторами. Теоретически возможно замедлить разрушение озонового слоя, запустив множество озоновых фабрик по всему земному шару. Озон вырабатывают различными способами:
- воздействием искусственного ультрафиолета;
- направленными электрическими разрядами;
- электролизом, где электролитом служит раствор хлорной кислоты;
- химической реакцией, например, окислением пинена.
Недостатки этих способов — малая производительность, дороговизна, высокое энергопотребление.
По некоторым оценкам, для реализации этого проекта в мировом масштабе понадобится минимум 10 гигаватт энергии, что эквивалентно 1/3 мощности атомной электростанции.
Использование экологически чистого топлива
Работающие на переработанной нефти ДВС способствуют увеличению концентрации в воздухе веществ, разрушающих озоновый слой. Повсеместное внедрение электротяги (особенно создание пассажирских электролётов) уменьшит негативное влияние на атмосферу.
Перспективные разработки вроде биодизелей и двигателей, работающих на отходах жизнедеятельности — потенциальный ключ к решению проблемы.
Использование экологически безопасного топлива в ракетах-носителях пока остаётся фантастикой. Современные технологии не позволяют выводить на орбиту аппараты, не прибегая к сжиганию десятков тонн токсичного горючего.
Высадка лесов
Создание зелёных насаждений в городах и на месте вырубок — перспективный способ борьбы не только с разрушением озонового слоя, но и с загрязнением атмосферы.
Деревья выделяют кислород, который затем под воздействием УФ-излучения Солнца превращается в озон.
Прочие методы борьбы с проблемой
Существует проект по выводу на орбиту 20-30 оснащённых лазерными излучателями спутников. Каждый аппарат представляет собой солнечный конвектор массой в 80-100 тонн. Он должен накапливать солнечную энергию и превращать её в электрическую. Электричество пойдёт на питание лазеров. Свет лазеров послужит катализатором реакции образования озона.
Защита озонового слоя в России
Россия как правопреемник Советского Союза соблюдает предписания Монреальского протокола. В стране действует закон «Об охране окружающей среды», его 54 статья касается охраны озонового слоя.
vote
Article Rating
Глобальные экологические проблемы
Озоновый слой – слой атмосферы, расположенный на высоте от 7 до 18 км (на экваторе до 50 км), отличающийся повышенной концентрацией молекул озона и защищающий биосферу от ультрафиолетового излучения солнца.
Озоновый слой образовался на земле, по современным данным, 570-400 млн. лет назад. В слое озоносферы озон находится в очень разреженном состоянии.
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 солнца. Биологические эффекты, вызывающие изменения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, пока не до конца изучены, однако общеизвестно, что живые организмы на любом уровне организации обладают высокой чувствительностью нуклеиновых кислот, которые могут разрушаться, что приводит к гибели клеток или возникновению мутаций
Резкое усиление научного и общественного интереса к проблеме озонового слоя началось в начале 70 годов. С этого времени не утихает вопрос, касающийся проблемы зависимости озонового слоя от хозяйственной деятельности человека. С 1985 г мир узнал о существовании глобальных экологических проблем “озоновых дыр”, в частности, что содержание озона над Антарктидой систематически уменьшается.
Ответить на вопрос о причине появления “озоновых дыр” не просто. Но главным виновником ее появления является попадание в верхние слои атмосферы хлорфторуглеродных соединений и других загрязнителей атмосферы, оксидов азота или соединений хлора и др.
Источниками этих веществ – виновников разрушения озонового слоя, в первую очередь, являются все более развивающиеся гражданская авиация и химическая промышленность. Применение азотных удобрений в сельском хозяйстве, хлорирование питьевой воды, широкое использование фреонов в холодильных установках, огнетушителях, растворителей и аэрозолей привело к тому, что миллионы тон хлорфторметанов поступают в нижние слои атмосферы в виде бесцветного нейтрального газа. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием ультрафиолетового излучения разрушаются, выделяя фтор и хлор, которые активно вступают в процесс разрушения озона.
Фреон является главным разрушителем озонового слоя. По данным американских ученых, каждый атом фреона способен уничтожать 100000 молекул озона.
Важной особенностью озона является его способность поглощать жестокое ультрафиолетовое изучение солнца в интервале длины волн 200-300 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, приникло бы сквозь тропосферу и могло бы все на земле выжечь. Начиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности земли
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, приникло бы сквозь тропосферу и могло бы все на земле выжечь. Начиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности земли.
Область спектра с длиной волны 200-400 нм называют биологически активным ультрафиолетом.
Широкое движение “зеленых” во всем мире, принятие Программы ООН по окружающей среде и действия международной метеорологической организации привели к заключению весной 1985 г. Венской конвенции об охране озонового слоя.
В 1992 г. представители 93 стран собрались в Копенгагене, где на конференции по озоновому слою, с целью ускорить полное прекращение использования фреонов. Было принято решение к 1996 г. полностью прекратить производство наиболее опасных фреонов. В случае выполнения принятых решений уже с 2000 г. содержание хлора в стратосфере начнет сокращаться, а к 2040 г. две части на миллиард частей воздуха придут к норме.
Возможные последствия истончения озонового слоя
Учёные сходятся во мнении относительно негативных последствий изменений, происходящих в стратосфере. Сейчас они не выражены ярко, но по самым пессимистичным прогнозам ситуация станет критической в конце XXI века.
Воздействие на человека
Истончение озонового слоя на 1% увеличивает риск развития рака кожи на 3% (это примерно 7 000 новых заболеваний раком ежегодно). На открытом воздухе становится проще получить солнечные ожоги.
Воздействие на экологию
Так как планета — сбалансированная система, повреждение одного элемента влечёт перемены во всех других. Дальнейшее истончение антирадиационной защиты и повышение интенсивности УФ-излучения приведёт к потеплению и вымиранию некоторых видов.
Жёсткое ультрафиолетовое излучение убивает вовлечённый в процесс фотосинтеза фитопланктон. Он является кормовой базой для китов и других морских обитателей. Удаление этого звена из пищевой цепочки вызовет изменения всей водной биосистемы.
Если озоновый слой разрушится полностью
Полное разрушение защитного экрана невозможно, так как он постоянно восстанавливается. Если бы концентрация молекул озона приблизилась к нулю, на Земле из-за высокого уровня радиации исчезли бы большинство форм жизни.
Возросла бы средняя температура.
Способы решения проблемы
Разрушение озонового слоя рассматривается как глобальная экологическая проблема. С момента подписания Монреальского протокола стали приниматься первые шаги по сохранению целостности защитной оболочки планеты.
Первый пункт — запрет на выброс фреонов.
Затем была утверждена Венская конвенция. Ее положения предусматривают охрану озонового слоя и предотвращение его разрушения. В них входят следующие моменты:
- совместные исследования стран на тему того, что вызывает негативные изменения в озоновом слое;
- регулярный контроль его состояния;
- создание технологий, способных снизить ущерб, причиняемый озоновой оболочке;
- строгий контроль деятельности, которая вызывает появление дыр;
- обмен знаниями и технологиями.
Согласно протоколу, страны обязаны снизить производство фторхлоруглеродов или вовсе отказаться от него.
Серьезной проблемой стала замена фреона в холодильных установках.
Разработки требовали огромных денежных вливаний, в связи с чем возник фреоновый кризис. Со временем ученые выявили вещества, которые можно безопасно использовать вместо фреона.
Существуют и другие способы, которые позволят снизить негативное влияние на защитный экран:
- замена транспортного топлива на экологически чистые и безопасные варианты;
- использование альтернативных источников энергии;
- помощь природе в естественном восстановлении озона — минимизация вырубок лесов и активные посадки деревьев;
- ручная подпитка — распыление искусственно созданного озона на специальных фабриках в верхних слоях атмосферы.
Многие кардинальные пути решения проблемы сталкиваются с препятствием в виде огромных затрат на их осуществление. Большинство разработанных и протестированных проектов откладывается на потом по причине нехватки средств.
Разрушение озонового слоя — серьезная проблема. Озоновые дыры приводят к повышению активности солнечной радиации, что негативно влияет на обитателей планеты — людей, животных, растения и микроорганизмы.
Встреча с озоном в повседневной жизни
Порой после дождя, особенно в летнюю пору, воздух становится необычайно свежим, приятным, а в народе говорят, что «пахнет озоном». Это совершенно не образная формулировка. В действительности, какая-то часть озона степени проходит до нижних слоев атмосферы с потоками воздушных масс. Эта разновидность газа считается так называемым полезным озоном, который и вносит в атмосферу ощущение необыкновенной свежести. В основном такие явления наблюдаются вслед за грозовыми ливнями.
Однако встречается еще и весьма вредоносная, чрезвычайно опасная для людей разновидность озона. Он вырабатывается выхлопными газами и промышленными выбросами, и при попадании под влияние лучей Солнца, вступает в фотохимическую реакцию. Вследствие этого происходит формирование так называемого приземного озона, который чрезвычайно вреден для здоровья людей.
Что такое озоновые дыры?
Озоновый слой представляет собой часть стратосферы. Он распространяется на высоте от 12 до 30 км. Чем выше содержание озона, тем более защищена Земля от вредного воздействия солнечных лучей. Интересный факт: впервые об истончении защитной оболочки стали говорить в 1957 году. Озоновая дыра стала угрозой жизни на Земле.
Суть проблемы
Источником образования озона является кислород, который испытывает на себе воздействие ультрафиолета. Такая реакция приводит к тому, что планету окутывает слой газа, через который не проникает радиация
Проблеме истончения озонового слоя начали уделять большое внимание в 80-х гг.
Первооткрывателем явления заслуженно считают ученого из Великобритании Дж.Фармена.
В таких местах наблюдается уменьшение количества озона. Его концентрация снижается до 30-35%. Через эти участки ультрафиолетовые лучи беспрепятственно проникают сквозь атмосферу и сжигают все живое на планете.
Прочие причины появления озоновых дыр
Несмотря на то, что в образовании озоновых дыр главенствующую роль играют химические процессы, воздействие на природу со стороны человека создаёт основные предпосылки. Естественным образом появляющиеся атомы хлора не единственные вещества, наносящие вред озону. Газ также разрушается от воздействия водорода, брома и кислорода. Причины появления этих соединений в воздухе кроются в деятельности человека на планете. Предпосылками становятся:
- функционирование заводов и фабрик;
- отсутствие очистительных сооружений;
- выбросы в атмосферу от ТЭЦ;
Пагубное влияние на целостность атмосферы оказали ядерные взрывы.
Их последствия до сих пор сказываются на экологии планеты. В момент взрыва образуется огромное количество окислов азота, которые, поднимаясь, разрушают защищающий землю от радиации газ. За 20 лет испытаний в атмосферу попало более трёх миллионов тонн данного вещества.
Разрушительное воздействие на озоновый слой оказывают реактивные самолёты. При сгорании горючего в турбинах наружу выбрасываются окислы азота, они напрямую попадают в атмосферу и разрушают молекулы газа. В настоящее время из миллиона тон выбросов данного вещества треть приходится на самолёты.
Казалось бы, минеральные удобрения безобидны и полезны, но на самом деле они также пагубно влияют на атмосферу. При взаимодействии с бактериями они перерабатываются в закись азота, а затем под воздействием химических реакций изменяют свою форму и переходят в разряд окислов.
Таким образом, озоновая дыра является продуктом не только природных явлений, но и воздействия человека на окружающую среду. Необдуманные решения могут привести к непредвиденным результатам.
Как образуются ОД?
Существует несколько причин появления ОД. Одна из них, по мнению специалистов, обусловлена естественными природными явлениями, которые наблюдаются на полюсах Земли. Теоретическое обоснование наличия данной аномалии сводится к существованию полярных ночей, во время которых солнечные лучи не достигают поверхности Земли, что не дает возможности образовываться озону. Это приводит к появлению стратосферных облаков, с которыми переносятся мелкие кристаллики льда, содержащие хлор. Данное вещество разрушительным образом воздействует на атмосферу.
Еще одна причина, которая негативно отражается на состоянии защитной оболочки, – периоды вулканической активности, которые наблюдаются на поверхности Земли. При извержении вулканов происходили и до сих пор случаются интенсивные выбросы продуктов сгорания, которые способствуют разрушению слоев стратосферы.
Фреон, представляющий собой группу углеводородов с атомами фтора, тоже оказывает сильное негативное воздействие на целостность защитных слоев.
Основные разрушители озонового слоя
Технический прогресс и ОД неразрывно связаны друг с другом. Главным источником вредных веществ, которые разрушают озон, являются различные заводы, фабрики, газовые ТЭЦ и т. д. Их выбросы, содержащие такие элементы, как водород, бром, кислород, продукты сгорания, попадая в атмосферу, снижают количество озона, что и приводит к истончению защитной оболочки.
Большое количество энергии, которая выделяется в ходе ядерных испытаний, сопровождается выделением азота. Это вещество вступает в реакцию с озоном, уничтожая его. Специалисты подсчитали, что в период с 1950 по 1970 год в результате взрывов на атомных полигонах в атмосферу было выброшено более 3 млн. тонн азота.
Окислы этого элемента вырабатываются в двигателях реактивных самолетов. С увеличением мощности мотора повышается температура в камерах сгорания. Ежегодно азот выбрасывается в атмосферу в количестве более 1 млн. тонн. 1/3 из этого количества приходится на работу двигателей реактивных воздушных средств.
Минеральные удобрения, в большом количестве используемые в сельском хозяйстве, тоже оказывают губительное воздействие на озон. Химические элементы, входящие в них, вступая в реакцию с бактериями, находящимися в почве, вырабатывают азот, который впоследствии окисляется.
Как предупредить истощение озонового слоя?
Ученые заняты не только вопросами восстановления истощенной озоновой оболочки, но и ищут способы, как предупредить появление ОД. Для этого необходимо бороться с выработкой веществ, содержащих хлорфторуглероды, в мировом масштабе. Такое решение было принято в Монреале в 1989 году. Предупредительные способы истощения озонового слоя, пути решения должна искать вся мировая общественность, поскольку существование дыр влияет на экологию всей Земли.
Чтобы снизить риск появления новых дыр в озоновой оболочке, необходимо вести постоянные научные разработки с целью выделения и ликвидации таких способов производства, выработки энергии, которые не будут приносить вреда окружающей среде.
Существует острая необходимость в том, чтобы начать повсюду устанавливать на дымящие трубы заводов и фабрик сооружения по очистке, заменять химические удобрения на органические. Важным этапом в защите слоя из озона станет переход транспортной системы, работающей на нефтяных продуктах, на электричество.
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.
Последствия разрушения озонового слоя Земли
Как уже было сказано, озон – это трехатомный кислород. Газ имеет особенный запах и голубоватый цвет. При некоторых условиях газ становится жидкостью, отличающейся цветом, называемым «индиго». В особых условиях из жидкого состояния озон может перейти в твердое. При этом его цвет станет темно-синим.
Не будет преувеличением сказать, что без наличия озонового слоя жизнь на нашей планете была бы невозможна. По крайней мере, в той форме, которая существует.
Ультрафиолетовое излучение опасно для всего живого. Если оно станет более интенсивным, то под его воздействием начнутся массовые серьезные заболевания. Пострадает зрение. Это и развитие катаракты, и изменения в роговице, и отслаивание сетчатки. Жесткий ультрафиолет оказывает угнетающее воздействие на клеточный иммунитет. Прежде всего, это отразится на коже, выразившись в онкологических заболеваниях. Живые организмы из-за воздействия повышенного излучения в значительно меньшей степени перестанут оказывать сопротивление любым инфекциям.
Причины разрушения ОС:
Во-первых, – это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго. Во-вторых, самолеты, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км, дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога.
В-третьих – окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.
Последствия:
Это негативно сказывается не только на всех живых существах: людях, животных, растениях, тропических лесах, но и на предметах. Например, если озоновый слой станет слишком тонким, резина, используемая в хозяйстве, прослужит намного меньше. Водные организмы, обитающие в верхних слоях воды, прекратят свое существование. Окончательно погибнет фауна амазоских джунглей с питонами и попугаями. Рыбные уловы и сельскохозяйственные урожаи значительно уменьшатся. Несомненно, разрушение озонового слоя отразится и на людях. Человечество станет болеть в два раза больше, потому что иммунитет значительно ослабнет. Вероятность заболевания раком кожи и катарактой увеличится.
Ученые предполагают, что уменьшение озонового слоя на 1% приведет к активному распространению болезней. Например, случаи заболевания раком кожи увеличатся на 10 тысяч раз, а катарактой глаз — на 100 тысяч.
Склонность человека к заболеваниям дыхательных путей и легких будет стремительно расти.
Учеными ведутся поиски путей восстановления озонового слоя. Вначале для этой цели предлагалось создание фабрик по производству озона, после чего доставлять оный на самолетах в атмосферу. Другим вариантом является создание аэростатов оснащенных лазерами, имеющих питание от солнечных батарей, которые будут использовать кислород для создания озона. Наиболее же реальным выходом из этой ситуации является сокращение вырубки лесов, и увеличением зеленых насаждений.
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.
Нарушение озонового слоя — влияние на экологию Земли
Озоновый слой — часть атмосферы, которая защищает нашу планету и ее обитателей от вредного влияния ультрафиолета, исходящего от Солнца. В районах с пониженным содержанием озона наблюдается рост кожных заболеваний и снижение способности растений осуществлять процесс фотосинтеза. Нарушение озонового слоя как глобальная экологическая проблема уже давно беспокоит ученых.
Рассмотрим, чем оно вызвано, каковы его последствия.
Содержание статьи:
Истощение защитной оболочки
Озоновый слой расположен на высоте 30 км от поверхности Земли. Он выполняет защитную функцию и поглощает излишнее ультрафиолетовое излучение, за счет чего обитатели планеты получают дозированную его порцию, безопасную для здоровья.
В конце 60-х ученые обнаружили, что выбросы ракет и самолетов, продукты сгорания негативно влияют на озоновый слой и частично его разрушают. Затем были обнаружены озоновые дыры — в областях отмечалось резкое снижение концентрации защитного вещества. Их появление сопровождалось вспышками рака кожи у людей, проживающих в этих регионах.
Озоновые дыры способны менять место расположения. Самая большая по площади дыра впервые была обнаружена в Антарктиде, затем их наблюдали над Канадой, Якутией, Гренландией.
За последние 25 лет количество озона в атмосфере уменьшилось примерно на 5%.
Причины нарушения целостности
На сегодняшний день ученые до конца не установили причины, вызывающие разрушение озонового слоя.
Существует гипотезы на тему того, что озон уничтожают фреоны и окиси азота — они образуются в результате деятельности человека.
Выделяют три основных версии негативного влияния антропогенного характера:
- хлорфторуглероды — возникают при производстве и эксплуатации бытовой техники, продуктов химической промышленности и косметики;
- выброс газов реактивных двигателей ракет и самолетов;
- вырубка лесов и лесные пожары;
- полеты на большой высоте — 25 км.
Существует версия о естественной природе образования озоновых дыр. К ним относятся:
- Полярная ночь — защитный слой Земли разрушается под воздействием холода. Особенно он уязвим в периоды, когда температурные значения опускаются до низких показателей, солнце не появляется на протяжении долгого времени.
- Полярные вихри — вызывают химические реакции в стратосфере, которые уничтожают озоновый слой.
- Перламутровые облака — конденсационные образования, возникающие в нижних слоях стратосферы.
Оказывают такой же эффект, как и полярные вихри.
Оказывают такой же эффект, как и полярные вихри.При наличии естественных причин разрушения озонового слоя гораздо больший вред ему наносят антропогенные факторы.
Фреон
Жизнь человека немыслима без холодильников, кондиционеров, огнетушителей. Косметические компании регулярно выпускают средства для тела и волос в аэрозольных баллончиках. Объединяет эти вещи одна составляющая — фреон.
Это насыщенный углеводород с содержанием фтора, производная метана и этана. Его используют в быту и промышленности — охлаждающие вещества в кондиционерах и холодильниках, краска в баллончиках.
Фреоны нетоксичны, но способны легко перемещаться под воздействием воздушных потоков. Таким образом, они попадают в стратосферу, где происходит их распад под воздействием ультрафиолета. Вещества, выделяемые в процессе распада, вступают в химические реакции, в результате чего начинается снижение концентрации озона.
Хлорфторуглероды считают главной причиной разрушения озонового слоя.
На их распад уходит от 20 до 120 лет. Эти вещества не возвращаются на землю с кислотными дождями — они задерживаются в атмосфере и стабильно уничтожают озон.В 1987 году несколько стран подписали Монреальский протокол. Его основная тема — запрет веществ, которые разрушают озон. В протоколе прописан их перечень. Он ограничивает производство и потребление озоноразрушающих веществ. В данный момент на многих предприятиях используются хладореагенты нового поколения, практически не влияющие на целостность озона.
Влияние авиатранспорта
Выхлопные газы воздушного транспорта вносят определенный вклад в образование озоновых дыр. Оксиды азота, которые образовываются при сгорании топлива, вступают в реакцию с озоном в стратосфере, разрушая его.
Негативное влияние на защитную оболочку планеты оказывает запуск реактивных ракетных установок. Во время запуска космического корабля в атмосфере возникает проем диаметром до 2000 км. Исчезает он только через полтора часа.
В этот период нарушается целостность озонового слоя. Наиболее опасны запуски многоразовых систем, таких как Шаттл.
По примерным расчетам ученых, запуск 125 аналогичных ракет одновременно способен полностью разрушить озоновую оболочку. Похожее влияние на защитный слой оказывает стратосферная авиация — сверхзвуковые самолеты Они выбрасывают большое количество оксидов азота и серной кислоты. Эти вещества уничтожают озон.
Способы решения проблемы
Разрушение озонового слоя рассматривается как глобальная экологическая проблема. С момента подписания Монреальского протокола стали приниматься первые шаги по сохранению целостности защитной оболочки планеты.
Первый пункт — запрет на выброс фреонов.
Затем была утверждена Венская конвенция. Ее положения предусматривают охрану озонового слоя и предотвращение его разрушения. В них входят следующие моменты:
- совместные исследования стран на тему того, что вызывает негативные изменения в озоновом слое;
- регулярный контроль его состояния;
- создание технологий, способных снизить ущерб, причиняемый озоновой оболочке;
- строгий контроль деятельности, которая вызывает появление дыр;
- обмен знаниями и технологиями.
Согласно протоколу, страны обязаны снизить производство фторхлоруглеродов или вовсе отказаться от него.
Серьезной проблемой стала замена фреона в холодильных установках. Разработки требовали огромных денежных вливаний, в связи с чем возник фреоновый кризис. Со временем ученые выявили вещества, которые можно безопасно использовать вместо фреона.
Существуют и другие способы, которые позволят снизить негативное влияние на защитный экран:
- замена транспортного топлива на экологически чистые и безопасные варианты;
- использование альтернативных источников энергии;
- помощь природе в естественном восстановлении озона — минимизация вырубок лесов и активные посадки деревьев;
- ручная подпитка — распыление искусственно созданного озона на специальных фабриках в верхних слоях атмосферы.
Многие кардинальные пути решения проблемы сталкиваются с препятствием в виде огромных затрат на их осуществление. Большинство разработанных и протестированных проектов откладывается на потом по причине нехватки средств.
Разрушение озонового слоя — серьезная проблема. Озоновые дыры приводят к повышению активности солнечной радиации, что негативно влияет на обитателей планеты — людей, животных, растения и микроорганизмы. При снижении концентрации озона даже на 1% резко вырастет количество заболевших раком кожи. По этой причине ученые принимают меры по сохранению целостности озоновой оболочки и разрабатывают механизмы, безопасные для экологии.
как мир объединился для окончательного ремонта
На протяжении десятилетий 1980-е годы были бурными. Падение Берлинской стены в 1989 году изменило будущее, возвестив о заре нового мирового порядка. Но другое важное, но менее известное событие того десятилетия произошло двумя годами ранее, когда правительства собрались вместе, чтобы обратить вспять ущерб, нанесенный озоновому слою, и гарантировать, что у нас есть жизнеспособное будущее, которое можно изменить.
Принятие Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, 16, 19 сентября87 стал поворотным моментом в истории окружающей среды. Это также показало, что, когда наука и политическая воля объединяют усилия, результаты могут изменить мир.
«Перед лицом тройственного планетарного кризиса — климата, природы и загрязнения — Монреальский протокол является одним из лучших примеров положительных и мощных результатов многосторонности», — сказала Мег Секи, исполнительный секретарь Организации Объединенных Наций по окружающей среде. Секретариат Программы (ЮНЕП) по озону. «Когда обоснованная наука является основой для универсальных действий, мы можем преодолеть то, что может показаться непреодолимым глобальным экологическим вызовом».
Научно обоснованная политика
Замечательная история борьбы за сохранение озонового слоя начинается с науки.
В середине 1970-х годов ученые предупредили, что искусственные химические вещества в таких повседневных продуктах, как аэрозоли, пеноматериалы, холодильники и кондиционеры, наносят ущерб озоновому слою. В то время они не знали масштаба проблемы. Но в 1985 году была подтверждена дыра в озоновом слое над Антарктидой. Естественный солнечный щит мира, который защищает людей, растения, животных и экосистемы от чрезмерного ультрафиолетового излучения, был нарушен.
Внезапно замаячило будущее, омраченное раком кожи, катарактой, умирающими растениями и урожаем и поврежденными экосистемами. Нельзя было терять время. Ученые подняли тревогу, и мир прислушался.
В 1985 году правительства приняли Венскую конвенцию об охране озонового слоя, которая стала основой для Монреальского протокола о поэтапном отказе от озоноразрушающих веществ, включая хлорфторуглероды (ХФУ). Протокол вступил в силу в 1989 г., а к 2008 г. он стал первым и единственным природоохранным соглашением ООН, ратифицированным всеми странами мира.
ЮНЕП сыграла ключевую роль в этом успешном процессе. Она выступала посредником при заключении Венской конвенции, а с 1991 года в Найроби, Кения, находится секретариат по озону.
На поправку
Результаты были потрясающими. Около 99 процентов веществ, разрушающих озоновый слой, были выведены из обращения, и защитный слой над Землей восстанавливается. Ожидается, что озоновая дыра в Антарктике закроется к 2060-м годам, в то время как другие регионы вернутся к значениям до 1980-х годов еще раньше. Каждый год примерно два миллиона человек спасаются от рака кожи, и это приносит и более широкие выгоды, поскольку многие озоноразрушающие газы также повышают глобальную температуру.
Недавнее исследование показало, что без запрета Монреальского протокола на ХФУ в растениях, растительности и почве оставалось бы меньше углерода; что могло привести к дополнительному глобальному потеплению на 0,5–1,0 градуса Цельсия.
«Перед лицом тройственного планетарного кризиса — климат, природа и загрязнение — Монреальский протокол является одним из лучших примеров, демонстрирующих положительные и мощные результаты многосторонности»,
Мэг Секи, исполнительный секретарь ЮНЕП по озону Секретариат.
Хотя принятие Монреальского протокола стало поворотным моментом, это не было разовым решением. Работа продолжается, и ученые по-прежнему обеспечивают первую линию защиты.
Монреальский протокол поддерживают три группы по научной оценке, которые информируют политиков. Например, эти группы предупредили о неожиданном росте выбросов озоноразрушающего трихлорфторметана (ХФУ-11) в последние годы из-за незаконного производства.
Последнее совещание руководителей исследований по озону подчеркнуло необходимость сохранять бдительность.
Несмотря на то, что был достигнут огромный прогресс, дыра затянется только через десятилетия, и только при условии полного и постоянного соблюдения Монреальского протокола. Нам также необходимо продолжать мониторинг атмосферы, даже на наличие предположительно запрещенных веществ, таких как ХФУ-11, а также на возможное влияние повышения температуры поверхности в полярных регионах на стратосферный озон.
Новые риски
Протокол обновлен для учета новых рисков.
В 2016 году была принята Кигалийская поправка о поэтапном отказе от гидрофторуглеродов (ГФУ), сильнодействующих парниковых газов, часто используемых в качестве замены запрещенных озоноразрушающих веществ в холодильниках и кондиционерах. Эксперты говорят, что в связи с ростом спроса на эти химические вещества странам как никогда срочно необходимо ратифицировать поправку.
«Ратификация Кигалийской поправки будет иметь ключевое значение в борьбе с изменением климата». сказал Секи. «Это побуждает страны постепенно сокращать использование ГФУ, что, в свою очередь, может улучшить системы охлаждения, сделав их более устойчивыми, безопасными для озона и окружающей среды».
На сегодняшний день Кигалийская поправка, вступившая в силу в 2019 году, ратифицирована 123 странами. Он также поощряет разработку и использование более энергоэффективных технологий охлаждения. Согласно этой недавней научной оценке, внедрение альтернативных хладагентов с низким потенциалом глобального потепления потенциально может удвоить климатические преимущества Поправки.
Улучшение холодовых цепей для сокращения потерь продовольствия и более безопасного обращения с вакцинами лежит в основе кампании 2021 года, посвященной Всемирному дню озона, который отмечается 16 сентября. Темой этого года является Монреальский протокол: «Охладить нас, нашу еду и вакцины».
ЮНЕП также возглавляет Cool Coalition — совместную работу более 100 правительств, городов, предприятий, организаций по развитию и групп гражданского общества, которая поддерживает страны и промышленность в принятии мер по удовлетворению растущего спроса на охлаждение, внося свой вклад в Парижское соглашение, Монреальский протокол и Повестка дня на период до 2030 года. Вместе со своими партнерами Cool Coalition способствует пропаганде, знаниям и действиям для ускорения глобального перехода к эффективному и безвредному для климата охлаждению. В настоящее время осуществляется демонстрационный проект под названием «Прана» для поддержки устойчивых холодовых цепей для цепочки поставок сельскохозяйственной продукции и вакцин в округе Виллупурам, штат Тамилнад, Индия.
Обучение следующего поколения
В январе Озоновый секретариат выпустил «Перезагрузить Землю» — инновационную образовательную платформу для подростков о роли озонового слоя и Монреальского протокола.
Платформа включает в себя анимационный фильм, который представляет, что произошло бы, если бы озоновый слой не был сохранен. Трое подростков, чьи жизни омрачены солнечными ультрафиолетовыми лучами, должны отправиться в прошлое, чтобы убедиться, что протокол подписан. Мобильная игра для Android и iOS разрабатывалась параллельно и следует одной и той же сюжетной линии, в которой игрокам необходимо проходить различные этапы, работая вместе.
Озоновый секретариат также готовится к запуску в январе 2022 года образовательного портала «Перезагрузить Землю» с наборами инструментов для учителей и рабочими тетрадями.
«Защита озонового слоя — это наше долгосрочное обязательство и ответственность. Каждое поколение должно принять эстафету, чтобы обеспечить дальнейшее выживание защитного щита нашей планеты.
Обучение следующего поколения Монреальскому протоколу дает им возможность узнать, что экологические проблемы можно преодолеть, если мы будем прислушиваться к науке и работать вместе», — сказала Андреа Хинвуд, главный научный сотрудник ЮНЕП.
Монреальский протокол
Монреальский протокол — это глобальное соглашение по защите озонового слоя Земли путем поэтапного отказа от химических веществ, разрушающих его. Историческое соглашение вступило в силу в 1989 году и является одним из самых успешных глобальных природоохранных соглашений. Благодаря совместным усилиям стран всего мира озоновый слой находится на пути к восстановлению, и были достигнуты многие экологические и экономические преимущества.
Этот материал является частью серии, посвященной 50-летию ЮНЕП. Чтобы ознакомиться с другими статьями и хронологией экологических достижений за последние полвека, посетите наш раздел UNEP@50 .
Причины, следствия и решения истощения озонового слоя
Озоновый слой представляет собой глубокое покрывало в стратосфере, состоящее из сравнительно высокой концентрации озона.
Из-за своего химического состава озон считается особым типом кислорода, так как он содержит три молекулы кислорода (O 3 ) вместо обычных двух молекул кислорода (O 2 ).
Озоновый слой окружает землю и образуется естественным путем. В основном он встречается в нижней части стратосферы, примерно на высоте от 15 до 30 километров (от 9 до 18 миль) над землей. Озон представляет собой чрезвычайно реактивный слой и действует как щит от вредного ультрафиолетового В-излучения, испускаемого солнцем. Озоновый слой постоянно образуется и разрушается в результате нескольких атмосферных процессов и химических реакций. Это приводит к тому, что толщина озонового слоя меняется географически и в зависимости от сезона.
Изменение климата и разрушение озонового слоя — две глобальные проблемы, которые отличаются друг от друга, но имеют много общего. В случае истощения озонового слоя нам удалось эффективно работать с лицами, принимающими решения, так что было достигнуто международное соглашение под названием Монреальский протокол, которое по существу решило проблему истощения озонового слоя.
~Mario J. Molina
Согласно Википедии,
“ Озоновый слой или озоновый щит — это область стратосферы Земли, которая поглощает большую часть ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. Он содержит высокие концентрации озона (O3) по сравнению с другими частями атмосферы, хотя и небольшие по сравнению с другими газами в стратосфере. Озоновый слой содержит менее 10 частей на миллион озона, тогда как средняя концентрация озона в атмосфере Земли в целом составляет около 0,3 частей на миллион. “
Преимущества озонового слоя
Защита от рака и катаракты
Озон очень эффективно поглощает солнечное ультрафиолетовое (УФ) излучение даже в очень малых количествах. По этой причине озоновый слой защищает землю, блокируя вредное ультрафиолетовое (УФ) излучение, которое может вызывать рак кожи и катаракту у людей.
Защита окружающей среды и экосистем
Солнечное ультрафиолетовое (УФ) излучение очень вредно и может быть разрушительным для наших природных экосистем и окружающей среды.
УФ-излучение влияет на плодовитость некоторых животных и влияет на выживание их потомства. Растения также подвержены влиянию УФ-излучения, так как оно негативно влияет на их способность правильно развиваться и расти.
Кроме того, УФ-излучение определяет химическую реакцию и нарушение различных атмосферных процессов, которые могут способствовать катастрофическим изменениям в водной среде и других земных экосистемах в целом. Например, изменения уровня УФ-излучения влияют на рост и развитие фитопланктона. Таким образом, озоновый слой играет важную роль, препятствуя проникновению вредных УФ-излучений в нижние слои атмосферы Земли (тропосферу).
Причины разрушения озонового слоя
Было несколько опасений по поводу разрушения озонового слоя. Проблемы и причины, связанные с истощением озонового слоя, возникают в результате деятельности человека. В отличие от загрязнения, которое имеет несколько причин, существует одно конкретное химическое соединение, ответственное за разрушение озонового слоя.
Эти химические соединения присутствуют во многих промышленных продуктах и аэрозолях. Тем не менее, после открытия разрушения озонового слоя был принят Монреальский протокол для регулирования производства и использования этих химических соединений. Ниже приводится подробный отчет о химических веществах, ответственных за разрушение озонового слоя.
Хлорфторуглероды (ХФУ)
Хлорфторуглероды (ХФУ) являются основной причиной разрушения озонового слоя. В промышленных продуктах, включая растворители, мыло, распыляемые аэрозоли, изоляционные пены, контейнеры «на вынос» и охлаждающие устройства, такие как холодильники и кондиционеры, используются хлорфторуглероды (ХФУ). Со временем эти вещества накапливаются в атмосфере и выносятся ветром в стратосферу.
Когда хлорфторуглероды (ХФУ) попадают в стратосферу, их молекулы разрушаются ультрафиолетовым излучением солнца, которое высвобождает атомы хлора. Атомы хлора реагируют с озоном, запуская химический цикл, разрушающий хороший озон.
По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (EPA), один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона.
ОРВ
Существуют также другие химические вещества, которые обычно относят к озоноразрушающим веществам (ОРВ). Примерами являются использование бромистого метила в пестицидах, метилхлороформ, используемый для изготовления промышленных растворителей, и галоны, используемые в огнетушителях. Так же, как хлорфторуглероды (ХФУ), эти вещества также химически реагируют с озоном, который запускает химический цикл, разрушающий хороший озон.
Прочие химические вещества
Другие химические вещества, которые естественным образом вступают в реакцию с хорошим озоном, включают Clx, Hox и Noy, которые относятся к семействам хлора, водорода и азота соответственно.
Последствия истощения озонового слоя
Истощение озонового слоя может иметь серьезные последствия для здоровья человека, растений, морских экосистем, биогеохимических циклов и окружающей среды Земли.
Давайте рассмотрим каждый из них подробно.
Влияние на здоровье человека
С истощением озонового слоя мы, люди, более подвержены воздействию УФ-лучей, достигающих поверхности Земли. Исследования показывают, что высокие уровни УФ-лучей вызывают немеланомный рак кожи и играют важную роль в развитии злокачественной меланомы. Прямое воздействие УФ-лучей может привести к развитию катаракты, которая затуманивает хрусталик глаза.
Постоянное воздействие УФ-лучей также может привести к ослаблению реакции иммунной системы и даже в некоторых случаях к необратимому повреждению иммунной системы.
Старение кожи – еще одна проблема, из-за которой вы будете выглядеть старше, чем есть на самом деле. Интенсивное воздействие УФ-лучей может привести к ускорению процесса старения кожи.
Воздействие на растения
Еще одной жертвой радиационного воздействия УФ-лучей становятся растения. Помимо роста, сильно страдают физиологические процессы и процессы развития растений.
Некоторые другие изменения, вызванные УФ-излучением, включают способ формирования растений, сроки развития и роста, распределение питательных веществ в растении и обмен веществ и т. д.
Воздействие на морские экосистемы
УФ-лучи также оказывают неблагоприятное воздействие на морские экосистемы. Это плохо влияет на планктон, который составляет основу водных пищевых сетей. Фитопланктон растет близко к поверхности воды и играет жизненно важную роль в пищевой цепи и круговороте углерода в океане. Известно, что изменения уровней УФ-излучения влияют как на ориентацию, так и на подвижность фитопланктона. Это снижает выживаемость и скорость роста этих организмов.
Также известно, что ультрафиолетовые лучи влияют на стадии развития рыб, креветок, крабов, амфибий и других морских животных. Когда это происходит, это влияет на всю морскую пищевую цепочку, поскольку страдают и животные в верхней пищевой цепи, которые питаются этими рыбами.
Воздействие на биогеохимические циклы
Повышение уровня УФ-излучения изменяет как источники, так и поглотители парниковых газов в биосфере, например: двуокиси углерода, монооксида углерода, карбонилсульфида, озона и, возможно, других газов.
Изменения уровней УФ-излучения будут способствовать обратным связям между биосферой и атмосферой , которые смягчают или усиливают концентрацию этих газов в атмосфере.
Решения по борьбе с истощением озонового слоя
Истощение истощение озонового слоя не влияет на регион или страну. На самом деле весь мир уязвим перед его последствиями. Повышение уровня УФ-лучей приводит к высокому уровню рака кожи и проблемам с глазами. Давайте посмотрим на некоторые решения проблемы разрушения озонового слоя .
Избегайте продуктов, разрушающих озоновый слой
Если вы отправляетесь за покупками, не покупайте аэрозольные продукты, содержащие хлорфторуглероды. Обязательно проверьте свои огнетушители, если основным ингредиентом является «галон» или «галогенированный углеводород». Утилизируйте старые кондиционеры, холодильники, в которых для работы используется хлорфторуглерод. Это может привести к выбросу токсичных химических веществ в атмосферу.