Проблема озонового кризиса (истончение озонового экрана)
Министерство образования РФ
Северный
(арктический) федеральный университет
Реферат
Проблема озонового кризиса
(истончение
озонового экрана)
Выполнила: студентка 4 курса
Заочного отделения факультета
Филологии и межкультурной
коммуникации
Шабалина Алина
Преподаватель:
Махнович Н.М.
Архангельск 2012
Содержание:
Введение
1. Местоположение
и функции озонового слоя
2. Откуда взялась
«дыра»
3. Механизмы
образования «озоновой дыры»
4. Чем нам
грозит «озоновая дыра»
5. Пути решения
проблем
Заключение
Список литературы
Введение:
Газообразный
озон, открытый в середине прошлого
века, долгое время привлекал внимание
ученых лишь своими уникальными химическими
и физическими свойствами. Интерес
к озону существенно возрос, после
того, как выяснилась его распространенность
в земной атмосфере и та особая
роль, которую он играет в защите
всего живого от воздействий опасного
ультрафиолетового излучения. Особенно
активно атмосферный озон стал изучаться
в последние десятилетия. С ним,
как ни с одним другим газом, в
последние два десятилетия было
связано несколько крупных
Гипотезы о возможном разрушении стратосферного озона под действием выброса в атмосферу выхлопных газов от двигателей сверх звуковых самолетов, фреонов, использования удобрений, извержений вулканов и т. д. неоднократно описывались в литературе. Поскольку озон задерживает активное излучение солнца, то разрушение озонного слоя может привести к целому ряду негативных последствий для растений, животных и человека.
Озоносфера - одна из поверхностных оболочек планеты. Она является составной частью биосферы Земли, включающей в себя совокупность живых организмов и неорганические вещества, находящиеся в общем круговороте.
К изучению процессов,
связанных с атмосферным
Из трех стихий, окружающих человека – тверди, воды и воздуха, -–последняя, является самой уязвимой. И не случайно именно в атмосфере появился первый реальный сигнал бедствия. Этот сигнал – озоновая дыра как вестник возможного глобального уменьшения защитного слоя озона в результате антропогенных загрязнении.
1. Местоположение и функции озонового слоя
В воздухе всегда
присутствует озон, концентрация которого
у земной поверхности составляет
в среднем 10-6%. Озон образуется в
верхних слоях атмосферы из атомарного
кислорода в результате химической
реакции под влиянием солнечной
радиации, вызывающей диссоциацию молекул
кислорода.
Озоновый «экран» расположен в стратосфере, на высотах от 7-8 км на полюсах, 17-18 километров на экваторе и примерно до 50 километров над земной поверхностью. Гуще всего озон в слое 22 – 24 километров над Землей.
Слой озона удивительно тонок. Если бы этот газ сосредоточить у поверхности Земли, то он образовал бы пленку лишь в 2-4 мм толщиной (минимум – в районе экватора, максимум – у полюсов). Однако и эта пленка надежно защищает нас, почти полностью поглощая опасные ультрафиолетовые лучи. Без нее жизнь сохранилась бы лишь в глубинах вод (глубже 10 м) и в тех слоях почвы, куда не проникает солнечная радиация. Озон поглощает некоторую часть инфракрасного излучения Земли. Благодаря этому он задерживает около 20% излучения Земли, повышая отепляющее действие атмосферы.
Озон – активный
газ и может неблагоприятно действовать
на человека. Обычно его концентрация
в нижней атмосфере незначительна
и он не оказывает вредного влияния
на человека. Большие количества озона
образуются в крупных городах
с интенсивным движением
Озон, также, регулирует
жесткость космического излучения.
Если этот газ хотя бы частично уничтожается,
то, естественно жесткость
Уже доказано, что отсутствие или малая концентрация озона может или приводит к раковым заболеваниям, что самым наихудшим образом отражается на человечестве и его способностью к воспроизводству.
2. Откуда взялась “дыра”
Как только существование
“озоновой дыры” стало научным
фактом, естественно возник вопрос:
А какова же её природа? И через
некоторое время появились две
гипотезы – антропогенная фотохимическая
и метеорологическая. Сторонники первой
гипотезы считали, что уменьшение озонового
слоя результат антропогенного загрязнения
атмосферы. Озоновая дыра имеет чисто
метеорологическое
У каждой из гипотез
были свои плюсы и минусы. В рамках
антропогенной концепции было трудно
ответить на вопрос о том почему
“дыра” (если она отражает общую
тенденцию все возрастающего
загрязнения атмосферы) наблюдается
лишь над Антарктикой и только
весной. А сторонникам
В октябре 1987 года были получены данные, которые показали, что к антропогенному загрязнению атмосферы явление “озоновой дыры” имеет самое прямое отношение.
3. Механизмы образования «озоновой дыры»
Согласно одному
из них уменьшение озона связано
с увеличением оксидов азота,
вызванных в свою очередь солнечной
активностью. Как известно, максимум
солнечной активности в последнем
11-летнем цикле наблюдается в 1979
– 1983 гг. В это же время наблюдалось
увеличение (на 30 – 60%) концентрации оксидов
азота в мезосфере Южного полушария.
В последующем отмечался
Такой механизм мог реально объяснить процесс формирования озоновой дыры. В его пользу до последнего времени говорил тот факт, что в 1988г. наблюдалось значительное увеличение концентрации озона по сравнению с предыдущим годом, осенью которого отмечалось максимальное разрушение озонового слоя над Антарктидой. Однако измерения 1989г. показали, что дыра вновь появилась, т.е. вместо ее исчезновения, при спаде солнечной активности, начинают отмечаться колебания величины от года к году. Помимо этого, в рамках данного механизма остаются без ответа по крайней мере, два вопроса. Первый: почему в процессе предшествующих 11-летних циклов солнечной активности не формировалась озоновая дыра? В частности, один из предыдущих циклов, максимум которого приходится на 1958 – 1960гг., обладал активностью большей, чем текущий. Однако в те годы отмечено лишь небольшое снижение концентрации озона, которое возможно связанно с последствиями ядерных испытаний. Второй вопрос: почему озоновая дыра формировалась только в Южном полушарии?
Другой предполагаемый механизм связывает образование озоновой дыры с “хлорным” циклом антропогенного происхождения. Механизм, связанный с реакциями хлорного цикла, предполагает поступление хлорных соединений в полярную стратосферу благодаря циркуляции атмосферы. А в атмосферу разрушающие озон соединения поступают с поверхности Земли непрерывно из миллионов аэрозольных упаковок, бытовых холодильников, рефрижераторов, в результате выбросов химических заводов и т.д. И не смотря на то, что хозяйственная деятельность человека пока еще не привела к заметному снижению суммарного содержания озона в атмосфере, фреоны могут быть причастны к разрушению озонового слоя над Антарктидой – таково мнение большой группы ученых. Но и в этом механизме есть безответный вопрос: почему антропогенно обусловленный механизм не проявил себя в Северном полушарии, где поступление хлорных, бромистых и других соединений, разрушающих озон, идет более интенсивно?
Третий возможный
механизм – так называемый динамический
– пытается объяснить формирование
озоновой дыры чисто циркуляционными
процессами в стратосфере и мезосфере
и горизонтальным перераспределением
озона при общем его
Над самой Антарктидой химические реакции, протекающие на поверхности частиц льда, обуславливают высвобождение хлора в активной форме, который разрушает озон. За пределами полярного района частиц льда мало и возможным объяснением разрушения слоя озона может быть активный хлор, выделяющийся при аналогичных реакциях, протекающих на поверхности капелек серной кислоты. Следовательно, одним динамическим механизмом трудно объяснить формирование озоновой дыры. Таким образом, ни один из предложенных механизмов в отдельности не в состоянии дать исчерпывающую разгадку снижения концентрации озона в стратосфере южнополярного бассейна.
Как уже указывалось, отмечены первые признаки снижения концентрации озона в Северном полушарии. Следует отметить, что характер атмосферных движений в стратосфере обоих полушарий существенно различен. В Северном полушарии температура в среднем выше, а взаимодействие и обмен между полярной областью и средними широтами более эффективны. Разрушение полярного вихря происходит раньше в Северной полярной зоне, что ограничивает эффективность фотохимических реакций, происходящих в вихре при низких температурах. Поскольку циркуляция вихря в арктических широтах слабее, чем устойчивая циркуляция вихря, опоясывающего Антарктиду, в северную субполярную область примесей с воздушными потоками поступает меньше, чем в южную, и образование дыры не происходит.
Не все ученые
разделяют озабоченность и
4. Чем нам грозит “озоновая дыра”
Возникновение
“озоновых дыр” (сезонное уменьшение
содержания озона вдвое и более)
впервые наблюдали в конце 70-х
годов над Антарктидой. В последующие
годы длительность существования и
площадь “озоновых дыр” росли, и
к настоящему времени они уже
захватили южные регионы
Истощение озонового
слоя может оказать значительное
влияние на экологию Мирового океана.
Многие из имеющихся в нем систем
испытывают стресс уже при существующих
уровнях естественной Ультрафиолетовой
радиации, и увеличение ее интенсивности
для некоторых из них может
оказаться катастрофическим. В результате
воздействия ультрафиолетового
излучения у водных организмов нарушается
адаптивное поведение (ориентация и
миграция), подавляются фотосинтез
и ферментативные реакции, а также
процессы размножения и развития,
особенно на ранних стадиях. Поскольку
чувствительность к ультрафиолетовой
радиации разных компонентов водных
экосистем существенно
Эффективность
водных пищевых цепей в решающей
степени определяется продуктивностью
их начального звена – фитопланктона.
Расчеты показывают, что в случае
25%-го разрушения стратосферного озона
следует ожидать 35%-го снижения первичной
продуктивности в поверхностных
слоях океана и 10%-го снижения во всем
слое фотосинтеза. Значимость прогнозируемых
изменений становится очевидной, если
принять во внимание, что фитопланктон
утилизирует более половины углекислого
газа в процессе глобального фотосинтеза,
и лишь 10-го снижения интенсивности
этого процесса эквивалентно удвоению
выброса углекислого газа в атмосферу
в результате сжигания полезных ископаемых.
Кроме того, ультрафиолетовая радиация
подавляет продукцию
Из биообъектов вторичных звеньев водных пищевых цепей ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. В условиях истощения стратосферного озона прогнозируется рост и гибель мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной продуктивности Мирового океана.
В отличие от водных организмов, высшие растения могут частично адаптироваться к увеличению интенсивности естественной ультрафиолетовой радиации, однако в условиях 10-20%-й редукции озонового слоя у них наблюдается торможение роста, уменьшение продуктивности и изменения состава, снижающие пищевую ценность. Чувствительность к ультрафиолетовой радиации может существенно различаться как у растений разных видов, так и у разных линий одного вида. Культуры, районированные в южных регионах, более резистентные по сравнению с районированными в зонах умеренного климата.
Очень важную, хотя и посредственную, роль в формировании продуктивности сельскохозяйственных растений играют почвенные микроорганизмы, оказывающие значительное влияние на плодородие почв. В этом смысле особый интерес представляют фототрофные цианобактерии, обитающие в самых верхних слоях почв и способные утилизировать азот воздуха с последующим использованием его растениями в процессе фотосинтеза. Эти микроорганизмы (особенно на рисовых полях) подвергаются непосредственному воздействию ультрафиолетовой радиации. Радиация способна инактивировать ключевой фермент ассимиляции азота – нитрогеназу. Таким образом, в результате разрушения озонового слоя следует ожидать уменьшение плодородия почв. Весьма вероятным является также вытеснение и отмирания других полезных форм почвенных микроорганизмов, чувствительных к ультрафиолетовой радиации, и размножением устойчивых форм, часть которых может оказаться патогенными.
Для человека естественная
ультрафиолетовая радиация фактором риска
уже при существующем состоянии
озонового слоя. Реакции на ее воздействие
разнообразны и противоречивы. Некоторые
из них (образование витаминами Д, увеличение
общей неспецифической
Типичной реакцией на переоблучение глаз является возникновение фотокератоконьюнктивита – острого воспаления наружных оболочек глаза (роговицы и конъюнктивы). Он обычно развивается в условиях интенсивного отражения солнечного света от естественных поверхностей (снежное высокогорье, арктические и пустынных зоны) и сопровождается болевыми ощущениями или ощущением постороннего тела в глазу, слезотечением, светобоязнью и спазмом век. Ожог глаз можно получить за 2 часа в заснеженных зонах и за 6 – 8 часов в песчаной пустыне.
Длительное воздействие
ультрафиолетовой радиации на глаз может
вызвать возникновение
В результате переоблучения кожи развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменениями тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния. В умеренных широтах эритему можно получить за полчаса на открытом солнце в середине летнего дня. Обычно эритема развивается с латентным периодом 1 – 8 часов и сохраняется около суток. Величина минимальной эритемной дозы растет с увеличением степени пигментации кожи.
Важный вклад в канцерогенный эффект ультрафиолетовой радиации вносит ее иммуносупрессивное действие. Из 2-х существующих типов иммунитета – гуморального и клеточного лишь последний подавляется в результате воздействия ультрафиолетовой радиации. Факторы гуморального иммунитета либо остаются индифферентными, либо в случае хронического облучения в малых дозах активируются, способствуя повышению общей неспецифической резистентности. Помимо снижения способности отторгать раковые клетки кожи (агрессивность против других типов раковых клеток не изменяется) индуцированная ультрафиолетовой радиацией иммуносупрессия может подавлять кожные аллергические реакции, снижать резистентность к инфекционным агентам, а также изменять характер протекания и исход некоторых инфекционных заболеваний.
В результате разрушения стратосферного озона следует ожидать снижения сопротивляемости населения ряду инфекционных заболеваний. Как минимум, в их число необходимо включить болезни с кожной фазой развития или зависящие от клеточного иммунитета: корь, ветряная оспа, герпес и другие вирусные заболевания с кожной сыпью, индуцируемые через кожу паразитарные болезни типа малярии и лейшманиоза, а также зависящие от клеточного иммунитета туберкулез и некоторые грибковые заболевания.
Естественная ультрафиолетовая радиация ответственна за основную часть опухолей кожи, частота которых у белого населения близка к суммарной частоте опухолей всех других типов, вместе взятых. Существующие опухоли подразделяются на два вида: немеланомные (базальноклеточный и плоскоклеточный раки) и злокачественную меланому. Опухоли первого вида преобладают количественно, Слабо метастазируют и легко излечиваются. Частота меланом относительно не велика, однако они быстро растут, рано метастазируют и дают высокую смертность. Так же как и для эритемы, для рака кожи характерна четкая обратная корреляция между эффективностью облучения и степенью пигментатированности кожи. Частота опухолей кожи у негритянского населения более чем в 60 раз, у латиноамериканского – в 7 – 10 раз ниже, чем у белого населения в той же широтной зоне при практически одинаковой частоте опухолей, отличных от рака кожи. Помимо степени пигментатированности, факторами риска для возникновения рака кожи являются наличие родинок, пигментных пятен и веснушек, слабая способность к загару, голубой цвет глаз и рыжий цвет волос.
Ультрафиолетовая радиация играет важную роль в обеспечении организма витамина Д, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого обмена. Дефицит витамина Д вызывает рахит и кариес, а также играет важную роль в патогенезе представительной железы, дающей высокую смертность.
Роль ультрафиолетового
излучения в обеспечении
При возникновении дефицита витамина Д необходима доза ультрафиолетовой радиации, составляющая примерно 60 минимальных эритемных доз в год на открытые участки тела. Для белого населения в умеренных широтах это соответствует ежедневному пребыванию на открытом солнце по полчаса в середине дня с мая по август. Интенсивность синтеза витамина Д убывает с увеличением степени пигментативности, у представителей различных этнических групп может различаться более чем на порядок. Вследствие этого пигментация кожи может быть причиной недостаточности витамина Д у цветных иммигрантов в умеренных и северных широтах.
Наблюдающиеся
в настоящее время увеличение
степени истощения озонового
слоя свидетельствует о
5. Пути решения проблем
Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся.
Также мы - все люди должны это понимать и помочь природе включить процесс восстановления озонового слоя, нужны новые посадки лесов, хватит вырубать лес для других стран, которые почему-то не хотят вырубать свой, а делают на нашем лесе деньги.
Для восстановления озонового слоя его нужно подпитывать. Сначала с этой целью предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и на грузовых самолетах "забрасывать" озон в верхние слои атмосферы. Однако этот проект (вероятно, он был первым проектом "лечения" планеты) не осуществлен.
Иной путь предлагает российский консорциум "Интерозон": производить озон непосредственно в атмосфере. Уже в ближайшее время совместно с немецкой фирмой "Даза" планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода.
Если этот эксперимент
окажется удачным, в дальнейшем предполагается
использовать опыт российской орбитальной
станции "Мир" и создать на высоте
400 км несколько космических платформ
с источниками энергии и
У этого проекта был предшественник - американская СОИ (стратегическая оборонная инициатива) с планом использования мощных лазеров для "звездных войн".
Осуществится ли грандиозный мирный проект, покажет время. Но и физическая химия, и космонавтика уже готовы к тому, чтобы начать восстанавливать комфортное для жизни химическое равновесие на нашей планете.
Принимая во внимание чрезвычайность ситуации, необходимо:
- расширить комплекс
теоретических и
- провести первую
Международную научную
- создать Международный
фонд сохранения озонового
- провести Международный телемост на тему сохранения озонового слоя с участием ведущих ученых, политических, религиозных и общественных деятелей;
- организовать
Международный комитет для
Все сказанное выше означает, прежде всего, борьбу с увеличением количества озона в тропосфере и с выбросом хлорсодержащих веществ (особенно фреонов, угрожающих стратосферному озону).
Заключение:
Краткий обзор некоторых факторов воздействия на природную среду показывает, что до сих пор не установлено значение многих химических и биохимических последствий этого воздействия. С другой стороны, уже сегодня можно оценить все угрожающее многообразие антропогенного вмешательства и наносимого им ущерба окружающей среде.
Источниками вмешательства являются:
- Постоянное
стремление к росту
- Постоянный
рост численности населения,
- Односторонний
подход к техническому
Во все звенья природной системы проникли несовместимые с ней чужеродные вещества, угрожающие во многих случаях самому существованию экосистемы. Возникла необходимость принятия срочных мер, чтобы спасти природу, т.е. резко сократить истощение естественных природных ресурсов и ограничить применение вредных для природы веществ.

- Проблема озонового экрана
- Проблема определения величины таможенных платежей и пути их решения
- Проблема определения нормы и паталогии
- Проблема определения предмета математики
- Проблема определения статуса педагогики в работах выдающихся российских деятелей конца XVIII – начала XX веков
- Проблема определения таможенной стоимости в сделках между взаимосвязанными лицами
- Проблема оптимазации структуры капитала предприятия
- Проблема ограниченности ресурсов и бесконечности потребностей
- Проблема ограниченности человеческого познания
- Проблема одаренности в психологической науке
- Проблема одаренности в современной психологии
- Проблема одаренности: психологический анализ
- Проблема одиночества и общения
- Проблема однополых браков в МЧП