Разрушение озонового слоя – угроза всему живому на планете

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

САМАРСКИЙ ТЕХНИКУМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИМ А.А. БУЯНОВА

СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Сам ТЖТ – структурное подразделение  Сам ГУПС

270204 –Строительство железных

дорог, путь и путевое

хозяйство

Реферат на тему

 «Разрушение озонового слоя  – угроза всему живому на планете»

по дисциплине «Экологические основы природопользования»

Выполнила студентка гр.ПХ-4-481                                          Скворцова О.С.

Проверила:                                                                                  Врубель Е.М.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 РАЗРУШЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ 4

1.1. Причины ослабления озонового щита 6

1.2. Последствия разрушения озонового слоя 7

1.3. Пути решения проблемы разрушения озонового слоя 11

ЛИТЕРАТУРА 13

ВВЕДЕНИЕ

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.   

 В результате многих  внешних воздействий озоновый  слой начинает истончаться по  сравнению со своим естественным  состоянием, а при некоторых условиях  над определенными территориями  и вовсе исчезать – появляются  озоновые дыры, чреватые необратимыми  последствиями. Сначала они наблюдались  ближе к южному полюсу Земли,  но недавно были замечены и  над азиатской частью России. Ослабление озонового слоя усиливает  поток солнечной радиации на  землю и вызывает у людей  рост числа раковых образований  кожи и ряд других тяжёлых  болезней. Также от повышенного  уровня излучения страдают растения  и животные.

Хотя человечеством были приняты различные меры по восстановлению озонового слоя (например, под давлением  экологических организаций многие промышленные предприятия пошли  на дополнительные затраты для установки  различных фильтров для уменьшения вредных выбросов в атмосферу), 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.

1 РАЗРУШЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ

 Живые организмы на Земле  защищены от коротковолнового ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца, которое губительно для всего живого, озоновым экраном (озоновым слоем).

Озо́новый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км, в котором под воздействием ультрафиолетового излучения солнца кислород (О₂) ионизируется, приобретая третий атом кислорода, и получается 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 20 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.

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.  

Начало образования озона  в стратосфере связано с реакцией расщепления молекулярного кислорода  коротковолновым (X < 242 нм) УФ-излучением Солнца: 0₂ + hv -> О + О

Рис. 1. Озоновый экран: а —  озон (0₃) в стратосфере поглощает УФ-лучи Солнца; б — озон формируется в стратосфере, когда под действием УФ-лучей молекулы 0₂ распадаются на свободные атомы, способные присоединяться к другим его молекулам

Рис. 2. Механизмы образования  озонового слоя (внизу) и его роль в атмосфере (вверху)

1.1. Причины ослабления озонового  щита

Озоновый слой защищает жизнь  на Земле от вредного ультрафиолетового  излучения Солнца. Обнаружено, что  в течение многих лет озоновый слой претерпевает небольшое, но постоянное ослабление над некоторыми районами Земного шара, включая густо населенные районы в средних широтах Северного  полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная "озоновая дыра".

Разрушение озона происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых  газов: соединений азота, хлора и  брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно-разрушающих веществ.

Предполагается множество  причин ослабления озонового щита. 

Во-первых, – это запуски  космических ракет. Сгорающее топливо  «выжигает» в озоновом слое большие  дыры. Когда-то предполагалось, что  эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

 Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие  на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый  ими пар и другие вещества разрушают  озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км.  Дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога. В – третьих, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны – это не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому  резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их      температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.

Рис. 3. Схема разрушения озонового экрана

Каждый год количество фреонов в земной атмосфере увеличивается  на 8-9%. Они постепенно поднимаются  наверх, в стратосферу и под  воздействием солнечных лучей становятся активными – вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. Каждая частица хлора способна разрушить  сотни и тысячи молекул озона.

9 февраля 2004 года на  сайте Института Земли НАСА  появилась новость о том, что  учёные Гарвардского Университета  нашли молекулу, разрушающую озон. Учёные назвали эту молекулу "димер одноокиси хлора", потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.

1.2. Последствия разрушения озонового  слоя

Специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической службы в 1985 г. сообщили о неожиданном  факте: весеннее содержание озона в  атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось с 1977 по 1984 г. на 40 %! Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, также показавшие, 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. Фактически это означает, что в полярной атмосфере имеется озоновая «дыра». В начале 80-х гг. XX в. спутник «Нимбус-7» обнаружил аналогичную дыру в Арктике, правда, она охватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико — около 9 %. В среднем с 1979 по 1990 г. содержание озона снизилось на 5 %.

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 Австралии, Чили и Аргентины. Параллельно, хотя и с некоторым запозданием, развился процесс истощения озона над  Северным полушарием. Вначале 90-х годов  наблюдали 20 – 25 % его уменьшения над  Скандинавией, Прибалтикой и северо-западными  областями России. В отличных от приполярных широтных зон истощение  озона менее выражено однако и  здесь оно является статистически  достоверным (1,5–6,2% за последнее десятилетие).

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 различается, то в результате разрушения стратосферного озона следует ожидать не только уменьшения общей биомассы, но и  изменение структуры водных экосистем. В этих условиях могут погибать и  вытесняться полезные чувствительные формы и усиленно размножаться резистентные, токсичные для окружающей среды, например сине-зеленые водоросли.

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 фитопланктоном диметилсульфида, играющего важную роль в формировании облачности. Последние два феномена могут вызвать долговременные изменения глобального климата и уровня Мирового океана.

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 резистентности, лечебный эффект при некоторых кожных заболеваниях) улучшает состояние здоровья, другие (ожоги кожи и глаз, старение кожи, катаракто- и канцерогенез) ухудшают его.

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 катаракты, дегенерацию роговицы и сетчатки, птеригий (разрастание ткани конъюнктивы) и меланому сосудистой оболочки глаза. Хотя все эти заболевания очень опасны, чаще других встречается катаракта, обычно развивающаяся без видимых изменений роговицы. Увеличение частоты катаракт считают основным следствием разрушения стратосферного озона по отношению к глазу .

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 организма  витамином Д нельзя компенсировать лишь за счет потребления его с  пищей, поскольку процесс биосинтеза витамина Д в коже является саморегулирующимся и исключает возможность возникновения  гипервитаминоза. Это заболевание  вызывает отложения кальция в  различных тканях организма с  их последующим некротическим перерождением.

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 недостаточности предпринимаемых  усилий по его защите.

1.3. 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.

ЛИТЕРАТУРА

1. 4. http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/ozonovyy-sloy.html
2. 5. http://www.vevivi.ru/best/Razrushenie-ozonovogo-sloya-ref228254.html
3. 6.http://nashaucheba.ru