Озоновый слой и парниковые газы

Введение

Чистый свежий воздух, который так необходим человеку, представляет собой смесь различных газов с мельчайшими взвешенными частицами. Сейчас химический состав воздушных масс резко изменился, и на то есть ряд причин, начиная от загрязнения выхлопными газами, до ядерных взрывов. Причем от этого страдают не только человек, но и все живые системы.
Более того, проблема чистоты воздуха затрагивает и другие процессы, связанные с атмосферой – это разрушение озоновой оболочки Земли, под действием выделяемых газообразных веществ, продуктов деятельности человека.
Природа как всегда мудра. Поэтому процесс синтеза озона происходит в природе постоянно. Возможно образование газа под действием грозовых разрядов в атмосфере, либо при воздействии ультрафиолета на молекулярный кислород, а так же озон выделяется при окислении смолы хвойных деревьев.
Но, к сожалению, и здесь человек «приложил свою руку», постоянно вырубаются леса, запускаются ракеты в космос, растут мегаполисы, увеличивается количество автомобилей на душу населения, можно перечислять до бесконечности. Только не понятно, к чему это может привести, и когда все может случиться?
Целью данной реферативной работы является детальный анализ этой проблемы.


1. Процесс формирования озона

Состояние озонового слоя атмосферы давно волнует многих ученых. Было установлено, что озон в стратосфере выступает в роли «щита» для нижних слоев атмосферы, тем самым предотвращая попадание космического ультрафиолетового излучения, которое губительно сказывается на живых системах.
В сентябре 1987 года в Монреале, при содействии Организации Объединенных Наций, приняли протокол по соединениям, способным разрушать озоновую оболочку планеты. Более того этот день отмечают во всем мире, как «День защиты озонового слоя».
В середине семидесятых годов стали отмечать резкое сокращение слоя озона. Причина была тут же выяснена – это поступление в верхние слои стратосферы галогенсодержащих озоноразрушающих соединений, основным источником которых является промышленные выбросы. Углеродные соединения хлора и брома, попадая в слои стратосферы, под влиянием солнечной радиации распадаются на молекулы. Таким образом, высвобожденный хлор вступает во взаимодействие с озоном, при котором последний полностью разрушается. Период полураспада хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) составляет порядка 75 – 110 лет. Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет.
Теперь нужно посмотреть на другой аспект этой проблемы – здоровье людей. При каждом разрушении озона, в рамках целой планеты, возникает огромное количество катаракт, возрастает количество онкологических заболеваний кожи, кроме того возрастают патологические иммунные состояния у людей. Наиболее восприимчива кожа северных народностей.[5, 103c.]
При этом нужно учитывать, что тлетворное влияние солнечной радиации распространяется и на животных. Она плохо влияет на водные формы жизни – моллюски, водоросли, рыбы, которые находятся в толще воды. Проблематика озоновых дыр стала рассматриваться на политическом уровне.
Практически все экономически развитые государства, за исключением России и постсоветских республик, в конце 1995 года полностью сократили производство озон разрушающих веществ (ОРВ). Для оказания содействия другим странам в этой области, был организован Глобальный экологический фонд (ГЭФ).
Согласно статистическим исследованиям представителей ООН, за последние 20 лет произошло сокращение основных опасных химических соединений более чем в два раза, в чем заслуга всего мирового сообщества. Атмосферный выброс ОРВ значительно сократился. Были пиковые периоды, когда происходило максимальное истощение озоновой оболочки, допустим 1998 год. На сегодняшний день происходит его медленное восстановление.
Кислород (О2)– это основной биогенный элемент, который занимает первое место по распространению на планете. Морская вода содержит 86,1% кислорода, воздух атмосферы – 23,12 % , земная кора – 48 %. Постоянство концентраций кислорода осуществляется за счет фотосинтетических процессов. Фотосинтез – это процесс происходящий в зеленых растениях под действием квантов света, выделяется кислород (как побочный продукт), при этом продуктами реакции является СО2 и Н2О. Большая часть О2 находится в связанном состоянии, при этом количество газа варьирует в пределах 0,01 – 0,03 % от всей массы кислорода. Об исключительности и важности оксигениума можно даже не говорить. Он незаменим, он жизненно важен для всего живого. Основная функция - это осуществление обменных и дыхательных процессов в организме. Как было сказано выше, О2 относится к основным или биогенным элементам, а значит является основой для биологических макромолекул.[3,133c.]
В живых организмах протекает очень много окислительно – восстановительных реакций, в результате которых высвобождается энергия, соответственно окислителем выступает оксигениум. Процесс восстановления кислорода в атмосферных слоях происходит постоянно, благодаря «зеленым легким» нашей планеты.
К сожалению, антропогенные факторы, такие как уничтожение лесных массивов, почвенная эрозия, значительно сокращают фотосинтетическую массу, а как следствие и процессы круговорота вещества. Кроме того в атмосфере происходит ряд физико – химических реакций с участием кислорода, водяных паров и солнечной энергии, продуктами которых является. Следовательно, существуют природные процессы круговорота оксигениума, что способствует постоянному химическому составу атмосферы.
Другой круговорот, в котором кислород принимает непосредственное участие – это круговорот воды. Процесс водного круговорота состоит из нескольких стадий: вода испаряется с поверхности земли и океанов, далее переносится в атмосферу посредством воздуха, конденсируется в виде пара и в последствие выпадает на землю в виде разнообразных осадков.
Итак, процессы разрушения озонового слоя провоцируются солнечной радиацией, космическими лучами, а также газообразными соединениями галогенов. Конечно, больший урон наносит человек.
Для этого и подписали большинство европейских стран соглашение о сокращении производства опылителей ранцевых вентиляторных. В наш век освоения космоса, не стоит забывать о вреде который, нанося ракеты при каждом запуске. Возможные причины возникновения озоновых дыр.
Первое: запуск космических аппаратов. Реактивное топливо при сжигании оставляет серьезные «ожоги» в озоновом слое, больше похожие на дыры. Изначально считали, что процесс регенерации оболочек происходит быстро, увы, это не так.
Второе: самолеты. В частности те, которые находятся на высоте 12-15 км. При полете любой самолет выбрасывает вредные вещества, которые разрушают озон. А вот авиация, пролетающая ниже того уровня который регламентирован, наоборот способствует пополнению озонового состава. В городах он – один из составляющих фотохимического смога.
Третье: оксиды азота NO и NO2, которые являются основными составляющими выхлопных газов, будь то самолет, будь, то автомобиль. Кроме того достаточное количество испаряется с поверхности земли, при распаде азотсодержащих удобрений.
Четвертое: соединения хлора и молекулярный хлор. Несколько сотен тысяч тонн этого ядовитого газа выделяется в атмосферу при распаде фреонов. По химической природе фреоны, это легкие газообразные соединения, не вступающие во взаимодействие с другими газами в атмосфере, имеющие низкие температуры кипения, активные окислители, хорошо распыляются

. Используя эти химические свойства, фреоны нашли свое применение в холодильных агрегатах.
К сожалению, количество фреонов с каждым годом только возрастает. Газы поднимаются в слои стратосферы, где под действием ультрафиолетовых лучей распадаются на молекулы и атом, в частности выделяется свободный хлор.

2. Влияние озоноразрушающих процессов на живые организмы

Более века назад шведский физико-химик Аррениус считал, что количество углекислого газа, будет возрастать, находясь в прямой зависимости, от количества потребляемого топлива. Что в итоге приведет к глобальному потеплению и возникновению парникового эффекта. Данная предложенная гипотеза, на сегодняшний день не подтвердилась, особенно в области климатической стороны.
При этом гипотеза Аррениуса послужила поводом для создания научных отраслей, имеющих научно – практическое значение. Достаточно много европейских государств, применяют меры по предотвращению выделения углекислого газа. При этом проблемы озонового слоя ушли на второй план. Что кажется достаточно странным.
Тому находятся исторические подтверждения. Двадцать лет назад, в Москве в апреле были очень низкие температуры, когда же на территории Сибири, отмечалась аномальная жара. Естественно это приурочили к воздействию парниковых эффектов.
Таким образом, основной враг экологического характера это избыток СО2. Используя топливные ресурсы и вырубая леса, мы значительно увеличиваем объемы углекислого газа в воздухе. Так вот, эта «доза» газа, так же увеличивает температуру планеты, нежели газы вызывающие парниковый эффект. К этой версии все чаще склоняются специалисты Всемирной метеорологической организации, при поддержке Организации Объединенных Наций (ООН).
Еще один исторический факт, порядка 20 лет назад в Соединенных Штатах случилась аномальная жара и засушливое лето, что привело к трагедии – урожайность зерновых была в несколько раз, чем количество потребителей. Подобно наблюдалось и в других мировых странах – экспортерах зерновых, при тех же погодных условиях. Данные факты, лишь подтверждали правильность теории антропогенного воздействия на повышения температуры Земли.
В тот же год на совещании ООН по вопросам окружающей среды и экологического состояния был очень остро поставлен этот вопрос, который стал приоритетным. Вслед за Европой наша страна приняла конвенцию об изменении климатического состояния, обязуясь снизить количество выбросов парниковых веществ, до уровня предыдущих лет.[2,15c.]
К сожалению, по сей день, нет ни одного доказательства, что человечеству под силу изменить в лучшую сторону климатическое состояние планеты. Подобные попытки, уже были предприняты в конце 70-х, во времена мирового энергетического кризиса. Поскольку резко сократился процент потребления горючих ископаемых, должен был сократиться выброс углекислого газа, но этого не произошло.
Помимо этого, до сих пор не подсчитано, что больше оказало влияния на температуру Земли: человеческая цивилизация или абиотические факторы: температура, свет, вода, солёность, кислород, магнитное поле Земли, почва, влажность и т.д. Температурный прирост составляет порядка 0,5°С, что предопределяло потепление в наше время на 2 градуса, к счастью, этого не случилось.
В Европе создано огромное количество проектных изысканий, направленных на борьбу с мировым потеплением, что способствует привлечению мировой общественности, к данной проблеме. Что немаловажно для всего современного человечества.
Общее климатическое состояние планеты зависит от солнечной энергии, за счет которой происходит нагрев атмосферы и поверхности Земли, кроме того, эта энергия влияет на испарительные процессы и пр. Потенциал мощности этих процессов очень велик. Этот потенциал превосходит в несколько сотен тысяч раз потенциал людских энергетических потоков. Поэтому влияние людей осуществляется лишь на уровне дестабилизации природных процессов. Но при этом нужно отделять эти два понятия: дестабилизация природных процессов это одно, а оказание влияния, а главное автономность управления климатом – другое.
Если вспомнить эволюцию нашей планеты, то можно выявить некоторую закономерность – каждые тысячу лет глобальные потепления сменяли глобальные похолодания.[4, 33c.]
Последний малый ледниковый период завершился в 19 столетии. Дальше наступил период потепления, причем вызванного деятельностью человека, в связи с этим выросла средняя температура планеты.
Потепление в наше время, рассматривают не что иное, как возрастание концентрации вредоносных парниковых газов и не более. При этом действие антипарниковых составляющих, уже практически не оказывает никакого воздействия на климат.
Данные убеждения не всегда находят поддержку в научной среде. Некоторые заняли «удобную» нейтральную позицию и ждут каких – либо изменений.
Раньше, как уже упоминалось, обещали к 2000г. потепление на один градус, а к 2025г. – уже на целых три. Теперь – к 2065г. прочат подъем средне глобальной температуры на полтора градуса по сравнению со второй половиной XIX века. По другим расчетам, на три градуса теплее станет через сто лет при ошибке прогноза в 50% в обе стороны. Но и в это верится с трудом, ибо тогда потепление в ближайшие два-три года должно сделать рывок и идти без сбоев с учетверенной или еще большей скоростью, и никакие природные причины не в силах будут что-то изменить.
Естественно, при всей скептичности, относительно данной проблемы, вероятность возможного потепления не стоит исключать и сбрасывать со счетов. Хотя, я считаю вредоносность обычного углекислого газа, крайне надуманной. Но к озону и его состоянию нужно отнестись внимательней.
В изучении проблемы озонового слоя наука оказалась удивительно недальновидной. Еще с 1975 г. содержание стратосферного озона над Антарктидой в весенние месяцы стало заметно падать. В середине 1980-х годов его концентрация снизилась уже на 40%. Вполне можно было говорить об образовании озоновой дыры. Ее размеры достигли примерно площади США. Тогда же появились еще слабовыраженные – со снижением концентрации озона на 1,5–2,5% – дыры вблизи Северного полюса и южнее. Край одной из них зависал даже над Санкт-Петербургом.
Даже если причины возникновения озоновых дыр в Северном полушарии другие, нежели в Антарктиде, то вряд ли от этого легче тем, кто страдает от связанных с ними последствий. Известно, что от избыточной ультрафиолетовой радиации (УФР) растет число людей, болеющих раком кожи, меланомой, катарактой и просто испытывающих ослабление иммунной системы. Избыток УФР негативно влияет на океанические экосистемы.
Нельзя забывать и о других последствиях разрушения озонового слоя над Россией, да и над Землей в целом.
Вот уже не первый год на юге Сибири, а иногда и в центральной части, фиксируются необычно ранние волны теплой и жаркой погоды. Их причину ищут в усилении парникового эффекта. Но не парниковый эффект, а ослабление антипарниковой функции озонового слоя больше ответственно за происходящее. Например, можно с большой долей вероятности утверждать, что необычно ранняя сверхтеплая погода на юге Сибири весной 1997 г. – отклик на осязаемое и чрезвычайно неприятное событие.[1,33c]
На карте, по состоянию на 15 апреля 1997 г