Файл: Анализ современной ситуации с истощением озонового слоя в атмосфере.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 15
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Филиал ФГБОУ ВО УГНТУ в г. Стерлитамаке
Кафедра ОХТ
Доклад по дисциплине «Прикладная экология» на тему: «Анализ современной ситуации с истощением озонового слоя в атмосфере.»
Выполнил: студент гр. БТС-20-31 Илишев И.К., Тимербаев Г.Р
Проверил: Кандидат технических наук, доцент Асфандиярова Л.Р.
2022
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...2
Причины разрушения озонового слоя…………………………………………...4
Негативные последствия разрушения озонового слоя…………………………5
Мифы об озоновых дырах………………………………………………………..6
Пути решения проблемы разрушения озонового слоя…………………………9
Заключение……………………………………………………………………….11
Введение
Озоновый слой — это часть стратосферы Земли, защищающая планету от воздействия космической радиации. Причины и возможные последствия разрушения озонового слоя недостаточно изучены, но изменения в стратосфере определённо вызваны деятельностью человека.
Формирование защитного слоя началось 1,85 млрд лет назад и медленно продолжается до сих пор. Фотоны (частицы электромагнитного излучения Солнца) сталкиваются с молекулами кислорода в атмосфере. В результате молекула теряет атом кислорода, который затем присоединяется к другой молекуле О2. Озон (O3) в нормальном состоянии представляет собой голубоватый газ. Он ослабляет воздействие солнечной радиации на поверхность планеты в 6500 раз.
Расположение и расстояние до планеты
Озоновый слой находится в диапазоне от 20 (полярные широты) до 30 км (тропики) от уровня моря.
Озоновые дыры
Под действием природных и антропогенных факторов антирадиационная защита планеты слабеет в некоторых районах. Молекулы озоны в них не исчезают, но происходит истощение озонового слоя. На поверхность Земли проникает больше солнечной радиации.
История обнаружения
В 1840 году немец X. Ф. Шёнбейн описал новое вещество — озон. Существование слоя из этого вещества доказали в 1912 году, проведя спектроскопические измерения атмосферы. Истончения озонового слоя обнаружили только в 1970-х годах. С тех пор проблема разрушения естественной антирадиационной защиты стала обсуждаться в научных кругах.
Механизм образования
Из-за выбросов ТЭЦ, заводов и фабрик в воздух попадают разрушающие озоновый слой вещества:
азот и его окислы;
фреон;
бром;
хлор.
Озон, находящийся на высоте около 25 км от земной поверхности, пребывает в состоянии динамического равновесия. Он представляет собой слой повышенной концентрации толщиной около 3 мм. Стратосферный озон поглощает жесткую ультрафиолетовую радиацию Солнца и этим защищает все живое на Земле. Озон также поглощает инфракрасное излучение Земли и является одним из обязательных условий сохранения жизни на нашей
планете. XX век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы. В результате многих внешних воздействий озоновый слой начинает истончаться по сравнению со своим естественным состоянием, а при некоторых условиях над определенными территориями и вовсе исчезать – появляются озоновые дыры, чреватые необратимыми последствиями. Сначала они наблюдались ближе к южному полюсу Земли, но недавно были замечены и над азиатской частью России. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи и ряд других тяжёлых болезней. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные. Хотя человечеством были приняты различные меры по восстановлению озонового слоя (например, под давлением экологических организаций многие промышленные предприятия пошли на дополнительные затраты для установки различных фильтров для уменьшения вредных выбросов в атмосферу), этот сложный процесс займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере веществ, способствующих его разрушению. Поэтому я считаю, что проблема озонового слоя остаётся актуальной и в наше время.
1. Причины разрушения озонового слоя
В 1970-е годы учёные предположили, что свободные атомы хлора катализируют процесс разделения озона. А люди ежегодно пополняют состав атмосферы свободным хлором и прочими вредными веществами. Причём относительно небольшое их количество может наносить значительный ущерб озоновому экрану, причём это влияние буде продолжаться неопределённо долго, так как атомы хлора, например, покидают стратосферу очень медленно. Большая часть хлора, используемая на земле, например, для очистки воды, представлена его растворимыми в воде соединениями ионами. Следовательно, ни вымываются из
атмосферы осадками задолго до того, как попасть в стратосферу. Хлорфторуглероды (ХФУ) очень летучи и нерастворимы в воде. Следовательно, они не вымываются из атмосферы и, продолжая распространяться в ней, достигают стратосферы. Там они могут разлагаться, высвобождая атомарный хлор, который, собственно, и разрушает озон. Таким образом, ХФУ наносят ущерб, выступая в роли переносчиков атомов хлора в стратосферу.
Хлорфторуглероды относительно инертны химически, негорючи и ядовиты. Более того, будучи газами при комнатной температуре, они ожигаются при небольшом давлении в выделении тепла, а испаряясь, вновь его поглощают и охлаждаются. Эти свойства позволили применять их в следующих целях. 1)Хлорфторуглероды используются практически во всех холодильниках, кондиционерах воздуха и тепловых насосах как хлорагенты. Поскольку эти приспособления рано или поздно ломаются и выбрасываются, содержащиеся в них ХФУ обычно попадают в атмосферу. 2) Вторая важнейшая область их применения – производство пористых пластмасс. ХФУ подмешивают в жидкие пластмассы при повышенном давлении (они растворимы в органических веществах). Когда давление понижают, они вспенивают пластмассу, как углекислый газ вспенивает содовую воду. И при этом улетучиваются в атмосферу. 3)Третья основная область их применения – электронная промышленность, а именно очистка компьютерных микросхем, которая должна быть весьма тщательной. И опять же, хлорфторуглероды попадают в атмосферу. Наконец, в большинстве стран, кроме США их, до сих пор используют как носители в аэрозольных баллончиках, которые распыляют их в воздухе. Ряд промышленных стран (например, Япония) уже объявили об отказе от использования долгоживущих фреонов и переходе на короткоживущие, время жизни которых существенно меньше года. Однако в развивающихся странах такой переход (требующий обновления ряда областей промышленности и хозяйства) встречает понятные трудности, поэтому реально вряд ли можно ожидать полного прекращения в обозримые десятилетия выброса долгоживущих фреонов, а значит, и проблема сохранения озонового слоя будет стоять очень остро. В.Л.Сывороткин разработал альтернативную гипотезу, согласно которой озоновый слой уменьшается по естественным причинам. Известно, что цикл разрушения озона хлором не единственный. Существуют также азотный и водородный циклы разрушения озона. Именно водород — «главный газ Земли». Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через систему глубинных разломов (рифтов) поступают в атмосферу. По примерным оценкам, природного водорода в десятки тысяч раз больше, чем хлора в техногенных фреонах. Однако решающим фактором в пользу водородной гипотезы Сывороткин В.Л. считает то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли. Разрушение озона происходит также из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, соединений азота, брома. Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоноразрушающих веществ. Однако озоновый слой разрушает также реактивная авиация и некоторые пуски космических ракет. Предполагается множество других причин ослабления озонового щита. 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. Очень важную роль в разрушении озона играет пар. Эта роль реализуется через молекулы гидроксила OH, которые рождаются из молекул воды и в конце превращаются в них. Поэтому от количества пара в стратосфере зависит скорость разрушения озона. Таким образом, причин разрушения озонового слоя немало, и несмотря на всю его важность, большинство их – это результат человеческой деятельности.
2. Негативные последствия разрушения озонового слоя
В настоящее время наблюдаются угнетение роста и снижение урожайности растений в тех регионах, где истончение озонового слоя выражено наиболее сильно, солнечные ожоги листвы, гибель рассады томатов, сладкого перца, заболевания огурцов. Снижается численность фитопланктона, лежащего в основе пищевой пирамиды Мирового океана. В Чили зарегистрированы случаи потери зрения рыбами, овцами и кроликами, отмечается гибель ростовых почек у деревьев, синтез водорослями неизвестного красного пигмента, вызывающего отравления морских животных и человека, а также «пуль дьявола» – молекул, которые при низких концентрациях в воде оказывают мутагенное действие на геном, а при более высоких – эффект, сходный с радиационным поражением. Они не подвергаются биодеградации, нейтрализации, не разрушаются кипячением – словом, защиты от них нет. В поверхностных слоях почвы отмечаются ускорение изменчивости, изменение состава и соотношения между сообществами обитающих там микроорганизмов. У человека угнетается иммунитет, растет число случаев заболевания аллергозами, наблюдается ускоренное старение тканей, особенно глаз, чаще образуется катаракта, повышается заболеваемость раком кожи, а также озлокачествляются пигментные образования на коже. Замечено, что к этим негативным явлениям нередко приводит пребывание в солнечный день на пляже в течение нескольких часов. Разрушение озонового слоя, сигнализирующее, между прочим, и об уменьшении его подпитывания кислородом, происходит весьма интенсивно и в 1995 г. достигло 35 % (над Сибирью) и 15 % (над Европой). Кроме описанного выше изменения спектра и интенсивности различных излучений с присущими им биологическими эффектами это влечет за собой нарушение параметров электромагнитного поля планеты, наслаивающееся на глобальное и региональное (например, при катастрофах типа Чернобыльской) увеличение мощности ионизирующего излучения. При усилении частоты колебаний магнитного поля наблюдается изменение некоторых функций головного мозга. Создаются предпосылки для возникновения неврозов, психопатизации личности, энцефалопатий, неадекватного реагирования на окружающую действительность, вплоть до эпилептоидных приступов необъяснимого происхождения с точки зрения традиционных представлений об их причинах. То же самое отмечается в зоне прохождения линий электропередач (ЛЭП) сверхвысокого напряжения. Эти негативные последствия будут нарастать, так как если даже, согласно требованиям Монреальского протокола 1987 г., перейти на использование в холодильных установках и аэрозольных упаковках веществ, не разрушающих озон, действие уже накопившихся фреонов будет сказываться еще многие годы, и к середине XXI в. озоновый слой истончится еще на 10–16 %. Расчеты показывают, что если бы поступление фреонов в атмосферу прекратилось в 1995 г., то к 2000 г. концентрация озона понизилась бы на 10 %, что в течение десятилетий приносило бы ущерб всему живому. Если же этого не произойдет, а именно так и есть на сегодня, то к 2000 г. концентрация озона понизится на 20 %. А это уже чревато куда более серьезными последствиями. Собственно говоря, именно так и происходит, ибо в 1996 г. не выполнено ни одно международное решение о прекращении производства фреонов. Правда, требования Венской конвенции 1987 г. и Монреальского протокола выполнить не так уж и просто, тем более что нет эффективной системы контроля за их выполнением, не налажены промышленные технологии выпуска пропан-бутановых смесей и т. д. К этому нужно добавить, что если по Монреальскому протоколу страны, его подписавшие, обязались к 2000 г. сократить на 50 % производство хладонов, то последовавшая в 1990 г. Лондонская конференция потребовала к этому сроку полностью запретить их производство, а в 1992 г. в Копенгагене редакция этой резолюции ужесточилась, и закрытие озон-разрушающих производств должно быть осуществлено к 1996 г. под страхом различных санкций. Положение действительно критическое, но большинство стран к этому не готовы. Не говоря уже о странах-членах космического клуба, чьи ракеты терзают озоновый слой ничуть не меньше, чем хлорфторуглероды. Космические ракеты не только разрушают озон. Они загрязняют атмосферу несгоревшим и крайне токсичным топливом («Циклон», «Протон», «Шаттл», ракеты Индии, Китая) ничуть не меньше, чем наземный автотранспорт, так что самое время вводить на их запуски международные квоты. Во всяком случае, разрушение озонового слоя происходит в настоящее время неослабевающими темпами, а концентрация в атмосфере озонразрушающих веществ возрастает на 2 % ежегодно, хотя в середине 80-х годов темпы их прироста составляли 4 % в год.
3.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.