Стратосферный озон: мифы и факты; воздействие на климат - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Стратосферный озон: мифы и факты; воздействие на климат

Кузьмичёва Ю.А. 1
1Государственный университет Дубна
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В наше время, когда вся информация находится в открытом доступе трудно определить, какая является достоверной. Исходя из этого, можно сделать вывод, что существует проблема дезинформации. Более остро она проявляется в предоставлении информации, касающейся состояния окружающей среды, так как знания о ней не всегда являются полными и достоверными.

Так, при изучении озонового слоя – естественного фильтра, необходимого для поглощения ультрафиолетовых лучей – учёные выявили проблему образования озоновых дыр. Но многие представления об этой проблеме не всегда являются истинными и не подтверждаются статистическими данными.

Так, датский статистик Б. Ломборг доказал в одной из своих работ, что большинство представлений об окружающей среде, а в частности о состоянии озонового слоя не имеют должных оснований.

1.Основные положения

Озоновый слой – это составляющая часть атмосферы Земли. Его формирование на планете приходится на период 500-600 млн. лет назад. Основная концентрация озона приходится на стратосферу от 12 до 50 км. Озоновый слой поглощает ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 310 нм, которые пагубно влияют на здоровье человека и могут вызывать рак кожи. Он образуется в ходе диссоциации кислорода O2 под действием ультрафиолетовых лучей. При этом поглощается ближняя часть ультрафиолетового света, а при диссоциации озона O3 более жёсткая.[4, 7]

Озоновый слой играет важную роль в формировании температурной инверсии, то есть увеличении температуры с высотой, при поглощении ультрафиолетовых лучей. Благодаря этому образуется тропопауза, находящаяся между тропосферой и стратосферой. В этой части атмосферы происходит затруднение перемешивания воздуха. [4, 7]

Содержание озона в атмосфере находится в разных концентрациях. При увеличении озоноразрушающих газов, таких как водород и метан, содержание озона в атмосфере уменьшается, а под воздействием геомагнитного поля – увеличиваться. Увеличение озона влечёт за собой снижение температуры воздуха, а уменьшение – к повышению температуры воздуха и уменьшению атмосферного давления. [4, 7]

Однако общее содержание озона в атмосфере не велико. Если бы существовала возможность весь озоновый слой сконцентрировать над уровнем моря при температуре 0 °C и атмосферном давлении, то высота слоя не превышала бы 3 мм. Для сравнения, вся атмосфера при тех же условиях заняла бы пространство в 8 км высотой. [4, 7]

1.1 Причины снижения концентрации озонового слоя

Аэрокосмическая деятельность приводит к образованию дыр в озоновом слое при запуске ракет, работе воздушного транспорта. Самолёты, летающие на высоте 12-15 км, способствуют разрушению озонового слоя благодаря выделенью пара и иных озоноразрушающих веществ. Однако, самолёты, летающие на высоте 12 км, способствуют увеличению концентрации озона. Так же, исходя из исследований СИАП, можно сделать вывод, что воздействие воздушного транспорта очень мало. Больший вклад в истощение озона вносят разлагающиеся азотные удобрения, которые способствуют выработке окислов азота. [1,5]

Другим озоноразрушающим веществом является хлорфторуглерод. Причиной является стабильность данного вещества. В слоях тропосферы оно распадается медленнее окислов азота и поднимается в стратосферу. Достигнув отметки 25 км, где содержание озона наибольшая, хлорфторуглерод разрушается под действием ультрафиолетовых лучей. В результате этого происходит распад, одним из компонентов которого является атомный хлор. Он является катализатором, его количество не уменьшается. При взаимодействии оного атома хлора разрушается до 100000 молекул озона. [1,5]

2.История изучения

В 1840 годах стали предприниматься первые шаги к изучению озонового слоя, а с 70 годов учёные начали наблюдать проблему его истощения.

Международный геофизический год 1957-1958 способствовал улучшению наблюдений за озоновым слоем. Например, в СССР были разработаны такие приборы, как озонометры, способствующие наблюдению за состоянием озонового слоя. С 1960 года стала публиковаться информация о концентрации и размещении озона с помощью таких организаций как: «Всемирная метеорологическая организация» и «Канадская метеорологическая служба».[5]

Также большой вклад в изучение путей распространения озона и стратификации атмосферы был вложен самолётным зондированием и выпуском озоновых зондов. [5]

Однако входом в новую эпоху по изучению озона стало создание искусственных спутников Земли такими странами как США и СССР. [5]

С помощью наблюдений, сделанных учёными, был сделан вывод, что концентрация озонового слоя уменьшается. Данное явление было связано с увеличением озоноразрушающих веществ в атмосфере. [5]

В 1976 году Всемирная метеорологическая организация создала проект, для наблюдения за состоянием озонового слоя, призывая страны, являющиеся участниками ВМО также осуществлять наблюдения по состоянию озона и влиянию его изменений на климат. Название проекта: «Глобальное исследование и мониторинг озона». [5]

В 1986 году был создан Монреальский протокол, регулирующий деятельность предприятий, которые способны вызвать истощение озонового слоя. На данный момент он подписан 189 странами, в том числе и Россией а также регулирует деятельность предприятий с оборотом более 100 химических веществ. [5]

3.Проблема озоновых дыр

Озоновые дыры – это явления локального характера, обусловленные сокращением концентрации озона в атмосфере. Данная проблема, способствующая проникновению ультрафиолетовых лучей, влечёт за собой глобальные последствия. Учёными было выявлено, что увеличение озоновый дыры на 1% увеличивает риск заболеваемости раком кожи на 3 – 6 %.[6]

Существует две гипотезы образования озоновых дыр. Первая связана с возрастанием антропогенного воздействия, из-за которого в атмосфере образуются озоноразрушающие вещества, такие как хлорсодержащие и фторсодержащие фреоны. Вторая подразумевает образование озоновых дыр как естественный процесс, не связанный с деятельностью человека. [6]

Впервые озоновая дыра была обнаружена в 1985 году над Антарктидой британскими учёными, которая появляется каждой весной. Её диаметр превышал 1000 км. Над Арктикой также были замечено множество мини-дыр. Их диаметр не превышает 2 млн. км2, А существует она не более 7 суток. [6]

Механизм образования: при отсутствии солнечного света во время полярных ночей озон не образуется, то есть при отсутствии ультрафиолета молекулы озон из-за большой массы падают на землю, после чего происходит их разрушение. Это связано с тем, что молекулы озона не устойчивы к нормальному давлению. [6]

На данный момент наблюдается восстановление озонового слоя. По данным НАСА, 2000–2015 годы размеры озоновой дыры над Антарктидой уменьшились на площадь, занимаемую Индией. [6]

4.Влияние озонового слоя на климат

Озоновый слой оказывает влияние на климат, характеризующееся изменением температуры. При увеличении концентрации озона происходит увеличение температуры, так как он препятствует продвижению тёплого воздуха вверх. Уменьшение концентрации озона приводит к понижению температуры атмосферного воздуха. Это происходит, когда стратосферные вихри препятствуют выходу воздуха из их пределов. При понижении температуры воздуха до – 78 происходит образование ледяного облака, в состав которого входят азотная и серная кислоты. На поверхности кристаллов осуществляется химическая реакция, результатом которой является формирование хлорфторуглеродов. Они являются причиной сокращения озона. Весной при повышении температуры, лед начинает испаряться. Таким образом, концентрация озона увеличивается. [7]

5.Мифы и факты о озоновом слое

Существует две точки зрения относительно проблемы разрушения озонового слоя: противники и сторонники вреда ХФУ для озонового слоя.

5.1. Противники вреда ХФУ для озонового слоя

В середине сентября 1987 года в Монреале было подписано соглашение представителями двадцати четырёх стран. Это соглашение обязывало уменьшить вдвое эксплуатацию озоноразрушающих хлорфторуглеродов (ХФУ) к 1999 году. Но в 1990 году в Лондоне были внесены поправки, суть которых заключалась в увеличении списка регулируемых ХФУ и запрете использования ХФУ, галогенов и четырехлористого углерода к 2000 году, а метилхлороформа – к 2005 году.[2, 3]

Для России было выдвинут запрет на использование в промышленном производстве большого перечня озоноразрушающих веществ. Россия должна была выполнить данное решение к 1 января 1996 году, но дата была отсрочена на четыре года. [2, 3]

Итогом стало закрытие семи заводов в декабре 2000 года. Также отечественная холодильная техника была выведена из эксплуатации, так как фреоновые холодильники способствовали формированию парникового эффекта. Однако на данный момент не доказано разрушительное воздействие фреонов на озоновый слой. [2, 3]

При изучении озоновых дыр противники вреда ХВУ пришли к выводу, что расположение озоновых дыр не совпадает с местами наибольших выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Они сделали вывод, что явление озоновых дыр имеет исключительно природный характер. Также противники вреда ХВУ придерживаются мнения, что специалисты, производящие наблюдение за состоянием озонового слоя, не обоснованно прогнозируют глобальные природные катаклизмы, не имея подтверждающих данных. [2, 3]

5.2. Сторонники вреда ХФУ для озонового слоя

Существует другая точка зрения относительно разрушения озонового слоя. Её сторонники считают, что основной причиной разрушения озонового слоя является антропогенная деятельность. [6]

По их мнению существует несколько этапов разрушения озонового слоя:

Эмиссии – это высвобождение газов, содержащих такие галогены как бром и хлор в результате антропогенной и природной деятельности.

Аккумулирование – это накапливание в нижних слоях атмосферы газов, содержащих галогены.

Перемещение галогенов под действием потока воздуха на большие территории.

Преобразование – это переход галогенных газов в легко реагирующие под действием ультрафиолетового излучения Солнца.

Химические реакции – это разрушение озонового слоя под действием легко реагирующих галогенных газов.

Удаление – это разделение галогенных газов под действием воздушных масс и потоков и удаление их из атмосферы под действием дождей и влажности в облаках. [6]

Примером, подтверждающим данное предположение, сторонники вреда ХФУ выделяют Воронежскую область. В данном регионе существует проблема неравномерного расположения более 900 промышленных предприятий. Сторонники теории приводят в пример динамику сокращения озонового слоя на Воронежем: : 1991 г. — 3,41 мм; 1994 г. — 3,36 мм; 1997 г. — 3,34 мм; 2001 г. — 3,30 мм;2013 г.—3,28мм. Основным источником выделяют транспорт – 80%. Эксплуатация транспорта за последние 5 лет увеличилась на 27,8%.[6]

По мнению сторонников данной теории должны производиться такие меры по защите озонового слоя, как:

Мониторинг состояния озонового слоя.

Продолжение изучения причин разрушения изменения концентрация озона.

Предоставлять информацию по замещению техники, способствующей выделению ХФУ. [6]

Заключение

Озоновый слой является необходимым аспектом жизни на земле, как солнечная энергия, кислород, вода и другое. Без него всё живое вымерло бы под действием ультрафиолетовых лучей. Но на данный момент существует множество мифов о состоянии озонового слоя, развеять которые способны лишь постоянный мониторинг и тщательный анализ результатов.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что существует необходимость тщательного отбора и проверки информации о состоянии окружающей среды, во избежание введения в заблуждения.

Список литературы:

Экология, охрана природы и экологическая безопасность Никитин А.Т., Степанов С.А. и др. - М.: Издательство МНЭПУ, 2007. – 123-124 с.

Бесполезность Монреальского протокола для сохранения озонового слоя планеты Сывороткин В.Л. / Сайт: Cyberleninka [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru Режим доступа: свободный. Дата обращения 1.05.2019.

Глобальные экологические проблемы: путь к катастрофе или миф? Фрумин Г.Т/ Сайт: Cyberleninka [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru Режим доступа: свободный. Дата обращения 2.05.2019.

Озоновый слой / Сайт: Большая российская энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: https://bigenc.ru Режим доступа: свободный. Дата обращения 28.04.2019.

Проблема озонового слоя и возможные методы ее решения / Сайт: Vuzlit – архив студенческих работ [Электронный ресурс]. URL: https://vuzlit.ru Режим доступа: свободный. Дата обращения 28.04.2019.

Разрушение озонового слоя Мухина И.В. Бородкина Т.А. / Сайт: Cyberleninka [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru Режим доступа: свободный. Дата обращения 1.05.2019.

Современные представления об озоновом слое Александрова Милена / Сайт: Коллекция Revolution [Электронный ресурс]. URL: https://revolution.allbest.ru Режим доступа: свободный. Дата обращения 29.04.2019.

Просмотров работы: 10