Истощение озонового слоя

Содержание

Введение        3

1        Озоновый слой и его экологическое значение        4

2        Причины истощения озонового слоя        8

2.1        Антропогенные факторы        8

2.2        Природные факторы        10

3        Пути решения        14

Заключение        16

Список литературы        17

Введение

Состав атмосферы довольно разнообразен: помимо азота и кислорода в ней содержится углекислый газ, радон, озон и многие другие вещества, в том числе и антропогенного происхождения. И если природно-обусловленные компоненты атмосферы выполняют определённые экологические функции, то антропогенное вмешательство грозит нарушить их, что повлечёт за собой существенные изменения во всех экосистемах планеты.

Так истощение озонового слоя более чем на 15-20% потенциально вернёт эволюционное развитие наземной жизни на 400 млн лет назад, когда озоновый слой был тоньше, а живые организмы обитали только в океане. Дело в том, что озоновая оболочка защищает нас от смертельно опасного ультрафиолетового света, точнее его коротковолновой части (λ < 315 нм). Это тот же самый свет, который вызывает солнечные ожоги и рак кожи.

Знаменитая «антарктическая озоновая дыра» была обнаружена в 1985 г. С тех пор практически полное исчезновение озона над южным полюсом наблюдают каждую весну. Однако к тому времени уже существовала гипотеза, объясняющая это тревожное явление. Химики Ш. Роуланд и М. Марио связали разрушение озона с антропогенным хлором, содержащимся в так называемых фреонах, которые тогда широко применились в распылительных баллончиках и в холодильной технике. Всё это привело к принятию Монреальского протокола (1987 г.), который предлагал план постепенного перехода на озонобезопасные фреоны. Своевременное принятие и выполнение протокола способствовало снижению темпов истощения озонового слоя. И сейчас мы можем рассчитывать, что проблема озоновых дыр будет решена в этом веке.

Истощение озонового слоя спровоцировало резкий подъём интереса к другим экологическим проблемам, а также развитие атмосферной химии. Сейчас хорошо известны механизмы цепного разрушения озона в гетерогенных реакциях. Разрушающими агентами обычно выступают хлор, бром и окиси азота. Причём они могут иметь, как антропогенное, так и природное происхождение. Изучение степени и характера влияния различных факторов на толщину озонового слоя – актуальная задача экологии.

1. Озоновый слой и его экологическое значение

Озон (О3) – аллотропная трёхатомная вариация кислорода. При температурах выше 111,8(3) °C (161,3 К) озон – голубой газ со специфическим запахом (греч. озос – пахучий). Окислительная способность озона очень велика, больше чем у двухатомного кислорода. Это его характерное свойство широко применяется в химии и промышленности: например, обеззараживание воды озоном (озонирование) считается самым эффективным способом уничтожения микроорганизмов. С другой стороны, высокая химическая активность озона обуславливает резкие колебания его концентрации в стратосфере.

[pic 1]

Рис. 1.1. Схема окисления вещества Х озоном в общем виде

Объёмная доля озона в атмосфере незначительная (порядка 10-6%) и распределён он неравномерно. Основная его часть сосредоточена в стратосфере на высоте от 15 до 50 км над уровнем моря. Больше всего озона сосредоточено на высоте 26 –27 км в тропиках, на высоте 20–21 км – в средних широтах и на высоте 15–17 км – в полярных областях, именно этот слой именуют озоновым (или озоносферой). Температура атмосферы в этой области лежит в пределах от -56,5 до -46,6 °C.

Другой локальный максимум концентрации озона (не более 10% от общего объёма) приходится на приповерхностный слой атмосферы, до 5 км, так называемый смоговый озон. И в отличие от стратосферного озона этот негативно влияет на здоровье живых организмов, поскольку озон токсичен и может вызывать необратимые изменения органов дыхания.

Рис. 1.2. Количество озона в зависимости от высоты над уровнем моря[pic 2]

Общее содержание озона (ОСО) в атмосферном столбе измеряется методом спектрофотометрии, то есть по поглощению и излучению солнечной радиации. При этом толщина озонового слоя над данной географической точкой определяется условно, в так называемых единицах Добсона (е. Д.), определяющих высоту столба чистого озона при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении. 1 е. Д. соответствует 10 мкм. Мощность озонового слоя меняется в пределах — от 90 до 760 е. Д, среднее глобальное ОСО оценивается в 290 е. Д. Конкретные значения сильно зависят от географической широты, атмосферной и вулканической активности, они испытывают суточные, сезонные, годовые и многолетние колебания.