Проблема озонового слоя Земли и возможные пути ее решения

 
Санкт – Петербургский университет управления и экономики. 
 
 
 
 
 
 
Реферат по теме: 
Проблема озонового слоя Земли и возможные пути ее решения.

 

 

                                                                        Подготовила: Шашкова Елена 
группа 141-1\1 «Б» 
Проверил: кандидат экономических наук, доцент Кочемазов Александр Владимирович

 

 

Санкт – Петербург 2015г.

 

Содержание: 
 
1. Определение озона, озонового слоя. 
 
2. Разрушение озонового слоя. 
 
3. Озоновая дыра. 
 
4.  Международный день охраны озонового слоя. 
 
5. Монреальский протокол. 
 
6. Заключение. 
 
7. Литература.

 

1. Определение озона, озонового слоя.

Озон — форма молекулярного кислорода (03). Основное его количество сосредоточено в стратосфере на высоте 15-25 км (верхняя граница — 45-50 км). 
Озо́новый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), с наибольшим содержанием озона, образовавшимся в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца на молекулярный кислород (О2).При этом с наибольшей интенсивностью, именно благодаря процессам диссоциации кислорода атомы которого затем образуют озон (О3), происходит поглощение ближней (к видимому свету) части ультрафиолета солнечного спектра.

Кроме того диссоциация азота под воздействием ультрафиолетового излучения приводит к поглощению наиболее жесткой его части. Частота поглощения солнечного излучения озоном попадает в инфракрасную область, поэтому он может поглощать только коротковолновую часть тепловых колебаний и примыкающую к ней низкочастотную область видимого излучения Солнца, но не ультрафиолета, как это еще принято думать. При диссоциация озона согласно закону сохранения энергии, поглощается ровно такое же количество энергии, как и при его образовании.

История открытия озонового слоя

Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

 

2. Разрушение озонового  слоя.

Озоновый слой находится в атмосфере между 15 и 40 км над поверхностью Земли. Этот слой выполняет роль экрана смертоносной ультрафиолетовой радиации, ослабляя ее примерно в 6500 раз. В атмосфере озон образуется из кислорода под действием электрических разрядов и космической радиации (рис. 3).

Разрушение озонового слоя на 50% увеличило бы УФ-радиацию в 10 раз, что повлияло бы на зрение человека и животных и могло бы оказать другие губительные воздействия на живые организмы.

Исчезновение же озонового слоя привело бы к непредсказуемым последствиям — вспышкам рака кожи, уничтожению планктона в океане, мутациям растительного и животного мира.

Впервые появление озоновой «дыры» над Антарктидой было зафиксировано еще в 1970-е годы. Как показали измерения со спутников, озона в этой «дыре» было на 30-50% меньше нормы. Подобное явление в Антарктиде наблюдается осенью, тогда как в другие времена года содержание озона колеблется около нормы. Позднее выяснилось, что толщина озонового слоя изменяется также в средних и высоких широтах Северного полушария, особенно над Европой, США, Тихим океаном, Европейской частью России, Японией и Восточной Сибирью. Причинами разрушения озонового слоя могли быть: сверхзвуковые самолеты, запуск космических кораблей, большие масштабы производства фреонов.

На основании научных исследований было выяснено, что основной причиной являются фреоны, широко используемые в холодильной технике и в аэрозольных баллончиках.

1.

Международным сообществом был принят ряд мер, направленных на предотвращение разрушения озонового слоя. В 1977 г. в Программе ООН по окружающей среде был принят план действий по озоновому слою, а в 1985 г. в Вене состоялась конференция, принявшая Конвекцию по охране озонового слоя. Был установлен список веществ, отрицательно влияющих на озоновый слой, и принято решение о взаимном информировании государств о производстве и использованию этих веществ и о принимаемых мерах.

Таким образом, было официально заявлено о пагубном воздействии изменений озонового слоя на здоровье людей и окружающую среду, и что меры по охране озонового слоя требуют международного сотрудничества.

3. Озоновая дыра.

Озоновая дыра́ — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бром содержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя, см., например, доклад Всемирной метеорологической организации. 
 
Механизм образования:

В результате отсутствия солнечного излучения, во время полярных ночей озон не образуется. Нет ультрафиолета - нет озона. Имея большую массу, молекулы озона опускаются к поверхности Земли и разрушаются, так как неустойчивы при нормальном давлении.

 

Роуланд и Молина предположили, что атомы хлора могут вызвать разрушение больших количеств озона в стратосфере. Их выводы были основаны на аналогичной работе Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна, которые показали, что оксид азота (II) (NO) может ускорять разрушение озона.

2

 

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, монооксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона приведены в статье про озоновый слой. 
Основными разрушителями озона являются фреоны. 
Это утверждение справедливо для средних и высоких широт. В остальных хлорный цикл ответственен только за 15—25 % потерь озона в стратосфере. При этом необходимо отметить, что 80 % хлора имеет антропогенное происхождение[7] (подробнее про вклад различных циклов см. ст. озоновый слой). То есть вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. И при имевшейся тенденции к увеличению производства фреонов до вступления в действие Монреальского протокола (10 % в год) от 30 до 50 % общих потерь озона в 2050 году обуславливалось бы воздействием фреонов.[8] До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона. Что же касается полярных озоновых дыр, то здесь ситуация совершенно иная. Механизм разрушения озона в принципе отличается от более высоких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм галогенсодержащих веществ в оксиды, которая протекает на поверхности частиц полярных стратосферных облаков. И в результате практически весь озон разрушается в реакциях с галогенами, за 40—50 % ответственен хлор и порядка 20—40 % — бром.

Заблуждения об озоновой дыре.

Существует несколько широко распространённых мифов касательно образования озоновых дыр. Несмотря на свою не научность, они часто появляются в СМИ[6] — иногда по неосведомлённости, иногда поддерживаемые сторонниками теорий заговоров. Ниже перечислены некоторые из них.

 

 

 

4.  Международный день  охраны озонового слоя. 
Международный день охраны озонового слоя— 16 сентября. Ежегодный Международный день охраны озонового слоя провозглашён Генеральной ассамблеей ООН в 1994 году в специальной резолюции (№ A/RES/49/114).

Дата Международного дня выбрана в память о дне подписания Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Государствам, членам ООН, было предложено посвятить этот Международный день пропаганде конкретной деятельности в соответствии с задачами и целями Монреальского протокола.

Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан в своём послании в 2006 году отметил огромный прогресс в усилиях по сохранению озонового слоя, сказал об оптимистических прогнозах, предсказывающих восстановление озонового слоя

В 1994 году Генеральная Ассамблея провозгласила 16 сентября Международным днем охраны озонового слоя, который отмечается в память о том дне в 1987 году, когда был подписан Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой.

Государствам было предложено посвятить этот День пропаганде деятельности в соответствии с задачами Протокола и поправок к нему. Озоновый слой является уязвимым слоем газа, который защищает Землю от вредного спектра солнечных лучей и способствует сохранению жизни на планете.

Поэтапный отказ от регулируемого использования озон разрушающих веществ и вытекающие из него сокращения такого использования способствуют не только охране озонового слоя в интересах нынешнего и грядущих поколений, но и вносят существенный вклад в осуществляемые в глобальных масштабах усилия по решению проблемы изменения климата; таким образом, благодаря Монреальскому протоколу обеспечивается защита здоровья человека и экосистем в результате сокращения воздействия на Землю вредного ультрафиолетового облучения.

Монреальский протокол показал свою эффективность в том, что касается достижения некоторых целей по поэтапному отказу от использования озон разрушающих веществ. Результатом стало снижение уровня озон разрушающих веществ в атмосфере, благодаря чему возможно восстановление озонового слоя в ближайшие десятилетия. Тем не менее, остаются задачи, которые еще не выполнены. (ООН)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Монреальский протокол.

Монреа́льский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой— международный протокол к Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 года, разработанный с целью защиты озонового слоя с помощью снятия с производства некоторых химических веществ, которые разрушают озоновый слой. Протокол был подготовлен к подписанию 16 сентября 1987 года и вступил в силу 1 января 1989 года. После этого последовала первая встреча в Хельсинки в мае 1989 года. С тех пор протокол подвергался пересмотру семь раз: в 1990 (Лондон), 1991 (Найроби), 1992 (Копенгаген), 1993 (Бангкок), 1995 (Вена), 1997 (Монреаль) и 1999 (Пекин). Если страны, подписавшие протокол, будут его придерживаться и в будущем, то можно надеяться, что озоновый слой восстановится к 2050 году. Генеральный секретарь ООН (1997—2006) Кофи Аннан сказал, что «возможно, единственным очень успешным международным соглашением можно считать Монреальский протокол».

СССР подписал Монреальский протокол в 1987 году. В 1991 году Россия[1], Украина и Белоруссия подтвердили свою правопреемственность этому решению.

По состоянию на декабрь 2009 года 196 государств-членов ООН ратифицировали первоначальную версию Монреальского протокола. Не все страны ратифицировали каждую последующую поправку. Только 191 страна подписала Пекинскую поправку.

Условия и цели протокола.

В середине 1980-х гг. озоновый слой начал интенсивно истощаться. Причиной этому явились, по мнению нескольких ученых, некоторые галогенированные углеводороды, широко применяемые в промышленности, попадающие в атмосферу Земли. С целью международного противодействия разрушению озонового слоя был разработан Монреальский протокол. Он предусматривает для каждой группы галогенированных углеводородов определённый срок, в течение которого она должна быть снята с производства и исключена из использования.

История проблемы.

В 1973 году химики Франк Шервуд Роуланд и Марио Молина  
открыли, что молекулы ХФУ достаточно стойки в атмосфере до тех пор как поднимутся в средние слои стратосферы, где они под действием УФ-излучения диссоциируют с образованием атомарного хлора. Роуланд и Молина предположили, что эти атомы хлора могут вызвать разрушение больших количеств озона в стратосфере. Их выводы были основаны на аналогичной работе Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна, которые показали, что оксид азота (II) (NO) может ускорять разрушение озона. За работу по этой проблеме в 1995 году Крутцену, Молине и Роуланду была присуждена Нобелевская премия по химии.

Известно, что стратосферный озон практически полностью поглощает УФ-B-излучение губительное для всех живых организмов. Истощение озонового слоя, вызываемое ХФУ, приводит к увеличению количества УФИ-B, достигающего поверхности Земли. Как следствие, увеличение числа случаев рака кожи у людей (меланома, карцинома и др.) и возникновение других серьёзных проблем, таких как повреждение зерновых культур и гибель значительных количеств морского фитопланктона.

Гипотеза Роуланда — Молины жёстко оспаривалась представителями промышленности, производящей аэрозоли и галогеноалканы. Председатель правления компании "Дюпон" говорил, что теория истощения озонового слоя — это "рассказ научной фантастики... груз мусора... изложенный абсурдно".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Заключение. 
 
Человечество живет на планете довольно долго,  и все время проживания, мы уничтожаем планету. Теперь уничтожение озонового слоя земли может привезти к вымиранию всего живого на Земле. Стало заметно большое появления озоновых дыр, и  под воздействием ультрафиолетовых лучей планета медленно но верно начинает умирать. Все что полезно для человека, например заводы, автотранспорт, авиатранспорт и тд., очень вредно для планеты. Озоновый слой является уязвимым слоем газа, который защищает Землю от вредного спектра солнечных лучей и способствует сохранению жизни на планете. Поэтому давайте постараемся сохранить наш дом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Литература.

1. Оригинальный текст Монреальского протокола 1989 года на сайте ООН

2. Текст Монреальского протокола с существующими дополнениями

3. Статья в журнале "Вокруг света"

4. http://www.un.org/ru/events/ozoneday/

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0

6. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. М., Центр, 2007 – 208 с.

7. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2007. – 383 с.

 

 

1 Механизмы образования озонового слоя (внизу) и его роль в атмосфере (вверху)

2 Схема реакции галогенов в стратосфере, включающая реакции галогенов с озоном