Dlaczego pojawiają się dziury ozonowe? Dziura ozonowa

Dziury ozonowe

Wiadomo, że większość naturalnego ozonu koncentruje się w stratosferze na wysokości od 15 do 50 km nad powierzchnią Ziemi. Warstwa ozonowa zaczyna się na wysokości około 8 km nad biegunami (lub 17 km nad równikiem) i rozciąga się w górę do wysokości około 50 km. Gęstość ozonu jest jednak bardzo mała i jeśli skompresujemy go do gęstości, jaką ma powietrze przy powierzchni ziemi, grubość warstwy ozonowej nie przekroczy 3,5 mm. Ozon powstaje, gdy promieniowanie ultrafioletowe słońca bombarduje cząsteczki tlenu.

Najwięcej ozonu znajduje się w warstwie pięciokilometrowej na wysokości od 20 do 25 km, zwanej warstwą ozonową.

Rola ochronna. Ozon pochłania część promieniowania ultrafioletowego Słońca: jego szerokie pasmo absorpcji (długość fali 200-300 nm) obejmuje również promieniowanie szkodliwe dla całego życia na Ziemi.

Przyczyny powstawania „dziury ozonowej”

Latem i wiosną wzrasta stężenie ozonu; nad obszarami polarnymi jest zawsze wyższa niż nad równikowymi. Ponadto zmienia się w cyklu 11-letnim, zbiegającym się z cyklem aktywności Słońca. Wszystko to było już dobrze znane, gdy w latach 80. XX wieku. Obserwacje wykazały, że nad Antarktydą z roku na rok następuje powolny, ale stały spadek stężenia ozonu w stratosferze. Zjawisko to nazwano „dziurą ozonową” (choć oczywiście dziury we właściwym znaczeniu tego słowa nie było) i zaczęto dokładnie badać. Później, w latach 90., podobny spadek zaczął następować w Arktyce. Zjawisko antarktycznej „dziury ozonowej” nie jest jeszcze jasne: czy „dziura” powstała w wyniku antropogenicznego zanieczyszczenia atmosfery, czy też jest to naturalny proces geoastrofizyczny.

Początkowo zakładano, że na ozon wpływają cząsteczki emitowane podczas wybuchów atomowych; próbował wyjaśnić zmianę stężenia ozonu lotami rakiet i samolotów na dużych wysokościach. Ostatecznie jednoznacznie ustalono, że przyczyną niepożądanego zjawiska była reakcja niektórych substancji wytwarzanych przez zakłady chemiczne z ozonem. Są to przede wszystkim węglowodory chlorowane, a zwłaszcza freony – chlorofluorowęglowodory, czyli węglowodory, w których wszystkie lub większość atomów wodoru zastąpiono atomami fluoru i chloru.

Zakłada się, że na skutek destrukcyjnego działania chloru i podobnie działającego bromu, już pod koniec lat 90. XX w. stężenie ozonu w stratosferze spadło o 10%.

W 1985 roku brytyjscy naukowcy opublikowali dane, z których wynika, że ​​w ciągu ostatnich ośmiu lat nad biegunem północnym i południowym wykrywano dziury ozonowe, których liczebność zwiększała się każdej wiosny.

Naukowcy zaproponowali trzy teorie wyjaśniające przyczyny tego zjawiska:

tlenki azotu – związki powstające naturalnie pod wpływem światła słonecznego;

niszczenie ozonu przez związki chloru.

Przede wszystkim należy wyjaśnić, że dziura ozonowa wbrew nazwie nie jest dziurą w atmosferze. Cząsteczka ozonu różni się od zwykłej cząsteczki tlenu tym, że składa się nie z dwóch, ale trzech atomów tlenu połączonych ze sobą. W atmosferze ozon koncentruje się w tzw. warstwie ozonowej, na wysokości około 30 km w stratosferze. Warstwa ta pochłania promienie ultrafioletowe emitowane przez Słońce, w przeciwnym razie promieniowanie słoneczne mogłoby wyrządzić ogromne szkody życiu na powierzchni Ziemi. Dlatego każde zagrożenie dla warstwy ozonowej należy traktować bardzo poważnie. W 1985 roku brytyjscy naukowcy pracujący na biegunie południowym odkryli, że podczas antarktycznej wiosny poziom ozonu w atmosferze był tam znacznie poniżej normy. Co roku o tej samej porze zmniejszała się ilość ozonu – czasem w większym, czasem w mniejszym stopniu. Podobne, ale mniej wyraźne dziury ozonowe pojawiły się także nad Biegunem Północnym podczas arktycznej wiosny.

W kolejnych latach naukowcy odkryli, dlaczego pojawia się dziura ozonowa. Gdy zachodzi słońce i rozpoczyna się długa noc polarna, temperatura gwałtownie spada i tworzą się wysokie chmury stratosferyczne zawierające kryształki lodu. Pojawienie się tych kryształów powoduje szereg złożonych reakcji chemicznych prowadzących do akumulacji molekularnego chloru (cząsteczka chloru składa się z dwóch połączonych atomów chloru). Kiedy pojawia się słońce i zaczyna się antarktyczna wiosna, pod wpływem promieni ultrafioletowych wiązania wewnątrzcząsteczkowe zostają zerwane, a strumień atomów chloru wpada do atmosfery. Atomy te działają jako katalizatory reakcji przekształcających ozon w prosty tlen, postępując zgodnie z następującym podwójnym schematem:

Cl + O3 -> ClO + O2 i ClO + O -> Cl + O2

W wyniku tych reakcji cząsteczki ozonu (O3) przekształcają się w cząsteczki tlenu (O2), przy czym pierwotne atomy chloru pozostają w stanie wolnym i ponownie uczestniczą w tym procesie (każda cząsteczka chloru niszczy milion cząsteczek ozonu, zanim zostaną one usunięte z atmosfery w wyniku innych reakcji chemicznych). W wyniku tego łańcucha przemian ozon zaczyna znikać z atmosfery nad Antarktydą, tworząc dziurę ozonową. Jednak wkrótce wraz z ociepleniem wiry antarktyczne zapadają się, świeże powietrze (zawierające nowy ozon) napływa do tego obszaru, a dziura znika.

W 1987 roku przyjęto Protokół Montrealski, zgodnie z którym ustalono listę najniebezpieczniejszych chlorofluorowęglowodorów, a kraje produkujące chlorofluorowęglowodory zobowiązały się do ograniczenia ich produkcji. W czerwcu 1990 r. w Londynie wyjaśniono Protokół montrealski: do 1995 r. zmniejszyć o połowę produkcję freonów, a do 2000 r. całkowicie ją zatrzymać.

Stwierdzono, że na zawartość ozonu wpływają zanieczyszczenia powietrza zawierające azot, które powstają zarówno w wyniku procesów naturalnych, jak i w wyniku zanieczyszczeń antropogenicznych.

W ten sposób w silnikach spalinowych powstaje NO. W związku z tym wystrzelenie rakiet i samolotów naddźwiękowych prowadzi do zniszczenia warstwy ozonowej.

Źródłem NO w stratosferze jest także gaz N2O, który w troposferze jest stabilny, jednak w stratosferze ulega rozpadowi pod wpływem twardego promieniowania UV.

Warstwa ozonowa została po raz pierwszy zbadana przez naukowców z Brytyjskich Stacji Antarktycznych w 1957 roku. Ozon uznano za możliwy wskaźnik długoterminowych zmian w atmosferze. W 1985 roku czasopismo Nature ogłosiło coroczne zubożenie warstwy ozonowej i powstawanie dziur ozonowych.

Czym jest dziura ozonowa i przyczyny jej pojawienia się

Ozon powstaje w dużych ilościach w stratosferze nad tropikami, gdzie promieniowanie UV jest najsilniejsze. Następnie krąży w atmosferze ziemskiej w kierunku biegunów. Ilość ozonu różni się w zależności od lokalizacji, pory roku i codziennych warunków klimatycznych. Obserwowany na biegunach Ziemi spadek stężenia ozonu w atmosferze nazywany jest dziurą ozonową.

Im cieńsza staje się warstwa ozonowa, tym większy jest rozmiar dziur ozonowych. Istnieją 3 główne powody ich powstawania:

  • Naturalna redystrybucja stężenia ozonu w atmosferze. Maksymalna ilość ozonu występuje na równiku, zmniejszając się w kierunku biegunów, tworząc obszary o obniżonym stężeniu tego pierwiastka.
  • Czynnik technogenny . Chlorofluorowęglowodory zawarte w puszkach aerozolowych i czynnikach chłodniczych są uwalniane do atmosfery w wyniku działalności człowieka. Reakcje chemiczne zachodzące w atmosferze niszczą cząsteczki ozonu. Powoduje to rozrzedzenie warstwy ozonowej i zmniejszenie jej zdolności do pochłaniania światła ultrafioletowego.
  • Globalne ocieplenie. Temperatura na powierzchni Ziemi stale rośnie, podczas gdy górne warstwy stratosfery ochładzają się. Towarzyszy temu powstawanie perłowych chmur, w których zachodzą reakcje niszczenia ozonu.

Konsekwencje rozszerzania się dziur ozonowych

Istnienie życia na Ziemi jest możliwe tylko dzięki obecności warstwy ozonowej. Skutecznie chroni planetę przed szkodliwym promieniowaniem UV, które jest wysoce reaktywne.

  • Pod wpływem światła ultrafioletowego DNA ulega uszkodzeniu. Może to prowadzić do niepożądanych mutacji w organizmach żywych.
  • Promienie UV przenikają nawet do wody i powodują śmierć komórek roślinnych i mikroorganizmów, które służą jako pokarm dla bardziej rozwiniętych zwierząt. W rezultacie ich liczba maleje.
  • U ludzi nadmierne promieniowanie UV może powodować raka skóry. (1% spadek stężenia ozonu zwiększa ryzyko raka skóry o 5%).
  • Bezpośredni kontakt promieniowania ultrafioletowego z siatkówką oczu powoduje wystąpienie zaćmy. Wpływa to na jakość widzenia i może powodować ślepotę.

W 1987 roku sporządzono międzynarodowe porozumienie – Protokół Montrealski – regulujące emisję do atmosfery szkodliwych gazów niszczących cząsteczki ozonu. Przestrzeganie protokołu pomaga stopniowo zmniejszać zubożenie warstwy ozonowej w atmosferze i zapobiegać rozszerzaniu się dziur ozonowych.

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

MINISTERSTWO TRANSPORTU FEDERACJI ROSYJSKIEJ

WYŻSZA SZKOŁA LOTNICZA FSOUVPO w Uljanowsku

LOTNICTWO CYWILNE (INSTYTUT)

WYDZIAŁ OPERACJI LOTNICZYCH I ZARZĄDZANIA RUCHEM LOTNICZYM

WYDZIAŁ PASSOP

ABSTRAKCYJNY

na temat:Dziury ozonowe: przyczynyIkonsekwencje

Ukończył: Bazarov M.A.

Kierownik: Morozova M.M.

Uljanowsk 2012

Wstęp

1. Powody

2. Konsekwencje

3. Położenie geograficzne

4. Rola samolotów cywilnych i wojskowych w powstawaniu dziur ozonowych

5. Sposoby rozwiązywania problemów

Wniosek

Wstęp

Wraz z pojawieniem się cywilizacji ludzkiej pojawił się nowy czynnik, który wpłynął na losy żywej przyrody. Osiągnął ogromną moc w obecnym stuleciu, a zwłaszcza w ostatnich czasach. 5 miliardów naszych współczesnych ma wpływ na przyrodę w takiej skali, jak mogliby mieć ludzie epoki kamienia, gdyby było ich 50 miliardów, a ilość wyzwolonej energii Ziemia otrzymuje od słońca.

Od czasu pojawienia się wysoce uprzemysłowionego społeczeństwa gwałtownie wzrosła niebezpieczna interwencja człowieka w przyrodę, zakres tej interwencji rozszerzył się, stał się bardziej zróżnicowany i obecnie grozi, że stanie się globalnym zagrożeniem dla ludzkości.

Rośnie zużycie surowców nieodnawialnych, coraz więcej gruntów rolnych opuszcza gospodarkę, bo powstają na nich miasta i fabryki. Biosfera Ziemi podlega obecnie coraz większym wpływom antropogenicznym. Jednocześnie można zidentyfikować kilka najważniejszych procesów, z których żaden nie poprawia stanu przestrzeni powietrznej naszej planety.

Postępuje także akumulacja dwutlenku węgla w atmosferze. Dalszy rozwój tego procesu utrwali niepożądaną tendencję do wzrostu średniorocznej temperatury na planecie.

W rezultacie przed społeczeństwem powstał dylemat: albo bezmyślnie toczyć się ku nieuniknionej śmierci w zbliżającej się katastrofie ekologicznej, albo świadomie przekształcić potężne siły nauki i technologii stworzone przez geniusz człowieka z broni zwróconej wcześniej przeciwko naturze i samemu człowiekowi, w broń ich ochrony i dobrobytu, w broń racjonalnego zarządzania środowiskiem.

Nad światem wisi realne zagrożenie globalnym kryzysem ekologicznym, rozumianym przez całą populację planety, a prawdziwą nadzieją na jego zapobieżenie jest ciągła edukacja ekologiczna i oświecanie ludzi.

Światowa Organizacja Zdrowia ustaliła, że ​​zdrowie człowieka zależy w 20% od dziedziczności, 20% od środowiska, 50% od stylu życia i 10% od medycyny. W wielu regionach Rosji do 2005 roku oczekuje się następującej dynamiki czynników wpływających na zdrowie człowieka: rola ekologii wzrośnie do 40%, wpływ czynnika genetycznego wzrośnie do 30%, zdolność do utrzymania zdrowia poprzez styl życia spadnie do 25%, a rola medycyny do 5%.

Charakteryzując obecny stan ekologii jako krytyczny, można wskazać główne przyczyny prowadzące do katastrofy ekologicznej: zanieczyszczenie, zatrucie środowiska, zubożenie atmosfery w tlen, dziury ozonowe.

Celem pracy było podsumowanie danych literaturowych na temat przyczyn i skutków niszczenia warstwy ozonowej, a także sposobów rozwiązania problemu powstawania „dziur ozonowych”.

środowisko dziury w warstwie ozonowej

1. Powoduje

Dziura ozonowa to lokalny spadek stężenia ozonu w warstwie ozonowej Ziemi. Zgodnie z teorią powszechnie przyjętą w środowisku naukowym, w drugiej połowie XX wieku narastające oddziaływanie czynnika antropogenicznego w postaci uwalniania się freonów zawierających chlor i brom doprowadziło do znacznego przerzedzenia warstwy ozonowej .

Według innej hipotezy proces powstawania „dziur ozonowych” może być w dużej mierze naturalny i nie wiązać się wyłącznie ze szkodliwymi skutkami cywilizacji ludzkiej.

Dziurę ozonową o średnicy ponad 1000 km po raz pierwszy odkryła w 1985 roku na półkuli południowej nad Antarktydą grupa brytyjskich naukowców: J. Shanklin (angielski), J. Farman (angielski), B. Gardiner (angielski) ), który opublikował odpowiedni artykuł w czasopiśmie Nature. Pojawiała się co roku w sierpniu, a w grudniu - styczniu przestała istnieć. Kolejna dziura tworzyła się nad półkulą północną w Arktyce, ale o mniejszym rozmiarze. Na tym etapie rozwoju człowieka światowi naukowcy udowodnili, że na Ziemi istnieje ogromna liczba dziur ozonowych. Ale najbardziej niebezpieczny i największy znajduje się nad Antarktydą.

Połączenie czynników prowadzi do zmniejszenia stężenia ozonu w atmosferze, z których głównym jest śmierć cząsteczek ozonu w reakcjach z różnymi substancjami pochodzenia antropogenicznego i naturalnego, brak promieniowania słonecznego podczas zimy polarnej, szczególnie stabilna polarność wir uniemożliwiający przenikanie ozonu z subpolarnych szerokości geograficznych i powstawanie polarnych chmur stratosferycznych (PSC), których powierzchnia cząstek katalizuje reakcje rozpadu ozonu. Czynniki te są szczególnie charakterystyczne dla Antarktyki; w Arktyce wir polarny jest znacznie słabszy ze względu na brak powierzchni kontynentalnej, temperatura jest o kilka stopni wyższa niż na Antarktydzie, a PSO są mniej powszechne i również mają tendencję do rozpadu w wczesna jesień. Będąc chemicznie aktywnymi cząsteczkami ozonu, mogą reagować z wieloma związkami nieorganicznymi i organicznymi. Głównymi substancjami przyczyniającymi się do niszczenia cząsteczek ozonu są substancje proste (wodór, tlen, chlor, atomy bromu), nieorganiczne (chlorowodór, tlenek azotu) i związki organiczne (metan, fluorochlor i fluorobromofreony, które uwalniają atomy chloru i bromu). . W przeciwieństwie do np. wodorofluorofreonów, które rozkładają się na atomy fluoru, które z kolei szybko reagują z wodą tworząc stabilny fluorowodór. Zatem fluor nie uczestniczy w reakcjach rozkładu ozonu. Jod nie niszczy również ozonu stratosferycznego, ponieważ substancje organiczne zawierające jod są prawie całkowicie zużywane w troposferze. Główne reakcje przyczyniające się do niszczenia ozonu podano w artykule o warstwie ozonowej.

Chlor „zjada” zarówno ozon, jak i tlen atomowy z powodu dość szybkich reakcji:

O3 + Cl = O2 + ClO

СlO + O = Cl + O2

Ponadto ta ostatnia reakcja prowadzi do regeneracji aktywnego chloru. Chlor nie jest zatem nawet zużywany, niszcząc warstwę ozonową.

Latem i wiosną wzrasta stężenie ozonu. Nad obszarami polarnymi jest ona zawsze wyższa niż nad równikową. Ponadto zmienia się w cyklu 11-letnim, zbiegającym się z cyklem aktywności Słońca. Wszystko to było już dobrze znane, gdy w latach 80. XX wieku. Obserwacje wykazały, że nad Antarktydą z roku na rok następuje powolny, ale stały spadek stężenia ozonu w stratosferze. Zjawisko to nazwano „dziurą ozonową” (choć oczywiście dziury we właściwym znaczeniu tego słowa nie było).

Później, w latach 90. ubiegłego wieku, taki sam spadek zaczął następować nad Arktyką. Zjawisko antarktycznej „dziury ozonowej” nie jest jeszcze jasne: czy „dziura” powstała w wyniku antropogenicznego zanieczyszczenia atmosfery, czy też jest to naturalny proces geoastrofizyczny.

Wśród wersji powstawania dziur ozonowych są:

wpływ cząstek emitowanych podczas wybuchów atomowych;

loty rakiet i samolotów na dużych wysokościach;

reakcje z ozonem niektórych substancji wytwarzanych przez zakłady chemiczne. Są to przede wszystkim węglowodory chlorowane, a zwłaszcza freony – chlorofluorowęglowodory, czyli węglowodory, w których wszystkie lub większość atomów wodoru zastąpiono atomami fluoru i chloru.

Chlorofluorowęglowodory znajdują szerokie zastosowanie w nowoczesnych lodówkach domowych i przemysłowych (dlatego nazywane są „freonami”), w puszkach aerozolowych, jako środki do czyszczenia na sucho, do gaszenia pożarów w transporcie, jako środki spieniające, do syntezy polimerów. Światowa produkcja tych substancji osiągnęła prawie 1,5 mln ton/rok.

Będąc wysoce lotnymi i dość odpornymi na wpływy chemiczne, chlorofluorowęglowodory po użyciu dostają się do atmosfery i mogą w niej pozostawać nawet przez 75 lat, osiągając wysokość warstwy ozonowej. Tutaj pod wpływem światła słonecznego rozkładają się, uwalniając chlor atomowy, który jest głównym „zakłócaczem porządku” w warstwie ozonowej.

2. Konsekwencje

Dziura ozonowa stwarza zagrożenie dla organizmów żywych, ponieważ warstwa ozonowa chroni powierzchnię Ziemi przed nadmiernymi dawkami promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze Słońca. Osłabienie warstwy ozonowej zwiększa dopływ promieniowania słonecznego do ziemi i powoduje wzrost liczby nowotworów skóry u ludzi. Rośliny i zwierzęta również cierpią z powodu zwiększonego poziomu promieniowania.

Ozon w stratosferze chroni Ziemię przed niszczycielskim promieniowaniem ultrafioletowym i słonecznym. Zubożenie warstwy ozonowej umożliwi dotarcie większej ilości promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi.

Według amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska każdy procent utraconego ozonu w stratosferze powoduje wzrost ekspozycji na ultrafioletowe promieniowanie słoneczne o 1,5 do 2 procent. Dla człowieka wzrost natężenia promieniowania ultrafioletowego jest niebezpieczny przede wszystkim ze względu na wpływ promieniowania słonecznego na skórę i oczy.

Promieniowanie o długości fali w zakresie od 280 do 320 nanometrów – promienie UV, które są częściowo blokowane przez ozon – mogą powodować przedwczesne starzenie się i wzrost liczby nowotworów skóry, a także szkody dla roślin i zwierząt.

Promieniowanie o długości fali większej niż 320 nanometrów, czyli widmo UV, praktycznie nie jest pochłaniane przez ozon i jest w rzeczywistości niezbędne człowiekowi do wytworzenia witaminy D. Promieniowanie UV o długości fali z zakresu 200 - 280 nanometrów może powodować poważne konsekwencje dla organizmów biologicznych . Jednakże promieniowanie z tego widma jest prawie całkowicie pochłaniane przez ozon. Zatem „piętą achillesową” życia ziemskiego jest promieniowanie dość wąskiego spektrum fal UV o długości od 320 do 280 nanometrów. W miarę skracania się długości fal wzrasta ich zdolność do uszkadzania żywych organizmów i DNA. Na szczęście zdolność ozonu do pochłaniania promieniowania ultrafioletowego wzrasta wraz ze spadkiem długości fali promieniowania.

· Rosnąca zapadalność na raka skóry.

· Tłumienie układu odpornościowego człowieka.

· Uszkodzenie oczu.

Promieniowanie ultrafioletowe może uszkodzić rogówkę, tkankę łączną oka, soczewkę i siatkówkę. Promieniowanie ultrafioletowe może powodować fotokeratozę (lub ślepotę śnieżną), podobnie jak oparzenie słoneczne rogówki lub tkanki łącznej oka. Według autorów książki „Jak ocalić naszą skórę” zwiększone narażenie na promieniowanie ultrafioletowe w wyniku zubożenia warstwy ozonowej doprowadzi do wzrostu liczby osób cierpiących na zaćmę. Zaćma pokrywa soczewkę oka, zmniejszając ostrość wzroku i może powodować ślepotę.

· Zniszczenie upraw.

3. Położenie geograficzne

Od lat 70-tych zaczęto odnotowywać przerzedzenie warstwy ozonowej. Zmniejszyła się szczególnie znacznie nad Antarktydą, co doprowadziło do pojawienia się powszechnego wyrażenia „dziura ozonowa”. Małe dziury odnotowuje się także na półkuli północnej – nad Arktyką, w rejonie kosmodromów Plesetsk i Bajkonur. W 1974 roku dwóch naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego – Mario Molina i Sherward Rowland – postawiło hipotezę, że głównym czynnikiem niszczącym ozon są gazy freonowe stosowane w przemyśle chłodniczym i perfumeryjnym. Mniej znaczącymi czynnikami niszczącymi warstwę ozonową są loty rakiet i samolotów naddźwiękowych.

Lokalizacja „dziur ozonowych” ma tendencję do lokalizowania dodatnich globalnych anomalii magnetycznych. Na półkuli południowej jest to Antarktyka, a na półkuli północnej globalna anomalia magnetyczna w Syberii Wschodniej. Co więcej, siła anomalii syberyjskiej rośnie tak mocno, że nawet w Nowosybirsku pionowa składowa pola geomagnetycznego rośnie rocznie o 30 gamma (nanotesli).

Ubytek warstwy ozonowej nad basenem arktycznym był w tym roku na tyle znaczący, że po raz pierwszy w historii obserwacji można mówić o powstaniu „dziury ozonowej” podobnej do antarktycznej. Na wysokościach powyżej 20 km utrata ozonu wynosiła około 80%. Prawdopodobną przyczyną tego zjawiska jest niezwykle długie utrzymywanie się stosunkowo niskich temperatur w stratosferze na tych szerokościach geograficznych.

4. Rola lotnictwa cywilnego i wojskowego w edukacjidziury ozonowe

Niszczenie warstwy ozonowej ułatwiają nie tylko freony uwalniane do atmosfery i dostające się do stratosfery. W niszczeniu warstwy ozonowej biorą także udział tlenki azotu, które powstają podczas wybuchów jądrowych. Ale tlenki azotu powstają również w komorach spalania silników turboodrzutowych samolotów latających na dużych wysokościach. Z znajdującego się tam azotu i tlenu powstają tlenki azotu. Im wyższa temperatura, czyli im większa moc silnika, tym większa szybkość tworzenia się tlenków azotu.

Ważna jest nie tylko moc silnika samolotu, ale także wysokość, na której leci i uwalnia tlenki azotu zubożające warstwę ozonową. Im więcej powstaje podtlenku lub tlenku azotu, tym bardziej niszczy on ozon.

Całkowitą ilość tlenku azotu emitowaną do atmosfery rocznie szacuje się na 1 miliard ton, z czego około jedną trzecią emitują samoloty powyżej średniego poziomu tropopauzy (11 km). Jeśli chodzi o samoloty, najbardziej szkodliwe emisje pochodzą z samolotów wojskowych, których liczba sięga dziesiątek tysięcy. Latają głównie na wysokościach w warstwie ozonowej.

5. Sposoby rozwiązywania problemów

Aby rozpocząć globalną odbudowę, konieczne jest ograniczenie dostępu do atmosfery wszystkich substancji, które bardzo szybko niszczą ozon i są tam długo składowane.

Także my – wszyscy ludzie – musimy to zrozumieć i pomóc przyrodzie rozpocząć proces odbudowy warstwy ozonowej, potrzebne są nowe nasadzenia lasów, zaprzestać wycinania lasów dla innych krajów, które z jakiegoś powodu nie chcą wycinać swoich, ale zarabiają z naszych lasów.

Aby odbudować warstwę ozonową, należy ją naładować. Początkowo planowano w tym celu stworzyć kilka naziemnych fabryk ozonu i „wrzucać” ozon do górnych warstw atmosfery na samolotach transportowych. Jednak projekt ten (prawdopodobnie był to pierwszy projekt „leczenia” planety) nie został zrealizowany.

Inny sposób proponuje rosyjskie konsorcjum Interozon: wytwarzanie ozonu bezpośrednio w atmosferze. W najbliższej przyszłości wspólnie z niemiecką firmą Daza planowane jest wzniesienie balonów za pomocą laserów podczerwonych na wysokość 15 km, za pomocą których będą mogły wytworzyć ozon z tlenu dwuatomowego.

Jeśli eksperyment zakończy się sukcesem, w przyszłości planuje się wykorzystać doświadczenia rosyjskiej stacji orbitalnej Mir i stworzyć na wysokości 400 km kilka platform kosmicznych ze źródłami energii i laserami. Wiązki lasera będą kierowane w centralną część warstwy ozonowej i będą ją stale uzupełniać. Źródłem energii mogą być panele słoneczne. Astronauci na tych platformach będą potrzebni jedynie do okresowych inspekcji i napraw.

Wniosek

Potencjał oddziaływania człowieka na przyrodę stale rośnie i osiągnął już poziom, przy którym możliwe jest spowodowanie nieodwracalnych szkód w biosferze. To nie pierwszy raz, kiedy substancja przez długi czas uważana za całkowicie nieszkodliwą okazuje się wyjątkowo niebezpieczna. Dwadzieścia lat temu mało kto mógł sobie wyobrazić, że zwykła puszka aerozolu może stanowić poważne zagrożenie dla całej planety. Niestety nie zawsze można przewidzieć na czas, jak ten lub inny związek wpłynie na biosferę. Jednak w przypadku CFC istniała taka możliwość: wszystkie reakcje chemiczne opisujące proces niszczenia ozonu przez CFC są niezwykle proste i znane już od dawna. Jednak nawet po sformułowaniu problemu CFC w 1974 r. jedynym krajem, który podjął jakiekolwiek działania mające na celu ograniczenie produkcji CFC, były Stany Zjednoczone, a środki te były całkowicie niewystarczające. Aby podjąć poważne działania na skalę globalną, konieczna była wystarczająco silna demonstracja zagrożeń związanych z CFC. Należy zauważyć, że nawet po odkryciu dziury ozonowej ratyfikacja Konwencji montrealskiej była w pewnym momencie zagrożona. Być może problem CFC nauczy nas z większą uwagą i ostrożnością podchodzić do wszelkich substancji przedostających się do biosfery w wyniku działalności człowieka.

Problem historycznych i współczesnych zmian klimatycznych okazał się bardzo złożony i nie znajduje rozwiązania w schematach determinizmu jednoczynnikowego. Wraz ze wzrostem stężenia dwutlenku węgla ważną rolę odgrywają zmiany w ozonosferze związane z ewolucją pola geomagnetycznego. Opracowywanie i testowanie nowych hipotez jest warunkiem koniecznym zrozumienia wzorców ogólnej cyrkulacji atmosferycznej i innych procesów geofizycznych wpływających na biosferę.

Opublikowano na Allbest.ru

...

Podobne dokumenty

    Przyczyny prowadzące do katastrofy ekologicznej. Definicja dziury ozonowej, mechanizm jej powstawania i skutki. Odbudowa warstwy ozonowej. Przejście na technologie oszczędzające ozon. Błędne przekonania na temat dziury ozonowej. Freony są niszczycielami ozonu.

    prezentacja, dodano 10.07.2012

    Dziury ozonowe i przyczyny ich powstawania. Źródła niszczenia warstwy ozonowej. Dziura ozonowa nad Antarktydą. Środki ochrony warstwy ozonowej. Zasada optymalnej komplementarności składników. Prawo N.F. Reimers o zniszczeniu hierarchii ekosystemów.

    test, dodano 19.07.2010

    Teorie powstawania dziury ozonowej. Widmo warstwy ozonowej nad Antarktydą. Schemat reakcji halogenów w stratosferze z uwzględnieniem ich reakcji z ozonem. Podjęcie działań ograniczających emisję freonów zawierających chlor i brom. Konsekwencje niszczenia warstwy ozonowej.

    prezentacja, dodano 14.05.2014

    Ogólna koncepcja dziury ozonowej, konsekwencje jej powstania. Dziura ozonowa o średnicy 1000 km na półkuli południowej, nad Antarktydą. Przyczyny zerwania wiązań wewnątrzcząsteczkowych, przemiana cząsteczki ozonu w cząsteczkę tlenu. Odbudowa warstwy ozonowej.

    prezentacja, dodano 12.01.2013

    Charakterystyka lokalizacji, funkcji i znaczenia warstwy ozonowej, której ubytek może mieć istotny wpływ na ekologię Oceanu Światowego. Mechanizmy powstawania „dziury ozonowej” to różnorodne interwencje antropogeniczne. Sposoby rozwiązania problemu.

    test, dodano 14.12.2010

    Lokalny kryzys ekologiczny. Problemy środowiskowe atmosfery. Problem warstwy ozonowej. Koncepcja efektu cieplarnianego. Kwaśny deszcz. Konsekwencje kwaśnych opadów. Samooczyszczanie atmosfery. Jakie są główne priorytety? Co jest ważniejsze: ekologia czy postęp naukowo-techniczny.

    streszczenie, dodano 14.03.2007

    Specyfika chemicznych zanieczyszczeń atmosfery, zagrożenia efektem cieplarnianym. Kwaśne deszcze, rola stężenia ozonu w atmosferze, współczesne problemy warstwy ozonowej. Zanieczyszczenie atmosfery spalinami pojazdów, stan problemu w Moskwie.

    praca na kursie, dodano 17.06.2010

    Spadek stężenia ozonu stratosferycznego. Czym jest dziura ozonowa i przyczyny jej powstawania. Proces niszczenia ozonosfery. Absorpcja promieniowania ultrafioletowego ze Słońca. Antropogeniczne zanieczyszczenie powietrza. Geologiczne źródła zanieczyszczeń.

    prezentacja, dodano 28.11.2012

    Dziura ozonowa to lokalny spadek warstwy ozonowej. Rola warstwy ozonowej w atmosferze ziemskiej. Głównymi niszczycielami ozonu są freony. Metody odtwarzania warstwy ozonowej. Kwaśne deszcze: istota, przyczyny występowania i negatywny wpływ na przyrodę.

    prezentacja, dodano 14.03.2011

    Badanie problemu globalnego zanieczyszczenia środowiska naturalnego przez przedsiębiorstwa przemysłowe i rolnicze. Charakterystyka uszkodzeń warstwy ozonowej atmosfery, kwaśnych deszczy i efektu cieplarnianego. Opisy recyklingu odpadów farb i lakierów.

Jednym z najbardziej niezwykłych „zielonych” mitów jest twierdzenie, że dziury ozonowe nad biegunami Ziemi powstają w wyniku emisji do atmosfery niektórych substancji wytwarzanych przez człowieka. Tysiące ludzi wciąż w to wierzy, choć każdy uczeń, który nie opuścił lekcji chemii i geografii, może obalić ten mit.

Mit mówiący, że działalność człowieka powoduje powiększanie się tzw. dziury ozonowej, jest niezwykły pod wieloma względami. Po pierwsze, jest niezwykle prawdopodobny, czyli oparty na faktach. Takich jak sama obecność dziury ozonowej oraz fakt, że szereg substancji wytwarzanych przez człowieka może zniszczyć ozon. A jeśli tak, to niespecjalista nie ma wątpliwości, że za zubożenie warstwy ozonowej odpowiada działalność człowieka – wystarczy spojrzeć na wykresy wzrostu dziury i wzrostu emisji odpowiednich substancji do atmosfery.

I tu pojawia się kolejna cecha mitu o „ozonie”. Z jakiegoś powodu ci, którzy wierzą w powyższe dowody, zupełnie zapominają, że samo zbieżność dwóch wykresów nic nie znaczy. W końcu może to być tylko wypadek. Aby mieć niezaprzeczalne dowody na antropogeniczną teorię pochodzenia dziur ozonowych, należy zbadać nie tylko mechanizm niszczenia ozonu przez freony i inne substancje, ale także mechanizm późniejszej odbudowy warstwy.

Cóż, nadchodzi zabawna część. Gdy tylko zainteresowany niespecjalista zacznie studiować wszystkie te mechanizmy (dla których nie trzeba całymi dniami siedzieć w bibliotece - wystarczy przypomnieć sobie kilka akapitów ze szkolnych podręczników do chemii i geografii), od razu rozumie, że ta wersja jest nic więcej niż mit. I pamiętając wpływ, jaki ten mit wywarł na gospodarkę światową poprzez ograniczenie produkcji freonów, od razu rozumie, po co on powstał. Jednak spójrzmy na sytuację od samego początku i po kolei.

Z zajęć z chemii pamiętamy, że ozon jest alotropową modyfikacją tlenu. Jego cząsteczki zawierają nie dwa atomy O, ale trzy. Ozon może powstawać na różne sposoby, ale najpowszechniejszy w przyrodzie jest taki, że tlen pochłania część promieniowania ultrafioletowego o długości fali 175–200 nm i 280–315 nm i przekształca się w ozon. Dokładnie tak tworzyła się warstwa ochronna ozonu w starożytności (gdzieś 2-1,7 miliarda lat temu) i tak tworzy się do dziś.

Swoją drogą z powyższego wynika, że ​​prawie połowa niebezpiecznego promieniowania UV jest tak naprawdę pochłaniana przez tlen, a nie ozon. Ozon jest jedynie „produktem ubocznym” tego procesu. Jego wartość polega jednak na tym, że pochłania także część ultrafioletu – tego, którego długość fali wynosi od 200 do 280 nm. Ale co dzieje się z samym ozonem? Zgadza się – zamienia się z powrotem w tlen. Tak więc w górnych warstwach atmosfery zachodzi pewien cykliczny proces równowagi - ultrafiolet jednego rodzaju sprzyja przemianie ozonu w tlen, a on, pochłaniając promieniowanie UV innego typu, ponownie zamienia się w O2.

Z tego wszystkiego wynika prosty i logiczny wniosek – aby całkowicie zniszczyć warstwę ozonową, musimy pozbawić naszą atmosferę tlenu. Przecież niezależnie od tego, ile wytwarzanych przez człowieka freonów (węglowodorów zawierających chlor i brom, stosowanych jako czynniki chłodnicze i rozpuszczalniki), metan, chlorowodór i tlenek azotu niszczą cząsteczki ozonu, promieniowanie ultrafioletowe tlenu ponownie przywróci warstwę ozonową - w końcu substancje te nie są „wyłączone”! Oprócz zmniejszenia ilości tlenu w atmosferze, gdyż drzewa, trawy i glony produkują go setki tysięcy razy więcej niż ludzkość – wspomniane niszczyciele ozonu.

Jak więc widać, żadna substancja stworzona przez człowieka nie jest w stanie zniszczyć warstwy ozonowej, o ile w atmosferze ziemskiej występuje tlen, a Słońce emituje promieniowanie ultrafioletowe. Ale dlaczego w takim razie powstają dziury ozonowe? Chcę od razu powiedzieć, że samo określenie „dziura” nie jest do końca poprawne - mówimy tylko o przerzedzaniu się warstwy ozonowej w niektórych częściach stratosfery, a nie o jej całkowitym braku. Aby jednak odpowiedzieć na pytanie, wystarczy przypomnieć sobie, gdzie dokładnie na planecie znajdują się największe i najbardziej trwałe dziury ozonowe.

I tu nie ma o czym pamiętać: największa ze stabilnych dziur ozonowych znajduje się bezpośrednio nad Antarktydą, a druga, nieco mniejsza, znajduje się nad Arktyką. Wszystkie inne dziury ozonowe na Ziemi są niestabilne, powstają szybko, ale równie szybko ulegają „zniszczeniu”. Dlaczego w obszarach polarnych od dawna utrzymuje się przerzedzenie warstwy ozonowej? Tak, po prostu dlatego, że w tych miejscach noc polarna trwa sześć miesięcy. W tym czasie atmosfera nad Arktyką i Antarktydą nie otrzymuje wystarczającej ilości światła ultrafioletowego, aby przekształcić tlen w ozon.

Otóż ​​O 3 pozostawiony bez „uzupełnienia” zaczyna szybko się rozpadać – w końcu jest to substancja bardzo niestabilna. Dlatego warstwa ozonowa nad biegunami ulega znacznemu przerzedzeniu, chociaż proces ten zachodzi z pewnym opóźnieniem – widoczna dziura pojawia się na początku lata i znika do połowy zimy. Jednak gdy nadchodzi dzień polarny, ozon zaczyna ponownie wytwarzać się, a dziura ozonowa powoli się zapełnia. To prawda, że ​​​​nie do końca - mimo wszystko czas intensywnego odbioru promieniowania UV w tych częściach jest krótszy niż okres jego niedoboru. Dlatego dziura ozonowa nie znika.

Ale dlaczego w tym przypadku mit został stworzony i powielony? Odpowiedź na to pytanie jest nie tylko prosta, ale bardzo prosta. Faktem jest, że obecność trwałej dziury ozonowej nad Antarktydą po raz pierwszy udowodniono w 1985 roku. Pod koniec 1986 roku specjaliści amerykańskiej firmy DuPont (czyli DuPont) rozpoczęli produkcję nowej klasy czynników chłodniczych - fluorowęglowodorów niezawierających chloru. To znacznie obniżyło koszty produkcji, ale nową substancję nadal trzeba było promować na rynku.

I tu DuPont finansuje szerzenie w mediach mitu o złych freonach psujących warstwę ozonową, który stworzyła na jego zlecenie grupa meteorologów. W rezultacie przerażona opinia publiczna zaczęła domagać się podjęcia przez władze działań. A takie działania podjęto pod koniec 1987 roku, kiedy w Montrealu podpisano protokół ograniczający produkcję substancji zubożających warstwę ozonową. Doprowadziło to do ruiny wielu firm produkujących freony, a także do tego, że DuPont stał się na wiele lat monopolistą na rynku czynników chłodniczych.

Swoją drogą to właśnie szybkość, z jaką kierownictwo firmy DuPont podjęło decyzję o wykorzystaniu dziury ozonowej do własnych celów, doprowadziła do tego, że mit okazał się na tyle niedokończony, że mógł go zdemaskować zwykły uczeń, który to zrobił nie opuszczaj zajęć z chemii i geografii. Widzisz, gdyby mieli więcej czasu, ułożyliby bardziej przekonującą wersję. Niemniej jednak nawet to, co naukowcy ostatecznie „urodzili” na prośbę DuPont, było w stanie przekonać wiele osób.

Narodowy Uniwersytet Technologiczny w Kazaniu

Streszczenie Zubożenie warstwy ozonowej

Ukończył: student gr.5111-41 Garifullin I.I. Sprawdzone przez: Fatykhova L.A.

Kazań 2015

1. Wstęp

2. Główna część:

a) Oznaczanie ozonu

b) Przyczyny „dziur ozonowych”

c) Główne hipotezy dotyczące niszczenia warstwy ozonowej

d) Środowiskowe i medyczno-biologiczne konsekwencje niszczenia warstwy ozonowej

3.Wniosek

4. Wykaz wykorzystanej literatury

Wstęp.

W 21 wieku Wśród wielu globalnych problemów środowiskowych biosfery bardzo istotny pozostaje problem niszczenia warstwy ozonowej i związanego z tym wzrostu biologicznie niebezpiecznego promieniowania ultrafioletowego na powierzchni Ziemi. Może to dalej przerodzić się w nieodwracalną katastrofę niszczycielską dla ludzkości. W ostatnich dziesięcioleciach liczne badania wykazały stałą tendencję do zmniejszania się zawartości ozonu w atmosferze. Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) każdy 1% spadek poziomu ozonu w atmosferze (i odpowiadający mu 2% wzrost promieniowania UV) prowadzi do 5% wzrostu liczby chorób nowotworowych.

Współczesna atmosfera tlenowa Ziemi jest zjawiskiem wyjątkowym wśród planet Układu Słonecznego, a cecha ta jest związana z obecnością życia na naszej planecie.

Problem ochrony środowiska jest obecnie niewątpliwie najważniejszy dla człowieka. Na realność katastrofy ekologicznej wskazuje zniszczenie warstwy ozonowej Ziemi. Ozon to trójatomowa forma tlenu, powstająca w górnych warstwach atmosfery pod wpływem twardego (krótkofalowego) promieniowania ultrafioletowego Słońca.

Dziś ozon niepokoi wszystkich, nawet tych, którzy wcześniej nie podejrzewali istnienia warstwy ozonowej w atmosferze, a jedynie wierzyli, że zapach ozonu jest oznaką świeżego powietrza. (Nie bez powodu ozon oznacza po grecku „zapach”). To zainteresowanie jest zrozumiałe - mówimy o przyszłości całej biosfery Ziemi, w tym samego człowieka. Obecnie istnieje potrzeba podjęcia pewnych wiążących dla wszystkich decyzji, które pozwolą na zachowanie warstwy ozonowej. Aby jednak te decyzje były prawidłowe, potrzebujemy pełnej informacji o czynnikach zmieniających ilość ozonu w atmosferze ziemskiej, a także o właściwościach ozonu i tym, jak dokładnie reaguje on na te czynniki. Dlatego też uważam, że wybrany przeze mnie temat jest istotny i niezbędny do rozważenia.

Część główna: Oznaczanie ozonu

Wiadomo, że ozon (Oz), modyfikacja tlenu, ma wysoką reaktywność chemiczną i toksyczność. Ozon powstaje w atmosferze z tlenu podczas wyładowań elektrycznych podczas burz oraz pod wpływem promieniowania ultrafioletowego Słońca w stratosferze. Warstwa ozonowa (ekran ozonowy, ozonosfera) znajduje się w atmosferze na wysokości 10-15 km, a maksymalne stężenie ozonu występuje na wysokości 20-25 km. Ekran ozonowy opóźnia przenikanie do powierzchni ziemi najcięższego promieniowania UV (długość fali 200-320 nm), niszczącego wszystkie organizmy żywe. Jednak w wyniku oddziaływań antropogenicznych „parasol” ozonowy stał się nieszczelny i zaczęły w nim pojawiać się dziury ozonowe z zauważalnie obniżoną (do 50% i więcej) zawartością ozonu.

Przyczyny dziur ozonowych

Dziury ozonowe (ozonowe) to tylko część złożonego problemu środowiskowego polegającego na zubożaniu się warstwy ozonowej Ziemi. Na początku lat 80. Nad obszarem stacji naukowych na Antarktydzie odnotowano spadek całkowitej zawartości ozonu w atmosferze. I tak w październiku 1985 r Pojawiły się doniesienia, że ​​stężenie ozonu w stratosferze nad angielską stacją Halley Bay spadło o 40% w stosunku do wartości minimalnych, a nad stacją japońską - prawie 2-krotnie. Zjawisko to jest przyczyną „dziury ozonowej”. Znaczące dziury ozonowe pojawiły się nad Antarktydą wiosną 1987, 1992, 1997, kiedy to odnotowano spadek całkowitej zawartości ozonu stratosferycznego (TO) o 40 - 60%. Wiosną 1998 roku dziura ozonowa nad Antarktydą osiągnęła rekordową powierzchnię 26 milionów metrów kwadratowych. km (3 razy terytorium Australii). A na wysokości 14 – 25 km w atmosferze nastąpiło prawie całkowite zniszczenie ozonu.

Podobne zjawiska obserwowano w Arktyce (zwłaszcza od wiosny 1986 r.), jednak wielkość dziury ozonowej była tutaj prawie 2 razy mniejsza niż nad Antarktydą. W marcu 1995 r Warstwa ozonowa Arktyki została uszczuplona o około 50%, a nad północnymi regionami Kanady, Półwyspem Skandynawskim i Wyspami Szkockimi (Wielka Brytania) utworzyły się „minidziury”.

Obecnie na świecie istnieje około 120 stacji ozonometrycznych, z czego 40 powstało od lat 60-tych. XX wiek na terytorium Rosji. Dane obserwacyjne ze stacji naziemnych wskazują, że w 1997 r. na niemal całym kontrolowanym terytorium Rosji zaobserwowano spokojny stan całkowitej zawartości ozonu.

Wyjaśnienie przyczyn pojawienia się potężnych dziur ozonowych właśnie w przestrzeniach okołobiegunowych pod koniec XX wieku. Prowadzono badania (za pomocą latających samolotów laboratoryjnych) warstwy ozonowej nad Antarktydą i Arktyką. Ustalono, że oprócz czynników antropogenicznych (emisje freonów, tlenków azotu, bromku metylu itp. do atmosfery) znaczącą rolę odgrywają czynniki naturalne. I tak wiosną 1997 roku w niektórych obszarach Arktyki zanotowano spadek zawartości ozonu w atmosferze nawet o 60%. Co więcej, na przestrzeni kilku lat tempo zubożenia ozonosfery nad Arktyką wzrasta nawet w warunkach, gdy stężenie w niej chlorofluorowęglowodorów (CFC), czyli freonów, pozostaje stałe. Według norweskiego naukowca K. Henriksena w ciągu ostatniej dekady w dolnych warstwach stratosfery arktycznej utworzył się stale rozszerzający się wir zimnego powietrza. Stworzył idealne warunki do niszczenia cząsteczek ozonu, co zachodzi głównie w bardzo niskiej temperaturze (około -80*C). Podobny lej nad Antarktydą jest przyczyną dziur ozonowych. Zatem przyczyną procesu zubożenia warstwy ozonowej na dużych szerokościach geograficznych (Arktyka, Antarktyda) mogą być w dużej mierze skutki naturalne.