Проблема разрушения озонового слоя

                             Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное  учреждение высшего

                                            профессионального образования

                   Ульяновского государственного  технического университета

        Кафедра « Безопасность жизнедеятельности и промышленная экология»

 

 

 

                  РЕФЕРАТ

              по дисциплине Безопасность жизнедеятельности

          Тема: «Проблема разрушения озонового слоя».

 

 

Выполнила:

                                                                                     студентка группы БАбд - 11

           Маркелова О.В.

 

Проверил:

                                                                            преподаватель дисциплины БЖД

Фалова О.Е.

 

 

 

 

   

                                     Ульяновск 2012

                                    Содержание

Введение………………………………………………..….3

1.Озон и его роль  в атмосфере……………………….….4

2. Местоположение и функции  озонового слоя …….…4

3. Что приводит к разрушению озонового слоя?............5

4. Формирование и разрушение  озонового слоя……....7

5. Разрушение озонового слоя земли

     хлорфторуглеводородами …………………………..8

6. Причины разрушения

 озонового слоя- роль вулканов………………………..10

7. Пути решения проблемы разрушения

 озонового слоя………………………………………….11

Заключение…………………………………………..…..13

Список используемой литературы………………….…14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Не менее сложна в научном  отношении экологическая проблема озонового слоя. Как известно, жизнь  на Земле появилась только после  того, как образовался охранный озоновый слой планеты, прикрывший ее от жестокого  ультрафиолетового излучения. Многие века ничто не предвещало беды. Однако в последние десятилетия было замечено интенсивное разрушение этого  слоя.

Открывателями озонового  слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Озон, находящийся на высоте около 25 км от земной поверхности, пребывает  в состоянии динамического равновесия. Он представляет собой слой повышенной концентрации толщиной около 3 мм. Стратосферный  озон поглощает жесткую ультрафиолетовую радиацию Солнца и этим защищает все  живое на Земле. Озон также поглощает  инфракрасное излучение Земли и  является одним из обязательных условий  сохранения жизни на нашей планете.

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.

Хотя человечеством были приняты различные меры по восстановлению озонового слоя , этот сложный процесс займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере веществ, способствующих его разрушению. Поэтому я считаю, что проблема озонового слоя остаётся актуальной и в наше время.

 

 

 

 

 Озон и его  роль в атмосфере

В принципе озон это разновидность  кислорода. Озон был открыт в 1839 году немецким химиком Шенбейном, а в 1873г. его обнаружили в приземной атмосфере. Спустя 8 лет английский химик Гартли обнаружил озон в верхних слоях атмосферы.

Озоновый слой в стратосфере  важен тем, что он поглощает определённый диапазон солнечного излучения. Сама земля  тоже испускает излучение в инфракрасном спектре. Так вот часть этого  излучения тоже задерживается озоном, тем самым, предохраняя планету  от охлаждения. Главной функцией озона  является защита человека и всей биосферы планеты от жёсткого ультрафиолетового  излучения с длинами волн от 250 до 320 нм.

 

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 от7-8 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 автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомашин.

Озон, также,  регулирует жесткость космического излучения. Если этот газ хотя бы частично уничтожается, то, естественно жесткость излучения резко возрастает, а, следовательно, происходят реальные изменения растительного и животного мира.

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.

    

Что приводит к  разрушению озонового слоя?

К разрушению озонового слоя приводят многочисленные факторы:

- В первую очередь это, конечно же, фреоны. Фреоны – это собирательное название целой группы химических веществ появившихся на свет ещё в 20 годы. В основном они использовались в холодильниках в качестве хладагентов. Ещё одна область применения фреонов это использование их в аэрозольных упаковках в качестве распылителя. Так как большая часть производимых в мире фреонов попадает в атмосферу, можно сказать, что выпуск фреонов почти полностью работает на сокращение озонового слоя.

Фреоны достаточно быстро поднимаются вверх, в стратосферу. В стратосфере под действием  ультрафиолетового излучения они  достаточно быстро разлагаются. В результате выделяются активные атомы хлора, которые  и участвуют в разложении озона.

- Ещё один фактор, приводящий к уменьшению озонового слоя. Это высотные самолёты и запуски космических кораблей. Высокая температура в камерах сгорания реактивных двигателей, приводит к образованию окислов азота из находящихся там азота и кислорода. Причём скорость образования азота на прямую зависит от температуры, то есть мощности двигателя. Но ещё и очень важно, на какой высоте находится двигатель и выпускает в атмосферу разрушающие озон окислы азота. Чем выше, тем хуже для озона.

 

- Теперь рассмотрим действие минеральных удобрений на разрушение озонового слоя. Озон может уменьшаться за счёт того, что в стратосферу попадает закись азота N2 O, которая образуется при денитрификации связанного почвенными бактериями азота. Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхних слоях океанов и морей. Эти процессы напрямую связаны с содержанием азота. Таким образом, можно быть уверенным, что с ростом количества минеральных удобрений вносимых в почву будет также и расти количество закиси азота. Далее образующиеся из закиси азота, окислы азота приводят к разрушению озонового слоя.

- Ядерные взрывы тоже способствуют истощению озонового слоя. При сильном нагреве, а температура ядерного взрыва около 6000°С. Происходят такие преобразования химических веществ, которые при нормальных условиях протекают вяло или вообще не протекают. Излучение при взрыве приводит к образованию окиси азота, а происходит это, прежде всего, потому что излучение производит ионизацию атомов и молекул атмосферного газа. Затем образованные ионы вступают в реакции с другими составляющими атмосферы и образуют окислы азота.

- Закись азота обнаруживается также и в дымовых газах электростанций. Это очень сильный источник влияния на атмосферу.

- Очень важную роль в разрушении озона играет пар. Эта роль реализуется через молекулы гидроксила OH, которые рождаются из молекул воды и в конце превращаются в них. Поэтому от количества пара в стратосфере зависит скорость разрушения озона.

В настоящее время истощение  озонового слоя признано всеми как  серьезная угроза глобальной экологической  безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность  атмосферы защищать все живое  на Земле от жесткого ультрафиолетового  излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового  излучения постепенно теряют свою способность  к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности  планктона приводит к разрыву  трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д. Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой.

 

Формирование  и разрушение озонового слоя.

 

Как уже было сказано, озон в стратосфере – это продукт  воздействия самого ультрафиолета (УФ) на молекулы кислорода (О2). В результате некоторые из них распадаются на свободные атомы, а те в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3). Однако весь кислород не превращается в озон, так как свободные атомы О, реагируя с молекулами озона, дают две молекулы О2. Таким образом, количество озона в стратосфере не статично; оно представляет собой результат равновесия между этими двумя реакциями.  Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой (OSNV), возникающие в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или эмитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br); а также метан или оксид азота (I) – (N2O).

Самые существенные этапы  разрушения озонового слоя:

1)Эмиссии: в результате  деятельности человека, а также  в результате природных процессов  на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром  и хлор), т.е. вещества, разрушающие  озоновый слой.

2)Аккумулирование (эмитированные  газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных  слоях, и под воздействием ветра,  а также потоков воздуха перемещаются  в регионы, которые не находятся  в прямой близости с источниками  такой эмиссии газов).

3)Перемещение (аккумулированные  газы, содержащие галогены, с помощью  потоков воздуха перемещаются  в стратосферу).

4)Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

5)Химические реакции (легко  реагирующие галогенные газы  вызывают разрушение озона стратосферы;  фактор, способствующий реакциям  – полярные стратосферные облака).

6)Удаление (под воздействием  воздушных потоков легко реагирующие  галогенные газы возвращаются  в тропосферу, где из-за присутствующей  в облаках влажности и дождей  разделяются, и таким образом  из атмосферы полностью удаляются).

 

Разрушение озонового  слоя земли хлорфторуглеводородами

 

В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном  факте: весеннее содержание озона в  атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона простирается  за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы.

 Наиболее подробным  исследованием озонного слоя  над Антарктидой был международный  Самолетный Антарктический Озонный  Эксперимент. В его ходе ученые  из 4 стран несколько раз поднимались  в область пониженного содержания  озона и собрали детальные  сведения о ее размерах и  проходящих в ней химических  процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется  озонная "дыра". В начале 80-х по измерениям со спутника "Нимбус-7" аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико - около 9%. В среднем по Земле с 1979 по 1990 г. содержание озона упало на 5%.

Это открытие обеспокоило  как ученых, так и широкую общественность, поскольку из него следовало, что  слой озона, окружающий нашу планету, находится  в большей опасности, чем считалось  ранее. Утончение этого слоя может  привести к серьезным последствиям для человечества. Содержание озона  в атмосфере менее 0.0001%, однако, именно озон полностью поглощает жесткое  ультрафиолетовое излучение солнца с длиной волны l<280 нм и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280<l<315 нм, наносящие серьезные поражения клеткам живых организмов. Падение концентрации озона на 1% приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности земли на 2%. Эта оценка подтверждается измерениями, проведенными в Антарктиде (правда, из-за низкого положения солнца, интенсивность ультрафиолета в Антарктиде все еще ниже, чем в средних широтах).

По своему воздействию  на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако, из-за большей, чем у g-излучения  длины волны он не способен проникать  глубоко в ткани, и поэтому  поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной  энергией для разрушения ДНК и  других органических молекул, что может  вызвать рак кожи, в особенности  быстротекущую злокачественную  меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги  кожи и роговицы. Уже сейчас во всем мире заметно увеличение числа заболевания  раком кожи, однако, значительно  количество других факторов (например, возросшая популярность загара, приводящая к тому, что люди больше времени  проводят на солнце, таким образом, получая большую дозу УФ облучения) не позволяет однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий ультрафиолет плохо поглощается водой и  поэтому представляет большую опасность  для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий  в приповерхностном слое, при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ излучения но при этом рискует умереть от голода.

 

Причины разрушения озонового слоя – роль вулканов

Причины разрушения озонового  слоя лежат и в человеческой деятельности и в природной активности

Проблемы озонового слоя  возникли достаточно давно и с  человечеством они останутся  надолго. Причины разрушения озонового  слоя лежат и в человеческой деятельности и в природной активности. Как  показывают последние исследования, одной из основных причин являются извержения вулканов.  Исследователи  в минувший вторник представили  широкой общественности доклад, в  котором содержался отчет относительно вулканической активности, которая  наблюдалась в Северной Америке, она привела к тому, что в  атмосфере оказалось огромное количество газов разрушающих озоновый слой. Из-за такой повышенной вулканической  активности, всего за несколько лет  в этом регионе обнаружилось резкое сокращение толщины озонового слоя.

Только одно извержение вулкана  может привести к тому, что в  атмосфере в три раза увеличится содержание хлора и брома. Именно в стратосфере, верхнем атмосферном  слое находится защитная озоновая прослойка. Эти данные были получены при исследовании 14 вулканов и их извержений, которые  произошли в районе Никарагуа. Эти  извержения происходили на протяжении последних семидесяти тысяч лет. Эта работа по изучению влияния вулканической  активности на озоновый слой  была представлена на вулканологической конференции, проходившей в Исландии. Вся проблема состоит в том, что бром и хлор, находясь в газообразном состоянии, очень хорошо взаимодействуют с  озоном, вступая с ним в реакцию. Об этом в своем сообщении рассказали Kirstin Krueger (метеоролог города Киля). Именно эти два элемента, достигая высоких слоев атмосферы, имеют большой потенциал для разрушения верхнего озонового слоя.

Для  того, чтобы оценить прошлые последствия происходивших извержений, ученые провели измерение уровня галогенов, это и есть активные элементы из группы хлора и брома. Их изучали в слоях горных пород. Как оказалось извержение (среднее по своей силе) может выбрасывать в атмосферу столько хлора и брома, сколько и все человечество и это приводит к тому, что происходит быстрое разрушение слоя озона.  Гриб от извержения высотой в полтора километра может в своем составе иметь порядка двадцати пяти процентов галогенов. При этом вулканическое извержение приводит к тому, что газы могут распространяться на огромные площади, это приводит к тому, что озоновый слой достаточно сильно истощается.

Извержения вулканов, расположенных  в тропиках, к примеру, оказывают  огромное воздействие на тот озоновый слой, который находится над Антарктикой, где он и так истончен, есть большие  прорехи, которые становятся еще  больше. Как показывают исследования, многие вулканические газы могут  сохраняться в стратосфере до шести лет, хотя уже через два  года их воздействие на атмосферу  ослабевает, как это произошло  после извержения вулкана Пинатубо, произошедшего в 1991 году. После этого извержения, в течение следующего года общая температура на планете снизилась на пол градуса по Цельсию, но после года, это воздействие прекратилось, всё пришло в норму.

 

 

Пути решения  проблемы разрушения озонового слоя

Осознание опасности приводит к тому, что международной общественностью  предпринимаются все новые и  новые шаги в защиту озонового  слоя. Рассмотрим некоторые из них.

1) Создание различных  организаций по охране озонового  слоя (ЮНЕП, КОСПАР, МАГА)

2) Проведение конференций.

а) Венская конференция (сентябрь 1987г.). На ней был обсужден и подписан Монреальский протокол:

– необходимость постоянного  контроля за изготовлением, продажей, и применением наиболее опасных для озона веществ (фреоны, бромсодержащие соединения и др.)

– использование хлорфторуглеводородов по сравнению с уровнем 1986 г. должно быть уменьшено на 20% к 1993 г. и в два раза к 1998г.

б) В начале 1990г. ученые пришли к выводу, что ограничения Монреальского протокола недостаточны и были внесены предложения о полном прекращении производства и выбросов в атмосферу уже в 1991–1992гг. тех фреонов, которые ограничиваются Монреальским протоколом.

Проблема сохранения озонового  слоя относится к глобальным проблемам  человечества. Поэтому она обсуждается  на многих форумах самого разного  уровня вплоть до российско-американских встреч на высшем уровне.

Остается лишь верить в  то, что глубокое осознание грозящей человечеству опасности подвигнет  правительство всех стран на принятие необходимых мер по уменьшению выбросов вредных для озона веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ были США и меры эти были совершенно недостаточны. 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. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем  веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества. 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.

    

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

1.     Небел Б., Наука  об окружающей среде, Т.1 (Как  устроен мир), М., 1993

2.      Никитин Д.П., Новяков Ю.В. Окружающая среда и человек.. – М.: Высшая школа, 1980 г..

3.     www.news-mining.ru 

4.     http://www.cross.ru/soc/parn.shtml

5.     www.planet.elcat.kq

6.     http://www.meteo.lv/public/27110.html