ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Чинники, що руйнують озоновий екран Землі

Проблема озонового шару і шляхи до її розв'язання

Виконав:

Богданов В.В.

гр. ПН-41, ПБФ

Викладач:

Сербінова Л.А.

Київ 2016

Зміст

Вступ

1. Значення озонового екрану

2. Чинники, що руйнують озоновий екран Землі

3. Заходи, направлені на збереження озону в атмосфері

Висновки

Література

Вступ

Атмосфера дає нам повітря і захищає від шкідливої дії сонячних променів. Завдяки своїй масі і земному тяжінню вона утримується навколо планети і не несеться в космічний простір. Крім того, шар атмосфери (завтовшки близько 480 км) служить щитом, що захищає нас від бомбардування мандруючими в космосі метеорами.

Атмосфера складається з суміші різних газів, переважно азоту (близько 78%) і кисню (21%). Один відсоток приходиться, в основному, на частку аргону плюс невелику кількість вуглекислого газу, гелію і неону.

В результаті усесвітньої індустріалізації за останні 200 років порушився пропорціональний склад газів, необхідний для збалансованої атмосфери. Спалювання викопних видів палива (вугілля, нафти, природного газу) призвело до колосальних викидів двоокису вуглецю і інших газів, особливо після появи автомобілів в кінці XIX століття. Прогрес в області агротехніки також спричинив збільшення кількості метану і оксидів азоту, що поступають в атмосферу.

Озоновий шар в стратосфері захищає нас шляхом поглинання ультрафіолетових сонячних променів. Проте, сучасне широке застосування у всьому світі хлор– та фторвуглеводнів, використовуваних в аерозольних балончиках і холодильниках, а також багатьох видів побутової хімії і полістиролу призвело до того, що кількість таких газів, що поступають в повітря, перевищує поглинаючі можливості атмосфери. У міру підйому вгору ці гази розпадаються і утворюють хлор, який, у свою чергу, руйнує озон.

Дослідники Антарктиди вперше повідомили про це явище в 1985 році, коли над частиною південної півкулі утворилася дірка в озоновому шарі. Якщо це відбудеться і в інших місцях планети, ми піддаватимемося інтенсивнішій дії шкідливого випромінювання. У 1995 році учені повідомили тривожну звістку про появу озонової дірки над Арктикою і частиною Північної Європи.

Розглянемо більш детально чинники, які руйнують озоновий шар Землі, наслідки цього руйнування та заходи збереження озону в атмосфері.

Значення озонового екрану

Озон – трьохатомний кисень (О₃), присутній в атмосфері від поверхні Землі до висоти 70 км. У приземних шарах повітря він утворюється під впливом випадкових чинників (грозові розряди, окислення органічної речовини і ін.). Озон надзвичайно отруйний (більш ніж чадний газ), гранично допустима концентрація його в повітрі 0,00001 %. Озон застосовують для очищення води і повітря від мікроорганізмів (озонування). Проте завдяки ньому стало можливе виникнення на Землі життя і її подальша еволюція.

Озоновий шар діє як фільтр, затримуючи ультрафіолетове випромінювання і не даючи йому дійти до поверхні Землі. Ультрафіолетове випромінювання згубне для білків і нуклеїнових кислот. Перші організми жили у воді і вода екранувала їх, поглинаючи енергію ультрафіолетового випромінювання. До появи захисного озонового шару ультрафіолетове випромінювання було, ймовірно, одним з головних чинників, що перешкоджали виходу перших живих організмів з води на сушу [1, с. 347].

У вищих шарах атмосфери (стратосфері) озон утворюється в разі дії ультрафіолетової радіації Сонця на молекулу кисню, яка спочатку розпадається на атомний кисень (О₂→ О + О). У кінцевому висновку цієї фотохімічної реакції і з'являється озон (О₂ + О → О₃). Його концентрація в стратосфері залежить від інтенсивності варіацій ультрафіолетового випромінювання Сонця в різних довжинах хвиль. Ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі менше 230 нм приводить до збільшення змісту озону. Зростання випромінювання в хвилях з більшою довжиною, викликаючи підвищення температури, навпаки, руйнує озон.

Основна маса озону знаходиться в стратосфері. З цієї причини стратосферу досить часто називають озоносферою. Вміст озону в ній нікчемно малий: товщина озонового шару, приведена до нормальних умов тиску атмосфери (101,3 мПа) і температури (0 °С) на поверхні Землі, складає близько 3 мм. Його вміст в атмосферному повітрі коливається, збільшується навесні і зменшується восени та взимку.

Шар максимальної концентрації озону на висоті 20-25 км отримав назву озонового екрану. Цей газ сильно поглинає сонячну радіацію в різних ділянках спектру, але особливо інтенсивно – в ультрафіолетовій частині, яка згубна для тварин і рослин. Озон поглинає ультрафіолетову радіацію з довжиною хвиль менше 400 нм дуже інтенсивно, а з більшою довжиною хвиль (до 1140 нм) значно менше. Поверхні Землі досягає лише незначна частина ультрафіолетової радіації з довжиною хвилі більше 280 нм. Завдяки озоновому екрану найбільш активна в біологічному відношенні частина сонячної радіації не може згубно впливати на живі організми.

В цілому озоновий шар поглинає близько 13 % сонячній енергії. Завдяки цьому поглинанню температура в стратосфері значно підвищується. Якщо в тропосфері температура знижується в середньому на 0,6 °С на кожні 100 м, до -60 °С і більш, то в стратосфері, завдяки наявності озону, вона підвищується, досягаючи над екватором 0 °С і над полюсами 10 °С. У мезосфері на висоті 75-80 км температура знов знижується до -80 °С і більш.

Чинники, що руйнують озоновий екран Землі

озон атмосфера ультрафіолетовий фреон

Озон атмосфери руйнується в результаті природного розкладу (кисневий цикл, або цикл Чепмена):

О₃ + О = О₂ + О₂ (2.1)

Ця реакція відбувається дуже повільно, але може прискорюватись за наявності з'єднань азоту, водню та хлору, які діють як каталізатори. Реакції азотного, водневого та хлорного циклів є такими:

а) азотний цикл:

О + NO₂ = O₂ + NO;

NO + О₃= NO₂+ O₂;

О + О₃= O₃+ O₂;

б) водневий цикл:

О + НO = OН + O ;

OН + О = НO + O ;

О + О = O + O ;

в) хлорний цикл:

Сl + О₃ = Сl + O₂;

O + ClO = Сl + O₂;

O + О₃ = O₂+ O₂.

Найімовірніші вони на висоті 20-40 км. Концентрації каталізаторів в 1000 разів менші від концентрації озону, кількість циклів руйнування на одну молекулу каталізатора становить від 102 до 107. Дія різних каталітичних циклів залежить від висоти (вище 35 км – хлорний цикл, нижче – азотний).

Ще ефективнішим каталізатором руйнування озону є бром, за участю якого можуть відбуватися такі цикли реакцій:

Вr + О₃ = BrO + O₂;

ВrО + О = Вr + O₂;

Вr + О₃ = ВrO + O₂;

ВrO + BrO = 2Вr + O₂.

Один атом брому може зруйнувати десятки тисяч молекул озону.

За наявності брому і хлору цикли мають такий характер:

Вг + О₃ = ВrO + О₃;

Сl + О₃ = Сl + O₂;

ВrO + Сl = Вr + Сl + O₂.

На руйнування озону стратосфери певною мірою впливають викиди продуктів згоряння палива космічної і ракетної техніки. Забруднюють високі шари атмосфери оксидами азоту сучасні надзвукові літаки [3, с. 73 -74].

Небезпека виснаження озонового шару полягає в тому, що може знизитися поглинання згубного для живих організмів ультрафіолетового випромінювання. Учені вважають, що однією з причин виснаження озонового шару (екрану) є застосування людьми хлорфторвуглеців (фреонів), які широко використовуються в побуті і виробництві у вигляді аерозолів, дореагентів, піноутворювачів, розчинників і т.і. В 1990 році світове виробництво озоноруйнуючих речовин складало більше 1300 тис. тонн. Хлорфторвуглеці, потрапляючи в атмосферу, розкладаються в стратосфері з виділенням атомів хлора, які каталізують перетворення озону на кисень. У нижніх шарах атмосфери фреони можуть зберігатися протягом десятиліть. Звідси вони поступають в стратосферу, де в даний час їх зміст щорічно збільшується на 5 відсотків. Передбачається, що причиною виснаження озонового шару може бути і зведення лісів як продуцентів кисню на Землі [6, с. 743].

Прорив через "озонові дірки" сонячних рентгено- і ультрафіолетових променів, енергія фотонів яких перевищує енергію променів видимого спектру в 50-100 разів, збільшує число могутніх лісових пожеж. У 1996 р. в Росії згоріли 2 млн. га лісу, горіли ліси в Австралії, Північній і Південній Америці, Африці, Європі, в Південно-східній Азії. Індонезійська лісова пожежа 1997 р., що бушувала майже п'ять місяців, покрила димом не тільки Індонезію, але і Малу Азію, Сінгапур, досягла Південно-Китайського моря. Люди задихалися від диму, потерпів катастрофу авіалайнер.

Інертні, негорючі, неотруйні, нескладні у виробництві, вони набули широкого поширення – в балончиках з аерозолями різного призначення, а також як рідини, що охолоджують, в холодильниках і кондиціонерах, як розчинники (тетрахлорметан, метилхлороформ, бромистий метил), у виробництві пестицидів. Бромистий метил використовується як дезинфікуюча речовина для грунтів і товарів (включаючи карантинну обробку деяких продуктів, призначених для міжнародної торгівлі), застосовується як добавка до автомобільного палива. З бромистого метилу вивільняється бром, який в 30-60 разів руйнівніший для озону, ніж хлор. Інші хімічні сполуки, що руйнують озоновий шар, використовуються в балонах для гасіння пожежі, при виготовленні стаканчиків полістиролів і сучасних упаковок для фасовки продуктів і напівфабрикатів.

Механізм дії фреонів такий: потрапляючи у верхні шари

атмосфери, ці речовини, інертні у земної поверхні, перетворюються. Під впливом ультрафіолетового випромінювання хімічні зв'язки в молекулах фреонів порушуються. В результаті виділяється хлор, який при зіткненні з молекулою озону вибиває з неї один атом. Озон перестає бути озоном, перетворюється на звичайний кисень. Хлор же, з'єднавшись тимчасово з киснем, незабаром знову виявляється вільним і "пускається в гонитву" за наступною "жертвою". Його активністі вистачає, щоб зруйнувати десятки тисяч молекул озону [5, с. 36 – 37].