Истощение озонового слоя: причины, пути решения проблемы
Автор sparkzevs На чтение 21 мин Просмотров 1.4к. Опубликовано
Содержание
Причины разрушения озонового слоя
В настоящее время отмечено ухудшение состояния озонового слоя и образование «озоновых дыр» (областей с пониженным содержанием озона) над полюсами Земли, что представляет экологическую опасность. Временные «дыры» возникают также над обширными районами вне полюсов (в том числе и над континентальными районами Российской Федерации).
Причиной этих явлений считают попадание в озоновый слой хлора (в первую очередь из фреонов, используемых в холодильниках и аэрозольных упаковках) и оксидов азота, которые образуются в почве из минеральных удобрений при их разрушении микроорганизмами, а также содержатся в выхлопных газах автомобилей. Эти вещества разрушают озон с более высокой скоростью, чем он может образовываться из кислорода под влиянием ультрафиолетовых лучей.
Вследствие разрушения озонового слоя повышается вероятность заболевания человека раком кожи. Этим объясняется высокое распространение этой болезни в Австралии: при населении в 17 млн человек раком кожи ежегодно заболевает 140 тыс. человек, из которых 1 тыс. умирает.
Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний рака кожи, нарушения работы печени и детоксикации организма.
Истощение озонового слоя
По последним данным, истощение озонового слоя пагубно влияет на экосистемы океанов, так как ведет к активизации процесса фотосинтеза и бурному разрастанию фитопланктона и макроводорослей. Ультрафиолетовое излучение нарушает личиночное развитие крабов, креветок и некоторых рыб и потому играет дважды убийственную роль: воздействует на океанические формы жизни в самый чувствительный и уязвимый период их развития и уменьшает количество необходимых им питательных элементов, что может самым губительным образом сказаться на рыболовстве.
Впрочем, мнение о том, что виновником разрушения озонового слоя является только антропогенный хлор, разделяют не все исследователи этого процесса. Есть мнение, что главным фактором является водород, выбрасываемый при извержениях вулканов. Эти аргументы заслуживают внимания: ведь основная промышленность, загрязняющая атмосферу хлором, сконцентрирована в Северном полушарии, а «озоновая дыра» над Антарктидой намного больше «дыры» над Арктикой. В Южном полушарии вулканов гораздо больше, чем в Северном.
Меры по восстановлению озонового слоя
Когда данные о дыре над Антарктидой подтвердились, в 1985 году провели Венскую конвенцию по охране озонового слоя. Спустя два года был подготовлен Монреальский протокол. Этот документ стал основой законодательного регулирования воздействия на озоновый слой.
Монреальский протокол
Договор соблюдается 197 странами. Государства-участники обязались сократить объёмы производства хлорфторуглеродов. Изначально предполагалась заморозка производства ХФУ на уровне 1986 года. К 1993 году планировали сократить их производство на 20%, а к 1998 году — на 30%. Вводились ограничения на импорт и экспорт разрушающих озоновый слой веществ.
Для развивающихся стран были предусмотрены субсидии и послабления для облегчения перехода промышленности на экологически безопасные технологии.
По итогам первых лет действия договора выяснилось, что он не точен. Были внесены поправки расчётных коэффициентов вывода опасных веществ из производства.
Варианты с производством озона
Генераторы этого вещества называются озонаторами. Теоретически возможно замедлить разрушение озонового слоя, запустив множество озоновых фабрик по всему земному шару. Озон вырабатывают различными способами:
- воздействием искусственного ультрафиолета;
- направленными электрическими разрядами;
- электролизом, где электролитом служит раствор хлорной кислоты;
- химической реакцией, например, окислением пинена.
Недостатки этих способов — малая производительность, дороговизна, высокое энергопотребление. По некоторым оценкам, для реализации этого проекта в мировом масштабе понадобится минимум 10 гигаватт энергии, что эквивалентно 1/3 мощности атомной электростанции.
Использование экологически чистого топлива
Работающие на переработанной нефти ДВС способствуют увеличению концентрации в воздухе веществ, разрушающих озоновый слой. Повсеместное внедрение электротяги (особенно создание пассажирских электролётов) уменьшит негативное влияние на атмосферу.
Перспективные разработки вроде биодизелей и двигателей, работающих на отходах жизнедеятельности — потенциальный ключ к решению проблемы.
Использование экологически безопасного топлива в ракетах-носителях пока остаётся фантастикой. Современные технологии не позволяют выводить на орбиту аппараты, не прибегая к сжиганию десятков тонн токсичного горючего.
Высадка лесов
Создание зелёных насаждений в городах и на месте вырубок — перспективный способ борьбы не только с разрушением озонового слоя, но и с загрязнением атмосферы.
Деревья выделяют кислород, который затем под воздействием УФ-излучения Солнца превращается в озон.
Прочие методы борьбы с проблемой
Существует проект по выводу на орбиту 20-30 оснащённых лазерными излучателями спутников. Каждый аппарат представляет собой солнечный конвектор массой в 80-100 тонн. Он должен накапливать солнечную энергию и превращать её в электрическую. Электричество пойдёт на питание лазеров. Свет лазеров послужит катализатором реакции образования озона.
Защита озонового слоя в России
Россия как правопреемник Советского Союза соблюдает предписания Монреальского протокола. В стране действует закон «Об охране окружающей среды», его 54 статья касается охраны озонового слоя.
vote
Article Rating
Глобальные экологические проблемы
Озоновый слой – слой атмосферы, расположенный на высоте от 7 до 18 км (на экваторе до 50 км), отличающийся повышенной концентрацией молекул озона и защищающий биосферу от ультрафиолетового излучения солнца.
Количество озона в атмосфере определяется балансом реакций его образования и разложения. В среднем в атмосфере земли ежесекундно образуется и исчезает около 100 т озона.
Почему так важно поглощение озоном жесткого ультрафиолетового излучения солнца. Биологические эффекты, вызывающие изменения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, пока не до конца изучены, однако общеизвестно, что живые организмы на любом уровне организации обладают высокой чувствительностью нуклеиновых кислот, которые могут разрушаться, что приводит к гибели клеток или возникновению мутаций
Резкое усиление научного и общественного интереса к проблеме озонового слоя началось в начале 70 годов. С этого времени не утихает вопрос, касающийся проблемы зависимости озонового слоя от хозяйственной деятельности человека. С 1985 г мир узнал о существовании глобальных экологических проблем “озоновых дыр”, в частности, что содержание озона над Антарктидой систематически уменьшается.
Ответить на вопрос о причине появления “озоновых дыр” не просто. Но главным виновником ее появления является попадание в верхние слои атмосферы хлорфторуглеродных соединений и других загрязнителей атмосферы, оксидов азота или соединений хлора и др.
Источниками этих веществ – виновников разрушения озонового слоя, в первую очередь, являются все более развивающиеся гражданская авиация и химическая промышленность. Применение азотных удобрений в сельском хозяйстве, хлорирование питьевой воды, широкое использование фреонов в холодильных установках, огнетушителях, растворителей и аэрозолей привело к тому, что миллионы тон хлорфторметанов поступают в нижние слои атмосферы в виде бесцветного нейтрального газа. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием ультрафиолетового излучения разрушаются, выделяя фтор и хлор, которые активно вступают в процесс разрушения озона.
Фреон является главным разрушителем озонового слоя. По данным американских ученых, каждый атом фреона способен уничтожать 100000 молекул озона.
Важной особенностью озона является его способность поглощать жестокое ультрафиолетовое изучение солнца в интервале длины волн 200-300 нм. Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, которых, как мы знаем в атмосфере много, поэтому такое излучение не доходит даже до нижних слоев стратосферы
Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, приникло бы сквозь тропосферу и могло бы все на земле выжечь. Начиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности земли
Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, которых, как мы знаем в атмосфере много, поэтому такое излучение не доходит даже до нижних слоев стратосферы. Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, приникло бы сквозь тропосферу и могло бы все на земле выжечь. Начиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности земли.
Область спектра с длиной волны 200-400 нм называют биологически активным ультрафиолетом. По данным ученых, в случае истощения озонового слоя человечеству грозит, как минимум, резкий рост заболевания раком кожи, глазными болезнями и др.
Широкое движение “зеленых” во всем мире, принятие Программы ООН по окружающей среде и действия международной метеорологической организации привели к заключению весной 1985 г. Венской конвенции об охране озонового слоя.
В 1992 г. представители 93 стран собрались в Копенгагене, где на конференции по озоновому слою, с целью ускорить полное прекращение использования фреонов. Было принято решение к 1996 г. полностью прекратить производство наиболее опасных фреонов. В случае выполнения принятых решений уже с 2000 г. содержание хлора в стратосфере начнет сокращаться, а к 2040 г. две части на миллиард частей воздуха придут к норме.
Возможные последствия истончения озонового слоя
Учёные сходятся во мнении относительно негативных последствий изменений, происходящих в стратосфере. Сейчас они не выражены ярко, но по самым пессимистичным прогнозам ситуация станет критической в конце XXI века.
Воздействие на человека
Истончение озонового слоя на 1% увеличивает риск развития рака кожи на 3% (это примерно 7 000 новых заболеваний раком ежегодно). На открытом воздухе становится проще получить солнечные ожоги.
Воздействие на экологию
Так как планета — сбалансированная система, повреждение одного элемента влечёт перемены во всех других. Дальнейшее истончение антирадиационной защиты и повышение интенсивности УФ-излучения приведёт к потеплению и вымиранию некоторых видов.
Жёсткое ультрафиолетовое излучение убивает вовлечённый в процесс фотосинтеза фитопланктон. Он является кормовой базой для китов и других морских обитателей. Удаление этого звена из пищевой цепочки вызовет изменения всей водной биосистемы.
Если озоновый слой разрушится полностью
Полное разрушение защитного экрана невозможно, так как он постоянно восстанавливается. Если бы концентрация молекул озона приблизилась к нулю, на Земле из-за высокого уровня радиации исчезли бы большинство форм жизни. Возросла бы средняя температура.
Способы решения проблемы
Разрушение озонового слоя рассматривается как глобальная экологическая проблема. С момента подписания Монреальского протокола стали приниматься первые шаги по сохранению целостности защитной оболочки планеты.
Первый пункт — запрет на выброс фреонов.
Затем была утверждена Венская конвенция. Ее положения предусматривают охрану озонового слоя и предотвращение его разрушения. В них входят следующие моменты:
- совместные исследования стран на тему того, что вызывает негативные изменения в озоновом слое;
- регулярный контроль его состояния;
- создание технологий, способных снизить ущерб, причиняемый озоновой оболочке;
- строгий контроль деятельности, которая вызывает появление дыр;
- обмен знаниями и технологиями.
Согласно протоколу, страны обязаны снизить производство фторхлоруглеродов или вовсе отказаться от него.
Серьезной проблемой стала замена фреона в холодильных установках. Разработки требовали огромных денежных вливаний, в связи с чем возник фреоновый кризис. Со временем ученые выявили вещества, которые можно безопасно использовать вместо фреона.
Существуют и другие способы, которые позволят снизить негативное влияние на защитный экран:
- замена транспортного топлива на экологически чистые и безопасные варианты;
- использование альтернативных источников энергии;
- помощь природе в естественном восстановлении озона — минимизация вырубок лесов и активные посадки деревьев;
- ручная подпитка — распыление искусственно созданного озона на специальных фабриках в верхних слоях атмосферы.
Многие кардинальные пути решения проблемы сталкиваются с препятствием в виде огромных затрат на их осуществление. Большинство разработанных и протестированных проектов откладывается на потом по причине нехватки средств.
Разрушение озонового слоя — серьезная проблема. Озоновые дыры приводят к повышению активности солнечной радиации, что негативно влияет на обитателей планеты — людей, животных, растения и микроорганизмы. При снижении концентрации озона даже на 1% резко вырастет количество заболевших раком кожи. По этой причине ученые принимают меры по сохранению целостности озоновой оболочки и разрабатывают механизмы, безопасные для экологии.
Встреча с озоном в повседневной жизни
Порой после дождя, особенно в летнюю пору, воздух становится необычайно свежим, приятным, а в народе говорят, что «пахнет озоном». Это совершенно не образная формулировка. В действительности, какая-то часть озона степени проходит до нижних слоев атмосферы с потоками воздушных масс. Эта разновидность газа считается так называемым полезным озоном, который и вносит в атмосферу ощущение необыкновенной свежести. В основном такие явления наблюдаются вслед за грозовыми ливнями.
Однако встречается еще и весьма вредоносная, чрезвычайно опасная для людей разновидность озона. Он вырабатывается выхлопными газами и промышленными выбросами, и при попадании под влияние лучей Солнца, вступает в фотохимическую реакцию. Вследствие этого происходит формирование так называемого приземного озона, который чрезвычайно вреден для здоровья людей.
Что такое озоновые дыры?
Озоновый слой представляет собой часть стратосферы. Он распространяется на высоте от 12 до 30 км. Чем выше содержание озона, тем более защищена Земля от вредного воздействия солнечных лучей. Интересный факт: впервые об истончении защитной оболочки стали говорить в 1957 году. Озоновая дыра стала угрозой жизни на Земле.
Суть проблемы
Источником образования озона является кислород, который испытывает на себе воздействие ультрафиолета. Такая реакция приводит к тому, что планету окутывает слой газа, через который не проникает радиация
Проблеме истончения озонового слоя начали уделять большое внимание в 80-х гг. 20 века
Первооткрывателем явления заслуженно считают ученого из Великобритании Дж.Фармена.
В таких местах наблюдается уменьшение количества озона. Его концентрация снижается до 30-35%. Через эти участки ультрафиолетовые лучи беспрепятственно проникают сквозь атмосферу и сжигают все живое на планете.
Прочие причины появления озоновых дыр
Несмотря на то, что в образовании озоновых дыр главенствующую роль играют химические процессы, воздействие на природу со стороны человека создаёт основные предпосылки. Естественным образом появляющиеся атомы хлора не единственные вещества, наносящие вред озону. Газ также разрушается от воздействия водорода, брома и кислорода. Причины появления этих соединений в воздухе кроются в деятельности человека на планете. Предпосылками становятся:
- функционирование заводов и фабрик;
- отсутствие очистительных сооружений;
- выбросы в атмосферу от ТЭЦ;
Пагубное влияние на целостность атмосферы оказали ядерные взрывы. Их последствия до сих пор сказываются на экологии планеты. В момент взрыва образуется огромное количество окислов азота, которые, поднимаясь, разрушают защищающий землю от радиации газ. За 20 лет испытаний в атмосферу попало более трёх миллионов тонн данного вещества.
Разрушительное воздействие на озоновый слой оказывают реактивные самолёты. При сгорании горючего в турбинах наружу выбрасываются окислы азота, они напрямую попадают в атмосферу и разрушают молекулы газа. В настоящее время из миллиона тон выбросов данного вещества треть приходится на самолёты.
Казалось бы, минеральные удобрения безобидны и полезны, но на самом деле они также пагубно влияют на атмосферу. При взаимодействии с бактериями они перерабатываются в закись азота, а затем под воздействием химических реакций изменяют свою форму и переходят в разряд окислов.
Таким образом, озоновая дыра является продуктом не только природных явлений, но и воздействия человека на окружающую среду. Необдуманные решения могут привести к непредвиденным результатам.
Как образуются ОД?
Существует несколько причин появления ОД. Одна из них, по мнению специалистов, обусловлена естественными природными явлениями, которые наблюдаются на полюсах Земли. Теоретическое обоснование наличия данной аномалии сводится к существованию полярных ночей, во время которых солнечные лучи не достигают поверхности Земли, что не дает возможности образовываться озону. Это приводит к появлению стратосферных облаков, с которыми переносятся мелкие кристаллики льда, содержащие хлор. Данное вещество разрушительным образом воздействует на атмосферу.
Еще одна причина, которая негативно отражается на состоянии защитной оболочки, – периоды вулканической активности, которые наблюдаются на поверхности Земли. При извержении вулканов происходили и до сих пор случаются интенсивные выбросы продуктов сгорания, которые способствуют разрушению слоев стратосферы.
Фреон, представляющий собой группу углеводородов с атомами фтора, тоже оказывает сильное негативное воздействие на целостность защитных слоев.
Основные разрушители озонового слоя
Технический прогресс и ОД неразрывно связаны друг с другом. Главным источником вредных веществ, которые разрушают озон, являются различные заводы, фабрики, газовые ТЭЦ и т. д. Их выбросы, содержащие такие элементы, как водород, бром, кислород, продукты сгорания, попадая в атмосферу, снижают количество озона, что и приводит к истончению защитной оболочки.
Большое количество энергии, которая выделяется в ходе ядерных испытаний, сопровождается выделением азота. Это вещество вступает в реакцию с озоном, уничтожая его. Специалисты подсчитали, что в период с 1950 по 1970 год в результате взрывов на атомных полигонах в атмосферу было выброшено более 3 млн. тонн азота.
Окислы этого элемента вырабатываются в двигателях реактивных самолетов. С увеличением мощности мотора повышается температура в камерах сгорания. Ежегодно азот выбрасывается в атмосферу в количестве более 1 млн. тонн. 1/3 из этого количества приходится на работу двигателей реактивных воздушных средств.
Минеральные удобрения, в большом количестве используемые в сельском хозяйстве, тоже оказывают губительное воздействие на озон. Химические элементы, входящие в них, вступая в реакцию с бактериями, находящимися в почве, вырабатывают азот, который впоследствии окисляется.
Как предупредить истощение озонового слоя?
Ученые заняты не только вопросами восстановления истощенной озоновой оболочки, но и ищут способы, как предупредить появление ОД. Для этого необходимо бороться с выработкой веществ, содержащих хлорфторуглероды, в мировом масштабе. Такое решение было принято в Монреале в 1989 году. Предупредительные способы истощения озонового слоя, пути решения должна искать вся мировая общественность, поскольку существование дыр влияет на экологию всей Земли.
Чтобы снизить риск появления новых дыр в озоновой оболочке, необходимо вести постоянные научные разработки с целью выделения и ликвидации таких способов производства, выработки энергии, которые не будут приносить вреда окружающей среде. Существует острая необходимость в том, чтобы начать повсюду устанавливать на дымящие трубы заводов и фабрик сооружения по очистке, заменять химические удобрения на органические. Важным этапом в защите слоя из озона станет переход транспортной системы, работающей на нефтяных продуктах, на электричество.
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.
Последствия разрушения озонового слоя Земли
Как уже было сказано, озон – это трехатомный кислород. Газ имеет особенный запах и голубоватый цвет. При некоторых условиях газ становится жидкостью, отличающейся цветом, называемым «индиго». В особых условиях из жидкого состояния озон может перейти в твердое. При этом его цвет станет темно-синим.
Не будет преувеличением сказать, что без наличия озонового слоя жизнь на нашей планете была бы невозможна. По крайней мере, в той форме, которая существует.
Ультрафиолетовое излучение опасно для всего живого. Если оно станет более интенсивным, то под его воздействием начнутся массовые серьезные заболевания. Пострадает зрение. Это и развитие катаракты, и изменения в роговице, и отслаивание сетчатки. Жесткий ультрафиолет оказывает угнетающее воздействие на клеточный иммунитет. Прежде всего, это отразится на коже, выразившись в онкологических заболеваниях. Живые организмы из-за воздействия повышенного излучения в значительно меньшей степени перестанут оказывать сопротивление любым инфекциям.
Причины разрушения ОС:
Во-первых, – это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго. Во-вторых, самолеты, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км, дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога. В-третьих – окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.
Последствия:
Это негативно сказывается не только на всех живых существах: людях, животных, растениях, тропических лесах, но и на предметах. Например, если озоновый слой станет слишком тонким, резина, используемая в хозяйстве, прослужит намного меньше. Водные организмы, обитающие в верхних слоях воды, прекратят свое существование. Окончательно погибнет фауна амазоских джунглей с питонами и попугаями. Рыбные уловы и сельскохозяйственные урожаи значительно уменьшатся. Несомненно, разрушение озонового слоя отразится и на людях. Человечество станет болеть в два раза больше, потому что иммунитет значительно ослабнет. Вероятность заболевания раком кожи и катарактой увеличится.
Ученые предполагают, что уменьшение озонового слоя на 1% приведет к активному распространению болезней. Например, случаи заболевания раком кожи увеличатся на 10 тысяч раз, а катарактой глаз — на 100 тысяч. Склонность человека к заболеваниям дыхательных путей и легких будет стремительно расти.
Учеными ведутся поиски путей восстановления озонового слоя. Вначале для этой цели предлагалось создание фабрик по производству озона, после чего доставлять оный на самолетах в атмосферу. Другим вариантом является создание аэростатов оснащенных лазерами, имеющих питание от солнечных батарей, которые будут использовать кислород для создания озона. Наиболее же реальным выходом из этой ситуации является сокращение вырубки лесов, и увеличением зеленых насаждений.
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.
Истощение озонового слоя: причины, пути решения проблемы
Автор sparkzevs На чтение 21 мин Просмотров 1.4к. Опубликовано
Содержание
Причины разрушения озонового слоя
В настоящее время отмечено ухудшение состояния озонового слоя и образование «озоновых дыр» (областей с пониженным содержанием озона) над полюсами Земли, что представляет экологическую опасность. Временные «дыры» возникают также над обширными районами вне полюсов (в том числе и над континентальными районами Российской Федерации).
Причиной этих явлений считают попадание в озоновый слой хлора (в первую очередь из фреонов, используемых в холодильниках и аэрозольных упаковках) и оксидов азота, которые образуются в почве из минеральных удобрений при их разрушении микроорганизмами, а также содержатся в выхлопных газах автомобилей. Эти вещества разрушают озон с более высокой скоростью, чем он может образовываться из кислорода под влиянием ультрафиолетовых лучей. Вследствие разрушения озонового слоя повышается вероятность заболевания человека раком кожи. Этим объясняется высокое распространение этой болезни в Австралии: при населении в 17 млн человек раком кожи ежегодно заболевает 140 тыс. человек, из которых 1 тыс. умирает.
Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний рака кожи, нарушения работы печени и детоксикации организма.
Истощение озонового слоя
По последним данным, истощение озонового слоя пагубно влияет на экосистемы океанов, так как ведет к активизации процесса фотосинтеза и бурному разрастанию фитопланктона и макроводорослей. Ультрафиолетовое излучение нарушает личиночное развитие крабов, креветок и некоторых рыб и потому играет дважды убийственную роль: воздействует на океанические формы жизни в самый чувствительный и уязвимый период их развития и уменьшает количество необходимых им питательных элементов, что может самым губительным образом сказаться на рыболовстве.
Впрочем, мнение о том, что виновником разрушения озонового слоя является только антропогенный хлор, разделяют не все исследователи этого процесса. Есть мнение, что главным фактором является водород, выбрасываемый при извержениях вулканов. Эти аргументы заслуживают внимания: ведь основная промышленность, загрязняющая атмосферу хлором, сконцентрирована в Северном полушарии, а «озоновая дыра» над Антарктидой намного больше «дыры» над Арктикой. В Южном полушарии вулканов гораздо больше, чем в Северном.
Меры по восстановлению озонового слоя
Когда данные о дыре над Антарктидой подтвердились, в 1985 году провели Венскую конвенцию по охране озонового слоя. Спустя два года был подготовлен Монреальский протокол. Этот документ стал основой законодательного регулирования воздействия на озоновый слой.
Монреальский протокол
Договор соблюдается 197 странами. Государства-участники обязались сократить объёмы производства хлорфторуглеродов. Изначально предполагалась заморозка производства ХФУ на уровне 1986 года. К 1993 году планировали сократить их производство на 20%, а к 1998 году — на 30%. Вводились ограничения на импорт и экспорт разрушающих озоновый слой веществ.
Для развивающихся стран были предусмотрены субсидии и послабления для облегчения перехода промышленности на экологически безопасные технологии.
По итогам первых лет действия договора выяснилось, что он не точен. Были внесены поправки расчётных коэффициентов вывода опасных веществ из производства.
Варианты с производством озона
Генераторы этого вещества называются озонаторами. Теоретически возможно замедлить разрушение озонового слоя, запустив множество озоновых фабрик по всему земному шару. Озон вырабатывают различными способами:
- воздействием искусственного ультрафиолета;
- направленными электрическими разрядами;
- электролизом, где электролитом служит раствор хлорной кислоты;
- химической реакцией, например, окислением пинена.
Недостатки этих способов — малая производительность, дороговизна, высокое энергопотребление. По некоторым оценкам, для реализации этого проекта в мировом масштабе понадобится минимум 10 гигаватт энергии, что эквивалентно 1/3 мощности атомной электростанции.
Использование экологически чистого топлива
Работающие на переработанной нефти ДВС способствуют увеличению концентрации в воздухе веществ, разрушающих озоновый слой. Повсеместное внедрение электротяги (особенно создание пассажирских электролётов) уменьшит негативное влияние на атмосферу.
Перспективные разработки вроде биодизелей и двигателей, работающих на отходах жизнедеятельности — потенциальный ключ к решению проблемы.
Использование экологически безопасного топлива в ракетах-носителях пока остаётся фантастикой. Современные технологии не позволяют выводить на орбиту аппараты, не прибегая к сжиганию десятков тонн токсичного горючего.
Высадка лесов
Создание зелёных насаждений в городах и на месте вырубок — перспективный способ борьбы не только с разрушением озонового слоя, но и с загрязнением атмосферы.
Деревья выделяют кислород, который затем под воздействием УФ-излучения Солнца превращается в озон.
Прочие методы борьбы с проблемой
Существует проект по выводу на орбиту 20-30 оснащённых лазерными излучателями спутников. Каждый аппарат представляет собой солнечный конвектор массой в 80-100 тонн. Он должен накапливать солнечную энергию и превращать её в электрическую. Электричество пойдёт на питание лазеров. Свет лазеров послужит катализатором реакции образования озона.
Защита озонового слоя в России
Россия как правопреемник Советского Союза соблюдает предписания Монреальского протокола. В стране действует закон «Об охране окружающей среды», его 54 статья касается охраны озонового слоя.
vote
Article Rating
Глобальные экологические проблемы
Озоновый слой – слой атмосферы, расположенный на высоте от 7 до 18 км (на экваторе до 50 км), отличающийся повышенной концентрацией молекул озона и защищающий биосферу от ультрафиолетового излучения солнца. Озоновый слой образовался на земле, по современным данным, 570-400 млн. лет назад. В слое озоносферы озон находится в очень разреженном состоянии.
Количество озона в атмосфере определяется балансом реакций его образования и разложения. В среднем в атмосфере земли ежесекундно образуется и исчезает около 100 т озона.
Почему так важно поглощение озоном жесткого ультрафиолетового излучения солнца. Биологические эффекты, вызывающие изменения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, пока не до конца изучены, однако общеизвестно, что живые организмы на любом уровне организации обладают высокой чувствительностью нуклеиновых кислот, которые могут разрушаться, что приводит к гибели клеток или возникновению мутаций
Резкое усиление научного и общественного интереса к проблеме озонового слоя началось в начале 70 годов. С этого времени не утихает вопрос, касающийся проблемы зависимости озонового слоя от хозяйственной деятельности человека. С 1985 г мир узнал о существовании глобальных экологических проблем “озоновых дыр”, в частности, что содержание озона над Антарктидой систематически уменьшается.
Ответить на вопрос о причине появления “озоновых дыр” не просто. Но главным виновником ее появления является попадание в верхние слои атмосферы хлорфторуглеродных соединений и других загрязнителей атмосферы, оксидов азота или соединений хлора и др.
Источниками этих веществ – виновников разрушения озонового слоя, в первую очередь, являются все более развивающиеся гражданская авиация и химическая промышленность. Применение азотных удобрений в сельском хозяйстве, хлорирование питьевой воды, широкое использование фреонов в холодильных установках, огнетушителях, растворителей и аэрозолей привело к тому, что миллионы тон хлорфторметанов поступают в нижние слои атмосферы в виде бесцветного нейтрального газа. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием ультрафиолетового излучения разрушаются, выделяя фтор и хлор, которые активно вступают в процесс разрушения озона.
Фреон является главным разрушителем озонового слоя. По данным американских ученых, каждый атом фреона способен уничтожать 100000 молекул озона.
Важной особенностью озона является его способность поглощать жестокое ультрафиолетовое изучение солнца в интервале длины волн 200-300 нм. Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, которых, как мы знаем в атмосфере много, поэтому такое излучение не доходит даже до нижних слоев стратосферы
Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, приникло бы сквозь тропосферу и могло бы все на земле выжечь. Начиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности земли
Излучение с длиной волны менее 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, которых, как мы знаем в атмосфере много, поэтому такое излучение не доходит даже до нижних слоев стратосферы. Солнечное излучение с длиной волны от 200 до 320 нм, если бы не озон, приникло бы сквозь тропосферу и могло бы все на земле выжечь. Начиная примерно с длины волны 320 нм, солнечное излучение уже доходит до поверхности земли.
Область спектра с длиной волны 200-400 нм называют биологически активным ультрафиолетом. По данным ученых, в случае истощения озонового слоя человечеству грозит, как минимум, резкий рост заболевания раком кожи, глазными болезнями и др.
Широкое движение “зеленых” во всем мире, принятие Программы ООН по окружающей среде и действия международной метеорологической организации привели к заключению весной 1985 г. Венской конвенции об охране озонового слоя.
В 1992 г. представители 93 стран собрались в Копенгагене, где на конференции по озоновому слою, с целью ускорить полное прекращение использования фреонов. Было принято решение к 1996 г. полностью прекратить производство наиболее опасных фреонов. В случае выполнения принятых решений уже с 2000 г. содержание хлора в стратосфере начнет сокращаться, а к 2040 г. две части на миллиард частей воздуха придут к норме.
Возможные последствия истончения озонового слоя
Учёные сходятся во мнении относительно негативных последствий изменений, происходящих в стратосфере. Сейчас они не выражены ярко, но по самым пессимистичным прогнозам ситуация станет критической в конце XXI века.
Воздействие на человека
Истончение озонового слоя на 1% увеличивает риск развития рака кожи на 3% (это примерно 7 000 новых заболеваний раком ежегодно). На открытом воздухе становится проще получить солнечные ожоги.
Воздействие на экологию
Так как планета — сбалансированная система, повреждение одного элемента влечёт перемены во всех других. Дальнейшее истончение антирадиационной защиты и повышение интенсивности УФ-излучения приведёт к потеплению и вымиранию некоторых видов.
Жёсткое ультрафиолетовое излучение убивает вовлечённый в процесс фотосинтеза фитопланктон. Он является кормовой базой для китов и других морских обитателей. Удаление этого звена из пищевой цепочки вызовет изменения всей водной биосистемы.
Если озоновый слой разрушится полностью
Полное разрушение защитного экрана невозможно, так как он постоянно восстанавливается. Если бы концентрация молекул озона приблизилась к нулю, на Земле из-за высокого уровня радиации исчезли бы большинство форм жизни. Возросла бы средняя температура.
Способы решения проблемы
Разрушение озонового слоя рассматривается как глобальная экологическая проблема. С момента подписания Монреальского протокола стали приниматься первые шаги по сохранению целостности защитной оболочки планеты.
Первый пункт — запрет на выброс фреонов.
Затем была утверждена Венская конвенция. Ее положения предусматривают охрану озонового слоя и предотвращение его разрушения. В них входят следующие моменты:
- совместные исследования стран на тему того, что вызывает негативные изменения в озоновом слое;
- регулярный контроль его состояния;
- создание технологий, способных снизить ущерб, причиняемый озоновой оболочке;
- строгий контроль деятельности, которая вызывает появление дыр;
- обмен знаниями и технологиями.
Согласно протоколу, страны обязаны снизить производство фторхлоруглеродов или вовсе отказаться от него.
Серьезной проблемой стала замена фреона в холодильных установках. Разработки требовали огромных денежных вливаний, в связи с чем возник фреоновый кризис. Со временем ученые выявили вещества, которые можно безопасно использовать вместо фреона.
Существуют и другие способы, которые позволят снизить негативное влияние на защитный экран:
- замена транспортного топлива на экологически чистые и безопасные варианты;
- использование альтернативных источников энергии;
- помощь природе в естественном восстановлении озона — минимизация вырубок лесов и активные посадки деревьев;
- ручная подпитка — распыление искусственно созданного озона на специальных фабриках в верхних слоях атмосферы.
Многие кардинальные пути решения проблемы сталкиваются с препятствием в виде огромных затрат на их осуществление. Большинство разработанных и протестированных проектов откладывается на потом по причине нехватки средств.
Разрушение озонового слоя — серьезная проблема. Озоновые дыры приводят к повышению активности солнечной радиации, что негативно влияет на обитателей планеты — людей, животных, растения и микроорганизмы. При снижении концентрации озона даже на 1% резко вырастет количество заболевших раком кожи. По этой причине ученые принимают меры по сохранению целостности озоновой оболочки и разрабатывают механизмы, безопасные для экологии.
Встреча с озоном в повседневной жизни
Порой после дождя, особенно в летнюю пору, воздух становится необычайно свежим, приятным, а в народе говорят, что «пахнет озоном». Это совершенно не образная формулировка. В действительности, какая-то часть озона степени проходит до нижних слоев атмосферы с потоками воздушных масс. Эта разновидность газа считается так называемым полезным озоном, который и вносит в атмосферу ощущение необыкновенной свежести. В основном такие явления наблюдаются вслед за грозовыми ливнями.
Однако встречается еще и весьма вредоносная, чрезвычайно опасная для людей разновидность озона. Он вырабатывается выхлопными газами и промышленными выбросами, и при попадании под влияние лучей Солнца, вступает в фотохимическую реакцию. Вследствие этого происходит формирование так называемого приземного озона, который чрезвычайно вреден для здоровья людей.
Что такое озоновые дыры?
Озоновый слой представляет собой часть стратосферы. Он распространяется на высоте от 12 до 30 км. Чем выше содержание озона, тем более защищена Земля от вредного воздействия солнечных лучей. Интересный факт: впервые об истончении защитной оболочки стали говорить в 1957 году. Озоновая дыра стала угрозой жизни на Земле.
Суть проблемы
Источником образования озона является кислород, который испытывает на себе воздействие ультрафиолета. Такая реакция приводит к тому, что планету окутывает слой газа, через который не проникает радиация
Проблеме истончения озонового слоя начали уделять большое внимание в 80-х гг. 20 века
Первооткрывателем явления заслуженно считают ученого из Великобритании Дж.Фармена.
В таких местах наблюдается уменьшение количества озона. Его концентрация снижается до 30-35%. Через эти участки ультрафиолетовые лучи беспрепятственно проникают сквозь атмосферу и сжигают все живое на планете.
Прочие причины появления озоновых дыр
Несмотря на то, что в образовании озоновых дыр главенствующую роль играют химические процессы, воздействие на природу со стороны человека создаёт основные предпосылки. Естественным образом появляющиеся атомы хлора не единственные вещества, наносящие вред озону. Газ также разрушается от воздействия водорода, брома и кислорода. Причины появления этих соединений в воздухе кроются в деятельности человека на планете. Предпосылками становятся:
- функционирование заводов и фабрик;
- отсутствие очистительных сооружений;
- выбросы в атмосферу от ТЭЦ;
Пагубное влияние на целостность атмосферы оказали ядерные взрывы. Их последствия до сих пор сказываются на экологии планеты. В момент взрыва образуется огромное количество окислов азота, которые, поднимаясь, разрушают защищающий землю от радиации газ. За 20 лет испытаний в атмосферу попало более трёх миллионов тонн данного вещества.
Разрушительное воздействие на озоновый слой оказывают реактивные самолёты. При сгорании горючего в турбинах наружу выбрасываются окислы азота, они напрямую попадают в атмосферу и разрушают молекулы газа. В настоящее время из миллиона тон выбросов данного вещества треть приходится на самолёты.
Казалось бы, минеральные удобрения безобидны и полезны, но на самом деле они также пагубно влияют на атмосферу. При взаимодействии с бактериями они перерабатываются в закись азота, а затем под воздействием химических реакций изменяют свою форму и переходят в разряд окислов.
Таким образом, озоновая дыра является продуктом не только природных явлений, но и воздействия человека на окружающую среду. Необдуманные решения могут привести к непредвиденным результатам.
Как образуются ОД?
Существует несколько причин появления ОД. Одна из них, по мнению специалистов, обусловлена естественными природными явлениями, которые наблюдаются на полюсах Земли. Теоретическое обоснование наличия данной аномалии сводится к существованию полярных ночей, во время которых солнечные лучи не достигают поверхности Земли, что не дает возможности образовываться озону. Это приводит к появлению стратосферных облаков, с которыми переносятся мелкие кристаллики льда, содержащие хлор. Данное вещество разрушительным образом воздействует на атмосферу.
Еще одна причина, которая негативно отражается на состоянии защитной оболочки, – периоды вулканической активности, которые наблюдаются на поверхности Земли. При извержении вулканов происходили и до сих пор случаются интенсивные выбросы продуктов сгорания, которые способствуют разрушению слоев стратосферы.
Фреон, представляющий собой группу углеводородов с атомами фтора, тоже оказывает сильное негативное воздействие на целостность защитных слоев.
Основные разрушители озонового слоя
Технический прогресс и ОД неразрывно связаны друг с другом. Главным источником вредных веществ, которые разрушают озон, являются различные заводы, фабрики, газовые ТЭЦ и т. д. Их выбросы, содержащие такие элементы, как водород, бром, кислород, продукты сгорания, попадая в атмосферу, снижают количество озона, что и приводит к истончению защитной оболочки.
Большое количество энергии, которая выделяется в ходе ядерных испытаний, сопровождается выделением азота. Это вещество вступает в реакцию с озоном, уничтожая его. Специалисты подсчитали, что в период с 1950 по 1970 год в результате взрывов на атомных полигонах в атмосферу было выброшено более 3 млн. тонн азота.
Окислы этого элемента вырабатываются в двигателях реактивных самолетов. С увеличением мощности мотора повышается температура в камерах сгорания. Ежегодно азот выбрасывается в атмосферу в количестве более 1 млн. тонн. 1/3 из этого количества приходится на работу двигателей реактивных воздушных средств.
Минеральные удобрения, в большом количестве используемые в сельском хозяйстве, тоже оказывают губительное воздействие на озон. Химические элементы, входящие в них, вступая в реакцию с бактериями, находящимися в почве, вырабатывают азот, который впоследствии окисляется.
Как предупредить истощение озонового слоя?
Ученые заняты не только вопросами восстановления истощенной озоновой оболочки, но и ищут способы, как предупредить появление ОД. Для этого необходимо бороться с выработкой веществ, содержащих хлорфторуглероды, в мировом масштабе. Такое решение было принято в Монреале в 1989 году. Предупредительные способы истощения озонового слоя, пути решения должна искать вся мировая общественность, поскольку существование дыр влияет на экологию всей Земли.
Чтобы снизить риск появления новых дыр в озоновой оболочке, необходимо вести постоянные научные разработки с целью выделения и ликвидации таких способов производства, выработки энергии, которые не будут приносить вреда окружающей среде. Существует острая необходимость в том, чтобы начать повсюду устанавливать на дымящие трубы заводов и фабрик сооружения по очистке, заменять химические удобрения на органические. Важным этапом в защите слоя из озона станет переход транспортной системы, работающей на нефтяных продуктах, на электричество.
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.
Последствия разрушения озонового слоя Земли
Как уже было сказано, озон – это трехатомный кислород. Газ имеет особенный запах и голубоватый цвет. При некоторых условиях газ становится жидкостью, отличающейся цветом, называемым «индиго». В особых условиях из жидкого состояния озон может перейти в твердое. При этом его цвет станет темно-синим.
Не будет преувеличением сказать, что без наличия озонового слоя жизнь на нашей планете была бы невозможна. По крайней мере, в той форме, которая существует.
Ультрафиолетовое излучение опасно для всего живого. Если оно станет более интенсивным, то под его воздействием начнутся массовые серьезные заболевания. Пострадает зрение. Это и развитие катаракты, и изменения в роговице, и отслаивание сетчатки. Жесткий ультрафиолет оказывает угнетающее воздействие на клеточный иммунитет. Прежде всего, это отразится на коже, выразившись в онкологических заболеваниях. Живые организмы из-за воздействия повышенного излучения в значительно меньшей степени перестанут оказывать сопротивление любым инфекциям.
Причины разрушения ОС:
Во-первых, – это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго. Во-вторых, самолеты, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км, дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога. В-третьих – окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений.
Последствия:
Это негативно сказывается не только на всех живых существах: людях, животных, растениях, тропических лесах, но и на предметах. Например, если озоновый слой станет слишком тонким, резина, используемая в хозяйстве, прослужит намного меньше. Водные организмы, обитающие в верхних слоях воды, прекратят свое существование. Окончательно погибнет фауна амазоских джунглей с питонами и попугаями. Рыбные уловы и сельскохозяйственные урожаи значительно уменьшатся. Несомненно, разрушение озонового слоя отразится и на людях. Человечество станет болеть в два раза больше, потому что иммунитет значительно ослабнет. Вероятность заболевания раком кожи и катарактой увеличится.
Ученые предполагают, что уменьшение озонового слоя на 1% приведет к активному распространению болезней. Например, случаи заболевания раком кожи увеличатся на 10 тысяч раз, а катарактой глаз — на 100 тысяч. Склонность человека к заболеваниям дыхательных путей и легких будет стремительно расти.
Учеными ведутся поиски путей восстановления озонового слоя. Вначале для этой цели предлагалось создание фабрик по производству озона, после чего доставлять оный на самолетах в атмосферу. Другим вариантом является создание аэростатов оснащенных лазерами, имеющих питание от солнечных батарей, которые будут использовать кислород для создания озона. Наиболее же реальным выходом из этой ситуации является сокращение вырубки лесов, и увеличением зеленых насаждений.
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.
Уничтожение озоноразрушающих веществ — Американский углеродный реестр
Углеродные рынки обеспечивают финансовый стимул для уничтожения улавливающих тепло хладагентов до того, как они попадут в атмосферу.
Хлорфторуглероды (ХФУ) представляют собой класс химических хладагентов, которые разрушают озоновый слой и согревают нашу планету. Они одновременно являются озоноразрушающими веществами (ОРВ) и сильнодействующими парниковыми газами (ПГ). В целях защиты озонового слоя в 1919 году был подписан глобальный пакт под названием Монреальский протокол.87, запрещающий дальнейшее производство ХФУ. Однако соглашение не касалось существующих ХФУ, которые продолжают использоваться, перерабатываться и повторно использоваться по сей день.
ХФУ обнаружены в старом охлаждающем оборудовании, таком как холодильники и кондиционеры автомобилей и зданий. Со временем хладагенты вытекают в атмосферу. По мере вывода из эксплуатации устаревших приборов и чиллеров ХФУ собираются, очищаются и продаются для повторного использования. Они перерабатываются обратно в старые приборы и кондиционеры и снова выбрасываются в атмосферу. Многие страны предъявляют требования о надлежащем сборе использованных ХФУ для повторного использования или обязательного уничтожения. Однако даже в местах с регулирующей инфраструктурой и обученными техническими специалистами обеспечение соблюдения затруднено.
ХФУ являются сильнодействующими парниковыми газами. Способность CFC-12 удерживать тепло почти в 11 000 раз выше, чем у двуокиси углерода (CO 2 ), и, аналогично, CFC-11 в 4 750 раз мощнее, чем CO 2 . По некоторым оценкам, выброс всех существующих фреонов был бы эквивалентен выбросу в атмосферу от 16 до 18 миллиардов тонн CO 2 , что в три раза превышает годовой объем выбросов парниковых газов в США.
Углеродные рынки нарушают обычный цикл рециркуляции, повторного использования и утечки ОРВ, обеспечивая финансовый стимул для их уничтожения. Уничтожение ОРВ может генерировать углеродные кредиты для сокращения выбросов, которые ОРВ произвели бы, если бы они продолжали повторно использоваться.
В качестве примера углеродного проекта рассмотрим, что происходит со старым холодильником, который попадает в пункт разборки бытовой техники. Там хладагенты CFC извлекаются из компрессора и объединяются с CFC, удаленными из других приборов, а затем отправляются на объект, где удаляются вода, масло и другие загрязняющие вещества. Затем ХФУ подвергаются химическому анализу для установления их состава и чистоты. Далее ХФУ направляются на объект обращения с отходами, где при высокотемпературном сжигании не менее 99,99% ХФУ разрушаются. Углеродные компенсации создаются путем количественной оценки воздействия на глобальное потепление, которого удалось избежать за счет уничтожения ХФУ, а не за счет их утечки в атмосферу.
Углеродные рынки устраняют недостатки Монреальского протокола. Запрещая дальнейшее производство ОРВ, соглашение не учитывало уже существующие огромные запасы. Благодаря устранению этих вредных веществ озоновый слой, наша хрупкая защита от солнечных ультрафиолетовых лучей, получает меньше повреждений.
Предотвращение выброса удерживающих тепло газов в атмосферу необходимо для борьбы с изменением климата. По объему ХФУ намного мощнее, чем CO 2 . Углеродные рынки обеспечивают экономическую движущую силу, необходимую для уничтожения ХФУ, а не позволяют им улетучиваться в атмосферу.
Кроме того, уничтожение ОРВ предлагает водителю заменить старое оборудование на более новое, более энергоэффективное. При сильном ценовом сигнале с углеродных рынков устаревшие чиллеры могут быть выведены из эксплуатации раньше, чем это было бы в противном случае. Кроме того, сокращение поставок ХФУ и, следовательно, их растущая стоимость делают нерентабельным дальнейшее использование оборудования, работающего на ХФУ, в дополнение к стимулированию разработки экологически чистых заменителей ХФУ. Увеличение использования энергоэффективного оборудования снижает выбросы парниковых газов, а также других загрязняющих веществ, экономя при этом деньги.
Углеродные рынки Углеродные рынки обеспечивают финансовый стимул, которого раньше не было, для предотвращения попадания вредных хладагентов в нашу атмосферу. Компенсации за уничтожение ОРВ, впервые созданные для добровольного возмещения выбросов углерода, теперь принимаются для соблюдения законодательства в рамках программы ограничения выбросов и торговли квотами в Калифорнии.
Финансовый стимул углеродных рынков привел к уничтожению ОРВ и предотвращению выбросов, эквивалентных десяткам миллионов тонн CO 2 такими компаниями, как Tradewater, A-Gas и Hudson Technologies.
Примененный научный контрольный список: ХФУ и разрушение озонового слоя
Главная → Примененный научный контрольный список: ХФУ и разрушение озонового слоя
Наука не может быть определена абсолютно; тем не менее, научная деятельность имеет ряд ключевых характеристик, кратко изложенных в контрольном списке научных исследований.
Начиная с 1974 года, Марио Молина начал кампанию за прекращение использования хлорфторуглеродов (ХФУ), химических веществ, обычно встречающихся в аэрозольных пропеллентах и хладагентах. Молина обнаружил доказательства того, что они способствуют разрушению озонового слоя. Воспользуйтесь нашим научным контрольным списком, чтобы оценить работу Молины и посмотреть, насколько, по вашему мнению, она соответствует:
Фотография 1970-х годов: Ф. Шервуд Роуленд (слева) и Марио Молина в лаборатории. Фото предоставлено Калифорнийским университетом в Ирвине. Молекулярная структура трихлорфторметана (CCl3F), запрещенного фреона, когда-то широко использовавшегося в качестве хладагента. Сосредоточен на мире природы?
В 1973 году Марио Молина начал работать с Ф. Шервудом Роулендом в Калифорнийском университете в Ирвине. Роуленд предложил Молине определить воздействие на атмосферу ХФУ, химикатов, созданных человеком в 19 веке.30 с.
Стремится объяснить мир природы?
Поскольку не было доказательств того, что ХФУ вступали в реакцию с какими-либо обычными химическими веществами, предполагалось, что они безопасны для окружающей среды. После Второй мировой войны в атмосферу было выброшено большое количество ХФУ, но никто не знал, что с ними стало. Работа Молины была сосредоточена на выяснении того, что случилось с этими ХФУ и каковы были их экологические последствия.
Использует проверяемые идеи?
Исследование Молины указало только на одну возможную судьбу фреонов: они будут оставаться в атмосфере в течение длительного времени — где-то между 40 и 150 годами — прежде чем они поднимутся достаточно высоко, чтобы солнечная радиация отщепила высокореактивный атом хлора от атома хлора. Молекула CFC. Затем этот атом хлора может быстро реагировать с озоном, разрушая молекулу озона и разрушая озоновый слой. Гипотеза Молины состояла из трех основных пунктов, каждый из которых требовал собственной проверки:
- ХФУ разлагаются с образованием хлора . Ученые могут воссоздать интенсивное солнечное излучение в верхних слоях атмосферы в своих лабораториях. Направление этого лабораторного солнечного излучения на фреоны, а затем поиски хлора предоставили бы доказательства либо за, либо против этой идеи.
- Атомы хлора разрушают озон . Обнаружение атомов хлора и продуктов реакции хлора с озоном в озоновом слое поддержало бы эту идею.
- Это приводит к значительному разрушению озонового слоя . Справедливость этой точки зрения можно проверить, проанализировав уровни атмосферного озона во всем мире с течением времени. Поскольку ХФУ остаются в атмосфере так долго, прежде чем разрушатся, последствия могут быть не поддаются немедленному измерению, и может потребоваться многолетний мониторинг, чтобы увидеть, как меняются уровни озона.
Полагается на доказательства?
Молина основывал свою первоначальную гипотезу на хорошо обоснованных химических теориях и ранее опубликованных результатах, которые показали, что ХФУ накапливаются в атмосфере. Он также использовал опубликованные результаты о естественных механизмах разрушения озона, чтобы показать, что фреоны приводят к ускорению разрушения озона. Молина оставил поиск дополнительных атмосферных данных на усмотрение других ученых. В 1985 году атмосферные измерения показали, что озоновый слой над Антарктидой значительно истощился, и указали на сохраняющуюся тенденцию к снижению уровней озона. К 1987, измерения подтвердили, что потеря озона была вызвана, по крайней мере, частично, хлором, а в 1996 году подтвердили, что ХФУ являются основным источником озоноразрушающего хлора.
Вовлекает научное сообщество?
Сотрудничество с коллегой-ученым Роулендом помогло Молине начать этот проект, и его первоначальная гипотеза была основана на работе других ученых. Молина также поделился своими выводами, опубликовав их в научном журнале Nature . 1
Ведет к текущим исследованиям?
Из-за воздействия на окружающую среду работа Молины вдохновила многих других ученых проверить и расширить его результаты. Роуленд начал собирать пробы воздуха со всего мира, чтобы определить, насколько быстро ХФУ накапливаются в атмосфере. Джеймс Лавлок рассмотрел другие источники хлора и их влияние на разрушение озонового слоя. SC Wofsy и другие исследовали, может ли бром, который химически подобен хлору, представлять аналогичную угрозу. Работа Молины также способствовала расширению измерений озона во всем мире и разработке более сложных инструментов для измерения озона и других химических веществ.