уменьшение толщины озонового слоя
Уменьшение озонового слоя, средняя толщина которого составляет 2,5—3,5 мм, может привести к изменениям облачного покрова Земли, нарушению теплового баланса атмосферы. Рост мощности ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, может оказать существенное влияние на биологические и геохимические процессы. При существующем в настоящее время уровне загрязнения атмосферы фторхлоруглеродами и оксидами азота концентрация озона за 10—20 лет уменьшится примерно на 17 %. При этом климатические условия у поверхности Земли почти не изменятся, но уровень ультрафиолетового излучения возрастет на 30 %. Действие этого излучения вызывает у организмов поверхностные ожоги, разрушает иммунную и генную системы, вызывает онкологические заболевания (рост дозы УФ-из-лучения на 1 % ведет к увеличению раковых заболеваний на 2 %).[ …]
Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к изменению (увеличению) количества ультрафиолетового излучения Солнца, достигающего поверхности Земли, нарушению теплового баланса планеты.
Изменение интенсивности солнечного излучения заметно влияет на биологические процессы, что в конце концов может привести к критическим ситуациям. С увеличением доли ультрафиолетовой составляющей в излучении, доходящем до поверхности планеты, связывают рост числа раковых заболеваний кожи у людей и животных. У человека это три вида быстротекущих раковых заболеваний: меланома и две карценомы.[ …]
Химические и радиационные загрязнения природы, уменьшение толщины озонового слоя подавляют прежде всего иммунную систему живых организмов, в том числе и человека, вызывая иммуннодефицитное состояние организма. При заболевании СПИДом особый вирус поражает иммунную систему человека. В результате организм теряет защиту и может погибнуть от самого простого заболевания. В отличие от вируса СПИДа, обладающего огромной разрушительной силой, загрязнения действуют медленно, но столь же губительно.[ …]
Вредно ультрафиолетовое излучение и для человека. Статистически установлено, что увеличение его интенсивности на 1% ведет к росту заболеваемости немеланомным раком кожи более чем на 2%.
По оценкам специалистов, уменьшение толщины озонового слоя на планете на 1% станет причиной ежегодного проявления примерно 600 ООО новых заболеваний.[ …]
Останавливаясь подробнее на радиационном воздействии на составляющие биосферы, следует отметить, что все они подвержены этому воздействию в малых дозах практически всегда. Увеличение дозы облучения, как правило, приводит к отрицательным явлениям. Хорошо известно, что наблюдаемое уменьшение толщины озонового слоя в некоторых областях атмосферы и связанное с ним значительное усиление интенсивности и жесткости проникающего ЭМИ, усугубляют его отрицательное биологическое действие. Вопросы дозиметрии биологически активного низкоэнергетического ЭМИ в настоящее время разработаны значительно меньше, чем жесткого ионизирующего излучения. Однако актуальность дозиметрии низкоэнергетического ионизирующего излучения нисколько не меньше, поэтому этот вопрос следует рассмотреть более подробно.[ …]
Эти реакции образуют так называемый цикл Чепмена.
Общее содержание озона иногда выражают как число молекул, получаемое в результате суммирования по всем широтам, долготам и высотам. На сегодняшний день это количество приблизительно равно 4 1037 молекул озона. Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя X — это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40—50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».[ …]
Озон (газ) | New-Science.ru
Определения
07.10.2021
6 801 4 минут чтения
Токсичный, голубоватого цвета, пахучий газ с сильной окислительной способностью, образованный из трех атомов кислорода (O3).
Озон возникает естественным образом в верхних слоях атмосферы, где он образуется в результате фотохимической реакции.
Он также образуется в результате электрических разрядов и химических реакций, в результате которых кислород выделяется при охлаждении. В нижних слоях атмосферы он является токсичным загрязнителем для животных и растений. Однако в стратосфере он образует защитный слой для жизни на Земле, поглощая ультрафиолетовое излучение Солнца.
1. Физические и химические свойства
Озон — это голубой газ с сильным, проникающим запахом, опасный для дыхания и более окисляющий, чем кислород. Он имеет плотность 1,66 и сжижается при температуре -112°C, образуя крайне нестабильную жидкость цвета индиго. Он в холодном состоянии окисляет йод и почти все металлы, особенно ртуть и серебро; он вытесняет хлор, бром и йод из их соединений с водородом или металлами; он максимально окисляет серную, фосфорную и мышьяковую кислоты; он также разрушает органические материалы (пробку, резину) путем окисления. С другой стороны, с различными ненасыщенными органическими соединениями он дает нестабильные аддитивные соединения, озониды.
2. Используется
Озон используется благодаря своим окислительным и бактерицидным свойствам для дезинфекции воздуха в замкнутых пространствах, стерилизации воды, отбеливания текстиля и выдержки вина и древесины. При лечении ран (озонотерапия) он применяется в виде струи или в водном растворе, в одной или нескольких дозах в зависимости от полученного результата. Он используется в приготовлении высыхающих масел и в синтезе некоторых растительных эссенций.
3. Атмосферный озон
3.1. Стратосферный озон и преимущества озонового слоя
Озон играет фундаментальную роль в балансе окружающей среды Земли. 90% атмосферного озона находится на высоте от 20 до 50 км. Этот «озоновый слой» объясняет существование на этих же высотах области большой стабильности в отношении вертикальных обменов — стратосферы. Хотя он является незначительным компонентом атмосферы (его максимальная относительная концентрация, наблюдаемая на высоте 25 км, не превышает 5-6 миллионных долей по объему), озон является единственным поглотителем ультрафиолетового солнечного излучения с длиной волны от 240 до 300 нанометров.
Это поглощение позволяет поддерживать жизнь животных и растений на Земле, устраняя коротковолновое излучение, которое может разрушать клетки живой материи и подавлять фотосинтез. По этой причине с 1980-х годов существует большая озабоченность по поводу ущерба, нанесенного стратосферному озоновому слою в результате деятельности человека.
3.2. Тропосферный озон и его влияние на живые организмы
На высоте ниже 10 км уровни озона очень низкие, порядка 0,03 миллионных долей. Однако, в отличие от своей полезной роли в стратосфере, озон действует у земли как окислитель, который нарушает фотосинтез и может вызвать повреждение растений (коричневые пятна на листьях, соответствующие некрозу). В районах с высоким уровнем загрязнения, где его уровень может быть намного выше, озон непосредственно влияет на здоровье человека, особенно на дыхательную систему и слизистые оболочки. Озон раздражает легкие, вызывая кашель, респираторный дискомфорт, а иногда даже отек легких. Лечение после тяжелых ингаляций заключается в строгом покое под наблюдением врача.
Количество озона в атмосфере выражается как «уменьшенная толщина», т.е. вертикальная толщина столба, в котором был бы собран весь газ, при нормальной температуре и давлении. В среднем эта толщина составляет 2,5 мм.
4. Озоновая дыра
4.1. Открытие озоновой дыры
В 1985 году британские исследователи впервые сообщили о существовании озоновой дыры, а точнее, о значительном уменьшении толщины озонового слоя над Южным полюсом. Верхние слои атмосферы этого региона являются ареной бешеного цикла разрушения озона. Во время полярной зимы образование стратосферного воздушного вихря изолирует атмосферу Антарктики от остальной части Южного полушария. Затем температура стратосферы может опуститься до -85°C, что приведет к образованию ледяных облаков. Эти полярные облака фиксируют хлор в стратосфере в виде соляной кислоты (HCl) и нитрата хлора (ClONO2). В южную весну, когда Солнце вновь появляется в сентябре и октябре, его излучение вызывает диссоциацию хлора в результате фотохимической реакции.
После этого запускается настоящая цепная реакция: каждый атом высвобожденного хлора может разрушить до 100 000 молекул озона. Этот процесс продолжается до ноября и уменьшает толщину слоя почти наполовину. К этому времени Солнце достаточно прогрело атмосферу, чтобы рассеять стратосферные облака. Полярный вихрь, ограничивавший озоновую дыру, исчезает, и богатый озоном воздух из средних широт просачивается обратно в стратосферу Антарктики. На Северном полюсе такая «дыра» в слое не образуется, а локальные дефициты озона наблюдаются с 1991 года. Это связано с циркуляцией воздуха, который сильно отличается от антарктического, и более мягкими зимними температурами.
4.2 Происхождение и последствия
Если некоторые природные факторы, такие как выброс сернистых газов при извержениях вулканов, всегда способствовали частичному и временному разрушению озонового слоя, то опасность, которую представляют промышленные выбросы хлора, ученые осуждают с 1980 года. Хлорфторуглероды (ХФУ), используемые в качестве аэрозольных пропеллентов, хладагентов или пенообразователей в некоторых жестких пенопластах, являются основной причиной разрушения озонового слоя.
Многие другие химические вещества, такие как галоны (галогенизированные производные углеводородов), используемые в огнетушителях, а также некоторые растворители, такие как четыреххлористый углерод или бромистый метил, также способствуют образованию озоновой дыры. Все эти соединения чрезвычайно стабильны и могут оставаться в атмосфере в течение 50-100 лет. Они попадают на полюса и высвобождают свои атомы хлора (или брома), которые разрушают озон.
Истощая озоновый слой, человеческая деятельность поставила под угрозу нашу естественную защиту от солнца. Истощение стратосферного озона приводит к увеличению количества ультрафиолетового излучения, достигающего земли. Эти лучи могут повреждать ДНК человека, вызывать рак кожи и катаракту, а также другие заболевания. Они также оказывают вредное воздействие на растения и фитопланктон.
4.3. Международная осведомленность
С 1985 года (Венская конвенция) несколько международных конференций ознаменовали собой глобальное осознание необходимости защиты стратосферного озонового слоя и обеспечения ограничения воздействия человеческой деятельности на климат.
Основные страны-производители ХФУ отказались от производства и использования этих озоноразрушающих газов. Сегодня гидрофторуглероды (ГФУ) и перфторуглероды (ПФУ), второе поколение заменителей ХФУ, безопасны для озонового слоя (хотя для его восстановления потребуются годы), но они являются мощными парниковыми газами, способствующими глобальному потеплению.
Подпишитесь на нас:Дзен.Новости / Вконтакте / Telegram
Озоновый слой Земли медленно восстанавливается, говорится в отчете ООН Об этом в понедельник заявили эксперты.
На этом изображении НАСА в искусственных цветах синим и фиолетовым цветом показана дыра в защитном озоновом слое Земли над Антарктидой 5 октября 2022 года. Защитный озоновый слой Земли медленно, но заметно восстанавливается такими темпами, которые позволили бы полностью залечить дыру. над Антарктидой примерно за 43 года, говорится в новом докладе Организации Объединенных Наций.
НАСА | AP
Защитный озоновый слой Земли восстановится в течение четырех десятилетий, закрыв озоновую дыру, которая была впервые обнаружена в 1980-х годах, объявила в понедельник группа экспертов при поддержке Организации Объединенных Наций.
Результаты научной оценки, которая публикуется каждые четыре года, соответствуют знаменательному Монреальскому протоколу 1987 года, запрещающему производство и потребление химических веществ, разрушающих озоновый слой планеты.
Озоновый слой в верхних слоях атмосферы защищает Землю от солнечного ультрафиолетового излучения, которое связано с раком кожи, катарактой глаз, нарушением иммунной системы и повреждением сельскохозяйственных угодий.
Ученые говорят, что восстановление происходит постепенно и займет много лет. Если текущая политика останется в силе, озоновый слой, как ожидается, восстановится до уровня 1980 года — до появления озоновой дыры — к 2040 году, говорится в отчете, и вернется к норме в Арктике к 2045 году. уровня к 2066 году.
Ученые и экологические группы уже давно восхваляют глобальный запрет озоноразрушающих химических веществ как одно из наиболее важных экологических достижений на сегодняшний день, и это может создать прецедент для более широкого регулирования выбросов, вызывающих потепление климата.
«Действия по озону создают прецедент для действий по борьбе с изменением климата», — заявил в своем заявлении генеральный секретарь Всемирной метеорологической организации Петтери Таалас. «Наш успех в поэтапном отказе от химических веществ, поедающих озон, показывает нам, что можно и нужно сделать — в срочном порядке — для отказа от ископаемого топлива, сокращения выбросов парниковых газов и, таким образом, ограничения роста температуры».
Ученые заявили, что глобальные выбросы запрещенного химического вещества хлорфторуглерода-11 или ХФУ-11, который использовался в качестве хладагента и в изоляционных пенах, снизились с 2018 года после неожиданного роста в течение нескольких лет. В отчете говорится, что большая часть неожиданных выбросов ХФУ-11 приходится на восточный Китай.
В отчете также указано, что содержание хлора, разрушающего озоновый слой, в стратосфере уменьшилось на 11,5 % с момента его пика в 1993 г., в то время как содержание брома уменьшилось на 14,5 % с момента его пика в 1999 г.
Ученые также предупредили, что усилия по искусственному охлаждению аэрозоли в верхних слоях атмосферы для отражения солнечного света могут истончить озоновый слой, и предупредил, что необходимы дальнейшие исследования новых технологий, таких как геоинженерия.
В оценке приняли участие исследователи Всемирной метеорологической организации, Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде, Национального управления по исследованию океанов и атмосферы, Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства и Европейской комиссии.
посмотреть сейчас
Восстановление озонового слоя – история успеха в области защиты окружающей среды
Всемирная метеорологическая организация присоединяется к остальному международному сообществу в праздновании Всемирного дня озона 16 сентября. В нем подчеркивается важность защиты защитного озонового слоя Земли и показано, что коллективные действия, направляемые наукой, — лучший способ решить основные глобальные проблемы.
Озоновый слой в верхних слоях атмосферы блокирует ультрафиолетовое (УФ) излучение, наносящее вред живым тканям, в том числе людям и растениям. Озоновая «дыра», открытая в 1985 является результатом выделения человеком хлорфторуглеродов (ХФУ), которые представляют собой озоноразрушающие химические вещества и парниковые газы, используемые в качестве хладагентов в холодильниках и в аэрозольных распылителях. Почти 200 стран подписали Монреальский протокол в 1987 году, который поэтапно прекратил производство и потребление ХФУ.
Новое исследование в журнале Nature показывает, что, защищая озоновый слой, блокирующий вредное ультрафиолетовое излучение, Монреальский протокол также защищает растения и их способность поглощать углерод из атмосферы.
«Монреальский протокол зародился как механизм защиты и восстановления озонового слоя. За последние три десятилетия он хорошо справлялся со своей задачей. Озоновый слой находится на пути к восстановлению. Сотрудничество, которое мы наблюдаем в рамках Монреальского протокола, — это именно то, что сейчас необходимо для борьбы с изменением климата, столь же серьезной угрозой для наших обществ», — заявил в своем послании Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш.
В самой последней научной оценке разрушения озонового слоя Программы ВМО/ООН по окружающей среде, опубликованной в 2018 г., сделан вывод о том, что меры, предусмотренные протоколом, приведут к восстановлению озонового слоя и к потенциальному возвращению озона в Арктике и на севере Озон в средних широтах полушария до середины века (~ 2035 г.), затем в средних широтах Южного полушария примерно в середине века и в антарктическом регионе к 2060 г.
Хотя использование галонов и хлорфторуглеродов прекращено, они будут оставаться в атмосфере в течение многих десятилетий.
Даже если бы не было новых выбросов, хлора и брома в атмосфере по-прежнему более чем достаточно, чтобы разрушить озон на определенных высотах над Антарктидой с августа по декабрь. Ожидается, что образование озоновой дыры станет ежегодным весенним событием. Его размер и глубина в значительной степени определяются метеорологическими условиями, характерными для года.
По состоянию на первую неделю августа 2021 года озоновая дыра вновь появилась и быстро растет, достигнув 13 сентября 23 миллионов квадратных километров, что превышает средний показатель с середины 1980-х годов. Самое низкое значение озона в течение этого сезона составляло около 140 е.Д. Отверстие ежегодно колеблется в размерах и обычно достигает наибольшей площади в самые холодные месяцы в южном полушарии, с конца сентября до начала октября.
Его эволюция отслеживается спутниками и наземными наблюдательными станциями Программы Глобальной службы атмосферы ВМО. Эти наблюдения сочетаются с цифровым моделированием различными организациями и учреждениями (НАСА, Службой атмосферного мониторинга Коперника, реализованной ЕЦСПП, ECCC, KNMI и другими) для предоставления информации и анализа уровней озона в различных частях стратосферы в режиме, близком к реальному времени.
, расположение и размеры зоны истощения озонового слоя.
В 2020 году над Антарктикой и Арктикой образовались исключительно большие озоновые дыры, отражающие экстремальные метеорологические условия. Особые динамические условия в стратосфере в 2019 году привели к возникновению самой маленькой озоновой дыры в Антарктике с момента ее открытия. Это свидетельствует о необходимости постоянной бдительности и наблюдения.
Озон и климат
Тема этого года Монреальский протокол – сохраняя нас, нашу еду и вакцины прохладными.
Озоноразрушающие вещества (ОРВ) также являются парниковыми газами (ПГ), и их изобилие в атмосфере на протяжении многих лет вносит важный вклад в радиационное воздействие на климат.
В то время как ожидается, что концентрации ОРВ будут продолжать снижаться, концентрации долгоживущих парниковых газов увеличиваются.
Распределение и количество стратосферного озона зависит от температуры и циркуляции, поэтому изменения климата будут влиять на распределение озона. Долгоживущие парниковые газы нагревают тропосферу, но охлаждают стратосферу, что приводит к изменениям глобальной циркуляции, влияя на устойчивость полярных зимних вихрей и изменяя погодные условия.
Следовательно, на будущую эволюцию озонового слоя будут влиять концентрации этих долгоживущих парниковых газов и изменение климата.
Монреальский протокол привел к очень значительному предотвращению потепления, а Кигалийская поправка, регулирующая использование гидрофторуглеродов (ГФУ), ХФУ и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) в качестве заменителей газов, добавляет еще один важный уровень защиты климата. Избегание ультрафиолетового излучения и изменение климата также имеют сопутствующие преимущества для растений и их способности накапливать углерод посредством фотосинтеза.
Некоторые недавние научные данные указывают на то, что истощение озонового слоя в арктическом полярном вихре может усилиться к концу века, если глобальные парниковые газы не будут быстро и систематически сокращаться.
Ученые отслеживают, в какой степени изменение климата приводит к охлаждению стратосферы, что расширяет возможности наблюдения за температурами ниже -78°C, особенно в Арктике, где есть свидетельства того, что самые холодные стратосферные зимы становятся еще холоднее. Эти температуры необходимы для образования полярных стратосферных облаков, в которых происходит разрушение озона.
УФ-излучение
Воздействие УФ-излучения на биосферу вызывает несколько обратных связей с изменением климата. Например, разложение или фотодеградация мертвого растительного материала приводит к выбросу углерода в атмосферу, что увеличивает количество углекислого газа и других парниковых газов.
Повышенное таяние или таяние снега, льда и вечной мерзлоты в Арктике также приводит к выбросу парниковых газов и оказывает негативное воздействие на открытые экосистемы.
Исследования показывают, что температура, УФ-излучение и частота осадков являются ключевыми факторами, определяющими наличие или диапазон подходящих мест обитания для выживания определенных видов растений. УФ-В излучение и факторы, связанные с изменением климата, влияют на рост растений, защиту от патогенов и вредителей, а также на качество продовольственных культур.
УФ-излучение может иметь серьезные негативные последствия для здоровья человека, например, вызывая рак кожи и некоторые заболевания глаз, такие как катаракта. Однако Монреальский протокол сыграл важную роль в предотвращении большого числа случаев заболевания и смерти.
Что касается загрязнения, УФ-излучение может оказывать существенное влияние на состав и качество атмосферы; на здоровье человека, наземной и водной среды. Он способствует разложению пластиковых загрязнителей, что имеет последствия для здоровья человека и окружающей среды.
УФ-излучение является основным фактором загрязнения воздуха в городах и на континентах, поскольку многие органические соединения, выделяемые в результате деятельности человека и природных процессов, преобразуются солнечным УФ-излучением в токсичные продукты, ухудшая качество воздуха и нанося ущерб здоровью человека.