Озон и жизнь на планете
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное
государственное бюджетное
высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет
имени Т. Ф. Горбачева»
Кафедра химической технологии твердого топлива и экологии
Контрольная работа
По экологии
на тему: «Озон и жизнь на планете»
вариант № 22
Выполнила:
студентка группы СПбт-111
Кузнецова Е.В
Проверил:
Кемерово 2014г.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Роль озона и озонового экрана для жизни нашей планеты…………………..3
2 Экологические
проблемы атмосферы………………………………
2.1. Уменьшение
озонового слоя и факторы,
2.2. Озоноразрушающие вещества и механизм их действия………………..6
2.3. Производство озоноразрушающих веществ в России………………….6
2.4. «Озоновые
дыры»………………………………………………………....
3 Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле…………….…9
4 Как можно помочь своей планете……………………………………….…..10
4.1. Принимаемые
меры по защите озонового слоя…
Заключение……………………………………………………
Список литературы ……………………………………………….…………...14
1. Роль озона и озонового экрана для жизни нашей планеты.
Озон – трёхатомный кислород (О3), газ довольно редкого интенсивного синего цвета, при низких температурах (-1120С) превращается в темно-синюю жидкость, а при более низком охлаждении образует темно - фиолетовые кристаллы. Озон чрезвычайно ядовит (даже больше, чем угарный газ), предельно допустимая концентрация его в воздухе 0,00001 %. Отчасти голубой цвет атмосферы Земли обязан озону. Озон присутствует в атмосфере над Землёй от 15 до 50км, очень в незначительной концентрации – даже до высоты 70 км. Максимальная его концентрация находится на высоте около 40 км над поверхностью Земли.
Озоновая среда – агрессивная среда, коррозирующая железо, разъедающая органические соединения, является дезинфицирующим раствором (в жидкостях).
Большая
часть озона образуется в верхних
слоях атмосферы под действием
ультрафиолетового излучения.
Ультрафиолет
разбивает на атомы молекулы
обыкновенного кислорода, и
Об озоновом слое атмосферы учёные узнали в 70 - е годы ХХ столетия. Наряду с видимым светом, Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Особую опасность представляет коротковолновая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Всё живое на Земле защищено от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, обладающего высокой биологической активностью, т.к. свыше 90% его поглощается озоновым слоем, так называемым озоновым экраном. (По материалам «Cправочника по охране геологической среды»)
Озоновый экран - слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7-8 км (на полюсах) и 17-18км (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией озона, отражающий жёсткое коротковолновое (ультрафиолетовое) космическое излучение, опасное для живых организмов. Основная масса озона находиться в стратосфере. Толщина стратосферного озонового слоя, приведенная к нормальным условиям давления атмосферы (101,3 Мпа) и температуры (00 С) на поверхности Земли, составляет около 3 мм. Но реальное количество озона зависит от времени года, от широты, долготы и многого другого. Этот слой защищает людей и живую природу так же и от мягкого рентгеновского излучения. Благодаря озону стало возможно возникновение на Земле жизни и её последующая эволюция. Озон сильно поглощает солнечную радиацию в различных участках спектра, но особенно интенсивно – в ультрафиолетовой части (с длиной волн менее 400 нм), а с большей длиной волн (более 1140 нм) – значительно меньше.
Озон, образуемый
близко от поверхности Земли, называют
вредным. В приземных слоях
озон образуется под действием случайных
факторов. Он возникает во время
грозы, при ударе молнии, работе рентгеновского
оборудования, его запах можно
ощутить возле работающей копировальной
техники. В загрязнённом оксидами озона
воздухе под действием
К счастью, природа наградила человека обонянием. Концентрация 0,05 мг\л, которая намного меньше предельно допустимой концентрации, прекрасно ощущается человеком, и он может почувствовать опасность. Запах озона – это запах кварцевой лампы.
Но если озон находится на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. До поверхности земли доходит всего 47% солнечной радиации, около 13% солнечной энергии поглощает озоновый слой в стратосфере, остальное поглощают облака.
2. Экологические проблемы атмосферы
2.1. Уменьшение озонового слоя и факторы, влияющие на него.
В последнее время ученые сильно озабочены загрязнением атмосферы и состоянием озонового слоя. Под загрязнением атмосферы понимают изменение её состава при поступлении примесей. Вещества - загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли (диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу и находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии). Космические ракеты, высотная авиация, испытания ядерного вооружения, глобальное истребление лесов, применение фреонов, а также загрязнение воздуха – факторы, разрушающие озоновый слой Земли. Фактором, сильно воздействующим на состояние атмосферы, является извержение вулканов. Все эти факторы могут нарушить нормальное функционирование озонового слоя Земли. Антропогенные факторы, т.е. появляющиеся в результате деятельности человека, несут большой вред состоянию озонового слоя нашей планеты. Глобальное загрязнение атмосферы фреонами (синтезируемыми людьми соединениями – фторхлоруглеродами), оксидами азота и другими веществами – возможно уменьшить.
2.2. Озоноразрушающие вещества и механизм их действия
Впервые фреоны начали применять в 20-х годах прошлого века. Фреоны – инертные, негорючие, несложные в производстве вещества, получили широкое распространение в аэрозолях как растворители, их используют в огнетушителях, при эксплуатации холодильного оборудования в качестве охлаждающих жидкостей, при изготовлении одноразовой посуды из полистирола и упаковок для фасовки и хранения продуктов.
2.3. Производство озоноразрушающих веществ в России
Суммарно производство озоноразрушающих веществ в России (2004г.) можно представить в виде диаграммы
Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, они преображаются. Молекулярные связи разрушаются. В результате выделяется хлор, который при соединении с озоном разрушает его:
О3 + Cl2 O2 + O + Cl2
Одной молекулы хлора хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона и тем самым уменьшить его количество в атмосфере. В мире ежегодно производится более миллиона тонн фреонов. Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Озон вступает в активные фотохимические реакции с фреонами, оксидами азота. Фреоны разлагаются, высвобождая атомарный хлор, который разрушает озоновый слой. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.
Темпы загрязнения атмосферы некоторыми озоноразрушающими веществами начали замедляться. К 2030г их производство должно быть полностью прекращено. За последние 15 лет количество фреоновых выбросов резко сократилось: с 1,1 млн. тонн до 160 тыс. тонн на сегодняшний день. Фреоны очень медленно выводятся из атмосферы и живут в ней десятки лет, (а некоторые – и 139 лет!) (по материалам аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»)
2.4. «Озоновые дыры»
В «озоновой дыре» содержание озона меньше, чем в самом экране. Здесь содержание этого газа ниже нормы на 30 - 50 %. Защитные свойства этого озонового слоя уменьшаются. Более 2000 лет общее количество озона менялось незначительно. Об этом свидетельствует реконструкция газового состава атмосферы, сделанная по результатам анализа пузырьков воздуха из Антарктических ледовых кернов.
В 1974 г американские учёные Ш. Роуланд, М. Молина обнаружили, что озоновый слой Земли разрушается под воздействием хлора, который содержится в фреонах. С этих пор научный мир раскололся на две части. Одни полагают, что колебания в толщине озонового слоя вполне закономерны и регулируются вполне закономерными, естественными природными процессами; другие считают, что в озоновых страданиях виноваты люди с их техническим воздействием на окружающую среду.
В 1995 году ученые Роуланд, Молина и немецкий ученый П. Крутцен были удостоены Нобелевской премии за исследования в области образования и распада озона в земной а атмосфере. Концентрация озона обычно повышена в полярных и приполярных областях. Исследуя концентрацию озона в атмосфере с помощью спутниковых наблюдений, ученые обратили внимание, что общее содержание стратосферного озона каждой весной уменьшается: в 1986 – 1991г.г. его количество над Антарктидой было на 30 – 40% ниже, чем в 19967 –1971 г.г., а в1993 году общее содержание стратосферного озона уменьшилось на 60%, и 1987 – 1994 г.г. его малое количество оказалось рекордным: почти в четыре раза меньше нормы. В 1994г в течение шести весенних недель над Антарктидой озон полностью исчез в нижних слоях стратосферы.
Так значительное
истощение озона каждой весной было
установлено сначала над
Размеры озоновой дыры, также как и содержание озона в ней, может меняться в значительных пределах. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количества озона в соседних участках снижается. Дыры могут даже перемещаться. Например, зимой 1992 г слой озона над Европой и Канадой стал на 20% тоньше.
Сейчас в мире работает более 120 озонометрических станций, 40 из них – на территории России. Измерение общего содержания озона с Земли обычно производятся с помощью спектрофотометра Добсона. Точность таких измерений составляет +1-3%. В России для измерения общего содержания озона чаще используют фильтровые озонометры, точность их измерений несколько ниже. Распределение озона в атмосфере изучают и с помощью приборов, установленных на спутниках ( в России –спутник « Метеор», в США – спутник « Нимбус»).
Озоновая дыра образуется над теми территориями, где сосредоточены предприятия, производящие озоноразрушающие вещества. В 70-80-х гг снижение концентрации озона над территорией России было эпизодическим. Но со 2-ой половины 90-х гг в зимнее время это явление стало наблюдаться над обширными районами России уже регулярно. Озоновые дыры в последние годы образуются над Сибирью и Европой, что ведёт к увеличению заболеваемости раком кожи у людей и другими заболеваниями. Это непременно отразится также и на других обитателях планеты (по материалам сайта www.nature.ru).
3. Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле
Уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы всего на 1% в масштабах планеты вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6 % у людей и животных, до 150 тысяч случаев катаракты, так как на 2% увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая его более восприимчивым к инфекционным заболеваниям, (например, к малярии). Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений – от деревьев до злаков, снижают скорость роста фитопланктона, ускоряют вымирание животных морских и океанических форм жизни из-за уменьшения количества растительной пищи. Прорыв через озоновую дыру солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50 – 100 раз, увеличивает число лесных пожаров.
Ещё тревожит
и то, что истощение озонового
слоя может непредсказуемо изменить
климат Земли. Озоновый слой задерживает
тепло, рассеивающееся с поверхности
Земли. При разложении озона выделяется
тепло, которое повышает температуру
стратосферы, создает «одеяло» вокруг
Земли. По мере уменьшения количества
озона в атмосфере температура
воздуха снижается, изменяется направление
господствующих ветров и меняется погода.
Результатом могут стать
4. Как можно помочь своей планете.
4.1. Принимаемые меры по защите озонового слоя.
Международное
сообщество, озабоченное этой тенденцией,
уже ввело ограничения на
- сотрудничество в области исследования веществ и процессов, которые влияют на изменения в озоновом слое;
- создание альтернативных веществ и технологий;
- наблюдение за озоновым слоем;
- сотрудничество в области разработки и применения мер, контролирующих деятельность, приводящих к неблагоприятным воздействиям в озоновом слое;
- сотрудничество в разработке и передаче технологий и научных знаний.
В 1987 г правительство 56 стран (в том числе и СССР), подписали Монреальский протокол, по которому производство фторхлоруглеродов должно уменьшиться вдвое уже к началу ХХI века. Более поздние соглашения – 1990г в Лондоне, 1992г – в Копенгагене, содержат призыв полностью прекратить производство этих веществ.
Легче всего было решить проблему замены фреонов на другие вещества в аэрозолях – их заменяют на углеводордные пропелелленты типа пропана или бутана. В Росcии аэрозоли с углеводородным пропеллентом с 1994г выпускает АО « Хитон» в Казани.
Внедрение озонобезопасных веществ вызывает наибольшие трудности в производстве холодильной техники. Новые, не разрушающие озон, хладагенты уже существуют, такие как хладоны R-134А, R-404A, R-407C, R-507 и некоторые другие. Их изготавливают, правда, не в России. Они очень дороги. Производители новых хладонов не скрывают, что на смену этим новым хладонам придут другие, ещё лучшие (одним из ведущих производителей их является американская корпорация «Дюпон»). Существующие сегодня новые хладоны долго не задержатся на рынке.
Фактически взят курс на замену хладагента каждые 5-6 лет (а вместе с этим масла, запчастей, если не всего оборудования). То, что стало нормой на Западе в бытовой технике, переносится на промышленный холод. Какой потребитель это выдержит? Тем более в России и на просторах СНГ. Всё это связано с огромными затратами. Экономические трудности здесь велики, поэтому в холодильном оборудовании до сих пор в основном используются фреоны. Только в России для разовой заправки всего холодильного оборудования потребовалось бы 30-35 тыс.тонн фреонов. Ежегодное его количество для дозаправки составляет 4,5 тыс. тонн.
Фреоновый кризис заставил разрабатывать новые перспективные способы получения холода. Компрессорные холодильные машины доживают последние десятилетия. Скорее всего, основным источником холода в промышленных холодильных установках станут идущие с поглощением тепла эндотермические химические реакции. Согласно теоретическим оценкам, энергетическая эффективность таких охладителей ожидается в 1,5 – 2 раза выше, чем у компрессорных систем (по материалам книги Киселёва В.Н. «Основы экологии» и аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»).
Заключение
Во всём мире уже затрачены миллиардов долларов только на то, чтобы не дать озоновому слою прохудиться окончательно. Учёные подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая человеческая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объёме потребуется 100-200 лет.
Многие учёные по – прежнему продолжают считать, что разговоры об «озоновых дырах» – буря в чашке воды. И, возможно, затеяна она несколькими западными компаниями, которые имеют свой очень немалый экономический интерес в этой проблеме. Мы тоже задумались, а только ли человек виноват в уменьшении озонового слоя? Наверное, нет. Возможно, и не фреоны - главные виновники разрушения озона. Российские исследователи с геологического факультета МГУ связывают появление озоновых дыр с выбросами водорода и метана из глубинных океанических разломов, по сравнению с которыми любые человеческие холодильники выглядят жалко. Важны все факторы. Катастрофические извержения вулканов с громадными выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, океанические разломы, вызывающие мощные цунами и тайфуны, землетрясения с разломами земной коры вызывают мощные выбросы газов и пыли в атмосферу. На эти факторы человек повлиять не может. Возможно, они имеют гораздо большее значение в нарушении озонового слоя планеты, чем влияние человека. Ведь вулканы извергались всегда и в составе выбросов тоже присутствуют производные фтора и хлора. Камчатские вулканы и вулканы в Индонезии выбрасывают в атмосферу природные газы, сходные по составу с фреоном-11 и фреоном-12. Озоновый слой Земли реставрируется теми же солнечными лучами, которые его и создают. Ничего необратимого не происходит. Главное здесь – периодические колебания. Об этом убедительно говорят спутниковые наблюдения.
Люди знают, что за полным исчезновением озона из атмосферы последует катастрофа: непременная гибель всего живого, включая и человека. Но этого не должно произойти. Мы верим, что человек поможет нашей планете не болеть. Сегодня люди думают и принимают меры, чтобы уменьшить своё отрицательное влияние на изменения в атмосфере и разрушении озонового слоя.
Список литературы
1. Кароль. И.И., Киселёв А.А. Кто или что разрушает озоновый слой Земли?// Экология и жизнь.- 1998.- № 3 – с.30-33
2. Снакин В. Экология и охрана природы. Словарь – справочник. - Под ред. академика Яншина А.Л.- М.: Akademia. 2000.- 362-363.
3. Яншин А.Д. Научные проблемы охраны природы и экологии // Экология и жизнь.-1999.-№ 3 -с.8-9.
4.Справочник по охране геологической среды. Т.1./ Г.В. Войткевич, И.В. Голиков и др./ Под ред. Войткевича Г.В. – Ростов-на –Дону : Феникс,1996. -
