Введение.
1. Что такое озон и его движение в атмосфере.
2. Что приводит к разрушению озонового слоя.
3. Методы по защите озонового слоя.      
Заключение.     
     
Введение.     
На сегодняшний день  проблема  озона  беспокоит  очень  многих,  о  ней наслышаны даже те, кто раньше и не знал о  существовании  озонового  слоя  в атмосфере, а помнил о нём только из школьного курса химии. И интерес к  этой проблеме понятен, ведь речь идёт о будущем человечества. Ведь  изменения  в озоновом слое могут  привести  к  изменению  климата  на  планете  в  худшую сторону, поднимется уровень мирового океана,  возрастёт  количество  раковых заболеваний   из-за   увеличения    ультрафиолетового    излучения    Солнца достигающего поверхности планеты. К сожалению опасения людей, об  изменении озонового слоя не беспочвенны.  Впервые  об  опасности  изменения  озоново гослоя Земли начали говорить ещё в 70 годы. Но тогда мало, что  было  сделано,что бы нейтрализовать эту угрозу.  Если  бы  в  те  годы  ввели  эффективные методы по предотвращению этой угрозы, то в наше время это проблема  не  былабы так актуальна. В первую очередь это связано с экономическими  интересами.Ведь к разрушению озонового слоя  приводят  различные  химические  вещества.Такие  как  фреоны,  использующиеся  в  холодильной   промышленности   и   в аэрозолях. Окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах и в  камерахсгорания реактивных самолётов и ракет.  Причём  последнее  особенно  вредно,ведь на больших высотах окислы азота живут очень долго. Применение  большого количества минеральных удобрений тоже вредит озоновому  слою.  Дымовые  газыэлектростанций вырабатывают миллионы тонн закиси азота в год.    Таким образом, большая  часть  воздействия  на  озоновый  слой  планеты связана  с  хозяйственной  деятельностью   человечества.  Поэтому   быстрого изменения ситуации ждать не  стоит.  Ведь  человечество  не  может  взять  и отказаться от использования минеральных  удобрений  или  быстро  перейти  нановые технологии производства холодильных установок.    О нарушении озонового слоя свидетельствовали озоновые дыры появлявшиеся весной над Антарктикой. Там благодаря особой циркуляции воздуха в  атмосфере в  зимние  и  весенние  месяцы,  присутствующие  в  стратосфере   химические вещества,  такие  как  хлор,  фтор,  азот,  метан  и  др.,  преобразуются  вактивные, которые быстро разрушают озон. Измерения  показали,  что  в  такие периоды концентрация  окиси  хлора  в  100-500  раз  больше  чем  в  средних широтах. То есть вредные вещества, которые попадают в атмосферу  переносятся движением воздуха на все широты, но только  в  Антарктике  в  конце  зимы  и весной,  благодаря  особым  природным  условиям  они  эффективно   разрушают стратосферный  озон.  Но  это  не  значит  что  проблема  озоновой  дыры   в Антарктике региональная, а не глобальная.        Весь озон на планете находится как  бы  в  сообщающихся  сосудах,  в одних районах он образуется регулярно, а в других  плохо,  где-то  он  живётгоды, а где-то секунды. Соответственно если он исчезнет  без  компенсации  водном месте, то общий объём озона в мире уменьшится. Но в нашем  техногенном мире, перекись азота, поступающая  в  приземной  воздух  больших  городов  всоставе  автомобильных  выхлопных  газов  реагирует   при   ультрафиолетовом облучении с  ненасыщенным  углеводородом,  тем  самым,  формируя  в  больших городах озоновый смог. В приземном слое воздуха озон не  только  образуется,но и  разлагается.  Разложение  происходит  за  счёт  растений,  животных  и промышленных выбросов.    

1. Что такое озон и его движение в атмосфере.      
В принципе озон это разновидность кислорода. Молекула озона состоит  из трёх атомов кислорода, а  молекулярный  кислород  состоит  из  двух  атомов.Благодаря  этому   свойства   трёхатомной   молекулы   озона   принципиально отличаются от двухатомной молекулы молекулярного  кислорода.  Озон  остаётся газом до температуры –111,9 гр. С. При понижении температуры он переходит  в жидкость тёмно-синего света. Если температуры опустить до –192,7 гр. С.,  То жидкость превратится в тёмно-фиолетовые  кристаллы.    Озон был открыт в 1839 году немецким химиком Шенбейном, а в 1873г.  его обнаружили  в  приземной  атмосфере.  Затем  путём   анализа   характеристик ультрафиолетового  излучения  солнца,  приходящего  к  земной   поверхности.Спустя 8  лет  английский  химик  Гартли  обнаружил  озон  в  верхних  слояхатмосферы.    Озоновый слой в стратосфере важен тем, что  он  поглощает  определённыйдиапазон солнечного излучения. Наиболее сильно  длину  волн  253.65нм.  Этотдиапазон приходится на ультрафиолетовое излучение солнца. Из этого  следует,что озоновый слой толщиной всего  лишь  3мм  (при  температуре  0  гр.  С  инормальном давлении) способен снизить интенсивность излучения на этой  длиневолн в число раз, равное единицы с сорока нулями.    Полоса поглощения озона от 200 до 300нм в  честь  её  первооткрывателя,была названа полосой Гартли. Но имеются и  другие  полосы  поглощения  озона(более слабые) от 300 до 360 нм. Это полоса Хюгинса. Если излучение  с  этойдлиной волн пройдёт  через  земную  атмосферу  от  звёзд,  то  по  характерупоглощения озоном можно определить количество озона,  через  которое  прошлоизлучение. Озон поглощает и волны от 440 до 850 нм.  Это  полоса  поглощенияШапюи.    Сама земля тоже испускает излучение в  инфракрасном  спектре.  Так  вотчасть этого излучения тоже  задерживается  озоном,  тем  самым,  предохраняяпланету от охлаждения. Измерения поглощения инфракрасного  излучения  озономтакже даёт информацию о количестве озона лежащего на пути излучения.  Толькосами измерения нужно проводить выше озонового  слоя.  Для  этого  аппаратуруустанавливают  на  спутниках.  Такие  измерения  дают   возможность   узнатьраспределение озона по высоте.    Главной функцией озона является защита человека и всей биосферы планетыот жёсткого ультрафиолетового излучения с длинами волн от  250  до  320  нм.Если бы этого не происходило то, учитывая  способность  нуклеиновых  кислот,поглощать излучение ниже 280 нм происходило бы их  разрушение.  Но  озоновыйслой не полностью поглощает этот  спектр,  часть  его,  которая  доходит  доорганизма  поглощается   белками.   Тем   самым   они   выступают   в   ролипредохранителя  для  организма.  Прежде  всего,  ультрафиолетовое  излучениедействует  на  живые  организмы  путём   повреждения   хранилища   клеточнойинформации,  то  есть  ДНК.  Если  они   нарушены,   то   это   препятствуетвосстановлению и копированию данных  биосистем  Установлено  что,  насколькосильно было действие  ультрафиолетового  излучения,  он  может  либо  простозагореть,  либо   получить   солнечный   ожог,   либо   даже   заболеть   незлокачественными типами рака кожи (базально-клеточный и  чешуйчато-клеточныйрак) и меланомой (рак кожи). Это  же  излучение  при  облучении  глаз  можетвызвать повреждение роговицы (фотокерактит), катаракту и другие.  Также  этоизлучение может вызвать изменения в иммунной системе человека, подавляя  егозащитные функции. В результате будет усиливаться фотоканцерогенезис.  Защитаорганизма  при  этом  ослаблена,  поэтому  уменьшается  сопротивляемость   кразвитию заболеваний. Самым  опасным  для  здоровья  считается  излучение  сдлинами волн от 300 до 315  нм.  Изменение  озонового  слоя  коснулись  дажерастений и животных. Опыты показали, что если  количество  озона  уменьшитсяна 25% то и их урожайность упадёт на столько же.    Есть и версии, которые могут показаться экзотическими. Так в интервью сВасилием Шабетниковым была высказана версия, что разрушения  озонового  слояприведёт к усилению ионизации воздуха, что увеличит электрический  потенциалземли и может  привести  к  тому,  что  земля  сойдёт  со  своей  орбиты  понаправлению к солнцу.    Но  у  озона  есть  ещё   одно   неприятное   свойство,   он   являетсясильнодействующим ядом. Его токсичность даже выше чем у  синильной  кислоты.Особую опасность для людей представляют,  озоновые  смоги,  они  могут  бытьопасными для жизни. Их образование  происходит  из  выхлопных  автомобильныхгазов, а точнее, из-за содержащийся в них перекиси азота. Если её  не  оченьмало, то при облучении солнечным ультрафиолетом перекись  азота  вступает  вреакции с ненасыщенным углеводородом и  образует  озон.  Первым  испытал  насебе его  действие  Лос-Анджелес.  Здесь  образованный  таким  образом  смогпривёл в негодность провода городской сети электроэнергии.    Для того, что бы более  полно  понять  проблему  озонового  слоя  нужнорассмотреть движение озона в  атмосфере.  Находясь  в  непрерывном  движенииатмосферный воздух, непрерывно переносится большими массами из одних мест  вдругие. Перемешивание атмосферного воздуха  происходит  также  за  счёт  еговертикального движения.  Свою  роль  играет  и  турбулентность  атмосферногогаза, его вихревые движения.  Благодаря этому состав воздуха до  высоты  100км примерно одинаков.    Общая схема движения озона выглядит примерно так.  В  стратосфере  озонобразуется с участием атомного кислорода. В стратосфере  атомного  кислородаочень мало по сравнению с озоном. Атомный кислород образуется под  действиемсолнечного излучения.  Как  только  с  заходом  Солнца  солнечное  излучениеисчезает,  образование  атомного   кислорода   прекращается.   Тот   атомныйкислород, который был образован до этого момента, идёт  на  создание  озона.Ночью  пока  нет  солнечного  излучения,  разрушение  озона  не  происходит.Исчезает здесь озон в различных реакциях с химическими  соединениями  и  поддействием солнечного излучения.  Поскольку  в  атмосфере  от  100  км  и  доповерхности  земли  происходит  интенсивное  перемешивание,  то  вступать  вреакцию  с  озоном  в  стратосфере  могут  химические  соединения,   которыеобразовались на земле, в её приземном  слое,  а  затем  из-за  перемешиваниябыли подняты в атмосферу. Для того, что бы слой оставался неизменным  долженсуществовать баланс между количеством образующегося озона и озоном,  которыйразрушается. Особо эффективно озон образуется из  молекулярного  и  атомногокислорода на высоте 30-70 км. Выше эта  реакция  протекает  плохо,  так  какмолекул  кислорода  там  мало,  а  ниже  этого  диапазона  плохо   проникаетультрафиолетовое излучение, которое нужно для его образования.     
2. Что приводит к разрушению озонового слоя.        
К  разрушению  озонового  слоя  приводят  многочисленные  факторы.  Ярассмотрю самые главные. В первую очередь это, конечно же, фреоны. Фреоны  –это собирательное название целой группы химических веществ   появившихся  насвет ещё в  20  годы.  В  основном  они  использовались  в  холодильниках  вкачестве  хладагентов.  И  являются  производными   от   метана,   этана   ициклобутана. В этих соединениях  содержится  фтор  или  хлор  или  оба  этихэлемента. Хотя они мало токсичны, всё же  при  их  высокой  концентрации  ихтоксичность высока. По этому признаку они поделены на  6  классов.  Наиболееопасными считаются 1 и 2 классы. Ещё одна  область  применения  фреонов  этоиспользование их в аэрозольных упаковках в  качестве  распылителя.  Так  какбольшая часть производимых  в  мире  фреонов  попадает  в  атмосферу,  можносказать,  что  выпуск  фреонов  почти  полностью  работает   на   сокращениеозонового слоя.    Фреоны  достаточно  быстро  поднимаются   вверх,   в   стратосферу.   Встратосфере под действием ультрафиолетового излучения они достаточно  быстроразлагаются.  В  результате  выделяются  активные  атомы  хлора,  которые  иучаствуют в разложении озона.    Ещё один фактор, приводящий к уменьшению озонового слоя.  Это  высотныесамолёты и запуски  космических  кораблей.  Высокая  температура  в  камерахсгорания реактивных двигателей, приводит  к  образованию  окислов  азота  изнаходящихся там азота и кислорода.  Причём  скорость  образования  азота  напрямую зависит от температуры, то есть мощности двигателя. Но  ещё  и  оченьважно,  на  какой  высоте  находится  двигатель  и  выпускает  в   атмосферуразрушающие озон окислы азота.  Чем  выше,  тем  хуже  для  озона.  Так  призапуске ракет типа «Атлас» в атмосферный  газ  выбрасывается  большое  числомолекул воды, в дальнейшем разрушающих  озоновый  слой,  а  в  ионосфере  навысоте 200-300 км образуются огромные дыры  диаметром  в  сотни  километров.Например, двигатели «Олимпус-593,» которые  были  установлены  на  самолетах«Конкорд» выделяли 18 г азота на 1 кг топлива. Наиболее вредными  для  озонаявляются выбросы военных самолётов. Так как их очень много и  они  летают  восновном на высотах озонового слоя. На  вооружении  большинства  стран  мираимеются  боевые  твёрдотопливные  ракеты.  В  состав   их   топлива   входитокислитель – перхлорат  аммония.  Когда  он  сгорает,  выделяются  вещества,содержащие хлор. Также интересна точка  зрения  по  этому  вопросу  ПономаряВ.В.1 ''Основной причиной потепления  климата,  увеличения  частоты  и  силыстихийных  бедствий,  является  истощение  озонового  слоя   и   образованиеозоновых дыр из-за запусков шатлов’’.    Теперь  рассмотрим  действие  минеральных   удобрений   на   разрушениеозонового слоя. Озон может уменьшаться  за  счёт  того,  что  в  стратосферупопадает закись азота N2 O, которая образуется при денитрификацииПономарь В.В. // Свет. - 2003. - №1. – с34связанного почвенными бактериями азота. Такую же  денитрификацию  связанногоазота производят и микроорганизмы в  верхних  слоях  океанов  и  морей.  Этипроцессы напрямую связаны с содержанием азота.  Таким  образом,  можно  бытьуверенным, что с ростом количества минеральных удобрений вносимых  в  почву.Будет также и расти количество закиси азота. Далее  образующиеся  из  закисиазота, окислы азота приводят к разрушению озонового слоя.    Ядерные взрывы тоже способствуют истощению озонового слоя. При  сильномнагреве, а температура ядерного взрыва  около  60000  гр.  Происходят  такиепреобразования  химических  веществ,  которые   при,   нормальных   условияхпротекают, вяло или вообще не протекают. Особо  опасным  является  появлениеокиси азота NO. Это происходит таким образом. При повышении  температуры  до60000гр молекулярный кислород практически весь  превращается  в  атомный.  Иесли при нормальной температуре окиси азота в воздухе  практически  нет,  топри ядерном взрыве он составляет 1,5%. Излучение при взрыве тоже приводит  кобразованию окиси азота, это происходит, прежде всего, потому что  излучениепроизводит ионизацию атомов и молекул атмосферного газа. Затем  образованныеионы вступают в реакции с другими составляющими атмосферы и образуют  окислыазота.     Закись азота обнаруживается также и в  дымовых  газах  электростанций.Это очень сильный источник влияния  на  атмосферу.  Таким  путём  образуетсяпримерно 3 млн. т. закиси азота.    Очень важную роль в разрушении озона играет пар. Эта  роль  реализуетсячерез молекулы гидрооксила OH, которые рождаются из молекул воды и  в  концепревращаются в  них.  Поэтому  от  количества  пара  в  стратосфере  зависитскорость разрушения озона.    Так, по мнению профессора, Сывороткина1 основной вклад в убыльСывороткин В.Л. // Химия и жизнь. – 2001. - №3. – с19 озонового слоя вносит толеолитовый  вулканизм.  Этот  тип  вулканизма  можнонаблюдать в середине океана, там, где в  коре  образуются  разломы.  Из  нихвыделяются потоки восстановленных газов (водорода, метана,  азота),  Которыеи играют решающую роль в разрушении озонового слоя.     

3. Методы по защиты озонового слоя.
В марте 1985 года появилась Венская конвенция. Результатом, которой  былоподписание Монреальского протокола. Под ним, подписались  около  150  стран,Россия в то числе.  Основой его содержания было то, что человечество  должносмирится с экономическими потерями  ради  дальнейшей  жизни  на  земле.  Егорезультатом было соглашение о постепенном выводе  фреонов  из  промышленногооборота. Так в холодильных установках идёт процесс постепенного перехода  наболее  дорогие  фреоны,  такие   как   фторуглеводороды   (CHF2CHF2,CH3CF3),фторхлорметаны. Все они содержат  хотя  бы  один  атом  водорода  и  поэтомуразлагаются уже в нижней атмосфере.  Время  их  жизни  короче.  Поэтому  онименее опасны  для  озона.  Но  и  у  них  есть  свои  слабые  стороны.  Еслипредыдущие фреоны нетоксичны в силу своей химической  инертности,  то  этогонельзя  сказать  об  их  заменителях  и  продуктов  их  разложения.  Но,   ксожалению,  если  в  западных  странах  промышленность   уже   давно   сталоиспользовать старые виды фреонов,  то  в  России  этот  процесс  идёт  оченьмедленно.  Для  распыления  жидкости  из  аэрозольных   баллончиков,   можноиспользовать другие газы, такие как пропан или бутан. Правда, они горючи.  Хорошим подспорьем в сохранении озонового слоя стало запрещение  наземныхатомных взрывов. Только при проведении подземных взрывов, всё  равно,  какаято часть окислов азота попадает  в  атмосферу.  Эта  мера  будет  действеннатолько  после  того,  как  все  страны  откажутся  от   проведения   ядерныхиспытаний. Хотя токая тенденция наметилась.  В освоении космоса тоже наметились перемены. Так при запусках «шатлов» ихбоковые  ускорители  отрегулированы  таким  образом,  что  бы  их   мощностьснижалась при прохождении озонового слоя.  В самолётостроении новые  конструкции  двигателей  уменьшили  образованиеокислов азота.

Заключение.
В принципе можно считать,  что  проблема  озонового  слоя  решена.  Еговосстановление уже началось. Об этом говорят результаты  анализов  последних4 лет. В северном полушарии параметры вернулись к  уровню  70-х  годов.  Такпрактически исчезли озоновые дыры над  восточной  Сибирью.  Перестала  растиАнтарктическая дыра.  Озоновый  слой  над  европейской  частью  России  тожебольше не  истощается.  Правда  это  противоречит  многочисленным  прогнозамразрушения озонового слоя. Что ставит под сомнение теорию разрушения  озона,где главным виновником являются  фреоны.  Но  появились  новые  проблемы.  Всвязи с ростом парникового эффекта восстановленный в будущем  озоновый  слойможет стать толще, чем  прежде.  В  этом  случае  уровень  ультрафиолетовогоизлучения по сравнению с обычной нормой упадёт, что грозит  ультрафиолетовымголоданием. Быть может, проблема озонового слоя научит с  большим  вниманиеми  опаской  относиться  ко  всем   веществам,  попадающим  в   атмосферу   врезультате деятельности человечества.   Список использованной литературы.  Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. – М.: 1986.Сердюк А.М. Непростые заботы человечества. – М.; Политиздат, 1998. – 299 с.  

 
|
Copyright © 2020 Профессиональный педагог. All Rights Reserved. Разработчик APITEC
Template Settings
Select color sample for all parameters
Red Green Blue Gray
Background Color
Text Color
Google Font
Body Font-size
Body Font-family
Scroll to top