Что делает озоновый слой


Озоновый слой расположен на высоте от 12 до 50 км над поверхностью Земли. Озон в относительно высокой концентрации поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и тем самым защищает живые организмы от губительного излучения. Толщина озонового слоя Земли измеряется в единицах Добсона (DU). 1 DU — это слой озона толщиной 10 мкм при стандартных условиях, или 2,69·10^16 молекул в атмосферном столбе с площадью основания в 1 квадратный сантиметр поверхности Земли (0,447 миллимоля на квадратный метр). Средняя толщина озонового слоя Земли равна 300 DU, то есть, под давлением в 1 атмосферу стратосферный озон образовал бы слой толщиной 3 мм.

Озоновая дыра: история обнаружения

Концентрация стратосферного озона стала предметом серьезного изучения лишь в 70–80-х годах прошлого столетия. В 1974 году химики из Калифорнийского университета Марио Молина и Фрэнк Шервуд Роланд предположили, что такие соединения, как хлорфторуглероды (ХФУ), попадая в атмосферу, могут разрушать стратосферный озон. Обнаружение «озоновой дыры» над Антарктикой подтвердило это предположение. Подробнее

Меры по сохранению озонового слоя в мире


Справиться с разрушением озонового слоя не по силам ни какой-то отдельно взятой стране, ни даже группе стран. Ликвидация общей угрозы требует объединения усилий практически всех наций. Подробнее

Меры по сохранению озонового слоя в России

В 2015-2019 годах, согласно требованиям Монреальского протокола, объем потребления ГХФУ в России не должен превышать 90% от базового уровня, что соответствует 399,6 тонны ОРС в год. Чтобы предотвратить потенциально возможный выход страны из режима соблюдения этого международного соглашения в 2015 году, Минприроды России инициировало разработку проекта по сокращению потребления озоноразрушающих веществ. Во многом благодаря реализации этого проекта Российской Федерации удалось выполнить взятые на себя обязательства —потребление ОРВ в России в 2015 году составило 344,67 тонны ОРС. Подробнее

Распространенные мифы об озоновых дырах

Существует несколько широко распространённых мифов, касающихся как значения озонового экрана, так и причин образования озоновых дыр. Увы, реальность, как обычно, прозаичнее и в чем-то страшнее выдумок конспирологов. Подробнее

Озоноразрушающие вещества и экологически безопасные альтернативы

На замену ГХФУ должны прийти вещества, которые не только не разрушают озоновый экран планеты, но и не приводят к парниковому эффекту и не наносят иного вреда окружающей среде. Подробнее

Аммиак как хладагент


«Аммиак как хладагент» — это название новой рубрики журнала «ЮНИДО в России» и нового раздела портала www.ozoneprogram.ru. В них мы хотим поделиться богатым международным опытом использования аммиака, который во многих случаях может стать энергоэффективной и экологически безопасной альтернативой гидрофторуглеродным хладагентам (ГФУ). Подробнее

Европейский опыт F-регулирования

Вступление в силу Монреальского протокола явилось стимулом для бурного роста производства ГХФУ и ГФУ, предлагавшихся в качестве замены ХФУ. Концентрации ГФУ и ГХФУ в атмосфере увеличивались со скоростью 15–20% в год. Страны Европейского Союза, озабоченные воздействием этих веществ на климат планеты, разработали и внедрили меры по регулированию оборота фторсодержащих газов. При подготовке концепции Проекта ЮНИДО/ГЭФ – Минприроды России этот опыт был учтен, и при осуществлении конверсии на озонобезопасные вещества предполагается использовать альтернативы, не содержащие фтор. Подробнее

Смотрите также…

Ссылки на близкие по тематике страницы сайта. Подробнее

Источник: www.ozoneprogram.ru

Как образуется озоновый слой?

Озон (от др.-греч. ὄζω — «пахну») — модификация кислорода, состоящая из трёхатомных молекул O3. При нормальных условиях — голубой газ. 

Озон в атмосфере образуется под действием солнечного света. При столкновении фотонов ультрафиолетового света с молекулами кислорода (О2) от них отщепляется атом кислорода, который, присоединившись к другой молекуле О2, образует озон (О3).

Зачем нужен озоновый слой?


Озоновый слой поглощает опасные ультрафиолетовые лучи, защищая тем самым всё живое на Земле от их губительного излучения. Ослабление слоя усиливает поток солнечной радиации.

Повышение интенсивности УФ-излучения затрудняет процесс фотосинтеза у растений и ведёт к снижению урожайности сельскохозяйственных культур; от ультрафиолета гибнет фитопланктон — кормовая база обитателей Мирового океана; негативно влияет интенсивное УФ-излучение и на человека — растёт восприимчивость к болезням, изменяется структура и пигментация кожи, повышается вероятность возникновения болезней глаз, раковых заболеваний, повреждения молекул ДНК.

Какова толщина озонового слоя?

Озоновый слой атмосферы очень тонкий и составляет всего лишь 0,3 мм.

Почему образуются озоновые дыры?

Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них — загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.

Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии, и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы. Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества. Учёные отмечают, что некоторые вредные соединения, попав в атмосферу, могут продолжать там свою разрушительную деятельность в течение 75–100 лет.

Где находятся озоновые дыры?


Первая озоновая дыра диаметром более 1000 км была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Впоследствии ещё одна дыра была обнаружена над Арктикой, сейчас же учёным известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной и опасной по-прежнему остаётся та, что возникла над Антарктидой.

Несмотря на то, что сегодня многими странами мира активно принимаются меры по ограничению выбросов в атмосферу опасных веществ, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. По прогнозам учёных, затягивания озоновых дыр не стоит ожидать ранее 2048 года.

Источник: aif.ru

 

Озоновой дырой называют падение концентрации озона на конкретном участке атмосферы. Впервые это явление заметили британские учёные Джон Шанклин, Джо Фармен и Брайан Гардинер. В своей статье известному научному журналу Nature они описали свои наблюдения, суть которых заключалась в том, что каждый год (как правило, в августе) над Арктикой появляются многочисленные озоновые дыры общей площадью более двух миллионов квадратных километров. Продолжительность их существования в среднем — семь дней. 


После продолжительных исследований учёные смогли установить причину этого явления. Во время наступления продолжительной «полярной ночи», солнце прячется за горизонт, из-за чего резко падает температура и сокращается поступление ультрафиолета в атмосферу. Как результат — в стратосфере появляются облака, состоящие из кристаллов льда. В таких кристаллах накапливается хлор, который, после череды сложных химических реакций превращает озон (который, как мы помним, лишь модификация кислорода) обратно в кислород. Одна молекула хлора способна уничтожить миллион молекул озона. 

По окончании полярной ночи и наступлении полярного дня, эти дыры затягиваются, ультрафиолет снова начинает взаимодействовать с кислородом и превращать его в озон. 

 

Причины разрушения озонового слоя

 

Вопреки распространённому мнению, человек — не единственный виновник возникновения озоновых дыр, к этому явлению приводят и некоторые природные факторы. Прежде всего — газы, заключённые в земной коре, в породах или в воде, в растворённом виде. Относительно недавно учёные установили, что, к примеру, во время извержения вулкана, из пород поднимается большой объём газа, содержащего фторуглеводороды, расщепляющие озон. 

Современная наука, однако, считает главной причиной появления озоновых дыр всё-таки антропологический фактор, то есть человека. Озон — неустойчивый газ, и он легко разрушается, взаимодействуя со многими веществами, который человек выбрасывает в воздух в результате своей жизнедеятельности: бром, хлор, фреоны, водород. 

Главными источниками подобных выбросов являются:


  • Промышленные предприятия — фабрики и заводы без очистных сооружений;
  • Минеральные удобрения;
  • Теплоэлектростанции;
  • Ядерные взрывы;
  • Запуск ракет в космос;
  • Реактивные самолёты.

Тем не менее, основная причина разрушения озонового слоя — фреоны (хлорфторуглероды или ХФУ), на которых стоит остановиться подробнее. Это целая группа веществ-хладагентов, которые используются, в первую очередь, при изготовлении холодильников и морозильных камер, — раньше для этих задач использовали токсичные вещества вроде аммиака или сернистого газа. Кроме того, хлорфторуглероды используются при изготовлении аэрозолей, растворителей, вспенивателей, а также в парфюмерии и пищевой промышленности.

При всей своей полезности фреоны наносят вред озоновому слою: при воздействии солнечной радиации они разлагаются на вещества, которые расщепляют озон, превращая его в кислород. Когда учёные заметили эту реакцию и забили тревогу, ООН по окружающей среде вместе со Всемирной Метеорологической Организацией организовали подписание так называемого Монреальского протокола. Промышленники, дипломаты, политики и учёные со всего мира собрались в канадском городе Монреаль и подписали договорённость о том, что в их странах начнётся постепенный отказ от фреонов и поиск новых, безопасных ему альтернатив. Протокол был подписан в 1987-м году, начал действовать — два года спустя, в 1989-м.

 

 


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. 

3. Озоновая дыра должна находиться не над Антарктикой, а над населёнными территориями, — там, где активно используют фреоны. И снова нам стоит вернуться к физическим свойствам атмосферы и вспомнить, что газы в ней перемешиваются. Фреоны перемешиваются вместе с другими газами в стратосфере и тропосфере и из-за низкой реакционной способности могут находиться там годами, а то и десятилетиями, перемещаясь и распространяясь над всей территорией планеты. 


Нужно понимать, что озоновая дыра — это не «дыра» в прямом смысле, у неё нет чётких территориальных границ. Это абстрактное явление, подразумевающее сниженную концентрацию озона. Обычно его замечают в Антарктике, но лишь потому, что только здесь бывает полярная ночь, когда долго нет солнца и тепла, из-за чего уровень озона падает до рекордно низких значений. 

 

 

Как мы уже говорили выше, озон абсорбирует значительную часть ультрафиолетового излучения от солнца. Очевидно, что при снижении концентрации озона в атмосфере человек получает повышенную дозу ультрафиолета. Учёные установили, что это приводит к возникновению рака кожи и злокачественной меланомы, а также к серьёзными заболеваниям глаз — к катаракте и помутнению глазного хрусталика. 

Сниженная концентрация озона в атмосфере — серьёзная проблема для морской фауны. Фитопланктон, важнейшее звено в пищевых цепочках морских обитателей, живёт в верхних слоях водной толщи. Учёными установлено, что чрезмерное солнечное излучение мешает ему ориентироваться в пространстве, и, собственно говоря, жить, — исследования подтвердили зависимость интенсивности ультрафиолетовых лучей и выживаемости фитопланктона. 

Чрезмерное количество ультрафиолета оказывает негативное влияние и на растения, которые обычно куда проще свыкаются с внешними факторами, чем любые другие живые организмы. Ультрафиолет может влиять на форму и размер растений, продолжительность жизни, вторичный метаболизм, изменять способ распределения питательных веществ внутри растения. 


Если бы человечество вовремя не осознало серьёзность такой проблемы как истощение озонового слоя, последствия были бы куда серьёзнее: уже к середине двадцать первого века исчезло бы более 60% озоносферы нашей планеты, в результате чего ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли стало бы таким сильным, что было бы способным вызывать у человека солнечные ожоги за считанные минуты, а вероятность мутации под воздействием солнечной радиации увеличилось бы более, чем в шесть раз.

 

 

К счастью, однако, описанная выше ситуация — это антиутопия, вряд ли ждущая человечество в действительности. Начиная с семидесятых годов, силами активистов и некоммерческих компаний, во всём мире начали активно бороться за защиту озонового слоя. Значительно снижено потребление и производство веществ и соединений, негативно влияющей на озоносферу. Им были найдены безопасные природные альтернативы: пропан, изобутан, аммиак, углекислый газ. Удивительно, но практически все страны мира согласились с необходимостью подобных мер и вот уже несколько десятилетий неукоснительно им следуют. Один из немногих случаев серьёзного нарушения был зафиксирован в 2018-м году в Китае, где 18 фабрик признались в использовании фреонов. 

В России охрана озонового слоя и контроль за его истончением закреплены на законодательном уровне. Регламентированы такие защитные мероприятия по охране озонового слоя:

  • Организация постоянного наблюдения за состоянием озонового слоя;
  • Постоянный контроль за изменениями климата;
  • Контроль за соблюдением промышленными предприятиями нормативов по выбросам вредных веществ в атмосферу;
  • Контроль и регуляция производства химических веществ и соединений, оказывающих вредоносное влияние на озоновый слой;
  • Применение санкций (штрафов и проч.) в случае несоблюдения описанных выше требований.

На самом деле, сделать свой вклад в защиту озонового слоя может каждый из нас, достаточно лишь следовать нескольким простым (и известным) правилам: при возможности — переходить на экологически чистые виды топлива и правильно утилизировать токсичные отходы (батарейки, бытовая химия). Если каждый (или хотя бы большинство) из нас будет помнить, каковы причины и последствия разрушения озонового слоя, а крупные промышленники — следовать международным договоренностям, то уже к 60-м годам 21-го века экологическая проблема истощение озонового слоя может быть закрыта навсегда. 

Источник: airnanny.ru

Озоновый слой. Для чего он нужен?

Что делает озоновый слой

В 20-50 км над поверхностью Земли в атмосфере находится слой озона — особой формы кислорода. Под действием солнечного ультрафиолетового излучения молекула атмосферного кислорода (О2) присоединяет третий атом кислорода, и получается озон (О3). Чем больше озона в атмосфере — тем больше УФ излучения он поглощает. Однако озоновый слой атмосферы очень тонок. Если всем озоном атмосферы равномерно покрыть площадь в 45 квадратных километров, то получится слой толщиной всего в 0,3 см. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы.

Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных выбросах, то в результате фотохимических реакций образуется так называемый приземный озон. Обычно такая ситуация складывается в больших городах при антициклональном типе погоды. Дыхание таким озоном очень опасно, так как этот газ разрушает лёгкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, начинают задыхаться, ощущать боль в груди. Страдают также деревья и кусты вдоль дорог.

Но озон на большой высоте очень даже полезен для человека. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи, которые в больших дозах могут вызывать солнечные ожоги и даже рак кожи.

Что делает озоновый слой

Об озоновом слое учёные узнали в 70-е годы прошлого столетия.
В то же время было сделано открытие, что фреоны, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках, уничтожают озон. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием атомарного и обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.

Что делает озоновый слой

В 1985 году английскими учёными было сделано открытие. Они обнаружили над Антарктидой огромную «дыру» в озоновом слое размером с площадью США. Как выяснилось, в небе над Антарктидой высока концентрация соединения, образующегося в момент разрушения молекулы озона хлором.

Это подтвердило тот факт, что использование фреонов создаёт проблему озоновых дыр. Именно поэтому в 1985 г. представителями 44 государств была принята Конвенция об охране озонового слоя, а в 1986 году был подписан Монреальский протокол по ограничению производства и потребления озоноразрушающих веществ.

Что делает озоновый слой

Озоновая дыра не существует постоянно — с изменением ряда факторов она заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, но при этом количество содержания озона на соседних участках значительно уменьшается.

Учёные подсчитали, что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1% вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6%. УФ лучи оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая нас более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, а также разрушают и клетки растений.

Кроме того, истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Ведь озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере T° воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода.

Анализ данных общего содержания озона подтвердил тенденцию уменьшения атмосферного озона, отмеченную в обзорах Всемирной метеорологической организации еще в 1995 года. С 1979 года по настоящее время годовое содержание озона понизилось на 4-5% глобально и примерно на 7% в средних широтах обоих полушарий. В последние десятилетия значительное уменьшение содержания озона, ранее наблюдавшееся в основном над Антарктидой, стало заметно проявляться в районах Арктики и в прилегающих к ним районах Северного полушария.

Исследовательские работы, проведенные в последнее время российскими учёными, установили, что если в период 1979-1993 г.г. происходило уменьшение среднегодового содержания озона, то в дальнейшем ситуация стабилизировалась. Кроме того, с увеличением объема наблюдений, позволяющих все более подробно описывать состояние озонового слоя, появляются новые свидетельства того, что происходящие изменения связаны не только с антропогенными воздействиями, но, и в значительной степени, с изменениями циркуляции атмосферы.

Источник: class-fizika.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.