Антропогенные источники разрушения озонового слоя

Озоновый слой

В популярной литературе слой озона очень часто называют волшебным  щитом планеты. Это сравнение  связано с оптическими свойствами молекулы озона, которые отличаются от свойств как составляющих его  атомов (когда они существуют по отдельности), так и двухатомных  молекул O2.

Одной из наиболее важных оптических характеристик, какого–либо вещества является его спектр поглощения –  изменение с длинной волны  коэффициента поглощения, то есть способности  поглощать проходящие через это  вещество излучение.

Спектр поглощения озона  обладает несколькими важными особенностями, главной из них является способность  сильно поглощать излучение в  интервале длин волн 200–320нм.

Излучение с длиной волны l, меньше 200нм, хорошо поглощается молекулами кислорода, которых в атмосферном газе много. Поэтому такое излучение не доходит даже до нижней части стратосферы, “застревая” (т.е. поглощаясь молекулами O2) на больших высотах. С увеличением длины волны коэффициент поглощения молекулярным кислородом быстро падает. Молекулы же азота, которых в атмосфере больше всего, вообще пассивны и в поглощении этого излучения практически участия не принимают.

В целом же эффект волшебного щита именно таков – очень тонкий (всего 2-3 мм!) слой молекул O3 практически полностью поглощает идущее от солнца излучение в области УФ-Б.

 

«Антропогенные источники разрушения озонового слоя»

До самого последнего периода  истории Земли живые системы  планеты эволюционировали почти  в полной гармонии с атмосферой, литосферой и гидросферой, не испытывая  влияния человеческой деятельности. Но по мере развития сельского хозяйства  и промышленности воздействие человека на среду стало заметнее. Повсеместная индустриализация, особенно развернувшаяся за последние два столетия, привела к потенциально опасным уровням загрязнения среды.

Можно сказать, что загрязнения  – это поступление в окружающую среду каких-либо веществ или  энергии в таких больших количествах  или в течение столь длительного  времени, что эти вещества или  энергия начинают наносить ущерб  людям и окружающей среде. Легко  распространяясь от одних компонентов  системы жизнеобеспечения к другим, в той или иной степени влияет на все параметры среды – антропогенные  и природные, физические и биотические.

Еще в начале шестидесятых годов считали, что загрязнение  атмосферы – это локальная  проблема больших городов и индустриальных центров, но позже стало ясно, что  атмосферные загрязнители способны распространяться по воздуху на большие  расстояния, оказывая неблагоприятное  воздействие на районы, находящиеся  на значительном удалении от места  выброса этих веществ.

 

Откуда взялась «Озоновая  дыра»?

Как только существование  “озоновой дыры” стало научным  фактом, естественно возник вопрос: А какова же её природа? И через  некоторое время появились две  гипотезы – антропогенная фотохимическая и метеорологическая. Сторонники первой гипотезы считали, что уменьшение озонового  слоя результат антропогенного загрязнения  атмосферы. Озоновая дыра имеет чисто  метеорологическое происхождение  и связана со спецификой динамического  режима стратосферы в Антарктике, – утверждали приверженцы второй гипотезы. Важным моментом этой гипотезы было существование внутри устойчивого  циклона (так называемого циркумполярного  вихря), висящего зимой и большую  часть весны над Антарктикой, направленных вверх (восходящих) вертикальных движений.

У каждой из гипотез были свои плюсы и минусы. В рамках антропогенной концепции было трудно ответить на вопрос о том почему “дыра” (если она отражает общую  тенденцию все возрастающего  загрязнения атмосферы) наблюдается  лишь над Антарктикой и только весной. А сторонникам метеорологической  природы “дыры” было трудно объяснить, почему последняя не наблюдалась  до начала 80-х годов и почему в 80-х она появилась и стала  усиливаться год от года.

В октябре 1987 года были получены данные, которые показали, что к  антропогенному загрязнению атмосферы  явление “озоновой дыры” имеет  самое прямое отношение.

Чем нам грозит «озоновая  дыра»?

Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние  на экологию Мирового океана. Многие из имеющихся в нем систем испытывают стресс уже при существующих уровнях  естественной Ультрафиолетовой радиации, и увеличение ее интенсивности для  некоторых из них может оказаться  катастрофическим. В результате воздействия  ультрафиолетового излучения у  водных организмов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения  и развития, особенно на ранних стадиях. Поскольку чувствительность к ультрафиолетовой радиации разных компонентов водных экосистем существенно различается, то в результате разрушения стратосферного озона следует ожидать не только уменьшения общей биомассы, но и  изменение структуры водных экосистем. В этих условиях могут погибать и  вытесняться полезные чувствительные формы и усиленно размножаться резистентные, токсичные для окружающей среды, например сине-зеленые водоросли.

Эффективность водных пищевых  цепей в решающей степени определяется продуктивностью их начального звена  – фитопланктона. Расчеты показывают, что в случае 25%-го разрушения стратосферного озона следует ожидать 35%-го снижения первичной продуктивности в поверхностных слоях океана и 10%-го снижения во всем слое фотосинтеза. Значимость прогнозируемых изменений становится очевидной, если принять во внимание, что фитопланктон утилизирует более половины углекислого газа в процессе глобального фотосинтеза, и лишь 10-го снижения интенсивности этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу в результате сжигания полезных ископаемых. Кроме того, ультрафиолетовая радиация подавляет продукцию фитопланктоном диметилсульфида, играющего важную роль в формировании облачности. Последние два феномена могут вызвать долговременные изменения глобального климата и уровня Мирового океана.

В результате переоблучения кожи развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменениями тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния. В умеренных широтах эритему можно получить за полчаса на открытом солнце в середине летнего дня. Обычно эритема развивается с латентным периодом 1 – 8 часов и сохраняется около суток. Величина минимальной эритемной дозы растет с увеличением степени пигментации кожи.

Вывод: (проблемы и пути решения)

1.Выхлопы автомобилей.

а) замена топлива в существующем автомобильном транспорте на экологически более чистое.

б) переход на другие источники  энергии (например, электромобили, использование  солнечной энергии).

2.Загрязнение хлорфторуглеводородами (холодильная техника, аэрозоли).

а) Переход от долгоживущих фреонам на короткоживущие (меньше года).

б) снижение, а затем и  полное прекращение производства и  использования фреонов.

3.Хим. удобрения

4. Сжигание промышленного топлива.

а) Переход на экологически чистую энергетику.

6.Ядерные взрывы

7. Выброс отработанных газов при полетах высотных самолетов и крупных ракет.

Осознание опасности приводит к тому, что международной общественностью  предпринимаются все новые и  новые шаги в защиту озонового  слоя