Разрушение озонового слоя последствия, причины и пути решения

Содержание
  1. Что такое озоновый слой
  2. Как образуется озоновый слой
  3. Где находится озоновый слой
  4. Толщина озонового слоя
  5. Озоновый слой и ультрафиолетовое излучение
  6. Как образуются ОД?
  7. Основные разрушители озонового слоя
  8. Методы борьбы
  9. Технический прогресс и озоновые дыры
  10. История обнаружения
  11. Механизм образования
  12. Антарктическая озоновая дыра
  13. Распространенные мифы
  14. Причины разрушения озонового слоя
  15. Естественные факторы
  16. Антропогенные факторы
  17. Выбросы фреона в атмосферу
  18. Запуск спутников и ракет
  19. Использование авиатранспорта на больших высотах
  20. Применение азотных удобрений
  21. Вещества, разрушающие озоновый слой
  22. Другие причины
  23. Возможные последствия истончения озонового слоя
  24. Воздействие на человека
  25. Воздействие на экологию
  26. Полное отсутствие
  27. Прочие причины появления озоновых дыр
  28. Встреча с озоном в повседневной жизни
  29. Справится ли человечество с грядущими вызовами?
  30. Опасность и полезность озонового слоя
  31. Досадное открытие ученых – озоновая дыра над Антарктидой
  32. Меры по восстановлению озонового слоя
  33. Монреальский протокол
  34. Производство озона
  35. Использование экологически чистого топлива
  36. Высадка лесов
  37. Прочие методы борьбы с проблемой
  38. Распространенные мифы об озоновых дырах
  39. Расположение и расстояние до планеты
  40. Основные разрушители озонового слоя
  41. Глобальные экологические проблемы
  42. Способы решения проблемы
  43. Вещества, разрушающие озоновый слой
  44. Возможные решения и первые результаты
  45. Что такое озоновые дыры и откуда они берутся
  46. Защита озонового слоя в России

Что такое озоновый слой

Озон (O3) — это аллотропная модификация кислорода. Молекула этого вещества состоит из трех атомов кислорода. Самые высокие концентрации O3 образуют в стратосфере слой толщиной в несколько десятков километров. Если бы все количество этого вещества в стратосфере было сжато до нормального атмосферного давления, то получился бы тонкий слой толщиной 3 мм.

Озоновый экран был открыт в 1913 году французскими учеными К. Фабри и А. Бюиссоном. Исследование активности Солнца показало, что излучение, достигающее земной поверхности, соответствует спектру абсолютно черного тела при температуре 5,5-6 тысяч градусов Кельвина, за исключением волн, отсутствующих в ультрафиолетовой части спектра с длина волны менее 310 нм. Ученые предположили, что в атмосфере есть вещество, поглощающее эти волны. Дальнейшие исследования показали, что недостающая часть спектра сравнивается с озоном.

Свойства О3 подробно изучил метеоролог Дж. Добсон. Этот ученый разработал спектрофотометр — прибор для определения количества стратосферного озона.

Как образуется озоновый слой

Формирование озонового щита началось около 1,85 миллиарда лет назад и продолжается сегодня. Озон образуется из кислорода в результате фотохимических реакций ультрафиолетового излучения на молекулу кислорода O2. Из-за распада атомарного кислорода и последующего образования озона поглощается «ближний», наиболее опасный для здоровья ультрафиолетовый свет.

Где находится озоновый слой

Он расположен в нижней части стратосферы на высоте 15-35 км. Концентрация озона на этих высотах составляет не более 10 частей на миллион частей молекул (для сравнения: концентрация газа во всей атмосфере не более 0,3 частей на миллион).

Толщина озонового слоя

Толщина этой части стратосферы варьируется по всему миру. Он ниже над экватором и выше над полюсами. Причины этих колебаний связаны с атмосферной циркуляцией и интенсивностью солнечной радиации.

Значительная часть озона образуется в тропиках и переносится в полярный регион.

Из-за циркуляции Брюера-Добсона в Северном полушарии озоновый слой более массивен весной и тоньше осенью. В Южном полушарии стратосферный озоновый слой является наиболее массивным осенью и самым низким летом.

Единицы Добсона используются для характеристики содержания озона в атмосфере Земли. Озоновый слой 3 мм соответствует 300 единицам. Толщина озонового слоя может варьироваться от 100 до 600 добсонианских единиц.

Озоновый слой и ультрафиолетовое излучение

Озон важен для сохранения жизни на планете, потому что он поглощает опасные ультрафиолетовые лучи, исходящие от солнца. Все они делятся на три категории:

  • UV-A (длиной 400-315 нм);
  • УФ-В (315-280 нм);
  • УФ-С (эти длины волн меньше 280 нм).

Ультрафиолет C вреден для всего живого на планете.

Часть ультрафиолетового излучения B, достигающего поверхности планеты, способна вызвать рак кожи и катаракту. Однако некоторые лучи из этой части спектра важны для выработки кожей витамина D.

Озон пропускает почти весь спектр УФ-А. Он менее вреден для ДНК, хотя может вызвать преждевременное старение и рак кожи, генетические мутации.

Как образуются ОД?

Причин появления ОА несколько. Одно из них, по мнению специалистов, связано с природными явлениями, которые наблюдаются на полюсах Земли. Теоретическое обоснование наличия этой аномалии сводится к существованию полярных ночей, во время которых солнечные лучи не достигают земной поверхности, что делает невозможным образование озона. Это приводит к появлению стратосферных облаков, с которыми переносятся мелкие кристаллы льда, содержащие хлор. Это вещество разрушительно действует на атмосферу.

Еще одна причина, негативно влияющая на состояние защитной оболочки — периоды вулканической активности, наблюдаемые на поверхности Земли. Во время извержений вулканов происходили и происходят интенсивные выбросы продуктов сгорания, способствующие разрушению стратосферных слоев.

Фреон, который представляет собой группу углеводородов с атомами фтора, также оказывает сильное негативное влияние на целостность защитных слоев.

Основные разрушители озонового слоя

Технологический прогресс и открытый доступ неразрывно связаны. Основным источником озоноразрушающих вредных веществ являются различные заводы, фабрики, ТЭЦ и др. защитные оболочки.

Большое количество энергии, которое выделяется при ядерных испытаниях, сопровождается выделением азота. Это вещество вступает в реакцию с озоном, разрушая его. Специалисты подсчитали, что в период с 1950 по 1970 год в результате взрывов на ядерных полигонах в атмосферу было выброшено более 3 миллионов тонн азота.

Озоновые дыры: причины и последствия разрушения озонового слоя
Уменьшение озонового слоя
Проблема разрушения озонового слоя Земли
Можно ли спасти озоновый слой от разрушения?
Озоновые дыры - причины и последствия озоновых дыр, пути решения проблемы
Проблема озоновой дыры
Истощение озонового слоя
Озоновый слой Земли пробит озоновыми дырами: угрожает ли человечеству глобальная катастрофа?
Уменьшение озонового слоя
Причины и последствия истощения озонового слоя

Оксиды этого элемента образуются в двигателях реактивных самолетов. С увеличением мощности двигателя температура в камерах сгорания повышается. Ежегодно в атмосферу выбрасывается более 1 миллиона тонн азота. 1/3 этой суммы приходится на работу реактивных двигателей.

Минеральные удобрения, которые в больших количествах используются в сельском хозяйстве, также пагубно влияют на озон. Входящие в их состав химические элементы, вступая в реакцию с почвенными бактериями, производят азот, который впоследствии окисляется.

Методы борьбы

С 1985 года принимаются меры по защите озонового слоя. Первым шагом стало введение ограничений на выброс фреона. Кроме того, правительство одобрило Венскую конвенцию, положения которой направлены на защиту озонового слоя и состояли из следующих пунктов:

  • представители нескольких стран подписали соглашение о сотрудничестве по изучению процессов и веществ, влияющих на озоновый слой и вызывающих его изменения;
  • систематический мониторинг состояния озонового слоя;
  • создание уникальных технологий и веществ, позволяющих минимизировать наносимый ущерб;
  • сотрудничество в различных сферах разработки мер и их применения, а также контроль действий, вызывающих появление озоновых дыр;
  • передача технологий и полученных знаний.

В последние десятилетия были подписаны протоколы, согласно которым производство фторуглерода должно быть сокращено, а в некоторых случаях полностью прекращено.

Наиболее проблемным было использование озонобезопасных продуктов при производстве холодильного оборудования. В этот период начался настоящий «фреоновый кризис». Кроме того, для развития потребовались значительные вложения, что могло только огорчить предпринимателей. К счастью, решение было найдено, и производители вместо фреонов начали использовать другие вещества в аэрозолях (углеводородный пропеллент, такой как бутан или пропан). Сегодня широко распространены системы, способные использовать эндотермические химические реакции с поглощением тепла.

также возможно очистить атмосферу от фреонов (по мнению физиков) с помощью энергоблока АЭС, мощность которого должна быть не менее 10 ГВт. Такая конструкция послужит отличным источником энергии. В конце концов, Солнце, как известно, способно производить около 5-6 тонн озона всего за одну секунду. Увеличивая этот показатель с помощью силовых агрегатов, можно добиться баланса между разрушением и производством озона.

Многие ученые считают целесообразным создать «озоновую фабрику», которая улучшит состояние озонового слоя.

Помимо этого проекта существует множество других, включая искусственное производство озона в стратосфере или производство озона в атмосфере. Главный недостаток всех идей и предложений — их дороговизна. Крупные финансовые потери отодвигают проекты на второй план, и некоторые из них остаются неудовлетворенными.

Технический прогресс и озоновые дыры

озоновая дыра

Озоновая дыра (или аномалия) — это уменьшение концентрации озона в стратосфере над определенной областью планеты. Самая известная — это озоновая дыра в Антарктике. Когда весна приходит сюда после полярной ночи, на значительной части Антарктиды наблюдается снижение общего содержания озона до 220, а иногда даже 80 добсонианских единиц. При этом в нижних слоях стратосферы наблюдаются температуры ниже -80 градусов и стратосферные полярные облака. Ученые считают, что на поверхности этих облаков происходят озоноразрушающие реакции. Катализаторами этого процесса выступают вещества, содержащие фтор и хлор.

Озоноразрушающие вещества выбрасываются в атмосферу в результате выбросов тепловых электростанций, заводов и фабрик. Молекулы O3, благодаря своей активности, могут реагировать с ними. Следовательно, деятельность человека способствует истощению слоя этого газа.

Озоновые дыры также образуются в Арктике осенью и зимой. Однако у них меньшая площадь. Время их «жизни» — не больше недели.

История обнаружения

Повреждение озонового экрана хлорфторуглеродами, гидрохлорфторуглеродами было обнаружено случайно. В 1974 году химики Марио Молина и Франк Роланд из Калифорнийского университета предположили, что ХФУ могут разрушать озон. Аналогичную гипотезу высказал П. Крутцен при изучении свойств закиси азота.

Но такая связь между деятельностью человека и разрушением озонового слоя тогда не была очевидна. Кроме того, жесткую критику ученых раскритиковали производители фреона. Доказательства существования озоновых дыр и их связи с деятельностью человека были получены в 1985 году.

В этом году группа британских ученых впервые обнаружила озоновую дыру над Антарктидой диаметром более 1000 км. В то же время статья об этом была опубликована в журнале Nature. Дыра появлялась каждый август, а в декабре «зажила». Вскоре были созданы некоторые модели этого процесса.

Результаты исследования были ужасающими. Американские ученые, проводящие спутниковые исследования, подтвердили наличие озоновой аномалии. Впоследствии выяснилось, что он увеличился. Стало ясно, что решение проблемы истощения озонового слоя может занять десятилетия при условии полного отказа от использования веществ, разрушающих озоновый слой.

Механизм образования

Во время полярной ночи озон не образуется, потому что ультрафиолетовый свет не может воздействовать на молекулы кислорода. В свою очередь, молекулы озона опускаются вниз и разрушаются, потому что при нормальных условиях они нестабильны. Полярные вихри и образование стратосферных облаков могут препятствовать проникновению озона из приполярных широт. Все это естественные механизмы образования озоновых дыр.

Химические вещества: фреоны, закись азота и некоторые другие вещества разлагают озон, способствуют увеличению озоновой дыры.

Это антропогенный фактор разрушения озонового слоя.

Антарктическая озоновая дыра

Эта озоновая аномалия формируется в течение долгих полярных ночей. Однако из-за антропогенных выбросов площадь озоновой дыры значительно увеличилась. Впервые об этом с тревогой заговорили ученые в середине 1980-х годов.

В последние годы размер антарктической озоновой дыры значительно увеличился. В октябре 2020 года его площадь составляла около 24 млн км2. Это тревожная тенденция: дальнейшее разрушение озонового слоя угрожает жизни на Земле.

Распространенные мифы

Многие считают, что причины и последствия разрушения озонового щита не являются проблемой.

В результате возникло множество ненаучных мифов, поддерживаемых теоретиками заговора. Вот самые распространенные заблуждения об озоновых дырах.

  1. Фреоны тяжелые и поэтому не достигают стратосферы. На самом деле они тяжелые, однако из-за постоянного движения воздушных потоков равномерно распределяются в атмосферной оболочке, достигая стратосферы за определенное время. Если бы эта теория была верной, то, например, углекислый газ, который тяжелее воздуха, сформировал бы мощный поверхностный слой, и жизнь на планете была бы невозможна.
  2. Повреждение фреонов — фикция, поддерживаемая производителями более дорогих хладагентов. При этом фреоны недорогие и могут активно использоваться в технологическом процессе. Этот миф легко опровергается результатами научных исследований.
  3. Озоновые дыры должны быть не в Антарктиде, а в промышленных центрах. Это было бы правильно, если бы воздух в атмосфере не смешивался.

Причины разрушения озонового слоя

Современная наука считает, что основной причиной разрушения озонового слоя является деятельность человека. Главный паразит в защите всего живого от ультрафиолета — фреоны. Эти вещества используются для производства хладагентов, аэрозолей, растворителей и т.д.

Естественные факторы

Озон не может образоваться без солнечного излучения. В период полярной ночи нет ультрафиолетового излучения, поэтому O3 не может образовываться. Между тем процессы его разрушения продолжаются. Озоновый слой истончается за счет атмосферных вихрей, стратосферных облаков.

В результате извержений вулканов пепел, содержащий большое количество веществ, разрушающих озоновый слой, попадает в атмосферу.

Антропогенные факторы

Озон истощается из-за выбросов хлорфторуглеродов в атмосферу. Эти вещества безвредны для человека. Однако они способствуют разрушению молекулы O3.

Выбросы фреона в атмосферу

Выбросы в атмосферу

Фреоны используются при производстве холодильного оборудования для получения аэрозолей. Они нетоксичны и устойчивы к высоким температурам. Вещества не встречаются в природе.

Молекулы фреона содержат атомы хлора, способные разрушать нестабильный озон. За сто лет (это время существования атомарного хлора) один из его атомов способен разрушить до ста тысяч молекул O3. Ранее ученые полагали, что фреоны ответственны за ослабление защиты от ультрафиолета и космического излучения. Сегодня очевидно, что возникновению аномалии способствуют и другие факторы.

Запуск спутников и ракет

Двигатели ракет-носителей выделяют огромное количество газа, разрушающего озоновый экран. Подсчитано, что 330 пусков ракеты «Шаттл» хватило бы, чтобы полностью ее уничтожить. Особую опасность представляют твердотопливные ракетные двигатели: они выделяют соединения хлора.

Использование авиатранспорта на больших высотах

Гражданские самолеты летают на высоте до 13 км. Военная авиация поднимается еще выше. Во время работы двигатель самолета выделяет соединения азота. Когда самолеты летят в стратосферу, около нижней части озонового щита, газы немедленно вступают в реакцию с нестабильным озоном, разрушая его.

Применение азотных удобрений

Масштабы использования азотных удобрений представляют угрозу для атмосферы или, скорее, для ее газового состава. Такие соединения, как карбонат аммония, сульфат или сульфид аммония и хлорид аммония, выделяют оксиды азота в результате разложения. Они вредны для молекул озона.

Вещества, разрушающие озоновый слой

Озоновый слой разрушается из-за воздействия таких веществ:

  • хлорфторуглероды;
  • закись азота и закись азота;
  • четыреххлористый углерод;
  • метилхлороформ;
  • хлор;
  • бром.

Другие причины

Исследования причин разрушения озонового слоя Земли продолжаются. Вероятно, вскоре ученые смогут открыть новые факторы, влияющие на толщину защитной оболочки атмосферы. В настоящее время не совсем ясно, насколько современные вещества, используемые в производстве холодильной техники, влияют на толщину озонового слоя.

Возможные последствия истончения озонового слоя

Истощение озонового слоя

Озон задерживает большую часть вредного и смертельного ультрафиолетового излучения солнца. При этом страдает все живое на планете. Последствия истощения озонового слоя катастрофичны. Резкое уменьшение количества озона или его полное отсутствие сделало бы жизнь на планете невозможной.

Воздействие на человека

Интенсивное ультрафиолетовое излучение повреждает организм человека. УФ-А-лучи положительно влияют на него, способствуют загару и выработке витамина D. В то же время УФ-В и УФ-С вредны для здоровья. Чрезмерное облучение из-за разрушения озона вызывает:

  • головная боль;
  • сонливость;
  • раздражительность;
  • нарушение состава крови;
  • задержка роста;
  • повреждение иммунной системы;
  • ожоги;
  • раковые поражения кожи;
  • катаракта;
  • фотоофтальмия (поражение роговицы и конъюнктивы).

Воздействие на экологию

Разрушение озонового слоя негативно сказывается на окружающей среде. Это большая проблема для морских обитателей. Фитопланктон — важная пищевая цепь для рыб и других обитателей морей и океанов. Чрезмерное УФ-излучение разрушает фитопланктон, разрушая пищевые сети.

Резкий ультрафиолет негативно влияет на флору.

Он изменяет форму, размер растений, сокращает срок их хранения, отрицательно сказывается на распределении элементов питания. Все это приводит к уменьшению количества растительной массы, негативно сказывается на процессах фотосинтеза.

Полное отсутствие

Полное исчезновение озона в атмосфере Земли невозможно, так как он содержит кислород, являющийся источником озона.

Другими словами, пока светит солнце и в атмосфере есть кислород, O3 будет существовать.

Однако можно предположить значительное уменьшение количества озона в атмосфере. Это может произойти, если человек продолжает так безответственно использовать природные ресурсы, отравлять окружающую среду, выбрасывать в атмосферу озоноразрушающие газы. В этом случае значительная часть растений, а также микроорганизмов погибнет. Фотосинтез на планете практически прекратится, что приведет к резкому увеличению концентрации углекислого газа и повышению температуры планеты.

Животные, люди будут испытывать сильный солнечный ожог даже после нескольких минут пребывания на солнце. В результате люди в массовом порядке заболеют раком, а животные умрут. В результате планетарная экосистема будет разрушена. Неконтролируемое повышение температуры превратит Землю в безжизненную пустыню.

По оценкам ученых, к середине 21 века более 60% стратосферного озона исчезло бы, если бы человечество не изменило свое мнение и не приняло меры для предотвращения разрушения защитного щита. В этом случае человек получит сильный ожог в считанные минуты. Этого точно не произойдет, потому что существует несколько международных договоров по защите озонового экрана.

Прочие причины появления озоновых дыр

Несмотря на то, что химические процессы играют доминирующую роль в образовании озоновых дыр, антропогенное воздействие на природу создает основные предпосылки. Встречающиеся в природе атомы хлора — не единственные вещества, разрушающие озоновый слой. Газ также разрушается под воздействием водорода, брома и кислорода. Причины появления этих соединений в воздухе кроются в деятельности человека на планете. Предпосылки:

  • работа фабрик и заводов;
  • отсутствие очистных сооружений;
  • выбросы в атмосферу от когенерации;

Ядерные взрывы пагубно сказались на целостности атмосферы. Их последствия по-прежнему влияют на экологию планеты. В момент взрыва образуется огромное количество оксидов азота, которые, поднимаясь вверх, разрушают газ, защищающий Землю от радиации. За 20 лет испытаний в атмосферу попало более трех миллионов тонн этого вещества.

Реактивные самолеты разрушительно влияют на озоновый слой. Когда топливо сжигается в турбинах, оксиды азота выбрасываются наружу, напрямую попадают в атмосферу и разрушают молекулы газа. В настоящее время из миллиона тонн выбросов этого вещества треть приходится на долю самолетов.

Казалось бы, минеральные удобрения безвредны и полезны, но на самом деле они губительно действуют и на атмосферу. При взаимодействии с бактериями они превращаются в закись азота, а затем под действием химических реакций меняют форму и переходят в разряд оксидов.

Таким образом, озоновая дыра — продукт не только природных явлений, но и антропогенного воздействия на окружающую среду. Грубые решения могут привести к неожиданным результатам.

Встреча с озоном в повседневной жизни

Иногда после дождя, особенно летом, воздух становится необычайно прохладным, приятным и, как говорят, «пахнет озоном». Это совершенно нефигуративная формулировка. Фактически, часть степени озона переходит в нижние слои атмосферы с потоками воздушных масс. Этот вид газа считается так называемым полезным озоном, который приносит в атмосферу ощущение необычайной свежести. В основном такие явления наблюдаются после грозы.

Однако есть также очень вредный вид озона, который чрезвычайно опасен для людей. Он образуется в результате промышленных выхлопов и выбросов и при воздействии солнечного света вступает в фотохимическую реакцию. В результате образуется так называемый тропосферный озон, крайне вредный для здоровья человека.

Справится ли человечество с грядущими вызовами?

Согласно последним статистическим данным, человечество столкнулось с глобальной катастрофой. Однако в науке тоже есть оптимистические отношения. После принятия Конвенции об охране озонового слоя все человечество уже столкнулось с проблемой сохранения озонового слоя. После разработки ряда запретительно-предупредительных мер ситуация несколько стабилизировалась. Поэтому некоторые исследователи утверждают, что если все человечество будет заниматься промышленным производством в разумных пределах, проблема озоновых дыр может быть успешно решена.

Опасность и полезность озонового слоя

В жаркий туманный день в загрязненной газом зоне уровень озона может достигать угрожающего уровня. Вдыхать озон очень опасно, потому что этот газ (трехатомный кислород) разрушает легкие. Пешеходы, которые вдыхают большое количество озона, начинают задыхаться и испытывать боль в груди.

Деревья и кусты, обрамляющие загрязненные газом магистрали, перестают нормально расти при высокой концентрации озона в воздухе. Но если озон там, где он должен быть — на большой высоте, то это очень полезно для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, от которых загорает кожа. Но если на кожу попадет избыток ультрафиолета, можно обжечься или заболеть раком кожи.


Факты об озоновом слое

Интересный факт: ученые подсчитали, что увеличение озоновой дыры на 1% вызывает рост рака кожи на 3–6.

Досадное открытие ученых – озоновая дыра над Антарктидой

Истощение озонового слоя было предметом многочисленных дискуссий среди ученых всего мира с конца 1960-х годов. В те годы экологи стали поднимать вопрос о выбросах в атмосферу продуктов сгорания в виде водяного пара и оксидов азота, производимых реактивными двигателями ракет и авиалайнеров. Обеспокоенность была вызвана свойством оксида азота, выбрасываемого самолетами на высоте 25 километров, которая является областью, формирующей щит Земли, разрушать озон. В 1985 году Британская антарктическая служба зафиксировала снижение концентрации озона в атмосфере на 40% на своей базе в заливе Галлей».

Вслед за британскими учеными эту проблему выделили и многие другие исследователи. Им удалось очертить зону с низким содержанием озона уже за пределами южного континента. По этой причине стала возникать проблема образования озоновых дыр. Вскоре после этого была обнаружена еще одна озоновая дыра, теперь уже в Арктике. Однако он был меньше по размеру, с потерей озона до 9%.

Согласно исследованиям, ученые подсчитали, что в 1979–1990 годах концентрация этого газа в земной атмосфере снизилась примерно на 5%.

Меры по восстановлению озонового слоя

Чтобы предотвратить развитие климатической катастрофы и восстановить озоновый слой, в мире разработан ряд защитных мер. Они предназначены для ограничения использования озоноразрушающих веществ, использования экологически безопасных видов топлива и защиты лесов. Все это делается для предотвращения гибели всего живого на планете.

Монреальский протокол

Этот протокол был разработан в 1985 году и полностью подготовлен в 1987 году. Документ вступил в силу в 1989 году. Протокол пересматривался всего 7 раз, последний раз в 1999 году. Его подписали 197 стран. Предполагается, что если все страны, подписавшие документ, будут его соблюдать, озоновый щит может быть восстановлен к 2050 году.

Протокол предусматривает прекращение производства фторуглеродов. В результате к 2010 году производители полностью отказались от наиболее опасных фреонов. Поэтапный отказ от менее опасных веществ произойдет до 2030 года. Анализ содержания в атмосфере показал, что концентрация озоноразрушающих веществ в воздухе фактически начала снижаться.

Производство озона

Устройства, производящие озон, называются озонаторами. Теоретически, если вы создадите большое количество таких «фабрик» по всему миру и создадите «тайник» O3, вы сможете замедлить разрушение защитной оболочки. Существуют такие способы получения озона:

  • использование искусственного ультрафиолета;
  • образование O3 электрическими разрядами;
  • электролиз хлорной кислоты;
  • окисление пинена (одного из компонентов скипидара, эфирных масел многих растений).

Однако эти методы неэффективны, дороги и потребляют большое количество энергии.

Использование экологически чистого топлива

Использование топлива на нефтяной основе увеличивает концентрацию озоноразрушающих веществ в воздухе. Внедрение электродвигателей и двигателей, работающих на биодизельном топливе и отходах, помогает сократить использование минералов и ископаемого топлива.

Пока что использование экологически чистого топлива в ракетах маловероятно из-за экологичности и несовершенства современных технологий.

Высадка лесов

Посадка лесных насаждений в городах и на месте вырубленных лесов — перспективный способ борьбы с загрязнением воздуха. Растения выделяют значительное количество кислорода, который впоследствии превращается в озон.

Прочие методы борьбы с проблемой

Для решения проблемы истощения озонового слоя некоторые ученые предлагают запускать на орбиту спутники, оснащенные лазерными излучателями. Каждый излучатель представляет собой конвектор на солнечной энергии. Он накапливает ее и преобразует в электрическую энергию. Электроэнергия расходуется на работу лазеров, производящих озон. Пока что такой проект отличный.

Распространенные мифы об озоновых дырах

В желтой прессе озоновые дыры иногда называют одной из главных угроз существованию жизни. Иногда высказывается противоположное мнение. Утончение радиационной защиты называют чисто естественным явлением, а шумиха вокруг него и фреона считается хитрой маркетинговой уловкой производителей дорогих хладагентов.

Противоречивое отношение возникает из-за непонимания механизма образования дырок и недостаточной изученности вопроса. Есть 4 основных мифа об озоне:

  1. «Главный виновник — фреон, используемый в холодильниках». Действительно, это только одно из веществ, влияющих на разрушение слоя. Если фреон будет удален, угроза останется со стороны оксидов азота, соединений хлора и других опасных веществ, попадающих в атмосферу через выхлопные трубы автомобилей, реактивные двигатели самолетов и трубы тепловых электростанций.
  2. «Природные факторы преобладают над антропными». Возможно естественное истончение озонового слоя (например, в полярные ночи), но затем оно возвращается к нормальным значениям. Основная угроза — промышленные выбросы в атмосферу опасных веществ (фреона, оксидов азота и др.
  3. «Фреоны слишком тяжелые, поэтому они не могут повлиять на атмосферу». В атмосфере все вещества перемешиваются, и вес молекул фреона не играет важной роли. Углекислый газ также тяжелее воздуха, но поднимается в атмосферу, о чем свидетельствует парниковый эффект.
  4. «Единственный проблемный регион — Антарктида». Концентрация газа падает по всей атмосфере, в Антарктиде это просто наиболее заметно.

Расположение и расстояние до планеты

Озоновый слой колеблется от 20 (полярный) до 30 (тропический) км над уровнем моря.

Если при давлении в 1 атмосферу обернуть им глобус, то его толщина будет не более 3 мм. Поскольку воздух в стратосфере тонкий, давление там низкое, поэтому формально толщина озонового слоя измеряется километрами.Земная атмосфера

Основные разрушители озонового слоя

Самые большие враги слоя модификации кислорода — это соединения водорода и хлора. Это связано с разложением фреонов, которые используются в качестве распылителей. При определенной температуре они способны закипать и увеличиваться в объеме, что важно для производства различных аэрозолей. Фреоны часто используются в морозильном оборудовании, холодильниках и холодильных установках. Когда фреоны поднимаются в воздух, хлор удаляется в атмосферных условиях, что, в свою очередь, превращает озон в кислород.

Проблема истощения озонового слоя была обнаружена давно, но в 1980-х годах ученые забили тревогу. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, Земля потеряет свою нормальную температуру и перестанет охлаждаться. В результате в разных странах подписано огромное количество документов и соглашений по сокращению производства фреона. Кроме того, был изобретен заменитель фреонов — пропан-бутан. По своим техническим параметрам это вещество имеет высокие характеристики, его можно использовать там, где используются фреоны.

Сегодня очень актуальна проблема истощения озонового слоя. Несмотря на это, использование технологий с использованием фреонов продолжается. В настоящий момент люди думают, как уменьшить количество выбросов фреона, ищут заменители для сохранения и восстановления озонового слоя.

Глобальные экологические проблемы

Озоновый слой — это слой атмосферы, расположенный на высоте от 7 до 18 км (на экваторе до 50 км), характеризующийся повышенной концентрацией молекул озона и защищающий биосферу от ультрафиолетового излучения солнца. Озоновый слой образовался на Земле, по современным данным, 570-400 миллионов лет назад. В озоновом слое озон находится в очень разреженном состоянии.

Количество озона в атмосфере определяется балансом реакций его образования и разложения. В среднем каждую секунду в земной атмосфере образуется и исчезает около 100 тонн озона.

Почему так важен озон, поглощающий резкое ультрафиолетовое излучение солнца? Биологические эффекты, вызывающие изменения на молекулярном, клеточном, тканевом уровне, еще полностью не изучены, однако известно, что живые организмы на любом уровне организации обладают высокой чувствительностью к нуклеиновым кислотам, которые могут быть разрушены, что приводит к клеточному разрушению смерть или мутации

Резкий рост научного и общественного интереса к проблеме озонового слоя начался в начале 1970-х годов. С тех пор не утихает вопрос о зависимости озонового слоя от хозяйственной деятельности человека. С 1985 года мир узнал о глобальных экологических проблемах «озоновых дыр», в частности о том, что содержание озона в Антарктиде систематически уменьшается.

Ответить на вопрос о причине «озоновых дыр» непросто. Но главный виновник его появления — попадание в него хлорфторуглеродных соединений и других загрязнителей воздуха, оксидов азота или соединений хлора и т.д. В верхних слоях атмосферы.

Источниками этих веществ — виновниками разрушения озонового слоя, в первую очередь, являются гражданская авиация и все более развивающаяся химическая промышленность. Использование азотных удобрений в сельском хозяйстве, хлорирование питьевой воды, широкое использование фреона в холодильных установках, огнетушителях, растворителях и аэрозолях привели к тому, что миллионы тонн хлорфторметанов попадают в нижнюю атмосферу в виде бесцветных жидкий нейтральный газ. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием ультрафиолета разрушаются, выделяя фтор и хлор, которые активно вступают в процесс разрушения озона.

интересно, что шесть из 15 полигонов в Подмосковье будут закрыты до 2020 года

Фреон — главный разрушитель озонового слоя. По мнению американских ученых, каждый атом фреона способен разрушить 100 000 молекул озона.

Важной особенностью озона является его способность поглощать жестокий ультрафиолетовый свет солнца в диапазоне длин волн 200-300 нм. Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, которых, как известно, очень много в атмосфере, поэтому такое излучение не достигает даже нижних слоев стратосферы

Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, проникло бы через тропосферу и могло бы сжечь все на Земле. При длине волны около 320 нм солнечное излучение уже достигает поверхности Земли

Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, которых, как известно, очень много в атмосфере, поэтому такое излучение не достигает даже нижних слоев стратосферы. Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, проникло бы через тропосферу и могло бы сжечь все на Земле. При длине волны около 320 нм солнечное излучение уже достигает поверхности Земли.

Область спектра с длиной волны 200-400 нм называется биологически активным ультрафиолетом. По мнению ученых, в случае истощения озонового слоя человечеству угрожает как минимум резкое увеличение заболеваемости раком кожи, заболеваниями глаз и т.д.

Широкое движение «зеленых» по миру, принятие Программы ООН по окружающей среде и действия международной метеорологической организации привели к заключению весной 1985 г. Венской конвенции о защите озонового слоя.

В 1992 году представители 93 стран собрались в Копенгагене, где они приняли участие в конференции по озоновому слою с целью ускорения полной ликвидации ХФУ. В 1996 году было решено полностью прекратить производство наиболее опасных фреонов. Если принятые решения будут реализованы, содержание хлора в стратосфере начнет снижаться уже в 2000 году, а к 2040 году две части на миллиард частей воздуха вернутся к норме.

Истощение озонового слоя, кислотный дождь, токсичный туман
Истощение озонового слоя
Проблема истощения озонового слоя
Проблема истощения озонового слоя
Уменьшение озонового слоя
Истощение озонового слоя - влияние на экологию земли
Истощение озонового слоя - упадок человечества
Разрушение озонового слоя: причины экологической проблемы номер один
Озоновые дыры: что это такое, проблемы озонового слоя, причины и как предотвратить появление озоновых дыр
Озоновая дыра: суть проблемы и возможные пути решения

Способы решения проблемы

Истощение озонового слоя рассматривается как глобальная экологическая проблема. С момента подписания Монреальского протокола были предприняты первые шаги по сохранению целостности защитной оболочки планеты.

Первый момент — запрет на выброс фреона.

Затем была принята Венская конвенция. Его положения предусматривают защиту озонового слоя и предотвращение его разрушения. К ним относятся следующие моменты:

  • совместные национальные исследования причин негативных изменений в озоновом слое;
  • регулярное наблюдение за его состоянием;
  • создание технологий, снижающих ущерб, наносимый озоновой оболочке;
  • строгий контроль действий, вызывающих дыры;
  • обмен знаниями и технологиями.

Согласно протоколу страны обязаны сократить или исключить производство фторуглеродов.

Замена фреона в холодильных установках стала серьезной проблемой. На разработку потребовались огромные вливания денег, в связи с чем возник фреоновый кризис. Со временем ученые определили вещества, которые можно смело использовать вместо фреона.

Есть и другие способы уменьшить негативное воздействие на защитный экран:

  • замена транспортного топлива на экологически чистые и безопасные варианты;
  • использование альтернативных источников энергии;
  • помогать природе в естественном восстановлении озонового слоя — сводя к минимуму вырубку лесов и активно высаживая деревья;
  • ручной трюк — распыление искусственно созданного озона на специальных заводах в верхних слоях атмосферы.

Многие кардинальные решения проблемы сталкиваются с огромным препятствием на пути их реализации. Большинство разработанных и апробированных проектов отложено на потом из-за отсутствия средств.

Истощение озонового слоя — серьезная проблема. Озоновые дыры приводят к увеличению активности солнечной радиации, что негативно влияет на жителей планеты: людей, животных, растения и микроорганизмы. При уменьшении концентрации озона на 1% количество больных раком кожи резко возрастет. По этой причине ученые предпринимают шаги для сохранения целостности озоновой оболочки и разработки экологически безопасных механизмов.

Вещества, разрушающие озоновый слой

Постановление Правительства Российской Федерации от 29.07.2012 г. 228 от 24.03.2014 содержит полный список веществ, способствующих разрушению озоносферы. Этот указ регулирует потребление озоноразрушающих химикатов в целях реализации федерального закона «Об охране окружающей среды». Более 100 соединений, в том числе хлор, фтор и бром, подпадают под действие государственного регулирования.

Для оценки опасности было введено понятие озоноразрушающей способности (чем он выше, тем опаснее соединение). Математическая модель расчета основана на сравнении эффективности воздействия молекулы исследуемых газов и озона. Для сравнения использовались фреоны R-11, R-12 с высоким ODP, которые первыми начали использовать в производстве оборудования. В естественных фотохимических реакциях именно атомы хлора и брома влияют на общее содержание озона и снижают его.

Отдельно рассматривается величина выброса в атмосферу выбросов фреона. До подписания протокола в Монреале хладагенты выпускались в количестве до 300 000 тонн. Газы, распавшиеся в воздухе на отдельные элементы, активны десятки и сотни лет, что неизбежно приводит к росту озоновых дыр.

Возможные решения и первые результаты

Вы должны знать, что озоновые дыры — явление непостоянное. С уменьшением количества вредных выбросов в атмосферу начинается постепенное сужение озоновых дыр: активируются молекулы озона из близлежащих областей. Однако при этом возникает еще один фактор риска: близлежащие участки лишены значительного количества озона, слои истончаются.

Ученые всего мира продолжают исследования и запугивают мрачными выводами. Они подсчитали, что если присутствие озона в верхних слоях атмосферы уменьшится всего на 1%, то количество раковых заболеваний кожи возрастет до 3-6%. Кроме того, большое количество ультрафиолетовых лучей негативно влияет на иммунную систему человека. Они станут более уязвимыми для самых разных инфекций.

возможно, именно этим объясняется тот факт, что в 21 веке количество злокачественных опухолей растет. Повышение уровня ультрафиолета также негативно сказывается на природе. У растений происходит разрушение клеток, начинается процесс мутации, в результате чего вырабатывается меньше кислорода.

Что такое озоновые дыры и откуда они берутся

Озоновая дыра — это падение концентрации озона в определенной области атмосферы. Впервые это явление заметили британские ученые Джон Шанклин, Джо Фарман и Брайан Гардинер. В своей статье в известном научном журнале Nature они описали свои наблюдения, суть которых заключалась в том, что ежегодно (обычно в августе) над Арктикой возникают многочисленные озоновые дыры общей площадью более двух миллионов квадратных километров. Средняя продолжительность их существования — семь дней.

После обширных исследований ученым удалось установить причину этого явления. В начале долгой «полярной ночи» солнце прячется за горизонт, в результате чего резко падает температура и снижается поступление ультрафиолетового излучения в атмосферу. В результате в стратосфере появляются облака, состоящие из кристаллов льда. В этих кристаллах накапливается хлор, который после ряда сложных химических реакций превращает озон (который, как мы помним, является всего лишь модификацией кислорода) в кислород. Одна молекула хлора может разрушить миллион молекул озона.

В конце полярной ночи и в начале полярного дня эти дыры заживают, ультрафиолетовый свет снова начинает взаимодействовать с кислородом и превращает его в озон.

Защита озонового слоя в России

Россия соблюдает все условия Монреальского протокола. Кроме того, в отдельной статье об охране озонового слоя содержится статья 54 закона «Об охране окружающей среды». Законодательные акты запрещают выброс вредных веществ в атмосферный воздух больше, чем указано в списке.

Источники

  • https://GarbageRoom.ru/musor/razrushenie-ozonovogo-sloya
  • https://musormaster.ru/istosenie-ozonovogo-sloa-priciny-puti-resenia-problemy/
  • https://ECOportal.info/razrushenie-ozonovogo-sloya/
  • https://ug-plastics.ru/ekoproblemy/istoshchenie-ozonovogo-sloya.html
  • https://cleanbin.ru/problems/ozone-layer-destruction
  • https://bezotxodov.ru/jekologija/razrushenie-ozonovogo-sloja

Оцените статью
Блог про явления природы
Adblock
detector