Головна
ГоловнаЕкологіяЗагальна екологія → 
« Попередня Наступна »
А.В. Гапоненко. Загальна екологія. Лекції для студентів I курсу, 2006 - перейти до змісту підручника

СКОРОЧЕННЯ озонового шару.

З початку 20 століття вчені спостерігають за станом озонового шару атмосфери. Зараз вже всі розуміють, що стратосферний озон є свого роду природним фільтром, що перешкоджає проникненню в нижні шари атмосфери жорсткого космічного випромінювання - ультрафіолету-В.

Озон це різновид кисню. Він був відкритий в 1839 році німецьким хіміком Шенбейном, а в 1873г. англійський хімік Гартлі виявив його в приземної атмосфері.

Молекула озону складається з трьох атомів кисню, а молекулярний кисень складається з двох атомів. Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери з атомарного кисню в результаті хімічної реакції під впливом сонячної радіації, викликає дисоціацію молекул кисню.

O2 + уф> 2O;

O + O2 + (O2 або N2)> O3 + (O2 або N2).

(Реакція була відкрита в 1930 р. Сіднеєм Чепманом).

Особливо ефективно озон утворюється з молекулярного і атомного кисню на висоті 30-70 км. Вище ця реакція протікає погано, так як молекул кисню там мало, а нижче цього діапазону погано проникає ультрафіолетове випромінювання, яке потрібно для його утворення.

Властивості трьохатомної молекули озону принципово відрізняються від двоатомних молекули молекулярного кисню. Озон залишається газом до температури -111,9 гр. С. При зниженні температури він переходить в рідину темно-синього світла. Якщо температури опустити до -192,7 гр. С., то рідина перетвориться на темно-фіолетові кристали.

Озон має величезної реакційною здатністю і легко реагує з багатьма речовинами. У нижніх шарах атмосфери, де подібних речовин багато, озон є недовговічним забруднюючим речовиною. Але в стратосфері, речовин, з якими може реагувати молекула озону не так багато, тому там він зберігається протягом тривалого часу.

У повітрі озон присутній завжди. Його концентрація в земної поверхні складає в середньому 10-6%.

Загальна схема руху озону виглядає приблизно так. У стратосфері озон утворюється за участю атомного кисню. У стратосфері атомного кисню дуже мало в порівнянні з озоном. Атомний кисень утворюється під дією сонячного випромінювання. Як тільки із заходом Сонця сонячне випромінювання зникає, освіта атомного кисню припиняється. Той атомний кисень, який був утворений до цього моменту, йде на створення озону.

Вночі поки немає сонячного випромінювання, руйнування озону не відбувається. Зникає озон в різних реакціях з хімічними сполуками і під дією сонячного випромінювання. Оскільки в атмосфері від 100 км і до поверхні землі відбувається інтенсивне перемішування, то вступати в реакцію з озоном в стратосфері можуть хімічні сполуки, які утворилися на землі, в її приземному шарі, а потім через перемішування були підняті в атмосферу. Для того, що б шар залишався незмінним, повинен існувати баланс між кількістю утворюється озону і озоном, який руйнується.

Озоновий «екран» розташований в стратосфері, на висотах від 7-8 км. на полюсах, 17-18 кілометрів на екваторі і приблизно до 50 кілометрів над земною поверхнею. Найгустіше озон в шарі 22 - 24 кілометрів над Землею.

Шар озону дивно тонкий. Якби цей газ зосередити в поверхні Землі, то він утворив би плівку лише в 2-4 мм товщиною (мінімум - в районі екватора, максимум - у полюсів). Однак і ця плівка надійно захищає нас, майже повністю поглинаючи небезпечні ультрафіолетові промені. Без неї життя збереглася б лише в глибинах вод (глибше 10 м) і в тих шарах грунту, куди не проникає сонячна радіація.

Озоновий шар у стратосфері важливий тим, що він поглинає певний діапазон сонячного випромінювання. Найбільш сильно довжину хвиль 253.65нм. Цей діапазон припадає на ультрафіолетове випромінювання Сонця. Озоновий шар товщиною всього лише 3мм (при температурі 00С і нормальному тиску) здатний знизити інтенсивність випромінювання на цій довжині хвиль у число разів, рівна 1040.

Смуга поглинання озону від 200 до 300нм на честь її першовідкривача, була названа смугою Гартлі. Але є й інші смуги поглинання озону (більш слабкі) від 300 до 360 нм. Це смуга Хюгінса. І хвилі від 440 до 850 нм. Це смуга поглинання Шапюї.

Останнім часом увагу вчених звернуто на один з видів якісних забруднювачів середовища - хлорфторуглеродістие сполуки - фреони (ХФУ), мають суто антропогенне походження. Цю групу газів широко використовують як холодоагентів в холодильниках і кондиціонерах, у вигляді розчинників, розпилювачів, стерилізаторів, миючих засобів та ін було виявлено вкрай негативний вплив фреонів на озоновий шар атмосфери.

З початку 70-х років учені стали відзначати неухильне виснаження озонового шару. У середині 1970-х рр.. Була висловлена ??гіпотеза про руйнування озонового шару хлор-, фтор-або бром-містять речовинами використовуваними в промисловості, проникаючими у верхні шари стратосфери. Їх назвали озоноруйнуючими речовинами (ОРВ).

Спочатку гіпотеза не викликала великого інтересу і до неї повернулися лише через 10 років.

Було доведено, що нагромадившись в тропосфері, ХФУ проникають в стратосферу і каталізують (передусім завдяки виділенню вільного хлора) реакції розкладання озону, тонкий шар якої захищати землю від ультрафіолету. Хлорфторвуглеці (ХФВ) або інші ОРВ, випущені людиною в атмосферу, досягають стратосфери, де під дією короткохвильового ультрафіолетового випромінювання Сонця їх молекули втрачають атом хлору. Агресивний хлор починає розбивати одну за одною молекули озону, сам при цьому не зазнаючи ніяких змін. Термін існування різних ХФВ в атмосфері від 74 до 111 років. Розрахунковим шляхом доведено, що за цей час один атом хлору здатний перетворити на кисень 100 000 молекул озону.

Нині виявлені кілька механізмів руйнування озонового шару:

1. Азотний фотохімічний механізм.

Під впливом сонячного випромінювання (особливо сильно це виражено в роки з максимальною сонячною активністю) в мезосфері збільшується вміст оксидів азоту. Оксиди опускаються на висоту 20 - 30 км і вступають в реакцію з озоном.

2N2О + O2 + gуф> 4NO;

NO + O3> NO2 + O2;

NO2 + O> NO + O2 ;

---

О3 + О> 2О2.

(Процес був описаний в 1970 р. Паулем Крутценом).

Оксиди азоту потрапляють в атмосферу різними шляхами. По-перше, природним шляхом, при якому оксиди утворюються на певних стадіях природного азотного циклу. По-друге, при антропогенному забрудненні повітря. У цьому випадку оксиди викидаються автомобільним та авіаційним транспортом, а також космічними ракетами при запусках.

2.Хлорний механізм.

Цей механізм описаний в 1973 році дослідниками з Каліфорнійського університету Маріо Моліна і Шеррі Роуленд (ці дослідники отримали за своє відкриття Нобелівську премію 1995 року по хімії). Головна роль у процес руйнування озонового шару належить тут складним хімічним речовинам - хлорфторуглеводородов, які часто називають фреонами. Ці речовини були відкриті в 1928 р. хіміком концерну "Дюпон де Немур" Томасом Мігдлі (їм же придуманий і тетраетилсвинець - добавка до бензину). Виробництво було вперше налагоджено компанією "Дженерал Моторс". Основним виробником фреонів донедавна була компанія "Дюпон" (США). Найбільші країни-виробники: США - 31% від загального обсягу виробництва, Західна Європа - 30%, Японія - 12%, Росія - 8%. Серед неврахованих країн найбільший виробник - Китай. Фреони виробляються людиною і особливо важливими є два з них - фреон-11 (CFCl3) і фреон-12 (CF2Cl2). З земної поверхні вони потрапляють у верхні шари атмосфери. Там під дією ультрафіолетового випромінювання фреони руйнуються, вивільняючи вільний хлор. Вільні атоми хлору вступають в реакцію з озоном.

CFCl3 (CF2 Cl2) + gуф> Cl + залишок;

Cl + O3> ClO + O2;

ClO + O > Cl + O2;

---

О3 + О> 2О2 .

Це ланцюгова реакція, тому один атом хлору може зруйнувати 100 000 атомів озону, поки не піде з стратосфери (атоми хлору можуть, наприклад, реагувати з метаном з утворенням соляної кислоти (HCl), яка або опускається в тропосферу і випадає на поверхню у вигляді кислого дощу, або знову руйнується і випускає атом хлору).

За останні 20-25 років у зв'язку зі збільшенням викидів фреонів, а також окислів азоту, захисний озоновий екран зменшився приблизно на 2%, а за іншими даними до 5%. За розрахунками вчених зменшення озону на 1% збільшує ультрафіолетового випромінювання на 2%. Крім того, в північній півкулі зниження озонового шару відбулося на 3%, причому в зимові місяці, коли низькі температури сприяють впливу фреонів на озоновий шар, зниження доходить до 5%. З економіко-географічних позицій це пояснюється найбільшим викидом фреонів США - 31%, Західною Європою - 30%, Японією - 12%, країнами СНД - 10%.

Більше того, над деякими територіями стали виникати «озонові діри», які відрізняються більш сильним руйнуванням озонового шару.

Перша «діра» була виявлена ??над Антарктидою в 1978р. У 1985р. англійські вчені опублікували повідомлення про те, що щорічно в жовтні над Антарктидою кількість озону в атмосфері зменшується на 40-50%, а іноді падає майже до нуля. При цьому розміри дірки коливаються від 5 млн до 20 млн км2. Більш того, озонова діра розростається. Особливо яскраво вираженою вона була в 1992р.

Озонова "діра" існує не постійно. Вона з'являється на початку антарктичної весни в середині жовтня і зникає через місяць. На висотах 13-24 км озоновий шар руйнується повністю, а на інших сильно зменшується.

Ретельні дослідження атмосфери виявили зниження концентрації озону і в Північній півкулі. Друга подібна діра була виявлена ??над Арктикою. Вона менше за розмірами і складається з декількох малих дірок, але більшою мірою впливає на жителів Євразії.

У середині 1980-х рр.. вміст озону почало падати над територією середніх широт північної півкулі.

Наприкінці 1994р. виникла величезна озонова діра над територією зарубіжної Європи, Росії, США. На початку 1995р. було зареєстровано рекордну (на 40%) падіння вмісту озону над територією Східної Сибіру. Навесні 1997р. знову спостерігалося аномально низький вміст озону над Арктикою і значною частиною Східної Сибіру. Діаметр цієї діри склав приблизно 3000 км.

На думку лікарів, кожен втрачений відсоток озону в масштабах планети викликає до 150 тисяч додаткових випадків сліпоти через катаракти, на 2,6 відсотка збільшується кількість ракових захворювань шкіри, значно зростає кількість хвороб, викликаних ослабленням імунної системи людини. Найбільшому ризику піддаються жителі північної півкулі зі світлою шкірою. Але страждають не тільки люди. УФ-В випромінювання, наприклад, вкрай шкідливо для планктону, мальків, креветок, крабів, водоростей, що живуть на поверхні океану.

Під тиском наукових фактів і громадськості багато країн почали вживати заходів, направлені на скорочення виробництва і використання ХФУ.

Було укладено декілька міжнародних угод про заборону виробництва фреонів. У 1985 році була підписана «Віденська конвенція про охорону озонового шару».

16 вересня 1987 був прийнятий Монреальський протокол про заморожування виробництва і споживання хлорфторуглеводородов до 1990 на рівні 1986 года, скорочення виробництва на 20% до 1994 р., на 30% до 1999 Під ним, підписалися близько 150 країн, Росія в той числі.

У 1990 р. - Лондонський протокол про 50% скорочення виробництва і споживання хлорфторуглеводородов до 1995 р. і повне припинення до 2000 року. Згодом з ініціативи ООН цей день став відзначатися як День захисту озонового шару.

Всі розвинені країни, за винятком Східної Європи і колишнього СРСР, до кінця 1995 р. в основному завершили поетапне скорочення виробництва і споживання озоноруйнуючих речовин. З метою надання допомоги іншим державам був створений Глобальний екологічний фонд (ГЕФ).

У Росії в 1999 році Постановою Уряду встановлено, що з 1 серпня 1999 виробництво на території Російської Федерації озоноруйнуючих речовин, здійснюється за квотами, що визначаються Державним комітетом Російської Федерації з охорони навколишнього середовища спільно з Міністерством економіки Російської Федерації виходячи з розрахункових ставок, строків та інших вимог Монреальського протоколу по речовинах, що руйнують озоновий шар, 1987 року.

При цьому виробництво озоноруйнуючих речовин з 20 грудня 2000 р. здійснювалася тільки в тих випадках, коли ці речовини використовуються виключно як сировина для виробництва інших хімічних речовин, і в особливих випадках, передбачених Монреальським протоколом.

З 1 березня 2000 ввезення в Російську Федерацію і вивезення з Російської Федерації озоноруйнуючих речовин, здійснюється лише у випадках: *

використання цих озоноруйнуючих речовин виключно як сировини для виробництва інших хімічних речовин; *

в особливих випадках їх застосування, передбачених Монреальським протоколом; *

транзитних перевезень їх через Російську Федерацію з держав і в держави, які є Сторонами Монреальського протоколу.

 Забороняється з 1 липня 2000 р. створення на території Російської Федерації нових потужностей з виробництва озоноруйнуючих речовин. 

 Пізніше Президент видав розпорядження, в якому ще раз заявив, що Госкомекологія Росії та Мінекономіки Росії є відповідальними за реалізацію заходів з охорони озонового шару. І рекомендував органам виконавчої влади суб'єктів Російської Федерації розробити і здійснити в 1999 - 2000 роках комплекс заходів, спрямованих на вилучення з виробництва і споживання озоноруйнуючих речовин і перехід організацій незалежно від їх організаційно-правової форми на озонобезпечні технології. 

 Таким чином, Російська Федерація приймає всі можливі заходи з виконання Віденської конвенції та Монреальського протоколу. 

 За даними ООН, завдяки узгодженим зусиллям світової спільноти, вжитим в останнє десятиліття, виробництво п'яти основних видів ХФУ скоротилася більш ніж удвічі. Темпи приросту озоноруйнуючих речовин в атмосфері зменшилися. Однак на найближчі роки припаде пік виснаження озоносфери, а найбільш складним був 1998 год. Після цього, на думку вчених вчені, озоновий шар почав повільно відновлюватися. За іншими даними використання фреонів продовжується і поки далеко навіть до стабілізації. Так, за даними мережі Глобального моніторинга змін клімату, в фонових умовах - на берегах Тихого і Атлантичного океанів і на островах, вдалині від промислових і густонаселених районів - концентрація фреонів -11 та -12 в цей час зростає з швидкістю 5-9% на рік . Вміст у стратосфері активних фотохімічних сполук хлору в даний час в 2-3 рази вище в порівнянні з рівнем 50-х років, до початку швидкого виробництва фреонів. 

  3.1.11.

 « Попередня  Наступна »
 = Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "СКОРОЧЕННЯ озонового шару."
  1.  § 82. Руйнування озонового шару
      скорочення виробництва речовин, що руйнують озоновий шар. З 1990 по 1996 рр.. їх кількість знизилася з 205 до 13 тисяч т. Ряд підприємств Росії виробляє холодильники з холодоагентами, не руйнівними озоновий
  2.  7.4. Вплив людини на біосферу
      скорочення виробництва озоноруйнуючих речовин (ОРВ). З 1990 по 1996 рр.. їх кількість знизилася з 205 до 13 тисяч т. Сьогодні холодильники "Бірюса" випускаються з хладоагентов, не руйнівними озоновий шар. Кислоти дощі - це рідкі опади, в яких містяться сірчана і азотна кислоти. Кислотні дощі утворюються в результаті викиду в атмосферу оксидів сірки та азоту
  3.  3.4. Скорочені, складні і складноскорочені силогізми
      скорочені силогізми - смітить і Епіхейрема - результати певних скорочень складних силогізмів. Нарешті, є просто скорочені силогізми - результати скорочення простого категоричного силогізму -
  4.  Чим відрізняється неповний робочий день від скороченого робочого дня?
      скорочений З встановлений законодавством тільки для окремих категорій працівників. При неповному робочому дні оплата праці провадиться пропорційно відпрацьованому часу або, за виконану роботу, а при скороченому робочому дні оплата здійснюється як за повний робочий день.,, Тривалість робочого часу при неповному робочому дні також встановлюється угодою сторін, а при
  5.  7. Руська правда. Скорочена редакція.
      Скорочена редакція Руської правди являє собою витяги з Великої редакції Руської правди, що включають її статті, найбільш актуальні для XVв., Тобто часу, коли була створена дана
  6.  7.5. Ноосфера
      озонового шару? Як можна уникнути цього? 9. Які фактори викликають кислотні дощі, як ці дощі впливають на різні екосистеми? Питання для обговорення Яку роль у нормалізації основних біосферних кругообігів речовин може зіграти міжнародне співробітництво? Чи може Башкортостан впливати на розвиток цього
  7.  АНТРОПОГЕННИЙ ВПЛИВ І ГЛОБАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ СУЧАСНОЇ БІОСФЕРИ. ПОНЯТТЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА. ДЖЕРЕЛА ЗАБРУДНЕННЯ БІОСФЕРИ. ЗАБРУДНЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОД, атмосферу, грунт.
      скорочення озонового шару, радіоактивне забруднення; 6. виникнення епідемій, розгул бандитизму і тероризму; 7. зміна генофонду; 8. релігійні конфлікти, криза культури, моральності, сім'ї. З проблемами деградації глобальної екологічної системи сьогодні стикаються всі країни. Умовно її можна розділити на 2 складові частини: 1. деградацію навколишнього природного середовища
  8.  § 2. Суб'єкти та об'єкти екологічного права
      озоновий шар атмосфери, земля та її надра, поверхневі і підземні води, атмосферне повітря, ліси та інша рослинність, тваринний світ, мікроорганізми, генетичний фонд, природні ландшафти та інші об'єкти. Залежно від характеру об'єктів, їх місця в екологічній системі і юрисдикції, виділяють глобальні, регіональні та локальні об'єкти. До категорії глобальних належать об'єкти,
  9.  Що означає час відпочинку?
      скороченого робочого дня для окремих професій і виробництв, скороченою тривалістю роботи в нічний час. Максимальна тривалість робочого часу, мінімальна тривалість відпочинку та оплачуваної щорічної відпустки, вихідні та святкові дні, а також інші умови здійснення цього права визначаються законом. 178
  10.  Для яких категорій громадян встановлюється скорочена тривалість робочого часу?
      скорочена тривалість робочого часу встановлюється: 1) для працівників віком від 16 до 18 років З 36 годин на тиждень, для осіб віком від 15 до 16 років (навчаючи 162. щихся у віці від 14 до 15 років, які працюють в період канікул) З 24 години на тиждень. Тривалість робочого часу учнів, які працюють протягом навчального року у вільний від навчання час, не може перевищувати
  11.  16.9. "Концепція переходу України до сталого розвитку"
      скорочення народжуваності? 3. Що таке продовольча безпека? 4. Які види нетрадиційної енергетики ви знаєте? 5. Які варіанти геліоенергетики існують? 6. Чи завжди нетрадиційна енергетика екологічно безпечна? 7. Які основні резерви ресурсозбереження? 8. Які моря Росії та світу сьогодні найбільш забруднені? 9. Які механізми