Чем опасно образование озоновых дыр
Озоновые дыры
Автор: Flintman · Опубликовано 06.01.2021 · Обновлено 05.01.2021
Озоновые дыры — проблема, о которой говорят повсеместно, о ней пишут в журналах и обсуждают ее на научных конференциях по экологии и космосу. Земля — единственная планета, на которой есть жизнь. Она защищена от разрушительного воздействия ультрафиолета с помощью озонового слоя в стратосфере. В результате антропогенной деятельности и по естественным причинам концентрация озона на некоторых участках серьезно падает. Это опасно для всех жителей планеты, поэтому важно соблюдать профилактические меры для недопущения образования озоновых дыр.
Что такое озоновые дыры
Планету Земля покрывает плотный газовый слой, который находится на уровне 12-50 км над поверхностью. Такая прослойка защищает все живые организмы от вредного воздействия ультрафиолета и позволяет избежать последствий губительного солнечного излучения. К сожалению, с начала 20 века слой озона стал частично разрушаться. На некоторых участках начали появляться так называемые бреши. В этих местах ультрафиолет легче и быстрее достигает поверхности планеты и разрушающе действует на все живое.
Так что такое озоновые дыры? Это не отверстия в стратосфере, а локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. Таким образом, озон там все же остается, но в гораздо меньшей концентрации.
Важно! Ученые установили, что увеличение площади дыры на 1% вызывает рост заболеваемости раком кожи до 6%.
История открытия озоновых дыр в атмосфере
Впервые на данное явление обратил свое внимание ученый из Англии Дж. Фармен и коллеги первооткрывателя, работающие с ним в группе. В 1985 г. специалисты установили локализацию озоновой дыры в Южном полушарии (в Антарктиде). Диаметр образования составлял порядка 1000 км. Ученые обнаружили интересную особенность — дыра возникала каждый год в конце лета и исчезала в декабре-январе.
В 1992 г. была открыта еще одна озоновая дыра, но уже в Северном полушарии. Она была немного меньше открытой ранее. В 2008 г. площадь локального падения концентрации озона в Антарктиде составила рекордные 27 млн. кв. км.
Из-за повышенного внимания общественности в 1985 г. была принята Венская конвенция об охране озонового слоя. В 1987 г. создали список наиболее опасных хлорфторуглеродов, производство которых впоследствии было ограничено.
Российские ученые предположили, что озоновые дыры имеют естественное происхождение. В 1999 г. была опубликована научная работа, в которой излагалась гипотеза о происхождении озоновой дыры в Антарктиде задолго до ее открытия с помощью прямых экспериментальных способов.
Причины
Причины образования озоновых дыр делятся на естественные и антропогенные. В первом случае проблема появляется из-за природных процессов, которые происходят в приполярных областях планеты. Ученые объясняют это следующим образом: во время полярной ночи отсутствует солнечное излучение, осадки, озон не вырабатывается, формируются хлорные облака. Хлор разрушительно действует на оставшийся в стратосфере озон. Дыра затягивается только при наступлении полярного дня.
Вулканическая активность тоже влияет на падение концентрации озона на определенных участках. При взрывах вулканов выделяются продукты горения, разрушающие озоновые молекулы.
Однако наибольший вред озоновому слою наносит человек. Дыры могут сформировываться из-за значительных выбросов водорода, фреонов, хлора и других вредных химических соединений (например, кислотных), попадающих в атмосферу из-за деятельности людей.
Основные источники загрязнения:
Основные регионы возникновения
Самыми большими признаны дыры над Антарктидой и Арктикой. Эти образования периодически достигают критических отметок по своей площади. Однако падение уровня озона отмечается в разных частях света.
Особого внимания заслуживает озоновая дыра, образовавшаяся над Китаем. Ее расширение можно обусловливать вредными выбросами разрушающих озон компонентов. Несмотря на установленные стандарты и регулярный мониторинг экологических показателей, влажности, ситуация только ухудшается с каждым годом.
Также крупная озоновая дыра расположена над Западной Сибирью. На этом участке концентрация озона снижена примерно наполовину. Игнорирование проблемы приведет к пересыханию почвы, скоплению пыли и более серьезным последствиям для окружающей среды.
Важно! Озоновые дыры не локализуются постоянно в одних и тех же местах. Со временем они могут затягиваться и формироваться над другими территориями. Благодаря техническому прогрессу стало гораздо легче отслеживать их появление в окружающей среде.
Карта озоновых дыр меняется в зависимости от времени года. Как правило, они формируются в теплые периоды. Критические точки истончения слоя озона находятся на высоте 19 км от поверхности Земли.
Гипотезы о естественном происхождении
Российские ученые в 1999 г. издали научный труд, в котором было отмечено, что причины возникновения озоновых дыр в атмосфере бывают только естественными. Специалисты установили, что существует ряд природных факторов, способствующих снижению концентрации озона в стратосфере. В таких местах и формируются дыры. Приверженцы этой теории утверждают, что антропогенное воздействие наносит вред экологии, но в меньшей степени, чем предполагается.
Как образуются озоновые дыры
На Северном и Южном полюсах из-за низких температур образуются стратосферные облака. Они содержат кристаллы льда. При соприкосновении таких облаков с молекулярным хлором, попадающим в стратосферу, совершается ряд химических реакций. В результате происходит выпадение молекул озона, уменьшается его концентрация. Так и образуются озоновые дыры.
Последствия
Вследствие создания озоновых дыр усиливается ультрафиолетовое излучение. В результате может существенно увеличиться процент людей с онкологическими заболеваниями, в частности — с раком кожи. Кроме того, заметно падает иммунитет, что приводит к возникновению других болезней.
От ультрафиолета страдает не только человечество. Для животных, растений, бактерий подобное воздействие также губительно. Самым страшным последствием возникновения и разрастания озоновых дыр является полное вымирание всего живого на планете, повсеместная засуха, избыток углекислого газа, туман. Это касается в том числе и обитателей водоемов.
Способы решения проблемы
Образование озоновых дыр — проблема мирового масштаба. Поскольку главным виновником разрушения слоя озона является человек и его деятельность, необходимо разрабатывать и совершенствовать систему производственных и эксплуатационных технологий. Это важно для сокращения и полного прекращения выбросов вредных химических соединений.
Для решения проблемы необходимо:
Можно ли восстановить озоновые дыры
Проблему гораздо проще предупредить, чем заниматься ее устранением. Если дыра уже образовалась, важно принять все необходимые меры для восстановления верхних слоев газовой оболочки.
Экологи полагают, что наиболее эффективным методом является проведение мероприятий по восстановлению слоя атмосферного озона. Для этого необходимо распылять искусственно синтезированный газ на высоте до 30 км над поверхностью Земли. Однако подобные манипуляции обойдутся очень дорого. Кроме того, доставлять озон к месту распыления непросто и опасно для лиц, которые его перевозят.
Вопросы
Ответ: Ожидается, что полное восстановление озона может произойти примерно к середине 21 века. Это возможно только в случае неукоснительного соблюдения положений Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.
Ответ: Для этого используются особые измерительные приборы на земле и в воздухе, которые устанавливаются на самолетах, аэростатах, спутниках. Некоторые устройства отбирают пробы воздуха, работа других основывается на способности озона поглощать свет в атмосфере.
Озоновые дыры несут опасность всему живому на планете. Если не принять меры по их предупреждению и устранению, не избежать необратимых последствий для человека, животных, растений, микроорганизмов. Учеными хорошо изучены механизмы образования озоновых дыр, поэтому рекомендуемые экологами профилактические мероприятия действительно помогут предотвратить глобальную экологическую катастрофу.
Озоновые дыры: причины возникновения и последствия для человечества
Всем известно, что нашу планету окутывает довольно плотный озоновый слой, располагающийся на высоте 12–50 км над поверхностью земли. Эта воздушная прослойка является надежной защитой всего живого от опасного ультрафиолета и позволяет избежать губительного воздействия солнечного излучения.
Именно благодаря озоновому слою когда-то микроорганизмы сумели выбраться из океанов на сушу и способствовали появлению высокоразвитых форм жизни. Однако с начала XX столетия озоновая прослойка начала разрушаться, в результате чего в некоторых местах стратосферы стали появляться озоновые дыры.
Что такое озоновые дыры?
Вопреки распространенному мнению обывателей, что озоновая дыра является брешью в небесном пространстве, на самом деле она представляет собой участок значительного снижения уровня озона в стратосфере. В таких местах ультрафиолетовым лучам легче проникать к поверхности планеты и оказывать свое разрушительное воздействие на все живущее на ней.
В отличие от мест с нормальной концентрацией озона в дырах содержание «голубого» вещества составляет всего около 30 %.
Где находятся озоновые дыры?
Первая большая озоновая дыра была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Ее диаметр составлял около 1000 км, причем она появлялась каждый год в августе, а к началу зимы исчезала. Тогда исследователи определили, что концентрация озона над материком снижена на 50 %, а наибольшее его уменьшение было зафиксировано на высотах от 14 до 19 км.
Впоследствии еще одна крупная дыра (меньших размеров) была обнаружена над Арктикой, сейчас же ученым известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной по-прежнему остается та, что возникает над Антарктидой.
Как образуются озоновые дыры?
Поскольку на полюсах наблюдаются долгие полярные ночи, в этих местах происходит резкое снижение температуры и образуются стратосферные облака, содержащие ледяные кристаллики. Как следствие, в воздухе накапливается молекулярный хлор, внутренние связи которого разрываются с наступлением весны и появлением солнечного излучения.
Цепочка химических процессов, возникающих при устремлении в атмосферу атомов хлора, приводит к разрушению озона и образованию озоновых дыр. Когда Солнце начинает светить в полную силу, к полюсам направляются воздушные массы с новой порцией озона, благодаря чему дыра затягивается.
Почему появляются озоновые дыры?
Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них – загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.
Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы. Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества.
Возникновению озоновых дыр способствуют и реактивные самолеты, в двигателях которых также образуются окислы азота. Чем выше мощность турбореактивного двигателя, тем выше температура в камерах его сгорания и тем больше азотных окислов попадает в атмосферу. Согласно исследованиям, ежегодные объемы азота, выбрасываемого в воздух, составляют 1 миллион тонн, из них треть приходится на самолеты. Еще одна причина разрушения озонового слоя – минеральные удобрения, которые при внесении в землю вступают в реакцию с почвенными бактериями. В этом случае в атмосферу попадает закись азота, из которой образуются окислы.
К каким последствиям для человечества могут привести озоновые дыры?
В силу ослабления озонового слоя увеличивается поток солнечной радиации, что в свою очередь, может привести к гибели растений и животных. Влияние озоновых дыр на человека выражается прежде всего в увеличении числа раковых заболеваний кожи. Ученые подсчитали, что если концентрация озона в атмосфере упадет хотя бы на 1%, то число больных раком возрастет примерно на 7000 человек в год.
Именно поэтому сейчас экологи бьют тревогу и пытаются предпринять все необходимые меры для защиты озонового слоя, а конструкторы разрабатывают экологически безопасные механизмы (самолеты, ракетные системы, наземный транспорт), выбрасывающие в атмосферу меньшее количество окислов азота.
Все это интересно и познавательно, но, если вы разбираетесь в химии, то можете сами посчитать, какой объём хлора нужен для образования и поддержания озоновых дыр (известных масштабов) при озон-хлорном взаимодействии.
Сразу получается цифра которую не объяснить хлором, содержащемся в баллончиках и фреонах, с учетом их производства за всю их историю.
Тогда в чем же причина? – спросите вы. Да всё в том же хлоре, только в гораздо больших масштабах. Источником таких объёмов хлора является всем известная технология хлорирования воды, поступающей в города. Ведь не секрет, что вода, поступающая в город, хлорируется. Её пьют, кипятят, на ней готовят, ею моют и стирают.
После бытового применения, вода попадает в системы канализации, и (если повезёт) на очистные сооружения города. На очистных, воду очищают от мусора, органики, обезвреживают и отстаивают (но от некоторых химических веществ воду не очистить, и хлор в их числе).
Затем отстоянную воду (вместе с некоторыми химическими веществами) сливают в реки. И именно в реках (а не только в отстойниках) хлор приобретает свои летучие свойства под действием ультрафиолета, микробов, перепадов температуры и взаимодействия с другими химическими веществами в реке.
На хлорирование (обеззараживание) воды, направляемой в города, идет много хлора, баллончики и фреоны рядом не стояли.
К слову, – бутылочки бытовых моющих средств (в состав которых входит хлор) содержат больше хлора чем баллон фреона (некоторые современные марки фреонов вообще без хлора) и десятки баллончиков “против запаха пота”.
Кто виноват? – а не нужно ни на кого обижаться, не нужно никого ненавидеть или винить, здесь не было никаких недосмотров, упущений, беззаконий. Конечно же, проблема озоно-опасного хлора пока не решена и в этом нет ничьей вины, потому что хлорирование воды – это пока единственный наиболее дешевый способ получения обеззараженной воды в промышленных масштабах.
На лицо безвыходное применение старой технологии.
Хлор приводит к появлению озоновых дыр и последующего проникновения ионизирующей радиации на поверхность Земли, и если хлор запретить, то тогда нужно придумать что-то другое для дезинфекции воды, такое же эффективное и дешевое, применимое в промышленных масштабах, потому что бактерий в воде пока никто не отменял.
Изучайте науки, и если вы сможете придумать что-то что заменит хлор, то Нобелевская премия ваша.
Люди склонны к замалчиванию проблем (видимо это биологический дефект), такое отношение не принесет выгоды, ведь если проблема есть, а её скрывать, то она растёт, и когда скрывать уже станет невозможно, то на её решение сил уже может не хватить.
Перед людьми нужно ставить задачи и люди будут их решать, но только людей для этого нужно предварительно информировать и обучать разным наукам, иначе у них не будет цели и инструмента для решения задач, т.е. – знаний.
Да забыл сказать, – хлор, попавший в атмосферу, так же придётся из атмосферы как-то изымать (кстати на этом можно построить целую отрасль).
Что такое озоновые дыры и чем они опасны для населения Земли?
На данный момент нам известна лишь одна планета, пригодная для жизни человечества, это Земля. Задача людей — оберегать свой общий дом от опасностей. Одной из значительных угроз являются озоновые дыры в атмосфере, газовой оболочке планеты. Этот озоновый слой защищает нас от солнечной радиации, без него всему живому не выжить. В этой статье мы расскажем о том, что такое озоновые дыры и почему они появляются, к каким непоправимым последствиям могут привести. Мы рассмотрим способы предотвратить катастрофу и меры, которые принимает человечество, а также популярные мифы про озоновые дыры.
Озоновый слой входит в состав стратосферы, он расположен на высоте 20-30 км над поверхностью планеты. Озон образуется из кислорода, реакция стимулируется солнечным светом. Молекула кислорода состоит из двух атомов. Когда О2 взаимодействует с фотонами ультрафиолета, один из атомов отсоединяется от одной молекулы и присоединяется к другой. Таким образом вместо кислорода — О2 получается озон — О3. Это газ голубого цвета со специфическим запахом. Каждый из нас знает, как пахнет озон, это запах, который мы ощущаем после дождя.
Без озонового слоя в момент зарождения жизни микроорганизмы не смогли бы выйти из океана и населить материки. Соответственно, они не смогли бы развиться в высокоорганизованные формы жизни. Существование всего живого на Земле — заслуга озона. Но в начале прошлого столетия ученые заметили, что озоновый слой начал разрушаться, в нем образовались прорехи.
Что такое озоновые дыры и где они находятся?
Так называют зону стратосферы, в которой снижена концентрация озона. Наблюдается снижение в среднем на 30%. Через такие прорехи проникает больше ультрафиолета, оказывающего пагубное влияние на все живые организмы.
Первую такую дыру открыли в 1985 году над Антарктидой. Она была просто огромной, более тысячи километров в диаметре. В том месте высота озонового слоя составила 24 км. Путем наблюдений удалось выяснить, что дыра появлялась каждый год в конце лета, затем исчезала к началу зимы. Замеры показали, что концентрация озона снизилась на 50% относительно допустимой. Исследования 2008 года показали еще более неутешительные результаты. На тот момент площадь дыры над Антарктидой составила уже 26 миллионов квадратных километров. Это означает, что все живое на земле в большей опасности, чем предполагалось изначально.
Другая крупная прореха была найдена над Арктикой. Всего на данный момент насчитывается более сотни дыр, но самой крупной по-прежнему остается та, что была открыта первой. Всего за последние 50 лет концентрация озона снизилась на 7%.
Как образуются?
Истончение озонового слоя началось примерно в 70-е годы прошлого века. Причина в попадании в стратосферу озоноразрушающих компонентов. В основном это хлор и бром, а также другие вещества, которые появляются при вырубке лесов, химических выбросах промышленных предприятий, запуске ракет. Побочные компоненты деятельности человека поднимаются в атмосферу и распадаются в стратосфере под воздействием ультрафиолета. Выделившиеся бром и хлор сжигают молекулы озона. Всего одна молекула хлора может находиться в высоких слоях более сотни лет и сжечь за это время не меньше сотни тысяч молекул озона.
Есть и другие факторы. К примеру, полярные ночи, которые на севере продолжаются очень долго. В темное время озон не может образовывать. При этом низкие температуры создают стратосферные облака со скоплением ледяных кристалликов. В этих кристалликах накапливается молекулярный хлор. Затем приходит весна, и температура повышается, вновь появляется солнечный свет. От этого молекулярные связи хлора разрушаются, они разлетаются и начинают уничтожать озоновый слой.
Механизм затягивания озоновых дыр тоже объясним: когда солнце на полюсах светит сильнее, туда поступает больше воздуха. В воздухе присутствует озон, который затягивает прорехи.
О причинах
Причин множество, но самая главная из них — загрязнение окружающей среды по вине человека. Озоновый слой разрушают не только вышеупомянутые хлор и бром, но и водород, продукты горения, вредные выбросы промышленности. Масштабный урон наносят испытания ядерных технологий, так как при них высвобождается огромное количество энергии. При этом образуются оксиды азота, они вступают в реакцию с озоном, молекулы последнего при этом разрушаются. Ученые подсчитали, что с 1952 до 1971 год только за счет ядерной деятельности в атмосферу было выброшено не менее трех миллионов тонн оксидов азота.
Еще одна категория опасных причин — использование реактивных самолетов. В процессе полета они тоже образуют окиси азота. Чем мощнее двигатель, тем больше выбросов он будет отправлять в атмосферу. Количество азота, поступающего вследствие реактивной авиатехники, составляет около миллиона тонн каждый год.
Более близкая к быту простых людей категория — минеральные удобрения. Они повсеместно используются в сельском хозяйстве. Попадая в почву, минеральные вещества вступают в реакцию с частицами почвы и бактериями. При этом образуется закись азота, которая преобразуется в оксиды.
Последствия
Человек получает не только косвенный вред от изменения состояния окружающей среды, но и непосредственный. К такому выводу пришли врачи: истончение озонового слоя связано с развитием многих опасных заболеваний. Это онкологические процессы и болезни глаз, в частности катаракта, которая приводит к полной слепоте. К тому же происходит ослабление защитных сил организма, отчего развиваются болезни всех систем организма.
Страдают не только люди, но и представители флоры и фауны. В первую очередь это такие виды животного мира, как креветки, крабы, водоросли, планктон. Все они являются частью биосферы, изменения в популяции одного вида приводят к изменениям в другом.
Всемирные организации защиты окружающей среды пытаются оказать влияние на сложившуюся глобальную ситуацию. К примеру, ООН заключила международное соглашение, по условиям которого страны ограничили использование озоноразрушающих веществ. Но этого недостаточно, так как озон разрушается просто и быстро, а восстанавливается очень долго. Даже если мы полностью перестанет использовать все вредные вещества, чего сделать в принципе нельзя, то на избавление от всех прорех уйдет не менее сотни лет.
Восстановление озонового слоя
Международное соглашение, направленное на снижение выбросов хлора и брома в атмосферу работает. Это важная мера для восстановления концентрации озона, но только его одного для полного решения проблемы недостаточно.
Научный мир предложит перейти к активным мерам. Суть идеи в распылении при помощи летательных аппаратов созданных в лабораториях озона и кислорода. Это необходимо делать на высоте 12-30 километров над землей. Этот метод был бы эффективным, если бы не несколько оговорок. Во-первых, это очень дорого. Во-вторых, за один раз получилось бы пополнить атмосферу очень незначительным количеством относительно необходимого. Требуется очень много озона, а его перемещение — это очень сложный и опасный процесс. Идея эффективная, но не практичная.
Прогноз на будущее
Ученые погружаются в изучение озоновых дыр все глубже. Обнаружено, что в крупных промышленных зонах они появляются и исчезают сами по себе. Отмечена и положительная динамика: некоторые крупные прорехи в озоновом слое стали уменьшаться. Общая концентрация озона в стратосфере тоже постепенно повышается. Это подтверждает, что конвенция ООН и другие принимаемые меры работают.
Огромный вклад внес Монреальский протокол, подписанный в 1987 году. В него вступили ряд государств, они обязались снизить количество вредного для окружающей среды транспорта и уменьшить объемы выбросов озоноразрушающих веществ. Важно и то, что человечество начало использовать альтернативные источники энергии, и теперь может беречь озоновый слой без ущерба для собственного комфорта.
Озоновый слой не только защищает нас от ультрафиолета, но и способствует сохранению тепла. С его истончением климат на планете становится более холодным. Также последствиями становятся изменения направлений ветров и засухи, влекущие за собой голод.
Мифы про озоновые дыры
Про актуальность данной проблемы мы знаем еще со школы. Естественный антирадиационный барьер становится тоньше, и это главная из всех глобальных угроз для человечества. Тема постоянно обсуждается в СМИ, и на почве этого появляется множество слухов. Разберем самые навязчивые из них.
Во всем виноват фреон
Используемый в холодильниках и кондиционерах фреон действительно влияет на разрушение, но это лишь один из множества факторов. Даже если человечество полностью откажется от использования данного газа, то по-прежнему останутся соединения хлора и брома, выхлопные газы, окислы азота и другие вещества. Фреон широко известен в массах, поэтому ему достается больше внимания, это никак не указывает на его особенную опасность.
Фреон никак не влияет
Противоположное мнение, сторонники которого считают, что фреон слишком тяжелый, чтобы подняться в атмосферу и повлиять на нее. В действительности в газовой оболочке земли все газы перемешиваются, и тяжесть молекул каждого из них уже не играет никакой роли. В качестве примера можно привести углекислый газ, он значительно тяжелее воздуха, но все же поднимается вверх и создает другую глобальную проблему — парниковый эффект.
Природа разрушает себя сама
Это не так. Полярные ночи способствуют снижению выработки озона, но это естественное явление, после которого нормальная концентрация всегда восстанавливается. Антропогенные факторы, то есть выбросы опасных веществ, преобладают по степени вреда над природными.
Проблема существует только в Антарктике
Ученые обнаруживают озоновые дыры в атмосфере по всей планете, над разными континентами. В Антарктиде обнаружена первая и самая большая прореха, но менее крупные точно так же опасны.