Кругообіг кислорода. 
Озоновий екран

Московский Державний Будівельний Университет.

Кафедра екології міського будівництва й хозяйства.

РЕФЕРАТ.

Тема: «Круговорот кисню. Озоновий экран.».

Виконав: студент.

Гавриков.Н.А. факультет: МиАС-4−4у.

Перевірив: Маршалкович А.С.

МОСКВА 2001.

Сучасний світ надзвичайної складністю і суперечливістю подій, він пронизаний протиборчими тенденціями, сповнений найскладніших альтернатив, тривог і надежд.

Кінець сучасності характеризується потужним ривком науково технічного прогресу, зростанням соціальних протиріч, різким демографічним вибухом, погіршенням стану навколишнього людини природної среды.

Воістину, наша планета ніколи раніше не піддавалася таким фізичним і політичною перевантажень, які вона відчуває межі ХХ — ХХI століть. Людина що раніше не стягував із природи стільки данини і опинявся настільки уразливим перед міццю, яку сам і создал.

Що й казати несе нам століття прийдешній — нові проблеми, чи безхмарне майбутнє? Яким буде людство через 150, 200 років? Чи зможе людина своїм розумом і волею врятувати себе самого нашу планету від навислих з неї численних угроз?

Це питання напевно хвилюють дуже багатьох, але хто на нашої планеті всерйоз замислювалися з них, чи присвятили цьому жизнь???

Сьогодні, у Росії, працю з охорони навколишнього середовища невідь що цінується. Та й у будь-якій державі чи країні людей, справді котрі займаються проблемами екології небагато. А далі все інші жителі планети взагалі переоцінюють впливом геть природу. Власне, людство займається самоубийством.

XX століття завдало людству чимало благ, що з бурхливим розвитком науково-технічного прогресу, й те водночас поставив життя в Землі на грань екологічній катастрофі. Зростання населення, інтенсифікація видобування нафти й викидів, забруднюючих Землю, призводять до докорінним змінам у природі й б’ють по саме існування людини. Дехто з цих змін надзвичайно сильний і розвинений настільки поширена, що виникають глобальні екологічні проблеми. Є серйозні проблеми забруднення (атмосфери, вод, грунтів), кислотних дощів, радіаційної поразки території, і навіть втрати окремих видів рослин i живих організмів, зубожіння біоресурсів, знеліснення і опустынивания территорий.

Проблеми творяться у результаті такої взаємодії природи й людини, у якому антропогенне навантаження завезеними на територію (її визначають через техногенну навантаження і щільність населення) перевищує екологічні можливості території, зумовлені переважно її природноресурсним потенціалом і загальної сталістю природних ландшафтів (комплексів, геосистем) до антропогенним воздействиям.

З истории.

З початку 20 століття вчені спостерігають станом озонового шару атмосфери. Нині вже всі розуміють, що стратосферний озон є свого роду природним фільтром, перешкоджає проникненню в нижні верстви атмосфери жорсткого космічного випромінювання — ультрафиолета-В.

16 вересня 1987 р. було прийнято Монреальський протокол по речовин, що руйнує озоновий шар. Згодом з ініціативи ООН вона став відзначати як День захисту озонового слоя.

З кінця 1970;х років вчені стали відзначати неухильне виснаження озонового шару. Призвело до того насичення верхні верстви стратосфери озоноруйнуючих речовин (ОРВ), які у промисловості, молекули яких містять хлор чи бром. Хлорфторуглероды (ХФУ) й інші ОРВ, випущені людиною у повітря, досягають стратосфери, де під впливом короткохвильового ультрафіолетового проміння Сонця їх молекули втрачають атом хлору. Агресивний хлор починає розбивати одну одною молекули озону, сам у своїй не зазнаючи жодних змін. Термін існування різних ХФУ у атмосфері від 74 до 111 років. Розрахунковим шляхом доведено, чого це час один атом хлору здатний перетворити на кисень 100 000 молекул озона.

На думку лікарів, кожен втрачений відсоток озону в масштабах планети викликає до 150 тисяч додаткових випадків сліпоти через катаракти, на 2,6 відсотка зростає кількість ракових захворювань шкіри, значно зростає кількість хвороб, викликаних ослабленням імунної системи людини. Найбільшому ризику піддаються жителі північного півкулі зі світлої шкірою. Але страждають як люди. УФ-В випромінювання, приміром, вкрай шкідливе планктону, мальків, креветок, крабів, водоростей, які живуть поверхні океану. Озонова проблема, спочатку порушена вченими, невдовзі стала предметом политики.

Усі розвинених країн, крім Східної Європи й СРСР, до кінцю 1995 р. переважно завершили поетапне скорочення виробництва та споживання озоноруйнуючих речовин. З метою допомоги іншим державам створили Глобальний екологічний фонд (ГЭФ).

За даними ООН, завдяки узгодженим зусиллям країн світу, вжитим останніх років, виробництво п’яти основних видів ХФУ скоротилася більш як вдвічі. Темпи приросту озоноруйнуючих речовин, у атмосфері зменшилися. Проте за найближчими роками доведеться пік виснаження озоносфери, а найскладнішим буде 1998 рік. Після цього, вважають вчені, озоновий шар почне повільно восстанавливаться.

КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА.

Кисень є найпоширенішим елементом Землі. У морській воді міститься 85,82% кисню, в атмосферному повітрі 23,15% по вазі чи 20,93% за обсягом, а земної корі 47,2% на вагу. Така концентрація кисню у атмосфері підтримується постійної завдяки процесу фотосинтезу. У процесі зелені рослини під впливом сонячного світла перетворюють діоксид вуглецю і води вуглеводи і кисень. Головна маса кисню перебуває у пов’язаному стані; кількість молекулярного кисню у атмосфері становить 1,5* 1015 m, що становить лише 0,01% від загального змісту кисню в земної корі. У життя природи кисень має виняткового значення. Кисень та її сполуки незамінні підтримки життя. Вони найважливішу роль процесах обміну речовин і подиху. Кисень входить до складу білків, жирів, вуглеводів, у тому числі «побудовано» організми; у людському організмі, наприклад, міститься близько 65% кисню. Більшість організмів отримують енергію, необхідну виконання їхніх життєвих функцій, з допомогою окислення тих чи інших речовин з допомогою кисню. Спад кисню у атмосфері в результаті процесів дихання, гниття і горіння відшкодовується киснем, выделяющимся при фотосинтезі. Вирубування лісів, ерозія грунтів, різні гірські вироблення лежить на поверхні зменшують загальну масу фотосинтезу поспішають і зменшують круговорот великих територіях. Поруч із, потужним джерелом кисню є, очевидно, фотохімічне розкладання водяної пари в верхніх шарах атмосфери під впливом ультрафіолетового проміння сонця. Таким чином, у природі безупинно відбувається круговорот кисню, підтримуючий сталість складу атмосферного воздуха.

Крім описаного вище круговороту кисню в незв’язаному вигляді, цей елемент робить що й найважливіший круговорот, входячи у складі води. Круговорот води (H2O) залежить від випаровуванні води із поверхні суші та моря, перенесення її повітряними масами і вітрами, конденсації парів і наступне випадання опадів на вигляді дощу, снігу, граду, тумана.

Місце Розташування і функції озонового слоя.

У повітрі завжди присутній озон, концентрація якої у земної поверхні становить середньому 10−6%. Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери з атомарної кисню внаслідок хімічної реакції під впливом сонячної радіації, викликає дисоціацію молекул кислорода.

Озоновий «екран» лежить у стратосфері, на висотах від 7−8 км. на полюсах, 17−18 кілометрів за екваторі та приблизно до 50 кілометрів над земної поверхнею. Гущі всього озон в шарі 22 — 24 кілометрів над Землей.

Шар озону дивовижно тонкий. Якби його зосередити у Землі, він утворив б плівку лише 2−4 мм завтовшки (мінімум — у районі екватора, максимум — у полюсів). Проте ця плівка надійно захищає нас, майже зовсім поглинаючи небезпечні ультрафіолетові промені. Без неї життя збереглася б лише глибинах вод (глибше 10 м) й у тих шарах грунту, куди не проникає сонячна радиация.

Озон поглинає певну частину інфрачервоних променів Землі. Завдяки цьому він затримує близько 20% випромінювання Землі, підвищуючи отепляющее дію атмосферы.

Озон — активний на газ і може несприятливо діяти на людини. Зазвичай його концентрація у нижній атмосфері незначна і не надає шкідливого впливу людини. Великі кількості озону утворюються у великих містах з інтенсивним рухом автотранспорту внаслідок фотохімічних перетворень вихлопних газів автомашин.

Озон, також, регулює жорсткість космічного випромінювання. Якщо це газ хоча б частково знищується, то, природно жорсткість випромінювання різко зростає, отже, відбуваються б реальні зміни рослинного й тваринного мира.

Вже доведено, що відсутність чи мала концентрація озону може або призводить до раковим захворювань, що найбільш найгірше віддзеркалюється в людстві та її здатність до воспроизводству.

Причини ослаблення озонового щита.

Озоновий шар захищає життя в Землі від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця. Виявлено, що протягом багато років озоновий шар зазнає невеличке, але постійне ослаблення над деякими районами земної кулі, включаючи густо населені райони у широтах Північного півкулі. Над Антарктикою виявлено велика «озонова діра » .

Руйнування озону наслідок впливу ультрафіолетової радіації, космічного проміння, деяких газів: сполук азоту, хлору і брому, фторхлоруглеродов (фреонів). Діяльність людини, яка веде до руйнації озонового шару, викликає найбільшу тривогу в. Тому багато хто країни підписали міжнародне угоду, що передбачає скорочення виробництва озоноруйнуючих речовин. Проте озоновий шар руйнує також реактивна авіація і пояснюються деякі пуски космічних ракет.

Передбачається безліч причин ослаблення озонового щита.

По-перше, — це запуски космічних ракет. Сгорающее паливо «випалює» в озоновом шарі великі діри. Колись передбачалося, що це «діри» затягуються. Виявилося, немає. Вони досить долго.

По-друге, літаки. Особливо, які летять на висотах в 12−15 км. Вільний ними пар та інші речовини руйнують озон. Але, до того ж час літаки, літаючі нижче 12 км. Дають прибавку озону. У містах він — одне із складових фотохімічного смога.

Утретіх — окисли азоту. Їх викидають самі літаки, а навіть більше їх виділяється із поверхні грунту, особливо в розкладанні азотних удобрений.

У — четвертих, це хлор та його сполуки з киснем. Величезне кількість (до 700 тисяч тонн) цього газу вступає у атмосферу, колись лише від розкладання фреонів. Фреони — це котрі вступають у Землі до жодної хімічні реакції гази, киплячі при кімнатної температурі, а тому різко які збільшують свій обсяг, що зробила їх хорошими розпилювачами. Бо за їх розширенні знижується їх температура, фреони широко використав холодильної промышленности.

Щороку кількість фреонів в земної атмосфері поповнюється 8−9%. Вони поступово піднімаються нагору, в стратосферу й під впливом сонячних променів стають активними — входять у фотохімічні реакції виділяючи атомарний хлор. Кожна частка хлору здатна зруйнувати сотні мільйонів і тисячі молекул озона.

Озоновий щит проти парникового эффекта.

БЛИЗЬКО сто років тому шведський учений Арреніус припустив, зростання спалювання викопного палива викликає збільшення змісту вуглекислого газу СО2 у атмосфері. Це посилить парниковий ефект, і буде сильне потепління клімату. Цей прогноз у його частини, стосовно клімату, поки що працює слабко. Проте наукове і практичне обслуговування цієї гіпотези розвинулося практично на самостійну галузь. У багатьох країнах приймаються заходи з обмеження емісії СО2. У цьому тлі проблема порятунку що озонового шару виглядає пасинком. Не дивно это?

Чи всесильний парниковий эффект?

Коли квітневі холоду 1997 р. у Москві людей дивували зведення про спеку Півдні Сибіру, в газетах проскочило повідомлення, що це є частиною нових завоювань всемогутнього парникового ефекту. Так, так, саме тієї, створеного людьми явища, який став загрожувати цивілізації після перетворення атмосфери Землі в «смітник «газоподібних і аерозольних отходов.

Екологічним ворогом номер один для цивілізації оголошено надлишок вуглекислого газу. Спалюючи копалину паливо і зводячи лісу, люди збільшують його вміст у атмосфері. І це прибавка розігріває Землю більше, ніж всі інші парникові гази, такі, як метан, окис азоту, фреони. Така офіційну версію Всесвітньої метеорологічної організації, підтримана ООН і його спеціалізованими организациями.

У 1988 р. через посуху і спеки врожай зернових США вперше у історії виявився нижчий рівня споживання. Посушливе літо та подальше зниження врожаю відзначалися в країнах-виробниках збіжжя і в що передував рік. Ці події, певне, додали впевненості прибічникам ідеї антропогенного перегріву Землі. У 1992 р. на Міжнародної конференції ООН по оточуючої середовищі у Ріо-де-Жанейро боротьби з потеплінням клімату оголошено однією з трьох найголовніших пріоритетів; 1994 р. Росія, за багатьма розвиненими країнами, ратифікувала рамкову конвенцію про зміну клімату, зобов’язуючу знизити викиди парникових газів рівня 1990 г.

Щоправда, досі немає жодних підтверджень з того що людям у змозі змінити клімат сприятливим собі чином. Незапланована спроба що така вже був розпочата під час енергетичної кризи в 1970;ті роки. Тоді погіршення пам’яті та наступна стабілізація споживання викопного палива майже позначилися на процесі зростання СО2 повітря. З іншого боку, до цього часу невідомо, яку частина приросту среднепланетарной температури за останні 120 років забезпечила цивілізація, а яку — природні причини. Загальний приріст становить близько 0,45 градуси Цельсія. Отже, раніше зроблені прогнози про потеплінні до 2000 р. загалом на один градус виявилися ошибочными.

Хороше фінансування у країнах проектів із боротьби з потеплінням клімату дозволяє належним чином орієнтувати широке коло громадськості: мовляв, великі сучасні аномалії у системі «атмосфера — земна поверхню «- це результат підігріву Землі антропогенними викидами парникових газов.

Насправді списувати усі їхня цілющість годі було. Клімат Землі підтримується всієї тієї часткою сонячної енергії, яка перехоплюється планетою і далі витрачається нагрівання атмосфери і яка підстилає поверхні, і навіть на випаровування й інших процесів. Потужність процесів в кліматичної системі величезна. Вона майже 100 тис разів перевищує потужність всіх энергопотоков, створюваних людьми. Люди можуть проводити клімат, лише розхитуючи природні зв’язку, що й. Але від дестабілізації кліматичних процесів до управління кліматом на глобальному рівні - «дистанція надто велика » .

Останні 12 тис. років кожні 900−950 років потепління змінювалися похолоданнями. Повний цикл 1850 років (цикл Шнитникова) містить всередині більш короткі. Природна похолодання, що називається малим льодовиковим періодом, закінчилося ХІХ столітті. Воно саме замикала цикл Шнитникова. Подальший приріст среднепланетарной температури прибічники «рукотворного «потепління віднесли з цього приводу цивілізації. Ніхто навіть словом не намагався довести, що ні природна мінливість, а людина обірвав малу льодовикову епоху. Сучасне потепління розглядається лише як на приріст повітрі змісту парникових газів. Роль антипарниковых чинників оцінюється як малосущественная.

Багато вчених проти настільки однобокої оцінки відгуку кліматичної системи на антропогенну навантаження. Інші займають вичікувальну позицію. Тим більше що суть рішень відділу міжнародних організацій по клімату не змінюється, хоча прогнозні оцінки знижуються, а терміни кліматичної катастрофи відсуваються більш віддалений период.

Раніше, як згадувалося, обіцяли до 2000 р. потепління однією градус, а до 2025 р. — вже в цілих трьох. Тепер — до 2065 р. пророкують підйом среднеглобальной температури на півтора градуси порівняно з другий половиною ХІХ століття. В інших розрахунках, втричі градуси тепліше стане через років при помилці прогнозу в 50% у обидва боки. Та й у це віриться з працею, адже тоді потепління у найближчі дватри роки має зробити ривок і без збоїв з учетверенной або ще більшим швидкістю, і ні природні причини нездатна будуть щось изменить.

Не було б визнати, що поки сучасні моделі просто більше не в стані врахувати все природні і антропогенні на кліматичну систему?

Звісно, перспектива подальшого потепління клімату існує, і соціальний ризик виникнення несприятливих процесів слід враховувати. Але треба визнати очевидну роздутість проблеми, у відношенні ролі парникових газів, особливо стосовно СО2. І це стосовно озону ситуація діаметрально противоположна.

Вивчення проблеми озонового слоя.

У вивченні проблеми озонового шару наука виявилася дивовижно недалекоглядною. Ще з 1975 р. зміст стратосферного озону над Антарктидою на весняні місяці можна помітити падати. У 1980;х років його концентрація знизилася вже в 40%. Можна було говорити про освіті озонової діри. Її розміри досягли приблизно площі США. Тоді ж з’явилися ще слабовыраженные — зі зниженням концентрації озону на 1,5- 2,5% - діри поблизу Північного полюси і південніше. Край, а такою зависав навіть над Санкт-Петербургом.

Проте ще першій половині 1980;х деякі вчені продовжували малювати райдужні перспективи, віщуючи спад стратосферного озону тільки 1−2% і те хіба що через 70−100 лет.

У 1985 р., як я згадувала, прийнята Віденська конвенція захисту озонного шару Землі, що потім доповнювалася Монреальським протоколом в 1987 р. і поправок до нього Лондонській (1990 р.) і Копенгагенської (1992 р.) конференцій. Нині виробництво агресивних, стосовно озонової оболонці, фреонів заборонено. Але час перебування у атмосфері вже які потрапили туди фреонів оцінюється від 60 до 400 років. За деякими експертним оцінкам, озону у атмосфері Землі поменшало на 8%, а швидкість убування нині досягла 0,5% в год.

Сучасне ослаблення озонового щита планети виявляється у освіті, по меншою мірою, двох гігантських сезонних озонових дір. Вони розкриваються як над полюсами й у високих широтах, але часто досягають і средних.

Немає нічого дивного у цьому, що у 90-х роках природна захист від жорсткого ультрафіолетового проміння виявилася істотно ослабленою майже над всієї територією колишнього СРСР. Так було в 1995 р. із другої половини січня над районами Сибіру почала розвиватися озонова аномалія, що у лютому-березні захопила територію від Криму до Камчатки. Багатьом сибірських і якутських метеорологічних станцій у період зареєстровані рекордно низькі середньомісячні значення. У окремі дні над цими районами зниження концентрації озону досягало 40%. Відповідно до деяким джерелам у березні 1995 р. озоновий шар в Арктиці був виснажений на 50%.

Навіть якщо взяти причини виникнення озонових дір у Північній півкулі інші, ніж у Антарктиді, то навряд від цього легше тим, хто страждають від що з ними наслідків. Відомо, що з надлишкової ультрафіолетової радіації (УФР) зростає кількість людей, що на рак шкіри, меланомою, катарактою і відчувають ослаблення імунної системи. Надлишок УФР негативно впливає океанічні экосистемы.

Країна озонової аномалии.

Не можна забувати та про решту наслідки руйнації озонового шару над Росією, та й над Землею в целом.

Стратосферний озоновий шар захищає Землю від перегріву. За даними доктора фізико-математичних наук Ракиповой, кількість тепла, поглощаемого озоном (3% прийдешньої сонячної радіації), — це вже, ніж внесок озону в парниковий ефект. Здебільшого озон — антипарниковый газ. Райони у Північному півкулі, де вміст озону максимально, практично збігаються в холодну пору року з основними осередками в Канаді і Східної Сибири.

Негативні зміни у стратосфері останні 15−20 років було неможливо не призвести до зниження ефективності природного компенсатора парникового ефекту — стратосферного озону. Територія Росії у силу її географічного стану та розмірів страждає більше, ніж будь-яка інша країна, від перипетій з озоном.

Ви вже вже не перший рік півдні Сибіру, котрий іноді у частині фіксуються незвичайно ранні хвилі теплою і спекотною погоди. Їх причину шукають в посиленні парникового ефекту. Не парниковий ефект, а ослаблення антипарниковой функції озонового шару більше відповідально за те що. Наприклад, буде великою ймовірністю стверджувати, незвична рання сверхтеплая погода Півдні Сибіру навесні 1997 р. — відгук на відчутне і надзвичайно неприємне событие.

На карті, за станом 15 квітня 1997 р., видно, що більшість Росії поглинула озонова аномалія, і її краю виходили лише більшість Камчатки, Сахалін, південь Далекого Сходу, і навіть європейська Росія без Кольського півострова, і басейнів річок Північна Двіна і Печора.

Що стосується озоновим шаром Росія щедро платить, хоч і парадоксально, за технічне недосконалість і екологічну безграмотність найбільш просунутих в промисловому відношенні країн. Цілком то, можливо виявлено Міра відповідальності конкретних держав. Ведмежу послугу людству, особливо Росії, надали наукові кола, явно раздувавшие небезпека прийдешнього потепління клімату. Нині кожен школяр у Європі і звидимому, до й Японії впевнений, що пріоритет екологічної геополітики полягає у вплив на климат.

Надмірна турбота про кліматі, а точніше, про парникових гази та в особливості про контроль над СО2, відтіснили другого план проблему стратосферного озону. Її явно запізніле усвідомлення бумерангом вдарило по природе.

Схоже те що, що міжнародна наука випустила пар в гудок щодо прийдешньої мезозойської спеки. Через це прогавили куди серйознішу небезпека, пов’язану з руйнацією озонового шару. А розраховуватися при цьому найбільше доведеться, очевидно, нашої стране.

Руйнування озонного шару землі хлорфторуглеводородами.

У 1985 р. фахівці з дослідженню атмосфери з Британської Антарктической Служби повідомили цілком несподіваному факті: весняне зміст озону у атмосфері над станцією Халлі-Бей в Антарктиді зменшилося із 1977 по 1984 р. на 40%. Невдовзі цей висновок підтвердили інші дослідники, показали також, що область зниженого змісту озону простирається межі Антарктиди й за висотою охоплює шар від 12 до 24 км, тобто. значну частину нижньої стратосферы.

Найбільш докладним дослідженням озонного шару над Антарктидою був міжнародний Літаковий Антарктичний Озоновий Експеримент. У його ході вчені з 4 країн кілька разів піднімалися до області зниженого змісту озону і зібрали детальні інформацію про її розмірах і втрачає які відбуваються що ній хімічних процесах. Фактично, це означало, що у полярною атмосфері є озонная «діра ». На початку 80-х з вимірювань зі супутника «Нимбус-7 «аналогічна діра було виявлено й у Арктиці, щоправда вона охоплювала значно меншу площу і зниження рівня озону у ній була негаразд велике — близько 9%. У в середньому у Землі з 1979 по 1990 р. зміст озону впала на 5%.

Це відкриття схвилювало як учених, і широкий загал, оскільки з неї випливало, що шар озону, окружащий нашу планету, перебуває у більшої небезпеки, ніж вважалося раніше. Потоншення цього можуть призвести до серйозних наслідків для людства. Зміст озону у атмосфері менш 0.0001%, проте, саме озон повністю поглинає жорстке ультрафіолетове випромінювання сонця із довжиною хвилі l.