Озоновый экран земли. Мероприятия по защите озонового слоя

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(НИУ «БелГУ») 

ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕСА И СЕРВИСА 

КАФЕДРА СЕРВИСА 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭКОЛОГИЯ» 

На тему: «Озоновый экран земли. Мероприятия  по защите озонового слоя» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:                                                                                 М.А. Бритвина

Студентка группы 171104                                                          
 
 
 
 
 
 
 
 
 

БЕЛГОРОД 2011

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ…...………………………………………………………….……….3

1. Из истории………………...…….……………………………….………...4
2. Озоновый слой – щит земли……………..…………………………..…...5
3. Озоновый слой………………..………………………………….......……8
4. Механизм Чэпмана………………….……………………………....…..…9
5. Пути гибели озона…………………………..……………..……………...10
6. Мероприятия по защите озонового слоя………………….………….….11
7. Проведение Международного дня защиты озонового слоя в России...12
8. Программа проведения Международного дня защиты озонового слоя………………………………………………………………………...13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….14

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………..15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 Современный мир отличается необычайной сложностью и противоречивостью событий, он пронизан противоборствующими тенденциями, полон сложнейших альтернатив, тревог и надежд.

 Конец ХХ века характеризуется мощным рывком научно технического прогресса, ростом социальных противоречий, резким демографическим взрывом, ухудшением состояния окружающей человека природной среды. 

 Поистине, наша  планета никогда раньше не  подвергалась таким физическим  и политическим перегрузкам, какие  она испытывает на рубеже ХХ  – ХХI веков. Человек никогда ранее не взимал с природы столько дани и не оказывался столь уязвимым перед мощью, которую сам же и создал.

 Что же  несет нам век грядущий - новые  проблемы или безоблачное будущее?  Каким будет человечество через  150, 200 лет? Сможет ли человек  своим разумом и волей спасти  себя самого и нашу планету  от нависших над ней многочисленных  угроз?

 Эти вопросы  наверняка волнуют очень многих, но многие ли на нашей планете  всерьез задумывались над ними, или посвятили этому жизнь??? 

 Сегодня,  в России, труд по охране окружающей  среды не очень ценится. Да  и в любом другом государстве  или стране людей, действительно  занимающихся проблемами экологии  не очень много. А все остальные  жители планеты вообще недооценивают  свое влияние на природу. По  сути, человечество занимается самоубийством.

XX век принес  человечеству немало благ, связанных  с бурным развитием научно-технического  прогресса, и в то же время  поставил жизнь на Земле на  грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация  добычи и выбросов, загрязняющих  Землю, приводят к коренным  изменениям в природе и отражаются  на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно  сильна и настолько широко  распространена, что возникают глобальные  экологические проблемы. Имеются  серьезные проблемы загрязнения  (атмосферы, вод, почв), кислотных  дождей, радиационного поражения  территории, а также утраты отдельных  видов растений и живых организмов, оскудения биоресурсов, обезлесения  и опустынивания территорий. 

 Проблемы  возникают в результате такого  взаимодействия природы и человека, при котором антропогенная нагрузка  на территорию превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов  к антропогенным воздействиям. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИЗ  ИСТОРИИ 

С начала 20 века ученые наблюдают за состоянием озонового  слоя атмосферы. Сейчас уже все понимают, что стратосферный озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению в нижние слои атмосферы  жесткого космического излучения - ультрафиолета-В. 

16 сентября 1987 г.  был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Впоследствии по инициативе ООН этот день стал отмечаться как День защиты озонового слоя.

 С конца  70-х годов ученые стали отмечать  неуклонное истощение озонового  слоя. Причиной тому стало проникновение  в верхние слои стратосферы  озоноразрушающих веществ (ОРВ), используемых в промышленности, молекулы которых содержат хлор или бром. Хлорфторуглероды (ХФУ) или другие ОРВ, выпущенные человеком в атмосферу, достигают стратосферы, где под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца их молекулы теряют атом хлора. Агрессивный хлор начинает разбивать одну за другой молекулы озона, сам при этом не претерпевая никаких изменений. Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет. Расчетным путем доказано, что за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100 000 молекул озона. 

 По мнению  врачей, каждый потерянный процент  озона в масштабах планеты  вызывает до 150 тысяч дополнительных  случаев слепоты из-за катаракты,  на 2,6 процента увеличивается количество  раковых заболеваний кожи, значительно  возрастает число болезней, вызванных  ослаблением иммунной системы  человека. Наибольшему риску подвержены  жители северного полушария со  светлой кожей. Но страдают  не только люди. УФ-В излучение, к примеру, крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности океана. Озоновая проблема, первоначально поднятая учеными, вскоре стала предметом политики.

Все развитые страны, за исключением Восточной Европы и бывшего СССР, к концу 1995 г. в  основном завершили поэтапное сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ. С целью оказания помощи остальным государствам был создан Глобальный экологический фонд (ГЭФ). 

 По данным  ООН, благодаря согласованным  усилиям мирового сообщества, предпринятым  в последнее десятилетие, производство  пяти основных видов ХФУ сократилось  более чем вдвое. Темпы прироста  озоноразрушающих веществ в атмосфере уменьшились. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ОЗОНОВЫЙ  СЛОЙ – ЩИТ ЗЕМЛИ 

Озон представляет собой едкий, слегка голубоватый  газ. Его молекула состоит из трех атомов кислорода (O₃), так что озон является «химическим родственником» более стабильного и изобилующего в атмосфере вещества, необходимого для дыхания человека, состоящего из двух атомов кислорода (О₂). Озон образуется, когда молекула кислорода распадается на атомы под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения. Атомы кислорода вступают в связь с молекулами кислорода, при этом образуется озон (О+ О₂—>O₃). 

Свойства озона:

• Способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца
• Озон - сильнейший окислитель (попросту яд), поэтому приземный озон опасен
• Способность поглощать инфракрасное излучение земной поверхности Способность прямым и косвенным образом влиять на химический состав атмосферы

В отличие от других атмосферных составляющих озон появился в атмосфере исключительно  химическим путём и является наиболее молодой атмосферной компонентой. Наиболее ценным с экологической  точки зрения свойством озона  является его способность поглощать  биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца; в то же время  как химическое соединение озон является сильнейшим окислителем (попросту ядом), способным при непосредственном контакте отравить ту самую флору  и фауну, которую он защищает в  качестве стратосферного озонового  слоя. Помимо этого озон является эффективным  парниковым газом. И, наконец, озон оказывает  заметное влияние на малые активные составляющие атмосферы (такие, например, как гидроксильный радикал), а  через них - и на стабильные компоненты, которые как и сам озон поглощают и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Тем самым озон оказывает не только прямое, но и косвенное влияние на парниковый эффект и уровень поверхностного УФ излучения.

Растительность  на суше появилась лишь чуть более 400 миллионов лет тому назад, когда  содержание кислорода составило  примерно 0,5, а озона - 0,7 современного уровня, что оказалось достаточным, чтобы защитить живые клетки от коротковолнового солнечного излучения. До этого момента жизнь развивалась исключительно в водной среде, которая и обеспечивала соответствующую защиту вместо озонового слоя. Накопление кислорода в атмосфере до появления растений на суше происходило за счёт процессов фотосинтеза в океане, а также за счёт дегазации базальтовой магмы. Оба этих источника атмосферного кислорода продолжают действовать и сейчас, причём доля океана в фотосинтезе кислорода составляет 80%. 

Существует «хороший озон» и «плохой озон». «Плохой озон» - ученые называют фотохимическим смогом, поразившим такие крупнейшие города, как, например, Лос-Анджелес, Мехико, Денвер, Чикаго, Нью-Йорк и многие другие. Существуют принципиальные отличия между «плохим» и «хорошим» озоном. Если на время оставить широко распространенную проблему городского смога, то окажется, что приблизительно 90 процентов озона Земли - это озон стратосферы, слоя атмосферы, расположенного высоко над земной поверхностью. Стратосфера располагается над тропосферой, нижним слоем атмосферы, толщина которого составляет километры. В тропосфере воздух наиболее плотный и там происходит большая часть преобразований, связанных с формированием погоды. Стратосфера начинается на высоте 8 км над полюсами (17 км над экватором) и простирается вверх на высоту приблизительно 50 км .

Озон в стратосфере  обычно относят к «хорошему» озону, так как он предохраняет землю  от разрушительного ультрафиолетового  излучения. Большая часть из оставшихся 10 процентов «плохого» озона находится  в приземном слое атмосферы - тропосфере - и, достигнув определенных концентраций, он представляет опасность для здоровья и благополучия населения.  

Непосвященные наблюдатели, те, кто главным образом  слышат о проблеме фотохимического  смога и не слышат об ультрафиолетовом излучении, могут предположить, что  в атмосфере Земли содержится слишком много озона. В некотором  роде они правы. Да, слишком много  в одних местах. Но существует опасность  того, что его может оказаться слишком мало там, где он необходим. Следует уточнить, однако, что и понятие «много» относительно. Молекулы озона в земной атмосфере встречаются крайне редко. 

Концентрация  молекул озона в атмосфере  ниже, чем одна молекула O₃ на каждый миллион молекул воздуха. Такое соотношение одновременно как подчеркивает, так и дает неверное представление о том, какую критическую роль играет озон в глобальной экологической системе. Ключевой момент заключается в том, что озон поглощает солнечное ультрафиолетовое излучение (УФ излучение с длиной волны в диапазоне между 280 и 320 нанометров, способное повредить ДНК живых организмов). Это свойство делает озон незаменимым элементом защиты человека от УФ излучения, способного нанести огромный биологический вред.

Общее количество озона в атмосфере, если его сжать  до плотности воздуха у поверхности  Земли, составит слой толщиной приблизительно в 3,5 миллиметра. И эта тонкая пленка является одним из ключевых факторов, делающих окружающую среду планеты  пригодной для жизни человека.

Ни климат, ни погода не являются статичными системами. То же верно и для озона. Количество озона в стратосфере сильно различается  в зависимости от географической широты, от высоты расположения в слоях  атмосферы и от времени года. Показатели концентраций O₃ могут также меняться год от года. Например, общее количество озона в северных умеренных широтах показывает сильную корреляцию с сезонными циклами. Согласно данным Шервуда Роуленда, опубликованным в 1990 году в издании «Амбио», наиболее высокие концентрации озона в этих широтах отмечены в марте-апреле и наименьшие в октябре-ноябре. По мнению ученого Памеллы Зурер, естественные колебания озона могут достигать 25 процентов в высоких широтах. Эту информацию она опубликовала в 1993 году в журнале «Новости химии и инженерии». 

В дополнению к сказанному нужно напомнить, что молекулы озона постоянно образуются и разрушаются в стратосфере. Новые молекулы озона непрерывно возникают в процессе химических реакций, происходящих на солнечном свету. Когда молекулы озона подвергаются воздействию солнечных лучей, они распадаются на очень активный элемент - атомарный кислород (О). Атомарный кислород вступает в реакцию с молекулами кислорода с образованием озона.

Так как механизм создания молекул озона находится  в балансе с механизмом их разрушения, то среднее количество озона в  стратосфере ученые считают величиной  сравнительно постоянной с момента  образования современной атмосферы  Земли. Политические и экологические  проблемы, связанные с озоном стратосферы, вызваны такими химическими веществами, как хлорфторуглероды и галогены. 
 

ОЗОНОВЫЙ  СЛОЙ 

Озо́новый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О2, образуя озон (О3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов[1] и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20—25 км, наибольшая часть в общем объёме — на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

МЕХАНИЗМ  ЧЭПМАНА 

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

Реакции образования  озона :

О2 + hν → 2О.

О2 + O → О3. 

Фотолиз молекулярного  кислорода происходит в стратосфере  под воздействием ультрафиолетового  излучения с длиной волны 175—200 нм и до 242 нм. 

Озон расходуется  в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом:

О3 + hν → О2 + О.

О3 + O → 2О2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПУТИ  ГИБЕЛИ ОЗОНА 

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

Азотный цикл (NOx):

N2O + O(1D) → NO + NO,

О3 + NO → NO2 + О2,

NO2 + О → NO + О2. 

Водородный цикл (HOx):

Н2O + O → OH + OH,

ОН + О3 → НО2 + О2,

НО2 + О3 → ОН + 2О2. 

Хлорный цикл (ClOx):

CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl,

Cl + O3 → ClO + O2,

ClO + O → Cl + O2. 

Стратосферная химия озона (см. рис. 1)

                                    (рис.1)

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОЗОНОВОГО  СЛОЯ 

О Международном  дне защиты озонового слоя

16 сентября 1987 года 36 стран подписали Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, – документ, согласно которому страны-участники должны поэтапно ограничить, а затем полностью прекратить производство и потребление озоноразрушающих веществ. На сегодняшний день Протокол ратифицирован 196 государствами, т.е. всеми странами, входящими в ООН. Монреальский протокол оказался самым успешным международным экологическим соглашением и в память о его подписании в 1994 году Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 16 сентября Международным днем защиты озонового слоя (International Day for the Preservation of the Ozone Layer).  

Девизом Международного дня защиты озонового слоя стали слова: «Сохрани небо: защити себя – защити озоновый слой». Этот день предлагается посвятить пропаганде деятельности, соответствующей задачам и целям Монреальского протокола.

Озоновый слой защищает Землю от губительного воздействия  ультрафиолетовой солнечной радиации и его истощение нанесет непоправимый ущерб биосфере. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПРОВЕДЕНИЕ МЕЖДУГОРОДНОГО ДНЯ ЗАЩИТЫ ОЗОНОВОГО СЛОЯ В РОССИИ 

Местом проведения выбрана площадка Государственного политехнического колледжа №19. Это практически единственное на сегодняшний день действующее государственное учебное заведение в Российской Федерации, где готовят современных специалистов по монтажу и обслуживанию систем кондиционирования, вентиляции, промышленного и торгового холода.  

Известно, что  огромный вред озоновому слою Земли  наносят вещества, находящиеся именно в бытовых и промышленных холодильных  системах (выводимые из обращения  гидрохлорфторуглероды – ГХФУ и ранее выведенные хлорфторуглероды – ХФУ). Выполнение Российской Федерацией международных обязательств по поэтапному прекращению потребления озоноразрушающих веществ невозможно без создания системы аттестации специалистов, работающих с этими веществами, а также без обучения их экологическим методам работы. Уникальный опыт подготовки специалистов колледжа планируется распространить на другие учебные заведения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ МЕЖДУНАРОДНОГО ДНЯ ЗАЩИТЫ ОЗОНОВОГО  СЛОЯ 

Программа проведения Международного дня защиты озонового  слоя включает:

Представление информации об охране озонового слоя Земли и об участии Российской Федерации в Венской конвенции  об охране озонового слоя и Монреальском протоколе по веществам, разрушающим озоновый слой;

Представление результатов заседания Правительства  Российской Федерации 22 июня 2011 года по вопросу организации государственного регулирования оборота озоноразрушающих веществ в Российской Федерации;

Представление европейской системы подготовки и сертификации специалистов, работающих с озоноразрушающими веществами и парниковыми газами, и предложений по созданию российской системы сертификации;

• Обучающие игры, посвященные защите озонового слоя Земли;
• Концертную программу;
• Фуршет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

Возможности воздействия  человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда  возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось  совершенно  безобидным, оказывается  на самом деле крайне опасным. Лет  двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог  предположить что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой.

Понимание взаимодействий между озоном и изменением климата, и предсказание последствий изменения  требует громадных вычислительных мощностей, надежных наблюдений, и здравых  диагностических способностей. Способности  сообщества науки быстро развились  за прошлые десятилетия, но все же некоторые фундаментальные механизмы  работы атмосферы все еще не ясны. Успех будущего исследования зависит  от общей стратегии, с реальным взаимодействием  между наблюдениями ученых и математическими  моделями.

Нам нужно все  знать о мире, который нас окружает. И, занеся ногу для очередного шага, следует внимательно посмотреть, куда наступишь. Пропасти и топкие болота роковых ошибок уже не прощают  человечеству бездумной жизни. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

1. Плотников, В.В. На перекрестках экологии [Текст] :учеб.-метод. Пособие / В.В. Плотников; М. 2005 год – 45 с.
2. Никитин, Д.П. Окружающая среда и человек [Текст]:учебное пособие для студентов вузов / Д.П. Никитин, Ю.В. Новяков; Москва: Высшая школа, 2010 г. –10- 13с.
3. “Круговорот кислорода. Озоновый экран. « Учебный материал».

            Российской коллекции рефератов.

            http://www.referats.net/cgi-bin/referats/rkr/jump.cgi?ID=20073

4. Федоров, Е.К. Почва, город, экология [Текст] : учеб.-метод. Пособие / Е.К. Федоров : Москва, 2001 г. – 47-51с.
5. Реймерс, Н.Ф. «Экология (тория, законы, правила, принципы и гипотезы) [Текст] / Н.Ф. Реймерс: Журнал «Россия Молодая», 1994 г. – 18с.
6. Кузьмина В. Как поживает озоновая дыра? [Текст] / В. Кузьмина //  Комсомольская правда. – 2008. – 29 августа.