XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Существует множество причин, из-за которых происходит разрушение озонового слоя, но эти причины и последствия изучены недостаточно подробно, но можно с уверенностью сказать, что изменения в стратосфере вызваны антропогенным воздействием, то есть это влияние вызвано человеческой деятельностью. Озон – это разновидность кислорода, являющаяся частью стратосферы Земли. Радиация из космоса оказывает значительное воздействие на планету, и озон защищает её. Слой озона находится приблизительно на уровне 12-50 км от нашей планеты. Обнаружил озон Шебейн – немецкий учёный, в 1873 году.

Почему же происходит разрушение озонового слоя? Несмотря на то, что очень длительное время проводились наблюдения, до сих пор между учёными происходят споры о том, какой из двух факторов – антропогенный или естественный в большей степени негативно воздействует на планету.

Естественные факторы

Чтобы образовался озон, необходимо солнечное излучение. Следовательно, во время полярных ночей процесс прекращается, но естественные факторы, влияющие на разрушение, сохраняются. Из-за полярных вихрей и азотнокислых полярных стратосферных облаков слой истончается. В умеренных, тропических и экваториальных широтах процесс менее заметен.

Когда извергаются вулканы, в атмосферу выбрасываются тысячи тонн пепла. В составе пепла есть соединения, которые способствуют распаду молекул озона.

Антропогенные факторы

Очень долго человечество и не думало, что существует озон и озоновый слой и они не осознавали, что их деятельность оказывает пагубное влияние на состояние окружающей среды.

Вот причины, возникающие вследствие деятельности человека и приводящие к истончению антирадиационного слоя:

- запуск спутников и ракет в космос;

- использование авиатранспорта на больших высотах;

- выбросы фреонов в воздух.

Также основной причиной истончения антирадиационного слоя считают хлорфторуглероды (ХФУ). Эти вещества стабильны и не представляют опасности для человека, но при взаимодействии с воздухом способствуют распаду молекул озона.

Когда извергаются вулканы, в атмосферу выбрасываются тысячи тонн пепла. В составе пепла есть соединения, которые способствуют распаду молекул озона.

Выбросы фреона в атмосферу

Ярчайший пример хлорфторуглеродов — фреоны, которые могут быть в агрегатном состоянии жидкости или газа. Их используют как дешёвый хладагент в холодильниках, они содержатся в аэрозольных баллончиках. Ранее фреоны считали главным виновником разрушения озонового слоя. Сейчас учёные склоняются к мнению, что их влияние переоценено.

Запуск спутников и ракет

При прохождении ракеты-носителя через стратосферу её двигатели выбрасывают колоссальное количество газов (оксидов азота, двуокиси углерода). По оценкам некоторых исследователей, 300 запусков шаттла хватило бы для полного истощения озонового слоя.

Использование авиатранспорта на больших высотах

Гражданская авиация летает на высотах до 13 км. Военные самолёты могут подниматься выше, в стратосферу. При работе реактивный или ракетный двигатель выделяет окиси азота. Так как полёт проходит на высоте формирования озонового слоя, окись азота немедленно вступает в реакцию с молекулами озона и разрушает их.

Применение азотных удобрений

Азотные удобрения используются с конца XIX века, но сейчас масштабы их применения представляют угрозу для атмосферы. Обычно используют следующие вещества:

аммофос и диаммофос;

хлористый аммоний;

карбонат аммония;

сульфид аммония;

сульфат аммония.

При их разложении выделяются окислы азота, которые в атмосфере вступают в реакцию с молекулами озона и разрушают их.

Методы борьбы

Несомненно, что людьми предпринимались меры, направленные на защиту озонового слоя. Так как фреоны оказывают наиболее негативное воздействие из всех причин разрушения озонового слоя, первым шагом стало введение ограничений на выброс данных веществ. Мера по защите озонового слоя стали приниматься с 1985 года. 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.

Была утверждена Венская конвенция, содержащая положения, направленные на охрану озонового слоя. Здесь представлены следующие пункты:

- организовывались наиболее частые наблюдения за изменением состояния озонового слоя;

- представители разных стран подписали соглашение о сотрудничестве, в котором идёт речь об исследовании процессов и веществ, влияющих на состояние озонового слоя и вызывающие его деформацию;

- создавались технологии, помогающие уменьшить принесённый ущерб.

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.

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.

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, превращающийся в озон под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца.

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

В соответствии с законом «Об охране окружающей среды» статьи 54 действующие на территории страны предприятия не должны выбрасывать в атмосферу больше озоноразрушающих веществ, чем дозволено в специальном перечне. За невыполнение этого условия производство могут приостановить или закрыть.

Список литературы:

Александров, Э.Л., Израэль, Ю.А. Озон. Озоновый щит Земли и его изменения [Текст] / Э.Л. Александров, Ю.А. Израэль, И. Л. Кароль, А.Х. Хриган. - СПб. : Гидрометиздат, 1992.

Биндеман, И. Тайная жизнь супервулканов [Электронный ресурс] / Илья Биндеман // Химия и химики. - 2009. - № 1. - URL: http://chemistry-chemists.com/N1_2009/43-52.pdf

Бланк, Т.В., Гольдберг, Ю.А. Полупроводниковые фотоэлектропреобразователи для ультрафиолетовой области спектра [Электронный ресурс] / Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг // Физика и техника полупроводников. - 2003. - № 9. - URL: http://journals.ioffe.ru/ftp/2003/09/p1025-1055.pdf

Глушаков, М.М. Откуда берутся озоновые дыры [Текст] / Глушаков М.М. // Экология и жизнь. -2008. - № 12(85)'.

Гущина, Г.П. Озон в земной атмосфере [Текст] : сборник статей, перевод с англ. / Г.П. Гущина и др. : под ред. Г.П. Гущиной. - СПб. : Гидрометеоиздат, 1966.

Коробкин, В.И., Передельский, Л.В., Экология [Текст] / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. - 4-е изд. перераб. и доп.- Ростов н./Д: «Феникс», 2003.

Кривошеин, Д.А. Экология и безопасность жизнедеятельности [Текст] / Д.А. Кривошеин и др.; под ред. Л.А. Муравья. - М. : Юнити-Дана, 2002.

Леенсон, И. Озон [Электронный ресурс] / Илья Леенсон // Энциклопедия Кругосвет. - URL: http://www.krugosvet.ru/enc/khimiya/ozon?page=0,2

Миляев, В.А., Котельников С.Н. Ядовитый озон Новая экологическая угроза для россии [Текст] / В.А. Миляев, С.Н. Котельников // 2008. - № 2(75)'.

Юшков, В.А. Исследование состояния озонового слоя в зимне-весенний период 2000 г. с помощью баллонных измерений и наземных наблюдений в Сибири [Электронный ресурс] / В.А. Юшков, Х. Накане, Н.Д. Цветкова и др. // Метеорология и гидрология. - 2002. - № 12. - URL: http://vdor-2008.narod.ru/publ/2002/yushkov-MG-2002.pdf

Код для цитирования: Скопировать