Вопрос 16. Понятие озоновый слой

Озоновый слой – это слой атмосферы (стратосферы) с повышенным содержанием озона. Он начинается на высоте около 8 км над полюсами (или 17 км над экватором) и простирается вверх вплоть до 50 км. Концентрация озона в слое очень низкая, и если его выделить в чистом виде и сжать до плотности, которую имеет воздух у поверхности Земли, то толщина озонового слоя не превысит 5 мм.

Озон – аллотропная форма (в том случае, когда элемент имеет несколько простых веществ (они состоят из атомов одного вида), их называют аллотропными формами) кислорода (от греч. “пахнущий”), его молекула состоит из трех атомов кислорода (О3). Озон образуется из кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения:

2О2О + О3.

Озон поглощает жесткое (коротковолновое) ультрафиолетовое излучение Солнца, предохраняя живые организмы от его губительного воздействия. Поэтому разрушение озонового слоя приведет к более высоким уровням ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, что будет способствовать увеличению случаев рака кожи у людей, мутаций у растений и т.п.

Процесс разрушения

Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой (OSNV), возникающие в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или эмитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br); а также метан или оксид азота (I) – (N₂O).

Самые существенные этапы разрушения озонового слоя:

1. Эмиссии (в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой).

2. Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).

3. Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).

4. Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

5. Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).

6. Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

Виды и воздействие разрушающих веществ

Главные идентифицированные вещества, разрушающие озоновый слой:

   - хлорофторуглероды (HFO или CFC);

   - частично галогенизированные хлорфторуглероды (HHFO или HCFC);

   - частично галогенизированные бромфторуглероды (HBFO);

   - 1,1,1 – трихлоретан (метилхлороформ);

   - бромхлорметан (BHM);

   - метилбромид (MB);

   - тетрахлоруглерод;

   - галоны.

Главные цели использования веществ, разрушающих озоновый слой:

• охладительные установки;

• устройства кондиционирования воздуха;

• устройства подачи теплого воздуха;

• аэрозоли;

• противопожарные системы и портативные огнетушители;

• изоляционные плиты.

Воздействие на озоновый слой веществ, разрушающих озоновый слой, характеризует потенциал разрушения озона (ONP). Чем выше величина потенциала разрушения озона, тем выше воздействие соответствующего вещества на озоновый слой. Самый высокий потенциал разрушения озона – у галонов (до 12), а сравнительно низкий – у частично галогенизированных хлорфторуглеродов (до 0,01).

Количество разрушающих веществ

Количество веществ, разрушающих озоновый слой, за несколько последних десятилетий значительно изменились. Например, в 1986 году общее потребление хлорофторуглеродов (HFO) в мире составляло примерно 1 100 000 тонн, а в 2002 году его общее потребление было уже только 100 000 тонн. Однако существенно считаться с тем, что, учитывая сложность процессов разрушения озонового слоя и уменьшение количества эмиссий веществ, разрушающих озоновый слой, объемы разрушения озонового слоя все еще продолжают расти и ожидается, что в течение нескольких ближайших лет будет достигнуто максимальное разрушение озонового слоя, после которого последует постепенное, более чем 50-летнее обновление озонового слоя (допуская, что эмиссии веществ, разрушающих озоновый слой, не возрастут и продолжат уменьшаться).

Последствия разрушения

В результате разрушения озонового слоя Землю достигает повышенное количество солнечного излучения UV-B, что оказывает негативное воздействие как на живые существа (людей, животных, растительность), так и на предметы. Последствия слишком «тонкого» озонового слоя:

• уменьшается выносливость различных материалов (например, резины) и вместе с тем – длительность пользования этими материалами;

• погибают обитающие в верхних слоях воды водные организмы (бентос);

• уменьшаются сельскохозяйственные урожаи и рыбные уловы;

• уменьшается иммунитет населения против различных заболеваний;

• увеличивается возможность заболевания раком кожи и катарактой глаз (как у людей, так и у животных), заболеваниями легких и верхних дыхательных путей.

Пути решения проблем

озон дыра атмосфера загрязнение

Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся.

Также мы - все люди должны это понимать и помочь природе включить процесс восстановления озонового слоя, нужны новые посадки лесов, хватит вырубать лес для других стран, которые почему-то не хотят вырубать свой, а делают на нашем лесе деньги.

Для восстановления озонового слоя его нужно подпитывать. Сначала с этой целью предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и на грузовых самолетах «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы. Однако этот проект (вероятно, он был первым проектом «лечения» планеты) не осуществлен.

Иной путь предлагает российский консорциум «Интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. Уже в ближайшее время совместно с немецкой фирмой «Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода.

Если этот эксперимент окажется удачным, в дальнейшем предполагается использовать опыт российской орбитальной станции «Мир» и создать на высоте 400 км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах потребуются лишь для периодических осмотров и ремонта.

У этого проекта был предшественник - американская СОИ (стратегическая оборонная инициатива) с планом использования мощных лазеров для «звездных войн».

Осуществится ли грандиозный мирный проект, покажет время. Но и физическая химия, и космонавтика уже готовы к тому, чтобы начать восстанавливать комфортное для жизни химическое равновесие на нашей планете.

Принимая во внимание чрезвычайность ситуации, необходимо:

расширить комплекс теоретических и экспериментальных исследований по проблеме сохранения озонового слоя;

провести первую Международную научную конференцию по проблемам сохранения озонового слоя активными способами;

-- создать Международный фонд сохранения озонового слоя активными способами;

-- провести Международный телемост на тему сохранения озонового слоя с участием ведущих ученых, политических, религиозных и общественных деятелей;

-- организовать Международный комитет для выработки стратегии выживания человечества в экстремальных условиях.