Причины образования озоновых дыр


Для человека озон является токсичным и при высокой концентрации в воздухе негативно воздействует на органы дыхания. Однако при соблюдении правил безопасности его используют в различных целях, в том числе – в медицине. На протяжении многих лет ученых беспокоит проблема озоновых дыр и пути ее решения.

История открытия озона

Озон – вещество, являющееся модификацией кислорода. В нормальных условиях он представляет собой газ с резким специфическим запахом и голубым оттенком. Озон является примером аллотропной модификации. Это когда один и тот же химический элемент образует молекулы с настолько разной структурой, что в результате появляются новые вещества. Разница между озоном и кислородом состоит в количестве атомов. В кислороде их 2, а в озоне – 3.

Атмосфера Земли
Атмосфера Земли

Факт наличия особого озонового слоя в атмосфере был установлен намного позже. Это произошло в 1912 году, благодаря французским ученым-физикам – Шарлю Фабри и Анри Буиссону. Они занимались исследованием ультрафиолетового излучения. При помощи спектроскопии (изучения спектров разных видов излучения) удалось доказать, что в отдаленных слоях атмосферы присутствует озон. Последующее изучение данного вопроса предоставило специалистам еще больше полезных данных об озоновом слое.

В частности, нужно было понять, насколько высокое содержание озона в атмосфере. Для этого в 1920 году британский физик Гордон Добсон изобрел специальный прибор. Сейчас он носит название в честь изобретателя – Добсоновский озонный спектр. Имеется и соответствующая единица измерения озона – единица Добсона, которая равноценна 10 мкм.

Постепенно специалисты выяснили, как образуется озон в атмосфере. Это происходит за счет взаимодействия ультрафиолетового солнечного излучения и кислорода. Можно долго перечислять пользу озонового слоя, но главное – он обеспечил жизнь на Земле. Если бы озона не было, Земля постоянно подвергалась бы большим дозам солнечной радиации и прочему космическому воздействию. Жизни на нашей планете в такой форме как сейчас могло не быть.

Борьба с увеличением озоновых дыр

Наличие озоновых дыр давно доказано. Также ученые всего мира сошлись в едином мнении относительно причины их возникновения, а именно – воздействия хлорфторуглеводов на атмосферу. Как только проблема уничтожения озона стала актуальной, представители большого количества стран (всех членов ООН и Европейского союза) в марте 1985 года подписали многостороннее экологическое соглашение – Венскую конвенцию об охране озонового слоя.


В дополнение к ней прилагается Монреальский протокол, суть которого заключается в снятии с производства определенных химических веществ, разрушающих озоновый слой. Он вступил в силу с 1989 года. Протокол с тех пор неоднократно подвергался поправкам.

Изображение озоновой дыры (Антарктида)
Изображение озоновой дыры (Антарктида)

Сократить выброс в атмосферу хлорфторуглеводов – единственный способ снизить разрушение озонового слоя. Озон можно получить искусственным путем. Для этого в промышленности используют озонатор – специальное устройство. Но, несмотря на это, заполнить дыры озоном невозможно. Во-первых, озон отличается нестабильными соединениями и со временем распадается самопроизвольно.


Во-вторых, сгенерировать достаточное его количество и доставить к нужным слоям атмосферы практически нереально – масса озона составляет около 3 миллиардов тонн. В-третьих, подобная процедура требует много средств.

Главными источниками хлорфторуглеводов являются старая бытовая техника, содержащая фреон, а также аэрозоли. Современные производители отмечают свою продукцию специальной маркировкой, которая свидетельствует о безопасности для озонового слоя.

Искусственное получение озона вполне возможно и практикуется в промышленности. Однако для заполнения дыр его требуется слишком много. Невозможно произвести и доставить в стратосферу такое количество озона. В любом случае на это потребовалось бы очень много денег. Поэтому единственный способ борьбы с озоновыми дырами – избавиться от основной причины их возникновения. Монреальский протокол, подписанный множеством стран в 1985 году, предусматривает отказ от производства химических веществ, которые разрушают озон.

Поделиться:

Источник: kipmu.ru

Описание

Причины образования озоновых дыр
Высота расположения озонового слоя разнится в зависимости от температурного режима той или иной местности, например, в тропиках он находится в диапазоне между 25 и 30 км, а на полюсах — от 15 до 20 км.


з озон возникает при воздействии солнечного излучения на молекулы кислорода. Процесс диссоциации озона приводит к поглощению большей части опасного ультрафиолета, излучаемого Солнцем.
Толщину слоя принято измерять в единицах Добсона, каждая из которых равна прослойке озона в 10 микрометров, при условии нормального давления и температуры. Минимальной толщиной, ниже которой слой перестает существовать, считается 220 ед. Добсона. Наличие озонового слоя было установлено французскими физиками Шарлем Фабри и Анри Буиссоном в начале ХХ века при помощи спектроскопического анализа.

Озоновые дыры

Есть множество версий насчет того, что именно провоцирует истончение озонового слоя планеты. Некоторые ученые обвиняют в этом антропогенные факторы, другие же считают это естественным процессом. Озоновые дыры — это уменьшение или полное исчезновение данного газа из стратосферы. Впервые это явление было зафиксировано в 1985-м году, оно располагалось на площади около 1 тыс. кв км в антарктическом регионе.
Появление этой дыры было цикличным, она возникала в августе и исчезала в декабре. В то же время в арктическом регионе появилась еще одна дыра, немного меньшего размера. С развитием технологий стало возможно фиксировать образование разрывов озонового слоя в режиме реального времени, и теперь ученые могу с уверенностью утверждать, что их на планете несколько сотен. Самые крупные расположены на полюсах.
Причины образования озоновых дыр

Причины и последствия озоновых дыр


Существует теория, согласно которой озоновые дыры возникают по естественным причинам. Согласно ей, поскольку превращение кислорода в озон происходит в результате воздействия солнечным излучением, то при его отсутствии во время полярной зимы этот газ не вырабатывается. Во время продолжительной ночи уже образовавшийся озон вследствие своей большой массы опускается в нижние слои атмосферы, где разрушается от давления. Эта версия прекрасно объясняет появление дыр над полюсами, но никак не проясняет образование их масштабных аналогов над территориями Казахстана и России, где полярные ночи не наблюдаются.
В последнее время научное сообщество сошлось во мнении, что существуют как естественные, так и спровоцированные человеческой деятельностью причины разрывов озонового слоя. К антропогенному фактору относится повышение концентрации определенных химических веществ в атмосфере Земли. Озон разрушают реакции с хлором, водородом, бромом, хлороводородом, монооксидом азота, метаном, а также фреоном и его производными. Причины и последствия озоновых дыр пока еще не установлены окончательно, но практически каждый год приносит новые открытия в этой сфере.

Чем опасны озоновые дыры?

Причины образования озоновых дыр
Озон поглощает чрезвычайно опасное солнечное излучение, не позволяя ему достигать поверхности планеты.


гда слой этого газа истончается, все находящееся на Земле подвергается обычному радиоактивному облучению. Это провоцирует рост раковых заболеваний, преимущественно локализированных на коже. Для растений исчезновение озона также губительно, в них происходят разнообразные генетические мутации и общее снижение жизненного тонуса. В последнее время человечество все лучше понимает, чем опасны озоновые дыры для жизни на Земле.

Заключение

Осознав опасность уничтожения озона международное сообщество приняло ряд мер, направленных на уменьшение негативного воздействия на атмосферу. В 1987 году в Монреале был подписан протокол, который обязывает свести к минимуму использование фреона в промышленности, так как именно этот газ провоцирует возникновение дыр вне полярных областей. Тем не менее, на разложение уже выпущенного в атмосферу фреона уйдет около сотни лет, так что в ближайшее время количество озоновых дыр в атмосфере Земли вряд ли уменьшится.

Источник: ekologiya.net

Механизм образования

В то время, когда на полюсах наступает долгая полярная ночь, из-за резкого снижения температуры формируются стратосферные облака с ледяными кристалликами. Как следствие, под такими облаками накапливается молекулярный хлор, бром, водород и другие вещества, с которыми вступает в реакцию химически активный озон. Дыра, образовавшаяся в озоновом слое, затягивается тогда, когда наступает полярный день. В это время под действием солнечного света к полюсам направляются потоки воздуха с новыми порциями озона.

Причины появления


Существует много причин образования озоновых дыр, но один из основных факторов, приводящий к падению концентрации озона — это загрязнение окружающей среды в результате хозяйственной деятельности человека.

Химические соединения, обладающие высоким озоноразрушающим потенциалом, это:

  • простые атомы (водорода, хлора, брома);
  • неорганические вещества (хлороводород, моноксид азота);
  • органические вещества (метан, фреоны).

Выбросы промышленных объектов

Отсутствие или низкая эффективность очистительных сооружений на тепловых электростанциях и промышленных объектах приводят к значительному загрязнению атмосферы газодымовыми выбросами. Уголь высокой зольности, который сжигают тепловые электростанции, приводит к образованию углекислого и сернистого газов. От комбинатов по производству химических реагентов, удобрений, пестицидов в атмосферу поступают соединения хлора и фтора.

Ядерные испытания

В результате ядерных испытаний в атмосфере образовывалось огромное количество оксидов азота, способных вступать в реакцию с озоном и разрушать его структуру. И хоть ядерные испытания запрещены ООН в 1996 году, но экологическая проблема, вызванная ими, существует по сей день.


Полёты реактивных самолётов

Запуски космических ракет и полёты сверхзвуковых реактивных самолётов провоцируют выброс в воздушное пространство значительного количества оксидов азота. Это происходит после сгорания топлива в турбинах.

Чем больше мощность турбореактивного двигателя, тем выше температура в камерах его сгорания, и, соответственно, больше азотных окислов выбрасывает это воздушное судно в атмосферу. Согласно подсчётам учёных, ежегодный объём азота, выбрасываемого в воздух, составляет 1 миллион тонн, из них одна треть приходится на воздушный транспорт.

Негативное влияние на озоновую оболочку планеты оказывает и запуск ракетных установок.

Использование минеральных удобрений

Использование минеральных удобрений в сельском хозяйстве служит предпосылкой для формирования в атмосфере окислов азота. Попадая в грунт, компоненты минеральных удобрений вступают в реакции с почвенными бактериями, что приводит к образованию закиси азота, из которой образуются окислы.

Где располагается большинство озоновых дыр


Первая большая брешь в озоновом слое была зафиксирована английским учёным Джо Фарменом над Антарктидой в 1985 году. Дыра увеличивалась в августе и исчезала к наступлению зимнего сезона, к декабрю. Вторая аномальная зона была замечена над Арктикой в 1992 году.

На сегодняшний день значительная по размерам озоновая дыра расположилась над Китаем. Нарушения озонового слоя существуют и над Западной Сибирью — над Хакасией и Тюменью, а также над Омской, Кемеровской, Томской областями и Алтайским краем.

Следует отметить, что со временем озоновые дыры способны затягиваться и образовываться в совершенно иных местах.

Последствия явления

Ослабление озонового слоя усиливает губительное воздействие солнечного излучения на растения, животных и людей.

Увеличение случаев кожных и онкологических заболеваний у людей

Даже незначительные бреши в озоновом пространстве влекут за собой ухудшение сопротивляемости человека к различным заболеваниям, поражения органов зрения. Учёные полагают, что при уменьшении озонового слоя лишь на 1% число заболеваний раком кожи увеличится в тысячу раз. Дело в том, что при увеличении ультрафиолетового облучения меланоциты, находящиеся в коже человека, начинают лавинообразно делиться. Это даёт начало росту меланомы — опасной злокачественной болезни.

Увеличение смертности среди представителей флоры и фауны


Растения оказываются самыми чувствительными к вредному воздействию ультрафиолета. Нарушение функции образования хлорофилла приводит в итоге к исчезновению некоторых видов растений. Это влечёт за собой уменьшение поголовья травоядных животных. Без озоновой защиты поток солнечной радиации, попадая в поверхностные слои воды, вызывает гибель планктона. Это провоцирует недостаток пищи для рыб и млекопитающих, популяция которых так же может стремительно уменьшаться.

Причины образования озоновых дыр

Пути решения проблемы

Чтобы приостановить процесс разрушения защитного озонового слоя, необходимы кардинально новые научные пути решения проблемы. Они должны позволить производить, отапливать и летать без применения веществ с высоким озоноразрушающим потенциалом.

Мероприятия по восстановлению озонового слоя

Чтобы запустить процесс восстановления озонового слоя, необходимо:

  • уменьшать поступление в атмосферу веществ с высоким озоноразрушающим потенциалом;
  • использовать хладагенты, не содержащие хлора;
  • проводить высадки зелёных насаждений;
  • производить подпитку озоном — распылять в стратосфере искусственно созданный озон.

Усовершенствование очистных сооружений на промышленных объектах

Так как большинство крупных промышленных предприятий было построено ещё в середине – конце прошлого века, их очистные сооружения устарели и нуждаются в модернизации. К примеру, на дымоотводящие трубы должны быть установлены специальные фильтры.

Источник: greenologia.ru

Что такое озоновые дыры?

Озоновый слой представляет собой часть стратосферы. Он распространяется на высоте от 12 до 30 км. Чем выше содержание озона, тем более защищена Земля от вредного воздействия солнечных лучей. Интересный факт: впервые об истончении защитной оболочки стали говорить в 1957 году. Озоновая дыра стала угрозой жизни на Земле.

Истончение озонового слоя

Суть проблемы

Источником образования озона является кислород, который испытывает на себе воздействие ультрафиолета. Такая реакция приводит к тому, что планету окутывает слой газа, через который не проникает радиация. Проблеме истончения озонового слоя начали уделять большое внимание в 80-х гг. 20 века. Первооткрывателем явления заслуженно считают ученого из Великобритании Дж.Фармена.

Озоновый слой

В таких местах наблюдается уменьшение количества озона. Его концентрация снижается до 30-35%. Через эти участки ультрафиолетовые лучи беспрепятственно проникают сквозь атмосферу и сжигают все живое на планете.

Места появления дыр

Дж. Фарменом в составе исследовательской группы в 1985 году была обнаружена самая большая ОД над Антарктидой. При этом появлялась эта аномалия летом, в августе. Зимой же, в декабре-январе, газ начинал уплотняться и затягивал образовавшееся летом отверстие настолько, что оно полностью исчезало. Продолжив исследование, ученые нашли множество других небольших ОД. Дыры локализовались над Арктикой, существовали примерно 7 дней, после чего оболочка восстанавливалась.

Сейчас карта озоновых дыр постоянно меняется, что обусловлено временем года. Чаще всего они образуются в теплые периоды. Критические точки, где наблюдается истончение оболочки, находятся на высоте 19 км над Землей.

Как образуются ОД?

Существует несколько причин появления ОД. Одна из них, по мнению специалистов, обусловлена естественными природными явлениями, которые наблюдаются на полюсах Земли. Теоретическое обоснование наличия данной аномалии сводится к существованию полярных ночей, во время которых солнечные лучи не достигают поверхности Земли, что не дает возможности образовываться озону. Это приводит к появлению стратосферных облаков, с которыми переносятся мелкие кристаллики льда, содержащие хлор. Данное вещество разрушительным образом воздействует на атмосферу.

Полярная ночь

Еще одна причина, которая негативно отражается на состоянии защитной оболочки, – периоды вулканической активности, которые наблюдаются на поверхности Земли. При извержении вулканов происходили и до сих пор случаются интенсивные выбросы продуктов сгорания, которые способствуют разрушению слоев стратосферы.

Фреон, представляющий собой группу углеводородов с атомами фтора, тоже оказывает сильное негативное воздействие на целостность защитных слоев.

Озоновая дыра образуется в результате разрушения озона под воздействием химических соединений, выбрасываемых в атмосферу в результате антропогенных факторов.

Основные разрушители озонового слоя

Технический прогресс и ОД неразрывно связаны друг с другом. Главным источником вредных веществ, которые разрушают озон, являются различные заводы, фабрики, газовые ТЭЦ и т. д. Их выбросы, содержащие такие элементы, как водород, бром, кислород, продукты сгорания, попадая в атмосферу, снижают количество озона, что и приводит к истончению защитной оболочки.

Большое количество энергии, которая выделяется в ходе ядерных испытаний, сопровождается выделением азота. Это вещество вступает в реакцию с озоном, уничтожая его. Специалисты подсчитали, что в период с 1950 по 1970 год в результате взрывов на атомных полигонах в атмосферу было выброшено более 3 млн. тонн азота.

ТЭЦ

Окислы этого элемента вырабатываются в двигателях реактивных самолетов. С увеличением мощности мотора повышается температура в камерах сгорания. Ежегодно азот выбрасывается в атмосферу в количестве более 1 млн. тонн. 1/3 из этого количества приходится на работу двигателей реактивных воздушных средств.

Минеральные удобрения, в большом количестве используемые в сельском хозяйстве, тоже оказывают губительное воздействие на озон. Химические элементы, входящие в них, вступая в реакцию с бактериями, находящимися в почве, вырабатывают азот, который впоследствии окисляется.

Гипотезы о естественном происхождении ОД

Российские исследователи указывают на то, что утончение слоя озона есть явление, которое было порождено только естественными причинами. Так, в 1999 году была опубликована научная работа, автором которой стали А.П.Капица и А.А.Гаврилов. Она была издана на базе МГУ НПО “Тайфун”. Согласно мнению российских ученых, уменьшение озонового слоя наблюдалось на Земле и до того, как оно было обнаружено их английскими коллегами.

А.П.Капица и А.А.Гаврилов экспериментальным путем определили, что существует ряд факторов естественного характера, который способствует снижению количества озона в стратосфере, и воздействие этих факторов постоянно увеличивается. В таким местах и может образоваться озоновая дыра. Ее возникновение обусловлено естественными природными явлениями, а не антропогенным влиянием, которое, хотя и наносит вред окружающей среде, но в меньшей степени, чем предполагают.

К каким последствиям для человечества может привести истощение озонового слоя?

Экологи видят опасность уменьшения количества озона в том, что стратосфера будет беспрепятственно пропускать вредные для всего живого ультрафиолетовые лучи. Это воздействие оказывает влияние и на человека: растет число заболеваний онкологического характера. Ученые пришли к выводу, что, если концентрация озона снизится еще хотя бы на 1%, количество людей, больных раком, увеличится на 7000 человек в год. Первое место займут кожные заболевания, а затем онкологические болезни, поражающие другие органы человеческого организма.

Кожные болезни

Другое последствие ОД – сокращение растительности на Земле. Уменьшение этого вида покрова приведет к гибели животных на земной поверхности и, как следствие, в морских глубинах. Уже сейчас вымирание некоторых видов животных обусловлено процессами, происходящими в слоях атмосферы.

Ученые хорошо понимают, чем опасны ОД, поэтому призывают к тому, чтобы были приняты меры к восстановлению слоя озона, в противном случае этот природный катаклизм может привести к непредсказуемым последствиям на Земле.

Прогнозы на будущее

ОД относят к разряду важнейших экологических вопросов мирового масштаба. Ученые многих стран ведут постоянное наблюдение за процессами, происходящими в стратосфере, отмечая увеличение или уменьшение слоя озона, а также определяя факторы, которые влияют на это. Интересно, что в некоторых регионах можно заметить положительную динамику в восстановлении необходимого для Земли элемента.

Наибольший размер имела ОД над Антарктидой в 2000 году. За прошедший период она не увеличилась, наоборот, наблюдается тенденция в ее затягивании. Ее площадь уменьшилась более чем на 4 млн. км². На это повлияло международное соглашение, которое было подписано в 1987 году в Монреале. Согласно этому документу, все страны должны минимизировать выброс азота и других вредных веществ в атмосферу, сократить транспорт. Наибольших успехов в этом деле достиг Китай. Правительство ввело квоты на производство автомобилей.

Еще один фактор, который благоприятно влияет на решение данной экологической ситуации, заключается в использовании источников альтернативной энергии, например силы ветра или солнца.

Альтернативные источники энергии

Большинство прогнозов, исследований, касающихся последствия расширения ОД, публикуются в научном журнале «Science». Ежегодно проводятся различные конференции, посвященные этому вопросу. Так, выводы Парижской Конференции по климату звучат оптимистично.

Дыра над Антарктидой к 2021 году исчезнет, если озоновый слой увеличится благодаря снижению вредных выбросов в атмосферу.

Как предупредить истощение озонового слоя?

Ученые заняты не только вопросами восстановления истощенной озоновой оболочки, но и ищут способы, как предупредить появление ОД. Для этого необходимо бороться с выработкой веществ, содержащих хлорфторуглероды, в мировом масштабе. Такое решение было принято в Монреале в 1989 году. Предупредительные способы истощения озонового слоя, пути решения должна искать вся мировая общественность, поскольку существование дыр влияет на экологию всей Земли.

Глобальное потепление

Чтобы снизить риск появления новых дыр в озоновой оболочке, необходимо вести постоянные научные разработки с целью выделения и ликвидации таких способов производства, выработки энергии, которые не будут приносить вреда окружающей среде. Существует острая необходимость в том, чтобы начать повсюду устанавливать на дымящие трубы заводов и фабрик сооружения по очистке, заменять химические удобрения на органические. Важным этапом в защите слоя из озона станет переход транспортной системы, работающей на нефтяных продуктах, на электричество.

Можно ли восстановить озоновый слой?

Методы

Предотвращение вредных выбросов не единственный способ сохранить защитный слой Земли. Один из эффективных методов экологи видят в том, чтобы распылять озон, созданный искусственно, на высоте 15-30 км над поверхностью Земли с помощью специальных летательных аппаратов. И это хорошее решение, поскольку оно позволит заполнить пустоты в стратосфере.

Устранение озоновых дыр

Однако данный метод имеет и ряд недостатков. Он является дорогостоящим, поэтому применить его можно только в том случае, если будут привлечены финансовые средства нескольких стран. Кроме того, за один раз доставить к месту ОД можно небольшое количество озона, процесс его перевозки является сложным и несет опасность для людей, осуществляющих ее.

Мифы

Озоновая дыра стала причиной появления некоторых заблуждений. Например, многие полагают, что истончение возникает только в Антарктиде. Однако ОД могут появиться в любых местах Земли. Некоторые промышленники пытались снизить значение экологического вопроса, поскольку боялись потерять доходы от своих предприятий. Однако умалить масштаб бедствия не удалось.

Существует ложное представление о том, что фреоны имеют большую массу, поэтому не могут достигать стратосферы, оседая в земле, не нанося ей вреда. Но оказавшись даже в нижних слоях, эти вещества могут смешаться с другими элементами и уже вместе с ними подняться к защитному слою.

Источник: medru.su


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.