Реферат по теме “разрушение озонового слоя: история вопроса” | образовательная социальная сеть
Муниципальное бюджетное общеобразовательное
учреждение «Приупская средняя общеобразовательная школа»
Название конкурса «Защити озоновый слой и климат Земли»
Реферат
на тему «Разрушение озонового слоя: история вопроса»
Подготовила: Дроботухина Яна
Эдуардовна (8 класс)
Преподаватель: Мешкова Наталья
Викторовна,
учитель географии
п.Приупский Тульской области
2021г
Содержание
1.Введение
2.Основная часть:
А)Определение озона
Б)Причины возникновения «озоновых дыр»
В)Основные гипотезы разрушения озонового слоя
Г) Экологические и медико-биологические последствия разрушения озонового слоя
3.Заключение
4.Список использованной литературы
Введение.
В ХХI в. среди многих глобальных экологических проблем биосферы остается весьма актуальной проблема разрушения озонового слоя и связанного с этим усиления биологически опасной ультрафиолетовой радиации на земной поверхности. Это в дальнейшем может перерасти в необратимую, губительную для человечества катастрофу. В последние десятилетия многочисленными исследованиями установлена устойчивая тенденция к уменьшению содержания озона в атмосфере. По данным Всемирной организации здравоохранения(ВОЗ),каждое уменьшение содержания в атмосфере озона на 1%(и соответственно рост УФ-излучения на 2%) приводит к 5%-ному увеличению числа онкологических заболеваний.
Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.
Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разрушение озонного слоя Земли. Озон – трехатомная форма кислорода, образуется в верхних слоях атмосферы под действием жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения Солнца.
Сегодня озон беспокоит всех, даже тех, кто раньше не подозревал о существовании озонного слоя в атмосфере, а считал только, что запах озона является признаком свежего воздуха. (Недаром озон в переводе с греческого означает ”запах”.) Этот интерес понятен – речь идёт о будущем всей биосферы Земли, в том числе и самого человека. В настоящее время назрела необходимость принять определённые обязательные для всех решения, которые позволили бы сохранить озонный слой. Но чтобы эти решения были правильны, нужна полная информация о тех факторах, которые изменяют количество озона в атмосфере Земли, а также о свойствах озона, о том, как именно он реагирует на эти факторы. Поэтому выбранную мною тему считаю актуальной и необходимой для рассмотрения.
Основная часть:
Определение озона
Известно,озон (Oз)- модификация кислорода- обладает большой химической реактивностью и токсичностью. Озон образуется в атмосфере из кислорода при электрических разрядах во время грозы и под действием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере. Озоновый слой (озоновый экран, озоносфера)располагается в атмосфере на высоте 10-15км с максимумом концетрации озона на высоте 20-25км. Озоновый экран задерживает проникновение к земной поверхности наиболее жестокого УФ-излучения(длина волны 200-320нм), губительного для всего живого. Однако в результате антропогенных воздействий озоновый “зонтик” прохудился и в нем стали появляться озоновые дыры с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона.
Причины возникновения «озоновых дыр»
Озоновые (озонные) дыры являются лишь частью сложной экологической проблемы истощения озонового слоя Земли. В начале 1980-х гг. было отмечено снижение общего содержания озона в атмосфере над районом научных станций в Антарктиде. Так, в октябре 1985г. появились сообщения о том, что концентрация озона в стратосфере над английской станцией Халли-Бей уменьшилась на 40% от ее минимальных значений, а над японской – почти в 2 раза. Это явление и получило нащивание “озоновой дыры”. Значительных размеров озоновые дыры над Антарктидой возникали весной 1987,1992,1997 гг., когда фиксировалось снижение общего содержания стратосферного озона (ОСО) на 40 – 60%. Весной 1998 г. озоновая дыра над Антарктидой достигла рекордной площади – 26 млн кв. км (в 3 раза больше территории Австралии). А на высоте 14 – 25 км в атмосфере произошло почти полное разрушение озона.
Аналогичные явления отмечались и в Арктике (особенно с весны 1986г.),но размеры озоновой дыры здесь были почти в 2 раза меньше,чем над Антарктикой. В марте 1995г. озоновый слой Арктики был истощен примерно на 50%,причем сформировались “мини-дыры” над северными районами Канады и Скандинавским полуостровом, Шотландскими островами (Великобритания).
В настоящее время в мире имеются около 120 озонометрических станций, в том числе 40 появились с 60-х гг. ХХ в. на территории России. Данные наблюдений наземных станций свидетельствуют, что в 1997 г. практически над всей контролируемой территорией России отмечалось спокойное состояние общего содержания озона.
Для выяснения причин возникновения мощных озоновых дыр именно в околополюсных пространствах в конце ХХ в. были проведены исследования (с применением летающих самолетов-лабораторий) озонового слоя над Антарктидой и Арктикой. Установлено, что, помимо антропогенных факторов(выбросов в атмосферу фреонов, оксидов азота, метилбромида и др.), значительную роль играют природные воздействия. Так, весной 1997 г. в некоторых районах Арктики фиксировалось падение содержания озона в атмосфере до 60%. Причем на протяжении ряда лет темпы истощения озоносферы над Арктикой нарастали даже в условиях, когда концентрация хлорфторуглеродов (ХФУ), или фреонов, в ней оставалось постоянной. По данным норвежского ученого К.Хенриксена, в течение последнего десятилетия в нижних слоях арктической стратосферы формировалась все расширяющаяся воронка холодного воздуха. Она создавала идеальные условия для разрушения молекул озона, которое происходит в основном при весьма низкой температуре (около -80*С). Аналогичная воронка над Антарктидой – причина возникновения озоновых дыр. Таким образом, причиной озоноразрушительного процесса в высоких широтах (Арктика, Антарктида) могут служить в большей степени именно природные воздействия.
Гипотезы разрушения
озонового слоя.
Многочисленные международные экспедиции по изучению озоновых дыр в Антарктиде и Арктике установили, что, помимо различных природных факторов, все же основным является наличие в атмосфере значительного количества ХФУ (фреонов). Однако в последние годы появились новые сведения как по антропогенным, так и по природным факторам, способствующим разрушению озонового слоя Земли.
1.Антропогенная гипотеза.
В 1995 г. ученые – химики Шервуд Роуланд и Марио Молина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и ПольКрутцен из Германии были удостоены Нобелевской премии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще два десятилетия назад – в 1974 г. Ученые сделали открытие в области химии атмосферы в частности процессов образования и разрушения “озонового слоя”. Они пришли к выводу , что под действием солнечных лучей синтетические углеводороды (ХФУ,галоны и др.) разлагаются с выделением атомарного хлора и брома, разрушающего озон в атмосфере.
Фреоны (хлорфторуглероды)- высоколетучие ,химически инертные у земной поверхности вещества(синтезированы в 1930-х гг.), с 1960-х гг. стали широко применяться в качестве хдадагентов(холоры),пенообразователей аэрозолей и др. Фреоны, поднимаясь в верхние слоя атмосферы, подтвергаются фотохимическому разложению, образуя окись хлора, интенсивно разрушающая озон. Продолжительность пребывания фреонов в атмосфере составляет в среднем 50-200лет. В настоящее время в мире производится более 1,4 млн т фреонов, в том числе на страны ЕЭС приходится 40%,США-35, Японию-12 и Россию-8%.
Другая группа химических веществ, разрушающих озоновый слой, имеет название галоны, включающие фтор, хлор и йод, причем во многих странах они используются в качестве средств пожаротушения.
В России максимум производства озоноразрушающих веществ (ОРВ) приходится на 1990 г. – 197,5 тыс. т, причем 59% из них использованы внутри страны,а уже в 1996 г. этот показатель составил 32,4 % или 15,4 тыс. т).
Подсчитано, что разовая заправка всего парка действующего в нашей стране холодильного оборудования требует 30-35тыс. т фреонов [5].
Разрушению озона в стратосфере помимо ХФУ и галонов способствуют и другие химические соединения, такие как тетрахлорметан, метилхлорформ, метилбромид и др. Причем особую опасность представляет метилбромид, который в атмосфере разрушает озона в 60 раз больше, чем хлорсодержащие фреоны.
В последние годы промышленно развитые страны стали широко применять метилбромид в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями овощей и плодов (Испания, Греция, Италия), в составе средств пожаротушения, добавок к средствам дезинфекции и др. Ежегодно увеличивается производство метилбромида на 5 – 6 %,причем более 80% дают страны ЕЭС,США. Это токсичное химическое вещество не только существенно разрушает озоновый слой, но и является весьма вредным для здоровья человека . Так, в Нидерландах запретили использование метилбромида из-за отравления людей питьевой водой, в которую этот компонент попал со сточными водами.
Еще одним из антропогенных факторов разрушения озонового слоя Земли являются выбросы сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов. Впервые гипотеза о значительном воздействии выхлопных газов авиационных двигателей на атмосфере была высказана в 1971 г. американским химиком Г.Джонстоном. Он предположил, что оксиды азота, содержащиеся в выбросах большого количества сверхзвуковых транспортных самолетов, могут вызвать уменьшение содержания озона в атмосфере . Это было подтверждено исследованиями последних лет. В частности, в нижней стратосфере (на высоте 20 – 25 км),где располагается зона полетов сверхзвуковой авиации , озон действительно разрушается в результате увеличения концентрации оксидов азота [Природа,2001,№5].Тем более что в конце ХХ в. объем пассажирских перевозок в мире ежегодно возрастал в среднем на 5% и, следовательно, увеличивались выбросы продуктов сгорания в атмосфере на 3,5-4,5%. Такие темпы роста ожидаются и в первые десятилетия ХХI в. Подсчитано, что двигатель сверхзвукового самолета производит около 50г оксидов азота на 1 кг использованного топлива. В продуктах сгорания авиационных двигателей, кроме оксидов азота и углерода, содержится значительное количество азотной кислоты, сернистых соединений и частиц сажи, также оказывающих разрушительное воздействие на озоновый слой. Положение усугубляется еще и тем, что сверхзвуковые самолеты движутся на высотах, где концентрация стратосферного озона максимальна.
Помимо сверзвуковых самолетов, оказывающих негативное воздействие на озоновый слой нашей планеты, имеют существенное значение космические аппараты (сейчас в мире более 400 действующих спутников). Установлено, что в продуктах выбросов жидкостных (“Протон”, Россия) и твердотопливных (“Шаттл”, США) спутников содержится хлор, разрушающий стратосферный озон. Так, один запуск американского космического корабля типа “Шаттл” приводит к гашению 10 млн. т озона. Ракета “Энергия” при 12-залповом пуске через 24 дня уменьшает содержание озона до 7% в пределах вертикального столба атмосферы (диаметром 550 км). Поэтому в США интенсивно ведутся разработки нового экологически чистого ракетного топлива, в состав которого входят перекись водорода (H2O2) и спирт (катализатор), в результате распада первого компонента на воду и атомарный кислород выделяется энергия.
Итак, приведенные данные показывают, что с каждым годом увеличивается количество антропогенных факторов (фреоны, метилбромид, сверхзвуковые самолеты , космические аппараты и др.), способствующих разрушению озонового слоя Земли. Однако одновременно имеются интересные дополнения и к естественным причинам, способствующим истощению слоя озона и возникновению озоновых дыр в околополярных пространствах.
2.Геологическая (эндогенная)гипотеза.
Ряд исследователей, не отрицая роль антропогенных (или техногенных) факторов разрушения озонового слоя Земли, предположили геологическую (эндогенную) гипотезу (В.Л.Сывороткин, А.А.Маракушев и др.). Они считают ,что возникновение озоновых дыр связано с определенными геологическими структурами- рифтовыми зонами, которые опоясывают Антарктиду. В этих зонах идет интенсивное выделение водородных флюидов с примесью углеродных и галогенных газов, серы, рудных металлов[4,8]. По мере подъема флюидов, падения температуры и при участии кислорода происходит реакция, которая ведет к образованию воды. Так, в околополюсных пространствах формируются так называемые ледяные облака, способствующие разрушению озонового слоя. Значит, в формировании стратосферных облаков азотно-водного льда существенную роль играют водно-водородные струи, восходящие из земных недр(Эндогенный фактор).
3.Физико-географическая гипотеза.
Антропогенные воздействия не являются единственной причиной изменений атмосферного озона. На основе исследований Центральной аэрологической обсерватории России установлено, что в озоновом слое (на высоте 10-25 км) главную роль в сезонных и более длительных изменениях концентрации озона играют процессы переноса воздушных масс. Содержание озона здесь определяется химическим составом атмосферы и долговременными (с периодом более 10 лет) вариациями процесса переноса [3].Причем озон разрушается в основном веществами, содержащими хлор (фреоны,галоны), реакции протекают на поверхности сильно охлажденных полярных стратосферных облаков. Это и способствует возникновению озоновых дыр, имеющих максимальные размеры именно в Антарктиде, поэтому такие облака здесь образуются значительно реже.
Недавно американские ученые в лабораторных условиях воспроизвели условия формирования озоновых дыр над Антарктидой, создав химические условия (хлорнитрит, лед, серная и азотная кислоты) стратосферной облачности (на высоте 15 – 45 км), где температура воздуха достигает от -60 до -90 градусов Цельсия. В результате химических реакций образовалось активное соединение – окись хлора, обладающая повышенной способностью разлагать молекулы озона. Непременным условием этой реакции служит наличие сильно охлажденных стратосферных облаков. Все это и способствует формированию “озоновых дыр” в высоких широтах околополярных пространств.
Экологические и медико-биологические последствия разрушения озонового слоя.
Значительное снижение уровня стратосферного озона приводит к возрастанию ультрафиолетового излучения, что негативно воздействует на биосферу Земли и особенно на живые организмы, включая человека. Установлено, что снижение содержания озона в атмосфере может способствовать усилению парникового эффекта более существенно, чем увеличение концентрации диоксида углерода. Подсчитано, что за счет снижения концентрации озона в стратосфере всего на 1% в ближайшие десятилетие на земную поверхность будет дополнительно попадать солнечное излучение мощностью 14Вт/м кв [7]. Все это приведет к существенному усилению неблагоприятных экологических и социально-экономических последствий глобального потепления климата нашей планеты. Прогнозные оценки показывают, что при сохранении нынешних темпов убыли озона в 30-х гг. XXI в. Может разразиться экологическая катастрофа, которая значительно осложнит существование современной цивилизации.
Результаты исследований российских (Институт медико-биологических проблем) и зарубежных ученых ряда стран (США,Германия,Великобретания и др.) позволили выяснить негативные последствия избытка УФ-излучения на различные живые организмы. УФ-В-излучение (длина волны 280-320 нм)- средневолновая часть спектра поглощается озоновым слоем,его биологическая активность велика и поэтому влияние этого типа излучения наиболее опаяна для растений и животных.
На водные экосистемы приходиться огромный суммарный поток УФ-В-излучения, которые особенно губителен для микроорганизмов прибрежных водах,в частности он ингибирует фотосинтез у фитопланктона,а также снижает его продуктивность. Аналогичное воздействие испытывает зоопланктон. Так , сотрудники Калифорнийского университета(США) в море Беллинсгаунзена( Антарктида) в зоне озоновой дыры провели исследование по влиянию избытка УФ-излучения на фитопланктон. Было установлено, что усиление дозы УФ-излучения снижало общую продуктивность фитопланктона на 6-12%. Это может нарушить биологическое равновесие и разорвать пищевую цепь ( фито-и зоопланктон-криль-рыба-пингвины и др.),т.е. поставит под угрозу всю экосистему Антрактики. У анчоусов (рыбы семейства сельдевых) при 20%-ном увеличении УФ-излучения в течение 15 дней погибли все личинки в 10-метровом слое воды. Взрослые рыбы более резистентны к действию УФ-излучения,чем их личинки. Однако снижение продуктивности планктона, являющегося начальным этапом пищевых ( трафических) цепей для многих рыб, может в конечном счете снизить рыбопродуктивность океана. По зарубежным данным, исчезновение последние годы нескольких видов земноводных связано с тем, что они из-за уникальной структуры кожного покрова значительно быстрее других представителей фауны реагируют на усиление потока УФ-излучения(Экология и жизнь,2001,№3).
Растения и животные наземных экосистем также весьма чувствительны к УФ-излучения (типа В), которое препятствует нормальным иммунным реакциям не только в кожном, но и в других частях организма. Особенно опасно влияние избытка ультрафиолета на структуры и взаимосвязь в молекулах ДНК. Ведь вмешательство в процессы обмена веществ в живых предках непременно приведет к негативным генетическим последствиям. Так , возрастание УФ-излучения ослабляет иммунную защиту живых организмов. Что в конечном счете вызывает повышенную чувствительность к инфекционным заболеваниям. Отрицательно воздействует избыток УФ-излучения на домашних животных (свиней,кошек,собак и др.),особенно светлоокрашенных особей.
Считают, что наземные растения менее чувствительны к УФ-излучения ,чем фитопланктон. Однако некоторые растения из семейства тыквенных (огурцы, тыква, дыни) и бобовых (горох, соевые бобы) обладают наименьшей устойчивостью к избытку ультрафиолета. После обучения некоторых растений УФ-излучением нарушался рост, уменьшалась общая площадь листа и их количество,снижалась продуктивность и др.[1]. Также установлено, что избыток УФ-излучения способен разрушать популяции наземных микроорганизмов. Таким образом ,под воздействием сильного УФ-излучения в морях гибнут планктон и рыба, на материках- мхи и лишайники, возрастает количество инфекционных заболеваний у животных, снижается урожайность бобовых и зерновых культур и т.д.
Под воздействие ВОЗ, возрастание УФ-излучения приводит к тому,что в мире ежегодно фиксируется более 2 млн случаев кожных раковых опухолей и около 200 тыс. меланомных раков кожи. Расчеты показали, что снижение содержания озона в стратосфере на 10% вызовет дополнительное появление в мире более 300 тыс. больных различными видами рака кожи. В мире ежегодно 16 млн. человек теряют зрение из развития катаракты, причем более 20% из них – под воздействием избытка ультрафиолета. Эксперты ООО подсчитали, что уменьшение количества озона в стратосфере на 1% приводит к увеличению числа больных катаракты на 0,5%.
У человека наиболее чувствительными к избытку УФ-излучения являются глаза , кожа и иммунная система. Наружном слое кожи человека и животных избыток ультрафиолета приводит к деградации витамина Д, который играет важную роль в кальций-фосфорном обмене в организме. Это вызывает нарушение деления, возникновение мутации и гибель клеток,что приводит к образованию злокачественных опухолей кожи. Причем при длительном воздействий УФ-излучения происходит преждевременное старение кожи, которое можно рассматривать как предраковое состояние. Отрицательное воздействие излучение оказывает на органы зрения, вызывая катаракту, дегенерацию роговины и сетчатки. Избыток УФ-излучения нарушает иммунную защиту организма, способствуя появлению таких заболеваний у человека, волчанка( туберкулез кожи), рожа, оспа, вирусный герпес и др. Все это показывает, на сколько опасна для человеческой цивилизации проблема разрушения озонового пояса нашей планеты .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Каждый может извлечь много уроков из озоновой истории, в зависимости от его темперамента и политических убеждений. Вот выводы, которые сделала я.
• Политики могут объединиться на международной основе, чтобы не дать человеческой деятельности выйти за пределы земли.
• Людям и государствам не обязательно становиться святыми для того, чтобы наладить эффективное международное сотрудничество по сложным проблемам. Для начала активных действий не обязательно полное знание предмета или научные доказательства.
• Для решения глобальных проблем вовсе не обязательно создавать «всемирное правительство», но необходимо глобальное научное сотрудничество, глобальная информационная система, международный форум, который мог бы вырабатывать специальные соглашения.
• Ученые, технологи, политики, предприниматели и потребители в случае необходимости могут реагировать достаточно быстро, но не моментально.
• Если понимание проблемы не является полным, принятие соглашений в области охраны окружающей среды следует подходить гибко и регулярно их пересматривать. Необходим постоянный мониторинг, позволяющий получать данные о состоянии окружающей среды.
• Все главные действующие лица, соглашения по озоновому слою сыграли и будут играть важную роль.
Список использованной литературы:
- Белоусов В.В. Последствия разрушения озонового слоя для биосферы//Изв.Ан.СССР Сер.биол.-1991.-№2-с.242-254.
- Брандт Э.Конец эры хлорфторуглеродов//Химические технологии.-1994.-№11-с.12-14.
- Жадин Е.А.Озоновые дыры: новый взгляд//Экология и жизнь.-1999.-№4-с.41-43.
- Маракушев А.А.Необходимо ли заменять хладагенты?//Вестник РАН-1998.-т.68-№9.-с.813-816
- Соловьянов А.А.Озоновый кризис и Монреальский протокол//В сб.:Россия в окружающем мире.-1998(Аналитический ежегодник).-М.:Изд-во МНЭПУ,1998,-с.67-81.
- Старик А.М., Фаворский О.Н. и др.Как восстановить озоновый слой Земли//Вестник РАН.-1993-т.63.-№12.-с.1082-1089.
- Сухнев В.А., Шувалов В.А.Человечество в опасности //Экология и промышленность в России.-2000.-Октябрь.-с.43-46.
- Сывороткин В.Л.Дегазация Земли и разрушение озонового слоя//Природа.-1993.№9-с.35-45.
