Что проедает озоновый слой

Озоновый слой

Содержание

История открытия озонового слоя

Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Механизм Чепмена

Механизм образования, а также расходования озона был предложен Сидни Чепменом в 1930 году и носит его имя.

Реакции образования озона :

Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом:

Пути гибели озона

Кроме реакций, входящих в механизм Чепмена, имеется целый ряд других реакций, приводящих к гибели озона. Их все объединяют в несколько семейств, главными из которых является азотное, кислородное (из механизма Чепмена), водородное и галогеновое. Эти реакции представляют собой каталитические циклы, поэтому их также называют соответствующими циклами.

Водородный цикл (HO_x):

Доля в расходовании озона различных химических семейств: [2]

Доля галогенового пути распада стратосферного озона увеличилась в результате деятельности человека, что привело к возникновению озоновых дыр. Генеральная ассамблея ООН в 1994 году провозгласила 16 сентября ежегодным Международным днём охраны озонового слоя.

Примечания

См. также

Ссылки

Статьи и обзоры

Международные соглашения

Полезное

Смотреть что такое «Озоновый слой» в других словарях:

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — озоновый экран, озоносфера, слой атмосферы (стратосферы) на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации озона на высоте 20 25 км. Здесь плотность озона в 10 раз больше, чем у поверхности Земли. Озоновый слой задерживает проникновение к земной … Экологический словарь

Озоновый слой — озоновый экран, озоносфера, слой атмосферы на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации озона в 10 раз больше, чем у поверхности Земли. О.с. задерживает проникновение к земной поверхности наиболее жесткого ультрафиолетового излучения,… … Словарь черезвычайных ситуаций

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ, слой земной атмосферы, в котором сосредоточен озон (О3). Он достигает наибольшей плотности на высоте 21 26 км. Создаваемый поступающим солнечным светом, озоновый слой впитывает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения,… … Научно-технический энциклопедический словарь

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — (ozone layer) Слой стратосферы, предохраняющий землю от воздействия вредной радиации. Считается, что разрушение этого слоя происходит в результате человеческой деятельности, в частности из за применения хлорфторуглеродов (ХФУ) и других химических … Экономический словарь

Озоновый слой — означает слой атмосферного озона над пограничным слоем планеты. Источник: ВЕНСКАЯ КОНВЕНЦИЯ ОБ ОХРАНЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ … Официальная терминология

озоновый слой — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN ozone layer The general stratum of the upper atmosphere in which there is an appreciable ozone concentration and in which ozone plays an important part in the radiative balance … Справочник технического переводчика

озоновый слой — ozono sluoksnis statusas T sritis chemija apibrėžtis 15–50 km virš Žemės paviršiaus esantis atmosferos sluoksnis, kuriame susikaupusi didžioji atmosferos ozono dalis. atitikmenys: angl. ozone layer; ozonosphere rus. озоновый слой … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Озоновый слой — (ozone layer)Ozone layer, слой в верхней атмосфере Земли, на высоте 15–20 км над земной поверхностью, состоит из бесцветного нестабильного газа, образующегося при воздействии ультрафиолетового излучения на кислород. Задерживает все формы… … Страны мира. Словарь

Озоновый слой (группа) — Озоновый слой Лотогип рок группы «Озоновый слой» Основная информация Жанр Рок … Википедия

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ ЗЕМЛИ — Охраняемый законом объект окружающей природной среды, представляющий собой верхний слой атмосферы на высоте 7 8 километров (на полюсах), 17 18 километров (на экваторе) с повышенной концентрацией молекул озона, поглощающий губительное для живых… … Словарь бизнес-терминов

Источник

Найдены ошибки в договоре по защите озона. Почему они могут стать фатальными?

В новой статье, написанной в соавторстве с ученым из Университета Сассекса, были выявлены серьезные пробелы в международном соглашении, призванном помочь восстановить озоновый слой. Объясняем, как это произошло и в чем суть договора; рассказываем о факторах, которые были не учтены, и решениях, которые были предложены. Почему озоновый слой важен и какие последствия ждут планету при его разрушении?

Читайте «Хайтек» в

Как разрушается озоновый слой?

История озоновой дыры

В 1969 году голландский химик Пол Крутцен опубликовал статью, в которой продемонстрировал, что оксиды азота могут реагировать со свободными атомами кислорода, замедляя образование озона (O 3), а также могут разлагать озон на диоксид азота (NO 2) и газообразный кислород (O 2).

Некоторые ученые и защитники окружающей среды в 1970-х годах использовали исследования Крутцена в качестве аргумента против создания американским флотом сверхзвуковых транспортных средств (ССТ). Они опасались, что потенциальный выброс оксидов азота и водяного пара от этих самолетов может повредить озоновый слой. (ССТ были разработаны для полетов на высотах, совпадающих с озоновым слоем, примерно от 15 до 35 км над поверхностью Земли). На самом деле американская программа SST была отменена, и только небольшое количество франко-британских Concordes и советских Ту-144 поступили на вооружение, так что влияние ТПО на озоновый слой оказалось незначительным для количества эксплуатируемых самолетов.

Однако в 1974 году американские химики Марио Молина и Ф. Шервуд Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвине признал, что хлорфторуглероды (CFC) — молекулы, содержащие только атомы углерода, фтора и хлора — могут быть основным источником хлора в стратосфере. Они также отметили, что хлор может разрушить большое количество озона после того, как он был освобожден из ХФУ под действием УФ-излучения. Свободные атомы хлора и хлорсодержащие газы, такие как монооксид хлора (ClO), могут затем разрушить молекулы озона, оторвав один из трех атомов кислорода. Более поздние исследования показали, что бром и некоторые бромсодержащие соединения, такие как монооксид брома (BrO), были даже более эффективными в разрушении озона, чем хлор и его реактивные соединения. Последующие лабораторные измерения, атмосферные измерения и исследования атмосферного моделирования вскоре подтвердили важность их результатов. Крутцен, Молина и Роуленд получили Нобелевскую премию по химии в 1995 году за свои усилия.

Деятельность человека оказала значительное влияние на глобальную концентрацию и распределение стратосферного озона еще до 1980-х годов. Кроме того, ученые отметили, что значительное ежегодное снижение средних концентраций озона начало происходить по крайней мере к 1980 году. Измерения со спутников, самолетов, наземных датчиков и других инструментов показывают, что уровни озона снизились в глобальном масштабе примерно на 5% в период с 1970 по середину 1990-х годов с незначительными изменениями после этого. Наибольшее сокращение содержания озона произошло в высоких широтах (к полюсам), а наименьшее —в более низких широтах (тропики). Кроме того, атмосферные измерения показывают, что истощение озонового слоя увеличивает количество УФ-излучения, достигающего поверхности Земли.

Договор об озоновом слое — что это такое?

Доказательства, собранные учеными в 1970-х и 1980-х годах, показали, что истощение озонового слоя в стратосфере было одной из первых действительно глобальных угроз человечеству.

Химические вещества, производимые в результате экономической деятельности, медленно поднимаются в верхние слои атмосферы, где они разрушают озоновый слой, который играет незаменимую роль в защите человечества и экосистем, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение солнца.

В 1987 году страны подписали договор о восстановительных мерах, известный как «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой», который в конечном итоге был ратифицирован всеми 197 государствами-членами ООН.

Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (Монреальский протокол) — это международное соглашение, заключенное в 1987 году. Он был разработан, чтобы остановить производство и импорт озоноразрушающих веществ и снизить их концентрацию в атмосфере, чтобы помочь защитить озоновый слой Земли.

Монреальский протокол находится в рамках Венской конвенции об охране озонового слоя. Венская конвенция была принята в 1985 году после международного обсуждения научных открытий в 1970-х и 1980-х годах, в открытиях подчеркивалось негативное влияние деятельности человека на уровни озона в стратосфере и открытие «озоновой дыры». Его цели заключаются в содействии сотрудничеству в области борьбы с неблагоприятным воздействием деятельности человека на озоновый слой.

Монреальский протокол широко считается наиболее успешным соглашением по охране окружающей среды. Он устанавливает обязательный график поэтапного отказа от озоноразрушающих веществ. Этот график регулярно пересматривался, при этом сроки прекращения производства были ускорены в соответствии с научными знаниями и технологическими достижениями.

Монреальский протокол устанавливает обязательные для развитых и развивающихся стран обязательства по постепенному отказу от всех основных озоноразрушающих веществ. Он нацелен на 96 озоноразрушающих химикатов в тысячах применений в более чем 240 промышленных секторах. В 2016 году Монреальский протокол также стал ответственным за установление обязательных обязательств по постепенному сокращению выбросов 18 основных гидрофторуглеродов (ГФУ).

Помимо помощи в защите и восстановлении озонового слоя, Монреальский протокол также принес другие важные экологические преимущества. В частности поэтапный отказ от озоноразрушающих веществ, которые часто также являются газами, вызывающими сильное глобальное потепление, улучшил глобальный климат за счет сокращения количества парниковых газов, попадающих в атмосферу.

Что выяснили ученые?

Но в недавнем исследовании эксперты отметили основные пробелы в договоре, которые необходимо устранить, если мы хотим восстановить озоновый слой и предотвратить риски, связанные с здоровьем человека и климатом.

Монреальский протокол и поправки к нему, несомненно, явились эффективным всемирным усилием по контролю за наиболее стойкими веществами, разрушающими озон. Но наша статья показывает, что в договоре образовалось слишком много пробелов, чтобы полностью восстановить озоновый слой. Пора заткнуть дыры в договоре об озоновой дыре.

Профессор Джозеф Алькамо, директор программы исследований в области устойчивого развития в Сассексе

Профессор Алькамо вместе с ведущим автором, профессором Сьюзан Соломон из Массачусетского технологического института (MIT) и соавтором, профессором А. Р. Равишанкарой из Университета штата Колорадо, выявили несколько «пробелов», которые состоят из озоноразрушающих веществ, не охваченных договором.

Какие озоноразруающие вещества не были учтены?

Ученые составили полный список веществ, котрый включает в себя:

Что предложили ученые, чтобы решить проблему?

Авторы научного исследования призвали к ряду решений, чтобы заполнить пробелы, включая:

Почему Земля в опасности?

Озоновый слой поглощает вредное ультрафиолетовое излучение солнца, но этот защитный слой медленно разрушается промышленными газами, которые медленно дрейфуют с поверхности земли, включая CFC (хлорфторуглероды), содержащиеся в хладагентах, пенообразователях и ранее в пропеллентах, в аэрозольных распылителях.

Открытие «озоновой дыры» над высокими широтами в 1980-х годах стало окончательным свидетельством важности разрушения озонового слоя. Точного определения положения этих границ (широт) нет, но высокая широта расположена от 60° магнитной широты и выше; средние широты между магнитной широтой 50° и 60° и все, что ниже магнитной широты 50° считается находящимся в категории низких широт.

К 1985 году страны подписали Венскую конвенцию, которая обязалась сократить количество ХФУ и других озоноразрушающих веществ. Два года спустя они подписали Монреальский протокол, в котором изложен план действий.

В течение своего времени в качестве первого главного научного сотрудника ЮНЕП, в которой размещается секретариат Монреальского протокола, профессор Алькамо координировал работу групп ученых в подготовке ориентированных на политику отчетов, в которых рассматривались возникающие проблемы разрушения озонового слоя.

ЮНЕП сообщает, что к 2009 году 98% химических веществ, подлежащих удалению в соответствии с Монреальским протоколом, были прекращены, что позволило избежать сотен миллионов случаев рака кожи и десятков миллионов случаев катаракты. Тем не менее, этот новый документ показывает, что некоторые важные источники не были затронуты протоколом — и это срочно необходимо сделать, прямо сейчас.

Профессор Алькамо сказал: «Поскольку большинство озоноразрушающих газов и их нынешние заменители также являются мощными парниковыми газами, пришло время использовать Монреальский протокол, чтобы избавиться от этих газов еще быстрее, чтобы избежать опасного глобального потепления.

«Мы не сможем достичь глобальных целей в области устойчивого развития к 2030 году, не ликвидировав пробелы в договоре по озону. Например, трудно представить, как можно было бы достичь глобальных целей в области здравоохранения и климата без радикального сокращения всего озона — истощающие газы и их заменители. Если мы потерпим неудачу, человечество столкнется с повышенным риском рака кожи и более быстрым изменением климата».

Озоновая дыра — какого она размера сейчас и где?

Истощение озонового слоя больше всего на Южном полюсе. Это происходит в основном в конце зимы и в начале весны (август-ноябрь), а пиковое истощение обычно происходит в начале октября, когда озон часто полностью разрушается на больших территориях.

Это серьезное истощение создает так называемую озоновую дыру, которую можно увидеть на изображениях антарктического озона, сделанных с помощью спутниковых наблюдений. В большинстве случаев максимальная площадь дыры больше, чем сам антарктический континент. Хотя потери озона менее радикальны в северном полушарии, значительное истончение озонового слоя также наблюдается над Арктикой и даже над континентальной Европой.

Большинство озоноразрушающих веществ, выбрасываемых в результате деятельности человека, остаются в стратосфере на протяжении десятилетий, а это означает, что восстановление озонового слоя — очень медленный и длительный процесс.

На диаграмме ниже показано развитие (годового максимума) размера озоновой дыры над Антарктикой. Дыра увеличилась за годы после ратификации Монреальского протокола из-за отставания, вызванного тем, что озоноразрушающие вещества остаются в стратосфере в течение длительного времени. Максимальный размер озоновой дыры сейчас уменьшается.

Информацию о состоянии продолжающейся в настоящее время озоновой дыры вы можете найти на веб-сайте.

Последствия разрушения озонового слоя для человека и окружающей среды

Истощение озонового слоя вызывает повышение уровня УФ-излучения на поверхности Земли, что наносит вред здоровью человека. Если не устранить проблемы, обнаруженные экспертами в Монреальском договоре по озону, то последствия могут стать фатальными — и вот почему.

Отрицательные эффекты включают рост некоторых видов рака кожи, катаракты глаз и нарушений иммунной недостаточности. УФ-излучение также влияет на наземные и водные экосистемы, изменяя рост, пищевые цепи и биохимические циклы. Водные организмы, находящиеся непосредственно под поверхностью воды, являющиеся основой пищевой цепи, особенно страдают от высоких уровней УФ-излучения. УФ-лучи также влияют на рост растений, снижая продуктивность сельского хозяйства.

Влияние на здоровье человека

Истощение озонового слоя увеличивает количество ультрафиолетового излучения B, достигающего поверхности Земли. Лабораторные и эпидемиологические исследования показывают, что УФ-В вызывает немеланомный рак кожи и играет важную роль в развитии злокачественной меланомы. Кроме того, UVB связывают с развитием катаракты, помутнением хрусталика глаза.

Поскольку весь солнечный свет содержит некоторое количество УФ-B, даже при нормальном уровне стратосферного озона всегда важно защищать кожу и глаза от солнца.

EPA использует рамочную модель воздействия на атмосферу и здоровье человека для оценки пользы для здоровья от более сильной защиты озонового слоя в рамках Монреальского протокола. Обновленная информация о преимуществах усилий EPA по борьбе с истощением озонового слоя доступна в отчете за 2015 год «Обновление расчетов озона и профилей выбросов для использования в рамочной модели воздействия на атмосферу и здоровье человека».

Воздействие на растения

UVB-излучение влияет на физиологические процессы и процессы развития растений. Несмотря на механизмы уменьшения или восстановления этих эффектов и способность адаптироваться к повышенным уровням УФ-B, УФ-излучение может напрямую влиять на рост растений.

Косвенные изменения, вызванные УФ-В (например, изменение формы растения, распределения питательных веществ в растении, времени фаз развития и вторичного метаболизма), могут быть в равной степени или иногда более важными, чем повреждающие эффекты УФ-В. Эти изменения могут иметь важные последствия для конкурентного баланса растений, травоядности, болезней растений и биогеохимических циклов.

Воздействие на морские экосистемы

Фитопланктон составляет основу водных пищевых сетей. Продуктивность фитопланктона ограничена эвфотической зоной, верхним слоем водной толщи, в котором достаточно солнечного света для поддержания чистой продуктивности. Было показано, что воздействие солнечного УФ-В излучения влияет как на ориентацию, так и на подвижность фитопланктона, что приводит к снижению выживаемости этих организмов. Ученые продемонстрировали прямое сокращение производства фитопланктона из-за увеличения УФВ, связанного с истощением озонового слоя.

Было обнаружено, что УФ-В излучение вызывает повреждение на ранних стадиях развития рыб, креветок, крабов, амфибий и других морских животных. Наиболее серьезные последствия — снижение репродуктивной способности и нарушение развития личинок. Небольшое увеличение воздействия УФ-В излучения может привести к сокращению популяции мелких морских организмов с последствиями для всей морской пищевой цепи.

Воздействие на биогеохимические циклы

Увеличение УФ-В излучения может повлиять на наземные и водные биогеохимические циклы, изменяя таким образом источники и поглотители парниковых и химически важных газовых примесей (например, двуокиси углерода, окиси углерода, сульфида карбонила, озона и, возможно, других газов). Эти потенциальные изменения будут способствовать возникновению обратных связей между биосферой и атмосферой, которые уменьшают или усиливают атмосферные концентрации этих газов.

Воздействие на материалы

Синтетические полимеры, биополимеры природного происхождения, а также некоторые другие материалы, представляющие коммерческий интерес, подвергаются неблагоприятному воздействию УФ-В излучения. Современные материалы в некоторой степени защищены от UVB специальными добавками. Тем не менее, повышение уровня УФ-В ускорит их распад, ограничивая продолжительность их использования на открытом воздухе.

Источник

Значение озонового слоя Земли: основная роль барьера

История открытия

Только в XIII веке ученые смогли предположить, а затем в начале XX века доказать наличие озона в слоях земной атмосферы. Все началось в 1785 году, когда нидерландский физик Мартин Ван Марум обнаружил озон во время одного из своих опытов. Он построил машину, через которую пропускал электрические искры. Характерный запах вместе с доказанным наличием окислительных свойств, образующихся при пропуске электрического заряда, позволили в дальнейшем открыть трехатомную модификацию кислорода – озон.

Открытие вещества с описанием его свойств совершил Кристиан Фридрих Шенбейн в 1839 году. Немецкий химик получил его лабораторным путем, а также написал книгу, выпущенную в 1844 году, – «Получение озона химическими способами». Название озону дано по греческому слову, обозначающему «пахну» – это связано с резким запахом.

Существование озонового слоя в атмосфере Земли было открыто в 1912 году французскими физиками Шарлем Фабри и Анри Буиссоном. Ученые производили измерения солнечного излучения, заметив, что до земной поверхности не доходят ультрафиолетовые лучи конца светового спектра длиной менее 315 нанометров.

Существенный вклад в точные измерения озонового слоя, располагающегося на разной высоте относительно земной поверхности, внес британский метеоролог Гордон Миллер Борн Добсон. Ученый изобрел озоновый спектрометр (Добсонометр), необходимый для измерения количество озона прямо с поверхности земли. Для этого в течение 1928-1958 годов по всему миру была создана сеть станций, функционирующая по сей день. А содержание озона в атмосфере выражается с помощью Единицы Добсона, учитывающая содержание озоновых молекул на квадратный сантиметр.

Мнения ученых относительно срока формирования озонового слоя расходятся: от 400 миллионов до почти 2 миллиардов лет назад. Именно в этот период произошло насыщение поверхности Земли кислородом, позволившее развиваться растениям, а также подняться животным из воды на сушу.

Характеристики озонового слоя

Высота расположения c в разных частях Земли отличается и составляет по наиболее распространенной оценке 15-35 километров от поверхности.

Существуют более широкие оценки: от 10 до 50 километров. В зависимости от климата выделяются три основных значения высоты озонового слоя:

Слой целиком располагается в зоне стратосферы, им ограничен верхний жизненный предел в биосфере. Точное значение толщина рассчитать невозможно из-за изменяющихся условий: температуры и давления. При нормальных значениях (0 градусов, давление 100 кПа) толщина озоносферы составила бы от 1,7 до 4 миллиметров.

Озоновый экран полностью состоит из трехатомного кислорода O3. Он формируется под действием солнечного излучения на двухатомный кислород O2, содержащегося в стратосфере. Взаимодействие приводит сначала к распаду двух атомов, а затем – к соединению трех. За счет этого происходит формирование озонового слоя, который поглощает наиболее опасные ультрафиолетовые лучи.

Как образуется озон?

Образование озона происходит в большей степени в верхних атмосферных слоях под воздействием ультрафиолета. Молекулы кислорода, подвергаясь излучению, расщепляются на атомы, соединяются с другими молекулами. Также он образуется в ходе реакции разложения перекисей, окислении фосфора, электрических разрядов в атмосфере.

В лаборатории вещество получают из воздуха, кислорода с помощью специального устройства – озонатора.

В чистом виде озон – газ голубого цвета с характерным запахом, в твердом состоянии – кристаллы черного цвета. Сжиженное вещество имеет темно-фиолетовый цвет.

Где расположен?

Преимущественно ОС расположен в стратосфере – верхнем слое, который находится на высоте 25 км от земли. Там концентрируется примерно 90% озона на планете. Из стратосферы посредством обмена воздушными массами вещество поступает в нижний слой – тропосферу. Количество озона в тропосферном слое составляет примерно 10%.

Толщина озонового слоя

Озоновый слой атмосферы очень тонок. Если всем имеющимся в наличии озоном атмосферы равномерно покрыть участок площадью в 45 квадратных километров, то получится слой толщиной в 0,3 сантиметра. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон.

Почему происходит истощение озонового слоя?

Впервые истощение озонового слоя обнаружили в конце 50-х годов. Возникшая экологическая проблема стала объектом дискуссий между ученными.

Главный фактор, провоцирующий истощение озонового слоя Земли – техногенное воздействие. Из-за человеческой деятельности оказывается воздействие на озоновую прослойку. В наибольшей мере влияют газы, попадающие в атмосферу. Они меняют температуру в верхних частях атмосферы, вследствие чего озон распадается на молекулы.

Одни из основных веществ, способствующих истощению озона – фреоны. Это газообразные вещества, применяющиеся в аэрозолях и на промышленных предприятиях.

Истощению и образованию озоновых дыр способствует парниковый эффект. Он возникает из-за попадания в атмосферу газов, продуктов горения и разложения органических и неорганических отходов.

Еще одна причина истощения – запуск ракет и других высотных летальных аппаратов, двигатели которых влияют на состав атмосферы.

Процесс формирования озонового слоя (ОС)

Как говорилось ранее, природный озон образуется при воздействии ультрафиолетовых лучей на кислород. При концентрации вещества в стратосфере происходит формирование тонкого озонового слоя, поглощающего избыточное излучение.

Существуют данные, что озон образуется еще в мезосфере, на высоте 50-80 км от поверхности земли. Мезосферный слой подвергается сильному коротковолновому излучению. По этой причине молекулы большей части газов распадаются, в том числе и озона. Однако разлагается он не полностью. Часть вещества опускается в стратосферу, где плотность позволяет находиться в равновесии, и формируется слой повышенной концентрации.

Что разрушает озоновый слой?

Об озоновом слое атмосферы ученые узнали в 70 годы. Было сделано открытие, что производные хлор фтор углерода (фреоны) — соединения, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллонах — уничтожают озон. Фреоны выделяются в атмосферу при каждом использовании баллончика с дезодорантом или лаком для волос.

Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой разрушается – исчезает.

В 1978 году, основываясь на данных о действии фреонов на озоновый слой атмосферы, правительство Соединенных Штатов Америки (США) запретило производство и продажу аэрозолей, содержащих фреоны. Правда, производители аэрозолей, а вместе с ними и многие ученые, считают неубедительной теорию разрушения озонового слоя. В 1985 году английские ученые сделали поразительное открытие.

Они обнаружили над Антарктидой огромную «дыру» в озоновом слое. Это отверстие площадью с США появляется ежегодно весной. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количество озона в соседних участках снижается. Например, зимой 1992 года слой озона над Европой и Канадой стал на 20 процентов тоньше.

Как выяснили ученые, в небе над Антарктидой очень высока концентрация ангидрида хлорной кислоты — соединения, образующегося в момент разрушения молекулы озона хлором. Открытие англичан подтверждает, что распространенное использование фреонов действительно создает проблему озоновых дыр. Ученые подсчитали, что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1 процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3- 6 процентов, так как на 2 процента увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая нас более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, например малярии. Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений — от деревьев до злаков.

Интересный факт: каждой весной над Антарктидой в озоновом слое появляется «дыра» площадью с Соединенные Штаты Америки.

Естественные факторы

Для образования озона необходимо солнечное излучение. Следовательно, во время полярных ночей процесс прекращается, но естественные факторы, влияющие на разрушение, сохраняются. Из-за полярных вихрей и азотнокислых полярных стратосферных облаков слой истончается. В умеренных, тропических и экваториальных широтах процесс менее заметен.

Во время извержений вулканов в атмосферу попадают тысячи тонн пепла, в составе которого есть соединения, способствующие распаду молекул озона.

Антропогенные факторы

Основной причиной истончения антирадиационного слоя считают хлорфторуглероды (ХФУ). Эти вещества стабильны и не представляют опасности для человека, но при взаимодействии с воздухом способствуют распаду молекул озона.

Выбросы фреона в атмосферу

Ярчайший пример хлорфторуглеродов — фреоны, которые могут быть в агрегатном состоянии жидкости или газа. Их используют как дешёвый хладагент в холодильниках, они содержатся в аэрозольных баллончиках. Ранее фреоны считали главным виновником разрушения озонового слоя. Сейчас учёные склоняются к мнению, что их влияние переоценено.

Запуск спутников и ракет

При прохождении ракеты-носителя через стратосферу её двигатели выбрасывают колоссальное количество газов (оксидов азота, двуокиси углерода). По оценкам некоторых исследователей, 300 запусков шаттла хватило бы для полного истощения озонового слоя.

Твердотопливные ракетные двигатели опаснее жидкостных ракетных двигателей, так как выбрасывают соединения хлора.

Использование авиатранспорта на больших высотах

Гражданская авиация летает на высотах до 13 км. Военные самолёты могут подниматься выше, в стратосферу. При работе реактивный или ракетный двигатель выделяет окиси азота. Так как полёт проходит на высоте формирования озонового слоя, окись азота немедленно вступает в реакцию с молекулами озона и разрушает их.

Применение азотных удобрений

Азотные удобрения используются с конца XIX века, но сейчас масштабы их применения представляют угрозу для атмосферы. Обычно используют следующие вещества:

При их разложении выделяются окислы азота, которые в атмосфере вступают в реакцию с молекулами озона и разрушают их.

Другие причины

Исследования в данной области продолжаются, и не исключено выявление новых факторов, сопутствующих истончению озонового слоя Земли. Истинное положение дел остаётся предметом споров. Не до конца ясно, насколько существенно влияние на природный антирадиационный экран современных хладагентов и аэрозолей.

Можно ли восстановить озоновый слой?

Истощение наносит серьезный ущерб экологии и приводит к негативным для окружающей среды последствиям. Поэтому приобретает актуальность вопрос восстановления озонового слоя.

Есть несколько методов, повышения концентрация атмосферного озона для снижения риска образования дыр. Состав атмосферы стабилизируется и восстанавливается самостоятельно. Но для активизации этого процесса нужно устранить факторы, способствующие истощению. Разработаны методы восстановления нормального состояния озоновой прослойки с применением химических элементов.

Один из распространенных путей решения проблемы предусматривает подъем на 20-30 км состава, содержащего синтезированный в искусственных условиях озон. На высоте он распыляется, способствуя восстановлению. Вместо синтезированного озона в стратосферу могут доставлять смесь кислорода и водорода. Под действием ультрафиолета соединение распадается, влага испаряется, а оставшиеся молекулы кислорода соединяются в трехатомный элемент.

Функции озонового слоя

На высоте 20-30 километров от поверхности Земли «живой» газ создаёт уникальную защиту. Озон необходим для жизни на Земле, поскольку поддерживает температурный режим на планете и выполняет роль фильтра в атмосфере.

Планета регулярно подвергается воздействию ультрафиолетовых лучей солнца, космического излучения. Если внешнее влияние полностью будет достигать поверхности Земли, это негативно скажется на живых организмах. «Защитное поле» становится частичной преградой для вредных факторов, влияющих на планету извне.

Озоновый слой справляется с внешней и внутренней угрозой. Регулярно предприятиями и транспортом выбрасывается множество газов в атмосферу (в том числе углекислый). Трёхатомный кислород нейтрализует опасные вещества, очищая воздух. Помимо нейтрализации, вредных примесей, озоновый слой удерживает кислород внутри атмосферы, не позволяя ему в больших количествах «вылетать» в открытый космос.

Нейтрализация углекислого газа

Причиной парникового эффекта становятся газы. На Земле ответственным за это явление считается углекислый газ, источниками которого являются природные (жизнедеятельность биосферы, извержения вулканов, пожары вследствие засухи, гниение биомассы) и антропогенные (сжигание биомассы, горение пород или топлива, промышленное производство, изготовление цемента) факторы.

Если исключить неестественное образование газа, то растения поглощают большую часть двуокиси углерода. При чрезмерном образовании вещества из-за техногенного влияния, остаток попадает в атмосферу. Молекулы озона разрушают органические соединения, в том числе углерод и его производные, нейтрализуя излишки опасного газа.

Роль озонового слоя при взаимодействии с углекислым газом — восстановление баланса веществ, наполняющих атмосферу. Состав воздуха меняется в зависимости от климатических, погодных и антропогенных условий. Реакции проходят постоянно в разных участках «щита».

Удержание кислорода

Значение озонового слоя для биосферы выражено также удерживанием нужного уровня кислорода. Озон образуется под воздействием ультрафиолетовых лучей, но содержимое защитного барьера динамично, поскольку:

Для озонового слоя, имеющего небольшой объём О3, нормально постоянно менять количество содержащегося внутри газа. Озон, «покидающий» защитный барьер, замещается кислородом. После поглощения и химических реакций О2 становится О3. Озоновый слой предохраняет атмосферу от критического снижения уровня кислорода.

Отражение космического и частично ультрафиолетового излучения

Озоновый слой атмосферы предохраняет всё живое на Земле от действия космической радиации, излишка опасных солнечных лучей. В малой концентрации длинные волны ультрафиолета полезны для людей, животных и растений. Естественный фильтр планеты защищает человека и другие организмы от электромагнитного излучения солнца разной длины (больше 90%). Но губительны для всего живого именно короткие волны. Они вызывают:

Озоновый слой выполняет роль преграды для ближнего ультрафиолета, обеспечивая безопасность для живых организмов. Это обусловлено тем, что защитный барьер планеты Земля обладает экранирующими свойствами, отражает УФ-излучение.

Ещё один опасный для жизни на планете внешний фактор — космическое излучение, которое также «фильтруется» озоновым слоем.

Значение озонового слоя, как терморегулятора атмосферы

Роль газового барьера на планете не только в экранировании и поглощении опасного излучения (космического, ультрафиолетового), но и поддержании температурного режима Земли.

Озоновый слой частично пропускает тепло в открытый космос, не давая «утекать» массово. Озон задерживает двадцать процентов тепловой энергии Земли. Это требуется, чтобы внутри биосферы сохранялась требуемая для живых организмов температура.

Если барьер будет абсолютно непроницаем, то возникнет парниковый эффект. При потери большего количества тепла, атмосфера недостаточно прогреется, что приведёт к гибели растений и животных. Частично могут сохраниться организмы, живущие на дне Мирового океана или внутри глубокого грунта.

Возможная опасность озона

Опасность проникновения коротковолновых лучей к нижним слоям атмосферы грозит нарушением процессов фотосинтеза, за счет которых обеспечивается жизнь на земной поверхности. Также воздействие излишнего излучения на человека приводит к развитию кожных, глазных, кровеносных заболеваний. Повышенная концентрация озона обладает токсичностью, приводящую к негативным для организма последствиям:

Чрезмерное попадание озона в организм может привести к нарушению структуры ДНК и последующей мутации. Контакт озона с огнем приводит к взрыву независимо от его состояния: жидкого или газообразного.

Такой известный и такой неведомый чай: полезные советы

Влияние на климат

Еще более тревожит то, что истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод. Некоторые ученые подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объеме уйдет 100 лет.

Значение озонового слоя для человека и других организмов

Газ озон необходимая и опасная составляющая атмосферы. В нижних слоях атмосферы чрезмерное количество этого вещества опасно для живых организмов, поскольку озон токсичен. У людей О3 вызывает патологии:

Но на высоте 20 км 3 миллиметровый барьер О3 становится жизненно необходимым, поскольку роль озонового слоя в атмосфере велика:

Главное значение озонового слоя для Земли состоит в том, что он не только экранирует внешнее воздействие, но и удерживает баланс газов и температур внутри атмосферы. Снижение концентрации О3 на десятую часть приводит к:

Озоновые дыры

В течение XX века на планете формировалась сеть метеорологических станций, одна из задач которой заключается в проведении спектрологических измерений.

В результате наблюдений к середине 80-х годов было обнаружено существенное снижение содержания озона над территорией Антарктиды, составлявшее 40%. Диаметр обнаруженной дыры составил 1000 километров. По последним измерениям площадь крупнейшей дыры составляет 20 миллионов квадратных километров.

Подобное снижение содержания озона было обнаружено и на другом конце планеты – в Арктике. Там снижение составило 5-9%, площадь дыры регулярно меняется, причем в настоящее время она снижается. Регулярные наблюдения осуществляются только над состоянием Антарктической дыры. Третья обнаруженная крупнейшая дыра – Тибетская. По некоторым оценкам ее площадь может составлять до 2,5 миллионов квадратных километров.

Основные причины их появления

Возникновение озоновых дыр в атмосфере связано с действиями факторов двух групп:

Обнаружение озоносферы произошло в тот же период, что и развитие массового промышленного производства. Из-за этого невозможно точно оценить воздействие антропогенных факторов относительно прежних временных промежутков. Ученые связывают возникновение разрывов в озоновой оболочке с выбросами фреонов, содержащих бром и хлор. Подобные вещества содержатся в следующих предметах:

По оценкам ученых на подобные источники приходится до 80% разрушенного озонового экрана. Разрушение происходит за счет поднятия фреона в верхние слои, во время чего выделяется хлор. В верхних слоях хлор взаимодействует с озоном, расщепляя его. Разрушение озоносферы происходит за счет воздушного транспорта: самолетов и космических ракет. При выбросах газа в атмосферу попадают элементы, способствующие уничтожению озона в стратосфере. К таким соединениям относятся: хлор, оксиды азота, двуокиси углерода. Кроме того, оксиды азота выделяются при применении сельскохозяйственных удобрений.

Крупнейшие озоновые дыры Земли расположены вокруг полюсов: Северного и Южного. Такая особенность связана с наличием полярных ночей, когда прекращается поступление ультрафиолетовых лучей, а значит – формирование озона. В это же время происходит истощение уже сформированного слоя за счет вихрей и движения облаков.

Возможные последствия

Постепенное разрушение озоновой защиты приводит к глобальным изменениям климата на Земле. За счет защитной оболочки на планете поддерживаются следующие условия:

Истощение озонового слоя повлечет смену направлений ветра, понижение температуры, засуху, остановит развитие живых организмов на поверхности, ограничив ареол обитания только водными просторами.

Снижение толщины озоновой оболочки приведет к проникновению опасных коротковолновых ультрафиолетовых лучей и их влиянию на человека. Хватит нескольких минут, чтобы эти лучи привели к ожогам, нарушению работы дыхательных и кровеносных сосудов.

Пути решения проблемы в мире и России

После обнаружения гигантской озоновой дыры над Антарктидой ООН собрала мировую общественность для решения проблемы. По итогам встречи был принят Монреальский протокол, регулирующий промышленные выбросы фреона и других химических элементов, способных разрушать озон. Согласно протоколу, запрещено применение хлорфторуглерода в аэрозолях. Меры по защите включают замену фреона на другие вещества:

Россия, как приграничная с Арктикой страна, оказывает существенное влияние на защиту озонового слоя. Для этого в федеральном законе № ФЗ-7 «Об охране окружающей среды» предусмотрена отдельная статья 54.

Мифы об озоновых дырах

Одно из главных заблуждений было связано с антропогенными причинами разрушения озонового слоя. Самые крупные дыры расположены в ненаселенных частях планеты, на которых полностью отсутствует какое-либо производство. Конкретно в этих зонах возникновение дыр связано с нарушением процесса образования озона из-за полярных ночей.

В остальных случаях преобладают антропогенные факторы, а не естественные. На разрушение влияют не только соединения фреона, но и другие вещества, попадающие в атмосферу и способные расщеплять озон.

Меры по восстановлению озонового слоя

Когда данные о дыре над Антарктидой подтвердились, в 1985 году провели Венскую конвенцию по охране озонового слоя. Спустя два года был подготовлен Монреальский протокол. Этот документ стал основой законодательного регулирования воздействия на озоновый слой.

Монреальский протокол

Договор соблюдается 197 странами. Государства-участники обязались сократить объёмы производства хлорфторуглеродов. Изначально предполагалась заморозка производства ХФУ на уровне 1986 года. К 1993 году планировали сократить их производство на 20%, а к 1998 году — на 30%. Вводились ограничения на импорт и экспорт разрушающих озоновый слой веществ.

Для развивающихся стран были предусмотрены субсидии и послабления для облегчения перехода промышленности на экологически безопасные технологии.

По итогам первых лет действия договора выяснилось, что он не точен. Были внесены поправки расчётных коэффициентов вывода опасных веществ из производства.

Варианты с производством озона

Генераторы этого вещества называются озонаторами. Теоретически возможно замедлить разрушение озонового слоя, запустив множество озоновых фабрик по всему земному шару. Озон вырабатывают различными способами:

Недостатки этих способов — малая производительность, дороговизна, высокое энергопотребление. По некоторым оценкам, для реализации этого проекта в мировом масштабе понадобится минимум 10 гигаватт энергии, что эквивалентно 1/3 мощности атомной электростанции.

Использование экологически чистого топлива

Работающие на переработанной нефти ДВС способствуют увеличению концентрации в воздухе веществ, разрушающих озоновый слой. Повсеместное внедрение электротяги (особенно создание пассажирских электролётов) уменьшит негативное влияние на атмосферу.

Перспективные разработки вроде биодизелей и двигателей, работающих на отходах жизнедеятельности — потенциальный ключ к решению проблемы. Их выбросы менее токсичны, чем продукты, образующиеся после сгорания бензина или солярки. Чтобы решить проблему, подобные разработки следует внедрить и на предприятиях.

Использование экологически безопасного топлива в ракетах-носителях пока остаётся фантастикой. Современные технологии не позволяют выводить на орбиту аппараты, не прибегая к сжиганию десятков тонн токсичного горючего.

Высадка лесов

Создание зелёных насаждений в городах и на месте вырубок — перспективный способ борьбы не только

с разрушением озонового слоя, но и с загрязнением атмосферы.

Деревья выделяют кислород, который затем под воздействием УФ-излучения Солнца превращается в озон.

Источник