в чем причины и каковы последствия разрушения озонового слоя
Разрушение озонового слоя: причины и последствия
Последствия разрушения озонового слоя
Ультрафиолетовое излучение может разрушить органическое вещество. Из-за его чрезмерного уровня растения и планктон не могут развиваться, а они являются пищей для наземных и морских животных, популяции которых начнут сокращаться. Для людей чрезмерное воздействие УФ повышает риск онкологических заболеваний, особенно рака кожи. Подсчитано, что каждое уменьшение озонового слоя на 1 процент приводит к увеличению заболеваемости раком кожи на 2-5%.
Другие негативные последствия снижения защитного озонового слоя:
Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний, с которыми человечество еще не научилось эффективно справляться. Именно эти патологии ежегодно становятся смертельными для десятков миллионов людей.
Причины разрушения озонового слоя
Достоверные научные исследования подтвердили, что причиной разрушения озонового слоя является деятельность человека, в частности, химические вещества, созданные человеком, которые содержат хлор или бром. Эти химические вещества широко известны, как озоноразрушающие вещества (ОРВ). Ученые наблюдали сокращение озонового слоя стратосферы с начала 1970-х годов. Оказалось, что он более заметен в полярных регионах.
Было доказано, что ОРВ являются экологически чистыми, очень стабильными и нетоксичными в атмосфере ниже. Вот почему они приобрели популярность за эти годы. Однако их стабильность имеет свою цену. Они могут парить и оставаться статичными высоко в стратосфере. Находясь там, ОРВ распадаются под воздействием сильного ультрафиолетового излучения. В результате выделяются такие химические вещества, как хлор и бром. Именно они с высокой скоростью и эффективностью разрушают озоновый слой, отрывая атом от молекулы озона. Одна молекула хлора способна разрушать тысячи молекул озона.
ОРВ остались и будут оставаться в атмосфере в течение многих лет. Это значит, что все те (или многие) озоноразрушающие вещества, которые человек выделял в атмосферу в течение предыдущих 90 лет, все еще находятся на пути к стратосфере. А попадая туда, они будут способствовать разрушению озонового слоя.
В средней широте, например, над Австралией озоновый слой истончается сильнее, особенно в весенний сезон. Из-за этого увеличилось УФ-излучение, которое достигает поверхности планеты. Подсчитано, что толщина озонового слоя уменьшилась примерно на 5-9%, увеличивая риск чрезмерного воздействия ультрафиолетового излучения на человека, который длительное время находится на улице.
Кроме техногенных, которые связаны с чрезмерным выделением хлора и брома, есть природные причины разрушения и уменьшения озонового слоя. К ним относятся, например, такие как солнечные пятна и стратосферные ветры. Но было установлено, что это приводит к истощению слоя не более чем на 1-2%, и последствия также считаются временными. Также считается, что крупные извержения вулканов (в основном Эль-Чичон в 1983 году и гора Пинатубо в 1991 году) также способствовали его разрушению.
Вещества, способствующие разрушению озонового слоя
Бромированные фторуглероды, также вносят большой вклад в истощение озонового слоя. Однако их применение сильно ограничено, поскольку они используются в определенных огнетушителях. Их недостаток – они настолько сильны, что способны разрушать озоновый слой в 10 раз быстрее, чем остальные ОРВ.
Пути решения по истощению озонового слоя
Пути решения по истощению озонового слоя заключаются в следующем:
Монреальский протокол 1989 года ограничил использование хлорфторуглеродов (ХФУ). Но документ не распространяется на окись азота. А это соединение продолжают применять в промышленности, несмотря на все описанные выше угрозы и последствия. Запрет на его использование должен приниматься на государственном уровне.
Разрушение озонового слоя. Выбросы загрязняющих веществ
Основная экологическая проблема в 2019 году
Именно выбросы загрязняющих веществ являются главной причиной многих экологических проблем. И одна из них – разрушение озонового слоя.
Сам по себе озоновый слой представляет воздушный экран, находящийся внутри стратосферы на высоте от 20 до 30 км, и состоящий из озона, который образуется за счет воздействия ультрафиолетовых лучей на молекулярный кислород.
Именно озон способен поглощать ультрафиолет, чем ослабляет радиацию и играет существенную роль в защите Земли от прямого солнечного излучения, которое смертельно для всего живого.
Толщина озонового слоя незначительна. И загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу в основном в результате деятельности человека, способны привести к еще большему уменьшению этого слоя. И как следствие к его истощению, и в дальнейшем к формированию так называемых озоновых дыр, которые способны пропускать ультрафиолетовое излучение.
Последствия разрушения озонового слоя
Исчезновение озонового слоя может привести к очень серьезным последствиям и необратимым процессам в природе.
Причины разрушения озонового слоя
Согласно мнению большинства ученых основной причиной сокращения озонового слоя являются выбросы фреонов – газов, способных вступать в верхних слоях атмосферы в химическую реакцию и превращать озон в кислород, тем самым разрушая озоновый экран.
Происходит это за счет разложения фреонов и отщепления хлора, являющимся одним из самых опасных по воздействию на озон, наряду с такими озоноразрушающими веществами, как бром и водород.
Период нахождения в атмосфере этих веществ составляет местами до 200 лет, и их воздействие на озон очень продолжительно.
Фреоны применяются в основном как хладагенты в морозильном оборудовании и холодильниках, кондиционерах и аэрозольных распылителях, огнетушителях и при производстве пенопласта.
Меры защиты экологии и озонового слоя
Несмотря на постоянное объединение большинства стран и международное сотрудничество по вопросам защиты озонового экрана планеты от разрушения, вопрос этот по-прежнему остаётся достаточно острым и глобальным.
И, чтобы избежать разрушения озонового слоя и в будущем, необходимо соблюдать ряд следующих мероприятий:
Понимая важность озонового слоя и его роль, которую он играет для защиты Земли от солнечной радиации и перегрева, необходимо всем странам объединяться в вопросе защиты атмосферы от загрязняющих веществ и предпринимать все возможные меры для дальнейшего предотвращения разрушения озонового слоя.
Только совместными усилиями можно будет приостановить проблему сокращения озонового экрана и образования новых озоновых дыр.
Разрушение озонового слоя
Озон – это разновидность кислорода, которая находится в стратосфере, примерно на уровне 12-50 километров от земли. Наибольшая концентрация этого вещества есть на расстоянии приблизительно 23 километров от поверхности. Озон был обнаружен в 1873 году немецким ученым Шенбейном. В последующем данную модификацию кислорода находили в приземных и в верхних слоях атмосферы. В целом озон состоит из трехатомных молекул оксигена. В нормальных условиях это газ голубого цвета, имеющий характерный аромат. При разных факторах озон превращается в жидкость цвета индиго. Когда он становится твердым, приобретает темно-синий оттенок.
Ценность озонового слоя заключается в том, что он выступает своеобразным фильтром, поглощает некоторое количество ультрафиолетовых лучей. Он защищает биосферу и людей от прямого солнечного излучения.
Причины истощения озонового слоя
Много веков люди не подозревали о существовании озона, но их деятельность пагубно повлияла на состояние атмосферы. В данный момент ученые говорят о такой проблеме, как озоновые дыры. Истощение модификации кислорода происходит по множеству причин:
Основные разрушители озонового слоя
Самыми большими врагами слоя модификации кислорода являются соединения водорода и хлор. Это происходит из-за разложения фреонов, которые используются в качестве распылителей. При определенной температуре они способны закипать и увеличиваться в объеме, что актуально для изготовления различных аэрозолей. Весьма часто фреоны применяются для морозильного оборудования, холодильников и охладительных агрегатов. Когда фреоны поднимаются в воздух, в атмосферных условиях происходит отщепление хлора, который в свою очередь превращают озон в кислород.
Проблема разрушения озонового слоя была обнаружена давно, но к 1980-м годам ученые забили тревогу. Если озон значительно сократится в атмосфере, земля утратит нормальный температурный режим и перестанет охлаждаться. В результате было подписано огромное количество документов и соглашений в различных странах, чтобы сократить изготовление фреонов. Кроме того, была изобретена замена фреонам – пропан-бутан. По своим техническим параметрам это вещество имеет высокие показатели, может использоваться там, где и применяются фреоны.
Сегодня проблема разрушения озонового слоя является весьма актуальной. Несмотря на это, продолжается использование технологий с применением фреонов. В данный момент люди думают, как сократить количество выбросов фреонов, ведут поиски заменителей, чтобы сохранить и восстановить озоновый слой.
Методы борьбы
Начиная с 1985 года, принимались меры по защите озонового слоя. Первым шагом стало введение ограничений на выброс фреонов. Далее правительство утвердило Венскую конвенцию, положения которой были направлены на охрану озонового слоя и состояли из следующих пунктов:
На протяжении последних десятилетий были подписаны протокола, согласно которым производство фторхлоруглеродов должно быть уменьшено, а в некоторых случаях и вовсе прекращено.
Наиболее проблематично было применять озонобезопасные средства в производстве холодильной техники. В этот период наступил настоящий «фреоновый кризис». Кроме того, разработки требовали значительных денежных вложений, что не могло не огорчать предпринимателей. К счастью, решение было найдено и производители вместо фреонов стали использовать другие вещества в аэрозолях (углеводородный пропелеллент типа бутана или пропана). Сегодня же распространено применение установок, способных использовать эндотермические химические реакции, поглощающие тепло.
Также очистить атмосферу от содержания фреонов (как утверждают физики) можно с помощью энергоблока АЭС, мощность которого должна быть не меньше 10 гВт. Данная конструкция послужит отличным источником энергии. Ведь известно, что Солнце способно произвести около 5-6 т озона всего за одну секунду. Увеличивая данный показатель с помощью энергоблоков, можно достичь баланса между разрушением и производством озона.
Многие ученые считают целесообразным создание «озоновой фабрики», которая позволит улучшить состояние озонового слоя.
Помимо этого проекта, существует множество других, среди которых получение озона искусственно стратосфере или производство озона в атмосфере. Главным недостатком всех идей и предложений является их высокая стоимость. Большие финансовые потери отодвигают проекты на дальний план и некоторые из них так и остаются не реализованными.
Пятиминутное видео о защите озонового слоя
Причины и последствия разрушения озонового слоя
Прямое солнечное излучение губительно действует на все живые организмы. Планету защищает озоновый слой Земли, который выступает естественным фильтром. В конце 70-х гг XX века ученые обнаружили резкое снижение озона в стратосфере, особенно на некоторых участках. С течением времени проблема усугубилась. Действие ультрафиолета стало заметно проявляться на человеке и состоянии экологии. Принятых мер пока не хватает, чтобы остановить опасное воздействие УФ-лучей.
Причины разрушения озонового слоя
Большинство источников загрязнения планеты связано с антропогенным действием. Стремительное развитие промышленности и транспорта привело к опасному исходу для экологии. Изобретение фреонов положило начало образованию озоновых дыр, о существовании которых десятилетиями никто не догадывался. Только в конце 20 века стало известно о последствиях применения фторхлоруглеродов. Истощение озоносферы ведет к беспрепятственному проникновению ультрафиолетовых лучей на Землю.
Кроме влияние человеческой деятельности, к природным причинам разрушения озонового слоя относятся:
Запуск космических ракет
Развитие ракетно-космических технологий привело к стремительному разрушению озоносферы. В продуктах сгорания ракет содержатся водяные пары, молекулы которых нарушают естественное равновесие на больших высотах. При запуске ракеты-носителя в реактивной струе присутствуют дополнительные озоноразрушающие вещества:
Выброшенные элементы под действием турбулентной диффузии перемешиваются в многокилометровое облако, в котором разрушение озона длиться более 3 недель после прохождения ракетонасителя (РН). Озонообразующие реакции не справляются с такими объёмами поражения, как следствие в ионосфере образуется озоновая дыра.
По статистике массово вызывают истощение озоносферы мировые лидеры по запуску РН: КНР, США, Россия, ЕС, Япония.
Использование транспорта на высоте 12—16 км
Темпы роста воздушных перевозок в мире растут постоянно. Впервые гипотезу о вредном воздействии выхлопных газов авиадвигателей на озоносферу внес на рассмотрение химик Г.Джонстон из Калифорнийского университета. Со временем данные о том, что продукты сгорания топлива самолетов разрушают озоновый слой, подтвердились.
Азотные соединения NO и NO2 в зоне полетов на высоте 12—16 км ведут к истощению озона. Кроме озоноактивных веществ, воздух загрязняют оксиды серы и углерода, сажевые частицы. Количество выбросов в атмосферу зависит от технических характеристик и режима работы двигателей. Под угрозой истончения защитного слоя находятся участки с интенсивным движением над густонаселенными и промышленно-развитыми странами.
Применение азотных удобрений в сельском хозяйстве
Вследствие увеличения количества населения планеты требуется развитие продуктивного сельского хозяйства. Без применения химических удобрений повышения урожайности достичь нельзя, поэтому овощные и плодовые культуры регулярно подкармливают.
По мнению ФАО ООН площадь сельскохозяйственных земель к 2050 году должна увеличится на 70 млн га от исходного уровня на 2012 год, что непосредственно затронет проблему разрушения озона.
Все формы минеральных азотных удобрений трансформируются в нитраты и аммиак. Соединения вымываются из почвы осадками, дренажными водами, при таянии снега химикаты проникают в грунтовые воды, близлежащие водные источники. В итоге круговорота, испаренные компоненты попадают в атмосферу. С расширением посевных площадей такие поступления исчисляются мегатоннами, что развивает дополнительные очаги уничтожения озонового слоя.
Применение человеком фреонов
В тридцатые годы прошлого столетия небезопасные хладагенты холодильных устройств заменили на фреоны (хладоны). Это хлорфторпроизводные метана, которые не ядовиты и термически стабильны. Соединения не встречаются в естественной среде, они синтезированы учеными. С момента появления хлорфторуглеродов стало развиваться производство охлаждающего оборудования. Немного позже массовое распространение получили кондиционеры и всевозможные распылители.
Через 40 лет активного применения фреонов экологи опубликовали факты, подтверждающие разрушение озонового слоя Земли хладагентами. Оказалось, что соединения у поверхности планеты в химические реакции не вступают. Превращение озоновых молекул в кислородные проходит под действием атома хлора, который из-за ультрафиолета отщепляется от хлофторуглерода.
Атомарный хлор за период своего существования (более 100 лет) способен уничтожить до 100000 озоновых молекул.
Вещества, разрушающие озоновый слой
В Постановлении Правительства РФ № 228 от 24.03.2014 указан полный список веществ, способствующих разрушению озоносферы. Этот указ регулирует потребление озоноразрушающих химикатов, в целях реализации ФЗ «Об охране окружающей среды». Под государственное регулирование попадают более 100 соединений, в состав которых включены хлор, фтор и бром.
Для оценки опасности введено понятие озоноразрушающий потенциал (чем он выше, тем опаснее соединение). Математическая модель расчета основана на сравнении эффективности воздействия одной молекулы из исследуемых газов на озоновую. В сопоставление берутся хладоны R-11, R-12 с высоким ОРП, которые первыми применяли в производстве оборудования. В природных фотохимических реакциях именно атомы хлора и брома затрагивают и снижают общее содержание озона.
Отдельно рассматривается величина залпового выброса фреонов в атмосферу. До подписания протокола в Монреале, хладагенты выбрасывались в количестве до 300 тыс. тонн. Газы, распавшиеся в воздухе на отдельные элементы, активны десятки и сотни лет, что неизбежно ведёт к разрастанию озоновых дыр.
Последствия разрушения озонового слоя
Главным исходом разрушения озона является образование дыр в стратосфере. Впервые брешь появилась в семидесятые годы XX века над Антарктидой. Постепенно площадь истощения озона достигла южных регионов планеты.
Глобальное распространение озоновых пустот выражается в негативном влиянии на человека и экологию. Проникшая на Землю ультрафиолетовая радиация опасна для живых организмов, а при увеличении интенсивности излучения последствия окажутся катастрофическими.
Разрушение озонового слоя ведёт к появлению следующих проблем для человека:
Влияние на экологию значительное и проявляется в виде:
Если не воплотить в жизнь проекты по восполнению озона, жизнь на Земле закончится.
Пути решения проблемы разрушения озонового слоя
Одним из первых принятых шагов по решению проблемы истощения озона в стратосфере был Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Соглашение подписали около 200 стран-участниц в 1987 году с целью постоянного контроля за озоноразрушающими веществами и снижения их применения. Впоследствии поправки вносились 7 раз, чтобы ускорить снятие с производства и запрет отдельных групп галогенизированных углеродов. По мнению ученых полностью устранить озоновые дыры можно к 2050 году, если государства будут соблюдать подписанные условия.
Среди других путей решения проблемы разрушения озонового слоя предполагается введение следующих мер:
Разрушение озонового слоя является глобальной проблемой, в решении которой должны принимать участие все страны. Принятых на сегодня мер хватило на частичное восстановление поврежденного озонового слоя над Антарктидой. Соблюдение международных соглашений в дальнейшем дает надежду на полную регенерацию озоносферы в будущем.
Где находится и из чего состоит озоновый слой Земли
Озоновый слой Земли и его защита
Причины и последствия истощения озонового слоя
Что такое озоновый слой и какова его роль на планете?
Экологические последствия загрязнения атмосферы
Основные парниковые газы и их влияние на климат
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу: источники и нормирование
Глобальные экологические проблемы и способы их решения
Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека и окружающую среду
Антропогенное загрязнение атмосферы: виды, основные источники, последствия
Что является причинами выпадения кислотных дождей?
Глобальное потепление климата: миф или реальность
Озоновые дыры: причины и последствия
Проблема озоновых дыр стала актуальной в середине XX века. Наблюдения ученых подтвердили их наличие и опасность, которую несет такое явление. В частности, уже с 70-х годов специалисты обратили внимание, что наблюдается устойчивое снижение озона в стратосфере, которая состоит из озонового слоя. А именно последний предотвращает попадание чрезмерного ультрафиолетового излучения на поверхность Земли. Также отмечалось, что больше всего этоn слой разрушен на полюсах – южном и северном.
Причины возникновения озоновых дыр в атмосфере
Ученые установили, что основной причиной озоновой дыры являются газы, которые содержат хлорфторуглероды (ХФУ), галоны и фреоны. Обнаруженные обычно в аэрозольных баллончиках и выпускаемые многими электронными приборами, они снижают уровень озона в стратосфере. Все эти газы содержат хлор, который является основной причиной истончения озонового слоя.
Как образуются озоновые дыры?
Разрушение озонового слоя вызвано тем, что количество газов, содержащих хлор, начинает увеличиваться в окружающей среде. Когда эти газы поднимаются, они подвергаются воздействию ультрафиолета. Это вызывает химическую реакцию, которая создает атомы хлора. Они влияют на атомы озона и вызывают истощение озонового слоя.
Хотя этот процесс длится в течение нескольких лет, у озонового слоя есть свойство восстанавливался естественным образом. При заметном увеличении выбросов этих газов озоновая дыра над Антарктидой не восстанавливается, становится постоянной частью слоя. Для его восстановления в этом месте потребуется несколько десятилетий и значительное сокращения выбросов.
ХФУ не вымываются обратно на землю и даже не разрушаются в результате реакции с другими химическими веществами. А значит они могут оставаться в атмосфере в течение длительного периода времени, который может составлять от 20 до 120 лет и более. В результате они транспортируются обратно в стратосферу, где в конечном итоге разрушаются ультрафиолетовыми лучами солнца, высвобождая свободный хлор.
Каковы последствия расширения озоновых дыр?
Истончение озонового слоя увеличивает непосредственный контакт с ультрафиолетовыми лучами, которые могут вызвать рак или раздражение кожи. А это может привести к смерти. Уменьшение на 1% озонового слоя может привести к 5% увеличению случаев рака кожи.
Воздействие ультрафиолетовых лучей также увеличило количество случаев катаракты, что, в свою очередь, влияет на зрение людей и может привести к увеличению слепоты. Расширение озоновых дыр приводит к повреждению ДНК, последствия которого может быть катастрофическими.
Водные растения и животные тоже подвержены опасному воздействию. Ультрафиолетовые лучи могут проникать через воду и убивать маленькие растения и животных. Если озоновая дыра продолжит расширяться, растительность постепенно исчезнет, уменьшая количество пищи во всем мире. Итог – гибель всего живого на планете.
Последствия озоновых дыр, причиненные ими повреждения до сих пор не очень хорошо поняты. Помимо постепенного уменьшения озонового слоя во всем мире, имеется мало поддающихся количественной оценке свидетельств появления новых дыр. Несмотря на это, ряд стран работает над уменьшением ущерба.
Как предупредить дальнейшее разрушение озонового слоя?
Борьба с этим явлением заключается в том, что ХФУ были запрещены, особенно в аэрозольных баллончиках и различных электрических приборах. Было заключено много соглашений, направленных на то, чтобы постепенно прекращать использование газов. Тем не менее, это встретило большое сопротивление со стороны отраслей промышленности, которые основаны на производстве и использовании газов.
Одновременно началась масштабная акция, направленная на информирование общества об экологических проблемах, стоящих перед планетой. В результате закладывается основа для общественного мнения и соответствующих действий по таким вопросам, как загрязнение, парниковые газы, глобальное потепление и климатический кризис.
Финансируются исследования ученых, которые ищут ответ на вопрос, как погодные условия и природные явления могут быть нарушены небольшими изменениями в атмосфере. Разрушение озона не так серьезно, как когда-то, но тем не менее оно оказало влияние на планету.
Стоит обратить внимание, что в XXI веке озоновые дыры появляются и расширяются с меньшими темпами, чем в прошлом столетии. Озоновый слой больше не подвергается такой яростной атаке газов, приводящих его к истончению. Причина – большинство правительств и природоохранных ведомств на законодательном уровне добились сокращения выбросов ХФУ. Были введены ограничения, направленные на то, как предупредить появление озоновых дыр.
Этого оказалось достаточно на этом этапе, чтобы предотвратить глобальную катастрофу, заложило основу для дальнейшей работы по сокращению опасных выбросов.