10 Приготовьте сообщение на тему «Озоновый щит планеты».

№10

Вся история человеческой цивилизации - история взаимоотношений человека и природы. Проблема взаимоотношений человека и природы возникла еще на заре человеческой цивилизации 10-15 тысяч лет тому назад.

Сейчас антропогенные изменения окружающей среды таковы, что можно говорить об их глобальном и катастрофическом характере, как по масштабам, так и по последствиям.

Атмосфера имеет исключительное значение для живых организмов Земли, являясь средой обитания большинства из них. При этом наибольшее значение для живых организмов имеет постоянный состав воздуха (атмосферы), сформировавшийся в ходе геобиоэволюции Земли.

Другая важная функция атмосферы и особенно входящего в ее состав озонового слоя - защита живых организмов от вредного воздействия солнечной и космической радиации. Именно после формирования озонового слоя в атмосфере жизнь на Земле вышла на сушу.

Что же такое озоновый слой? Это присутствующий в слабой концентрации в стратосфере озон, который поглощает жесткое коротковолновое солнечное излучение, губительное для живых организмов.

Область наибольшей концентрации озона в атмосфере достаточно локальна и расположена на высоте 25 км, поэтому говорят об озоновом слое или озоновом щите. Если весь озон «распределить» у поверхности Земли при нормальных температуре и давлении, то получится газовый слой толщиной всего 3 мм.

Озон образуется в результате процесса фотодиссоциации кислорода:

O₂ + hv = O₂ (возбужденная молекула);

O₂ + O₂ = O₃ + O (образование).

Образовавшиеся молекулы существуют недолго. Происходит обратная реакция фоторазложения озона, которая и представляет собой поглощение озоном коротковолновых фотонов:

O₃+ hv= O₂ + O (разложение).

Следовательно, в стратосфере существует цикл озона - сбалансированное образование и разложение, описываемое уравнениями выше.

Для нас, живущих на Земле, главная «заслуга» озона состоит в том, что он, «жертвуя собой», поглощает лучи с длинной волны 240-260 нм и, таким образом не допускает высокоэнергетические фотоны Солнца к Земле. В истории нашей планеты лишь с накоплением достаточного количества озона в стратосфере смогла спокойно оформляться и эволюционировать жизнь на Земле.

Проблема, связанная с озоном состоит из двух аспектов:

1. Озон - фактор, обеспечивающий биологически безопасный уровень УФ-излучения у поверхности Земли, поддерживающий в стабильном состоянии климат планеты, контролирующий содержание некоторых загрязнителей в атмосфере.

2. Содержание озона уменьшается в озоновом слое под действием антропогенных загрязнителей атмосферы. Очевидно, что эти два аспекта взаимосвязаны и необходимо решать проблему сохранения и защиты озонового слоя с тем, чтобы, в конечном счете защитить себя.

Снижение концентрации стратосферного озона очень опасно. А именно этот процесс сейчас происходит при активном содействии человека. Рассмотрим, каким образом разрушается «озоновый щит» и образуется «озоновая дыра». Впервые «озоновая дыра» была обнаружена в 1975 году над Антарктидой. Под «дырой» не следует понимать то, что в данной области совсем нет озона. Его слой истончается, и защитный эффект поглощения фотонов УФ-области спектра ослабевает. Почему концентрация озона так заметно снижается именно над полюсами? Это связано с атмосферными полярными вихрями, низкой температурой и стратосферными облаками, состоящими из кристалликов льда, являющихся катализаторами реакций хлорного цикла.

В результате хозяйственной деятельности человека, в атмосферу попадают различные загрязняющие вещества, в том числе те, которые разрушают озоновый слой.

В середине 70-х годов американские химики М.Молина и Ш.Роуленд установили, что исчезновение озона происходит в результате химических реакций инициируемых хлорфторуглеводородами.

В повседневной жизни они известны под названием фреоны и представляют собой синтетические химические вещества, производство которых началось еще в 1930-е годы и которые широко применяются в качестве охлаждающих сред, пропелентов в аэрозолях, растворителей и пенообразующих реагентов в огнетушителях и ряде строительных материалов. Первоначально фреоны быстро завоевали популярность в связи с тем, что они химически инертны, практически не вступают в химические реакции и поэтому не токсичны для живых организмов. Однако эта «инертность» по мере их накопления в атмосфере обернулась злом: попадая беспрепятственно без изменений в стратосферу и подвергаясь там УФ-облучению, они распадаются с высвобождением атомарного хлора

который выполняет роль катализатора при распаде озона:

Хлорфторуглеводороды и галогены накапливаются в тропосфере, постепенно поднимаясь вверх; при этом время их диффундирования составляет десятки лет, поэтому мы являемся в этом смысле заложниками ошибок прошлых лет. Другой причиной разрушения озонового слоя является появление в атмосфере оксидов азота.

Разрушение озонового слоя в результате присутствия оксидов азота происходит по схеме так называемого азотного

цикла:

Монооксид азота присутствует в стратосферном слое как обязательный его компонент, но в низкой концентрации. Однако в последнее время активное использование сверхзвуковых транспортных самолетов привело к тому, что концентрация стала увеличиваться как раз на высотах «озонового щита».

Сельскохозяйственная деятельность человека тоже приводит к увеличению содержания монооксида азота в атмосфере. На почвах, обработанных нитратными удобрениями, анаэробные бактерии восстанавливают нитрат-ионы до молекулярного азота и оксида N₂O

в качестве побочного продукта. Культивируемые земли «дышат» этим оксидом, который, уходя в стратосферу, реагирует там с атомами кислорода:

Большую опасность для озонового слоя представляют ядерные взрывы в атмосфере, когда в высоко температурной области взрыва образуется колоссальное количество оксидов азота.

Таким образом, для спасения «озонового щита» человечеству необходимо срочно решить следующие проблемы:

• ограничение использования хлорфторуглеродов и поиск экологически безопасных их заменителей;

• сокращение числа полетов сверхзвуковых транспортных самолетов на другие, летающие на более низких высотах и совершенствовать авиационные двигатели;

• сокращение использования азотных удобрений, введение более прогрессивных способов возделывания сельскохозяйственных и окультуриваемых земель;

• прекратить испытание ядерного оружия в атмосфере.

Как видно, ответы достаточно просты и очевидны, но одновременно и сложны, поскольку проблема имеет сложные социально-экономические и политические аспекты. Для ее успешного решения необходима благоприятная обстановка доверия и мира, международное сотрудничество.