Истощение озонового слоя: причины и последствия
Озоновый слой (его ещё называют «озоносферой») — часть атмосферы нашей планеты. Он пролегает между стратосферой и тропосферой на высоте 25-30 км в тропических широтах, 20-25 — в умеренных, и 15-25 — на полярном круге. Как ясно из названия, по большей части он состоит из озона — одной из модификаций хорошо знакомого нам кислорода, образующейся при воздействии на него ультрафиолетового излучения от солнца.
Без озонового слоя появление столь многочисленной и разнообразной фауны на нашей планеты было бы невозможным: как и кислород, озон поглощает часть ультрафиолетового излучения и солнечной радиации, защищая человека и животных от вредоносного воздействия. Кроме того, излишнее количество ультрафиолета затрудняло бы фотосинтез в растениях и снижало бы продуктивность сельского хозяйства. Важно понимать, что озон абсорбирует ультрафиолет и радиацию, однако почти не поглощает видимый свет и оставляет растениям достаточное количество солнечной энергии для фотосинтеза.
Кроме того, озоновый слой выполняет такие функции:
- Нейтрализует углекислый газ;
- Отражает космическое излучение;
- Регулирует температуру на поверхности Земли;
- Удерживает кислород.
Что такое озоновые дыры и откуда они берутся
Озоновой дырой называют падение концентрации озона на конкретном участке атмосферы. Впервые это явление заметили британские учёные Джон Шанклин, Джо Фармен и Брайан Гардинер. В своей статье известному научному журналу Nature они описали свои наблюдения, суть которых заключалась в том, что каждый год (как правило, в августе) над Арктикой появляются многочисленные озоновые дыры общей площадью более двух миллионов квадратных километров. Продолжительность их существования в среднем — семь дней.
После продолжительных исследований учёные смогли установить причину этого явления. Во время наступления продолжительной «полярной ночи», солнце прячется за горизонт, из-за чего резко падает температура и сокращается поступление ультрафиолета в атмосферу. Как результат — в стратосфере появляются облака, состоящие из кристаллов льда. В таких кристаллах накапливается хлор, который, после череды сложных химических реакций превращает озон (который, как мы помним, лишь модификация кислорода) обратно в кислород. Одна молекула хлора способна уничтожить миллион молекул озона.
По окончании полярной ночи и наступлении полярного дня, эти дыры затягиваются, ультрафиолет снова начинает взаимодействовать с кислородом и превращать его в озон.
Причины разрушения озонового слоя
Вопреки распространённому мнению, человек — не единственный виновник возникновения озоновых дыр, к этому явлению приводят и некоторые природные факторы. Прежде всего — газы, заключённые в земной коре, в породах или в воде, в растворённом виде. Относительно недавно учёные установили, что, к примеру, во время извержения вулкана, из пород поднимается большой объём газа, содержащего фторуглеводороды, расщепляющие озон.
Современная наука, однако, считает главной причиной появления озоновых дыр всё-таки антропологический фактор, то есть человека. Озон — неустойчивый газ, и он легко разрушается, взаимодействуя со многими веществами, который человек выбрасывает в воздух в результате своей жизнедеятельности: бром, хлор, фреоны, водород.
Главными источниками подобных выбросов являются:
- Промышленные предприятия — фабрики и заводы без очистных сооружений;
- Минеральные удобрения;
- Теплоэлектростанции;
- Ядерные взрывы;
- Запуск ракет в космос;
- Реактивные самолёты.
Тем не менее, основная причина разрушения озонового слоя — фреоны (хлорфторуглероды или ХФУ), на которых стоит остановиться подробнее. Это целая группа веществ-хладагентов, которые используются, в первую очередь, при изготовлении холодильников и морозильных камер, — раньше для этих задач использовали токсичные вещества вроде аммиака или сернистого газа. Кроме того, хлорфторуглероды используются при изготовлении аэрозолей, растворителей, вспенивателей, а также в парфюмерии и пищевой промышленности.
При всей своей полезности фреоны наносят вред озоновому слою: при воздействии солнечной радиации они разлагаются на вещества, которые расщепляют озон, превращая его в кислород. Когда учёные заметили эту реакцию и забили тревогу, ООН по окружающей среде вместе со Всемирной Метеорологической Организацией организовали подписание так называемого Монреальского протокола. Промышленники, дипломаты, политики и учёные со всего мира собрались в канадском городе Монреаль и подписали договорённость о том, что в их странах начнётся постепенный отказ от фреонов и поиск новых, безопасных ему альтернатив. Протокол был подписан в 1987-м году, начал действовать — два года спустя, в 1989-м.
Мифы об озоновых дырах
Несмотря на то, что истончение озонового слоя — вполне реальная проблема, чреватая реальными проблемами, нужно признать: для многих людей, не проявляющих особенного внимание к науке, она может казаться мифичной и абстрактной. Как результат — множество ненаучных теорий, созданных конспирологами и невнимательными журналистами, охотно их подхватывающих в попытке раздуть «сенсацию». Вот лишь некоторые из подобных теорий:
1. Фреоны не влияют на образование озоновых дым, потому что они слишком тяжёлые и не могут достичь стратосферы. Да, фреоны действительно тяжелее кислорода и азота, однако нужно понимать, что газы в атмосфере расположены не слоями, а перемешиваются вместе. Как результат — и фреоны, и тяжёлые инертные газы, и прочие загрязняющие вещества равномерно распределяются в атмосфере, достигая и стратосферы, — примерно, за пять лет, как показывают эксперименты и исследования.
Вот самый очевидный аргумент, с которым сторонники этой теории поспорить не могут: если бы в атмосфере нашей планеты газы не смешивались, входящие в её состав углекислый газ и аргон образовали бы слой толщиной в несколько десятков метров. Такие условия лишили бы Землю возможности стать обитаемой.
2. Урон озоновому слою от хлорфторуглеродов (ХФУ) — вымысел, пролоббированный промышленниками, которым выгодно продавать более дорогие хладагенты. Токсичные хлорфторуглероды — довольно дешёвое вещество, которое активно использовали (а некоторые продолжают использовать) при создании аэрозолей, изоляционных материалов, пенопласта, хладагентов для холодильников.
Приведённое выше утверждения легко опровергается простой исторической справкой и логикой. В семидесятых были опубликованы первые данные о вредоносном воздействии фреонов на стратосферу нашей планеты. Вскоре, в июле 1975-го года, глава крупной американской компании DuPont написал для журнала Chemical Week статью, в которой резко критиковал приведённые данные, называя теорию о разрушении озонового слоя «научной фантастикой» и «бессмысленным вздором». Нетрудно угадать, что бытовые хладагенты из хлорфторуглеродов изготавливала, в том числе, DuPont.
На самом деле, альтернативой ХФУ стали куда более дешёвые газы природного происхождения, которые не нужно было синтезировать в дорогостоящих лабораторных условиях: в аэрозолях стали использовать бутан и пропан, в качества хладагента для холодильников — углеводород, а для теплоизоляции — циклопентан.
3. Озоновая дыра должна находиться не над Антарктикой, а над населёнными территориями, — там, где активно используют фреоны. И снова нам стоит вернуться к физическим свойствам атмосферы и вспомнить, что газы в ней перемешиваются. Фреоны перемешиваются вместе с другими газами в стратосфере и тропосфере и из-за низкой реакционной способности могут находиться там годами, а то и десятилетиями, перемещаясь и распространяясь над всей территорией планеты.
Нужно понимать, что озоновая дыра — это не «дыра» в прямом смысле, у неё нет чётких территориальных границ. Это абстрактное явление, подразумевающее сниженную концентрацию озона. Обычно его замечают в Антарктике, но лишь потому, что только здесь бывает полярная ночь, когда долго нет солнца и тепла, из-за чего уровень озона падает до рекордно низких значений.
Последствия истончения озонового слоя
Как мы уже говорили выше, озон абсорбирует значительную часть ультрафиолетового излучения от солнца. Очевидно, что при снижении концентрации озона в атмосфере человек получает повышенную дозу ультрафиолета. Учёные установили, что это приводит к возникновению рака кожи и злокачественной меланомы, а также к серьёзными заболеваниям глаз — к катаракте и помутнению глазного хрусталика.
Сниженная концентрация озона в атмосфере — серьёзная проблема для морской фауны. Фитопланктон, важнейшее звено в пищевых цепочках морских обитателей, живёт в верхних слоях водной толщи. Учёными установлено, что чрезмерное солнечное излучение мешает ему ориентироваться в пространстве, и, собственно говоря, жить, — исследования подтвердили зависимость интенсивности ультрафиолетовых лучей и выживаемости фитопланктона.
Чрезмерное количество ультрафиолета оказывает негативное влияние и на растения, которые обычно куда проще свыкаются с внешними факторами, чем любые другие живые организмы. Ультрафиолет может влиять на форму и размер растений, продолжительность жизни, вторичный метаболизм, изменять способ распределения питательных веществ внутри растения.
Если бы человечество вовремя не осознало серьёзность такой проблемы как истощение озонового слоя, последствия были бы куда серьёзнее: уже к середине двадцать первого века исчезло бы более 60% озоносферы нашей планеты, в результате чего ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли стало бы таким сильным, что было бы способным вызывать у человека солнечные ожоги за считанные минуты, а вероятность мутации под воздействием солнечной радиации увеличилось бы более, чем в шесть раз.
Пути решения проблемы разрушения озонового слоя
К счастью, однако, описанная выше ситуация — это антиутопия, вряд ли ждущая человечество в действительности. Начиная с семидесятых годов, силами активистов и некоммерческих компаний, во всём мире начали активно бороться за защиту озонового слоя. Значительно снижено потребление и производство веществ и соединений, негативно влияющей на озоносферу. Им были найдены безопасные природные альтернативы: пропан, изобутан, аммиак, углекислый газ. Удивительно, но практически все страны мира согласились с необходимостью подобных мер и вот уже несколько десятилетий неукоснительно им следуют. Один из немногих случаев серьёзного нарушения был зафиксирован в 2018-м году в Китае, где 18 фабрик признались в использовании фреонов.
В России охрана озонового слоя и контроль за его истончением закреплены на законодательном уровне. Регламентированы такие защитные мероприятия по охране озонового слоя:
- Организация постоянного наблюдения за состоянием озонового слоя;
- Постоянный контроль за изменениями климата;
- Контроль за соблюдением промышленными предприятиями нормативов по выбросам вредных веществ в атмосферу;
- Контроль и регуляция производства химических веществ и соединений, оказывающих вредоносное влияние на озоновый слой;
- Применение санкций (штрафов и проч.) в случае несоблюдения описанных выше требований.
На самом деле, сделать свой вклад в защиту озонового слоя может каждый из нас, достаточно лишь следовать нескольким простым (и известным) правилам: при возможности — переходить на экологически чистые виды топлива и правильно утилизировать токсичные отходы (батарейки, бытовая химия). Если каждый (или хотя бы большинство) из нас будет помнить, каковы причины и последствия разрушения озонового слоя, а крупные промышленники — следовать международным договоренностям, то уже к 60-м годам 21-го века экологическая проблема истощение озонового слоя может быть закрыта навсегда.
Источник
Тест с ответами: “Глобальные экологические проблемы”
1. В каком году британские ученые на станции Халли-Бей установили, что количество озона в атмосфере уменьшилось на 40% :
а) в 1984 г. +
б) в 1974 г.
в) в 1994 г.
2. Сколько килограммов фтора потребуется для выплавки 1 тонны алюминия:
а) 25-38
б) 38-47 +
в) 50-60
3. Сколько % мировой суши занимают леса:
а) 50
б) 40
в) 30 +
4. Сколько % земель в Индии подвержены сменным засухам:
а) 70 +
б) 62
в) 50
5. Проблема истощения озонового слоя:
а) снижение в атмосфере углекислого газа
б) увеличение в атмосфере кислорода
в) увеличение в атмосфере фреона +
6. К числу главных экологических проблем современности относятся:
а) изменение темпов круговорота отдельных элементов
б) истончение озонового слоя и изменение климата +
в) выветривание горных пород и рост сейсмичности
7. К глобальным изменениям в биосфере, связанным с гибелью многих организмов вследствие появления у них ряда отрицательных мутаций, может привести:
а) кислотные осадки
б) циклические процессы на Солнце
в) расширение озоновых дыр +
8. Целью «Монреальского протокола» является:
а) прекращение производства фреонсодержащих веществ к 1996 году в странах с развитой экономикой и к 2010 году во всем мире +
б) ограничение роста мегаполисов мира
в) развитие образования для устойчивого развития
9. Федеральный закон РФ «О ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата» был принят:
а) Госдумой РФ в 2000 году
б) Госдумой РФ в 2004 году, но ратифицирован в 2010 году
в) Госдумой РФ в 2004 году и вступил в силу в 2005 году +
10. Главным парниковым газом является:
а) углекислый газ
б) водяной пар +
в) метан
11. Перфторуглероды (ПФУ) — парниковые газы, которые подлежат мониторингу согласно Киотскому протоколу и образуются в результате:
а) плавки алюминия при «анодных эффектах» +
б) сжигания мусора на свалках
в) эксплуатации АЭС
12. Какие регионы и природные зоны Земли в большей степени страдают от последствий изменения климата:
а) тропические леса Амазонии
б) Арктика и Антарктика +
в) острова Океании
13. Укажите, кому из диких хищников в наибольшей мере угрожает глобальное потепление, снижая шансы на выживание:
а) белый медведь +
б) флоридская пантера
в) африканский леопард
14. Какие страны мира пострадают в наибольшей степени в случае глобального потепления и подъема уровня Мирового океана:
а) Непал, Замбия
б) Боливия, Парагвай
в) Нидерланды, Таиланд +
15. Каковы могут быть негативные экологические последствия:
а) лесные пожары, увеличение риска заражения малярией +
б) снижение продолжительности отопительного сезона
в) снижение урожайности пшеницы и возрастание сейсмичности
16. Первооткрывателем явления «озоновые дыры» заслуженно считают ученого:
а) Ю.Одума
б) Дж.Фармана +
в) Дж.Добсона
17. Какие соединения приносят наибольший вред озоновому экрану Земли, разрушая молекулы озона:
а) дихлордифенилтрихлорэтан
б) диоксид углерода
в) хлорфторуглерод +
18. Повышенные объемы эмиссии в атмосферу оксидов азота и серы в Северной Европе называют:
а) фотохимический смог
б) кислотные дожди +
в) парниковый эффект
19. Конвенция о биологическом разнообразии была принята в:
а) Рио-де-Жанейро, 1972 г.
б) Монреале, 1987 г.
в) Рио-да-Жанейро, 1992 г. +
20. К глобальным изменениям в биосфере, сопровождающимся снижением плодородия почвы, относят:
а) осушение болот
б) эрозия и засоление +
в) известкование почвы
21. Укажите главные причины катастрофического процесса опустынивания в Африке, в зоне Сахеля:
а) интенсивный выпас, распашка, длительные засухи +
б) последствия испытаний ядерного оружия
в) снижение биоразнообразия из-за браконьерства
22. В последнее столетие увеличение спроса на пресную воду было вызвано:
а) увеличением количества гидросооружений
б) расширением и интенсификацией поливного земледелия +
в) расширением речного судоходства
23. Сплошные и бесконтрольные рубки леса в таежной зоне могут привести:
а) к химическому загрязнению лесных массивов
б) к увеличению пожароопасности лесных массивов
в) к развитию эрозии и заболачиванию части вырубки +
24. Последствиями выпадения кислотных осадков являются:
а) мутации насекомых
б) закисление озер и гибель гидробионтов +
в) эвтрофикация водоемов
25. Эрозию почвы можно замедлить при помощи:
а) посадки защитных лесополос и распашки вдоль склона
б) захоронением отходов на дне морей
в) посадки защитных лесополос и распашки поперек склона +
26. Главная закономерность в распределении атмосферных осадков на Земле определяется:
а) суточным вращением Земли
б) общей циркуляцией атмосферы +
в) изменениями температуры с широтой
27. Какое из океанических течений периодически смещается к западному побережью Южной Америки и вызывает негативные экологические последствия:
а) Эль-Ниньо +
б) Гольфстрим
в) Оя-Сио
28. Какая из перечисленных ниже глобальных экологических проблем изначально была связана с Антарктидой:
а) активизация кислотных выпадений
б) антропогенное усиление парникового эффекта
в) деградация озоносферы +
29. Укажите главную причину того, что реки пустынных регионов полноводнее в среднем и верхнем течении, а не в низовьях:
а) забор воды на орошение, испарение и фильтрация воды в грунт +
б) в низовьях рек выпадает меньше осадков
в) реки пустынь имеют дождевое и ледниковое питание
30. Последствиями снижения концентрации озона в атмосфере могут стать:
а) усиление частоты наводнений и торнадо
б) рост заболеваемости людей раком кожи и глазных болезней +
в) развитие врожденных аномалий у детей
Источник