Устойчивое развитие 4. УР Реферат, Мусин 2001. Изменение озонового слоя темпы, причины и следствия
 Скачать 2.34 Mb.
|
|
Изменение озонового слоя – темпы, причины и следствия. Подготовил: Студент группы 2001 Мусин Вадим Димович Научный руководитель: Юмагулова Э.Р. Нижневартовск, 2022 Озон (О3) – это аллотропная модификация кислорода. Молекула этого вещества состоит из трех атомов кислорода. Наибольшие концентрации О3 образуют в стратосфере слой толщиной несколько десятков километров. Если бы все количество этого вещества, находящегося в стратосфере, сжать до нормального атмосферного давления, получилась бы тонкая прослойка толщиной 3 мм. Что такое озоновый слой? Озоновый экран был открыт в 1913 г. французскими учеными Ш. Фабри и А. Бюиссоном. Изучение активности Солнца показали, что излучение, которое достигает поверхности Земли, соответствует спектру абсолютно черного тела при температуре 5,5 – 6 тыс. градусов по Кельвину, за исключением отсутствующих волн в ультрафиолетовой части спектра с длиной волны менее 310 нм. Ученые сделали предполо,жение, что в атмосфере есть вещество, поглощающее эти волны. Дальнейшие исследования показали, что недостающая часть спектра сопоставляется с озоном. Свойства О3 были детально изучены метеорологом Дж. Добсоном. Этот ученый разработал спектрофотометр – прибор для определения количества стратосферного озона. Образование озонового экрана началось примерно 1,85 млрд. лет назад и продолжается до сих пор. Озон образуется из кислорода в результате фотохимических реакций воздействия ультрафиолетового излучения на молекулу кислорода О2. Благодаря распаду атомарного кислорода и образовании впоследствии озона поглощается «ближний» – наиболее опасный для здоровья ультрафиолет. Химически цикл образования озона можно показать так: Образование озонового экрана Факторы влияющие на здоровье Здоровье человека - результат сложного взаимодействия социальных, средовых и биологических факторов. Считается, что вклад различных влияний в состояние здоровья следующий: • наследственность - 20%; • окружающая среда - 20%; • уровень мед. помощи - 10%; • образ жизни - 50%. Классификация инфекционных болезней Инфекционные заболевания человека, в зависимости от определенного механизма передачи и места преимущественной локализации процесса делятся на следующие группы:
Он находится в нижней части стратосферы на высоте 15 – 35 км. Концентрация озона на этих высотах – не более 10 частей на миллион частей молекул (для сравнения: концентрация газа во всей атмосфере – не более 0,3 частей на миллион). Толщина этой части стратосферы изменяется во всем мире. Она ниже над экватором и выше над полюсами. Причины таких вариаций связаны с атмосферной циркуляцией и интенсивностью солнечного излучения. Значительная часть озона образуется над тропиками и переносится в полярную область. В результате циркуляции Брюера-Добсона в северном полушарии слой озона самый массивный весной и тонкий осенью. В южном полушарии наиболее массивный слой стратосферного озона осенью, а самый низкий – летом. Для того, чтобы охарактеризовать содержание озона в земной атмосфере, используют единицы Добсона. Слой озона в 3 мм соответствует 300 единицам. Толщина озонового слоя может колебаться от 100 до 600 единиц Добсона. Толщина и нахождение озонового слоя По природе возбудителей инфекционные заболевания подразделяются на:
Среди всех инфекционных болезней выделяют ряд особо опасных инфекций, называемых карантинными. Они характеризуются склонностью к быстрому распространению, высокой степенью заразности, тяжелым эпидемическим течением и большим риском быстрого летального исхода. Всемирной организацией здравоохранения к этой группе отнесены натуральная оспа (считается искорененной в мире с 1980 года), чума, желтая лихорадка (и сходные с ней по эпидемиологии лихорадки Марбург и Эбола), холера. В России особо опасными инфекционными заболеваниями считаются также сибирская язва и туляремия. Озон важен для сохранения жизни на планете, поскольку поглощает опасные ультрафиолетовые лучи, исходящие из Солнца. Все они делятся на три категории:
Ультрафиолет С вреден для всего живого на планете. Часть УФ-В излучения, достигающего поверхности планеты, способна вызывать раковые заболевания кожи, катаракту. Однако некоторые лучи из этой части спектра важны для выработки кожей витамина D. Озон пропускает практически всю часть УФ-А спектра. Оно менее вредно для ДНК, хотя потенциально способно вызвать преждевременное старение и рак кожи, генетические мутации. Озоновый слой и ультрафиолетовое излучение К зоонозам относятся болезни животных, возбудители которых могут попадать в организм человека и заражать его (бешенство, сибирская язва, туляремия, ящур, бруцеллез, лептоспироз, листериоз). Инфекционные заболевания подразделяются также на зоонозные и антропонозные. Антропонозы являются исключительно человеческими болезнями и передаются между людьми (корь, тиф, холера, дизентерия, натуральная оспа, брюшной тиф, дифтерия). Вызываемые паразитами (возбудителями животного происхождения - насекомыми, простейшими, клещами) заболевания называют паразитарными, или инвазионными. Технический прогресс и озоновые дыры Озоновая дыра (или аномалия) – это снижение концентрации озона в стратосфере над определенным районом планеты. Наиболее известна антарктическая озоновая дыра. Когда после полярной ночи здесь наступает весна, над значительной частью Антарктиды наблюдается снижение общего содержания озона до 220, иногда даже до 80 единиц Добсона. Одновременно с этим в нижних слоях стратосферы наблюдаются температуры ниже –80 градусов и стратосферные полярные облака. Ученые полагают, что на поверхности этих облаков происходят реакции, разрушающие озон. Катализаторами этого процесса выступают фтор- и хлорсодержащие вещества. Вещества, разрушающие озон, попадают в воздух из выбросов теплоэлектростанций, заводов, фабрик. Молекулы О3 ввиду своей активности могут реагировать с ними. Таким образом, деятельность человека способствует истощению слоя этого газа. Вред, наносимый озоновому экрану хлорфторуглеродами, гирохлорфторуглеродами был обнаружен случайно. В 1974 г. химики Марио Молина и Фрэнк Роланд, работающие в Калифорнийском университете, высказали предположение, что хлорфторуглероды способны разрушать озон. С подобной гипотезой выступил П. Крутцен, исследуя свойства закиси азота. Но такая связь человеческой деятельности и разрушения озонового слоя была на то время неочевидной. Более того, производители фреонов жестко критиковали ученых. Доказательства о существовании озоновых дыр и связи с ними человеческой деятельности были получены в 1985 г. В этом году впервые группой британских ученых была обнаружена озоновая дыра над Антарктидой диаметром более 1 тыс. км. Тогда же была опубликована статья об этом в журнале Nature. Дыра появлялась каждый август, а в декабре «затягивалась». Вскоре были установлены некоторые закономерности этого процесса. Результаты исследований оказались пугающими. Американские ученые, проводившие спутниковые исследования, подтвердили наличие озоновой аномалии. В дальнейшем обнаружено ее увеличение. Стало очевидно, что на решение проблемы разрушения озонового слоя могут уйти десятилетия, и то при условии, что использование озоноразрушающих веществ полностью прекратится. История обнаружения Эта озоновая аномалия образуется в течение продолжительных полярных ночей. Однако в результате техногенных выбросов площадь озоновой дыры заметно увеличилась. Впервые ученые с тревогой заговорили о ней в середине 1980-х гг. В последние годы размеры антарктической озоновой дыры значительно увеличился. В октябре 2020 года ее площадь составила примерно 24 млн. км2. Это тревожная тенденция: дальнейшее истощение озоновой защиты грозит жизни на Земле. Причины разрушения озонового слоя Естественные факторы Без солнечного излучения озон не может образовываться. В период полярных ночей ультрафиолета нет, следовательно, не может образовываться О3. Между тем, процессы его разрушения сохраняются. Озоновый слой истончается из-за атмосферных вихрей, стратосферных облаков. В результате извержений вулканов в атмосферу попадает пепел, в котором содержится большое количество веществ, разрушающих озоновый слой. Современная наука считает, что главная причина разрушения озонового слоя – это деятельность человека. Основной вредитель защиты всего живого от ультрафиолета – это фреоны. Эти вещества применяются для производства хладагентов, аэрозолей, растворителей и проч. Вещества, разрушающие озоновый слой Озоновый слой разрушается из-за воздействия таких веществ:
Антропогенные факторы Фреоны используются в производстве холодильной техники, для получения аэрозолей. Они не ядовиты и устойчивы при высоких температурах. Вещества не встречаются в природе. Молекулы фреонов содержат атомы хлора, способные разрушать нестабильный озон. В течение ста лет (именно столько времени существует атомарный хлор) один его атом способен уничтожить до ста тысяч молекул О3. Ранее ученые считали, что именно фреоны являются виновниками ослабления защиты от ультрафиолетового и космического излучения. Сегодня же очевидно, что возникновению аномалии способствуют другие факторы. Выбросы фреона в атмосферу Запуск спутников и ракет Двигатели ракет-носителей выделяют огромные количество газов, разрушающих озоновый экран. Подсчитано, что 330 запусков ракеты «Шаттл» хватило бы для того, чтобы полностью уничтожить его. Особую опасность представляют ракетные двигатели на твердом топливе: они выбрасывают соединения хлора. Использование авиатранспорта на больших высотах Гражданские самолеты летают на высотах до 13 км. Еще выше поднимается военная авиация. Во время работы двигатель самолета выделяет соединения азота. Поскольку самолеты летают в стратосфере, недалеко нижней границы образования озонового экрана, газы немедленно реагируют с нестабильным озоном, разрушая его. Применение азотных удобрений Масштабы использования азотных удобрений представляют угрозу для атмосферы, вернее, ее газового состава. Такие соединения, как аммофос, карбонат, сульфат или сульфид аммония, а также хлористый аммоний в результате разложения выделяют оксиды азота. Они являются опасными для молекул озона. Возможные последствия истончения озонового слоя Озон задерживает значительную часть вредного и убийственного ультрафиолета, поступающего от Солнца. При этом страдает все живое на планете. Последствия разрушения озонового слоя катастрофичны. Резкое снижение количества озона или его полное отсутствие сделали бы жизнь на планете невозможной. Воздействие на человека Интенсивное ультрафиолетовое излучение поражает человеческий организм. Лучи УФ-А положительно воздействуют на него, способствуют загару и выработке витамина D. В то же время УФ-В и УФ-С губительны для здоровья. Чрезмерное облучение из-за истончения озонового слоя вызывает:
Воздействие на экологию Нарушение озонового слоя неблагоприятно воздействует на экологию. Это серьезнейшая проблема для морских обитателей. Фитопланктон является важной пищевой цепью для рыб и других жителей морей и океанов. Чрезмерное ультрафиолетовое излучение разрушает фитопланктон, разрывая пищевые цепочки. Жесткий ультрафиолет отрицательно влияет на растительный мир. Оно изменяет форму, размер растений, снижают продолжительность их жизни, неблагоприятно сказывается на распределении питательных веществ. Все это приводит к снижению количества растительной массы, неблагоприятно сказывается на процессах фотосинтеза. Меры по восстановлению озонового слоя Монреальский протокол Этот протокол был разработан в 1985 г. и полностью подготовлен в 1987 г. Документ вступил в силу в 1989 г. Протокол пересматривался всего 7 раз, последний раз в 1999 г. Подписан 197 странами. Предполагается, что если все страны, которые подписали документ, будут придерживаться его, то озоновый экран может восстановиться к 2050 г. Протокол предполагает постепенное снятие с производства фторхлоруглеродов. В результате к 2010 году производители полностью отказались от наиболее опасных фреонов. Отказ от менее опасных веществ произойдет до 2030 г. Анализ содержания атмосферы показал, что концентрация озоноразрушающих веществ в воздухе действительно начала снижаться. Использование экологически чистого топлива Использование топлива на основе нефти повышают концентрацию в воздухе веществ, разрушающих озон. Внедрение электромоторов и двигателей, работающих на биодизеле, отходах жизнедеятельности способствуют уменьшению использования минералов, горючих полезных ископаемых Производство озона Устройства, производящие озон, называются озонаторами. Теоретически, если запустить большое количество таких «фабрик» по всему миру и создав «запас» О3, можно замедлить разрушение защитной оболочки. Существуют такие способы производства озона:
Однако эти способы малопроизводительны, дорогостоящи, потребляют большое количество энергии Высадка лесов Высадка лесовых насаждений в городах и на месте разрушенных лесных массивов – перспективный метод борьбы с загрязнением атмосферы. Растения выделяют значительное количество кислорода, который в дальнейшем превращается в озон. Использованные источники: 1. Глушаков, М.М. Отк,уда берутся озоновые дыры / Глушаков М.М. // Экология и жизнь. -2008. - № 12(85)'. - С 51. 2. Киселев, В.Н. Основы экологии : Учеб. Пособие / В.Н. Киселев. - Магнитогорск. : Выш. Шк., 2002. - 383с. 3. Александров, Э.Л., Израэль, Ю.А. Озон. Озоновый щит Земли и его изменения : Гидрометиздат, 1992. - 278 с. |