Разрушение озонового слоя Земли хлорфторуглеводородами
Другие рефераты
ОЗОНОВЫЕ ДЫРЫ
Разрушение озонового слоя Земли хлорфторуглеводородами
Реферат по химии ученика 9»в» класса
Калмынина Кирилла
Г. Санкт-Петербург
2004 г.
ОЗОН (от греч. ozon — пахнущий) - Оз, аллотропная модификация кислорода.
Газ синего цвета с резким запахом, t кипения — 112 °С, сильный окислитель.
При больших концентрациях разлагается с взрывом. Образуется из кислорода
(О2) при электрическом разряде (напр., во время грозы) и под действием
ультрафиолетового излучения (напр., в стратосфере под действием
ультрафиолетового излучения Солнца). Основная масса озона (Оз) в атмосфере
расположена в виде слоя — озоносферы — на высоте от 10 до 50 км с
максимумом концентрации на высоте 20-25 км. Этот слой предохраняет живые
организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой ультрафиолетовой
радиации Солнца. В промышленности О3 получают действием на воздух
электрического разряда. Используют для обеззараживания воды и воздуха.
1
Глобальная изменчивость или глобальные изменения в последние годы
превратились в основную проблему исследований в области окружающей среды
главным образом благодаря тому огромному влиянию, которое она по всей
вероятности будет оказывать на мировое сообщество.
Многие ученые - естественники рассматривают термин "окружающая среда"
как синоним слову "природа". Однако природа становится окружающей средой
только тогда когда рассматривается в социальном контексте: человеческое
общество зависит от природы и, взаимодействуя с ней, изменяет её в
различных пространственно-временных масштабах.
В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской
Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее
содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде
уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этот вывод
подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного
содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает
слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы. Наиболее
подробным исследованием озонного слоя над Антарктидой был международный
Самолетный Антарктический Озоновый Эксперимент. В его ходе ученые из 4
стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и
собрали детальные сведения о ее размерах и проходящих в ней химических
процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется
озоновая "дыра". (Озоновая дыра - разрыв озоносферы диаметром св. 1000
км, возникший над Антарктидой и перемещающийся в населенные районы
Австралии. Озоновая дыра возникла предположительно в результате
антропогенных воздействий[1], в т. ч. широкого использования в
промышленности и быту хлорсодержащих хладонов[2] (фреонов), разрушающих
озоновый слой. Озоновая дыра представляет опасность для живых организмов,
поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерных доз
ультрафиолетового излучения Солнца. В 1985 принята Венская конвенция об
охране озонового слоя, в 1987 — Монреальский протокол. Озоновая дыра была
обнаружена английским исследователем Дж. Фарманом в 1982. В 1992 озоновая
дыра открыта также над Арктикой.)
В начале 80-х по измерениям со спутника "Нимбус-7"
аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала
значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико
- около 9%. В среднем по Земле с 1979 по 1990 г. содержание озона упало на
5%.
Это открытие обеспокоило как ученых, так и широкую
общественность, поскольку из него следовало, что слой озона, окружающий
нашу планету, находится в большей опасности, чем считалось ранее. Утончение
этого слоя может привести к серьезным последствиям для человечества.
Содержание озона в атмосфере менее 0.0001%, однако, именно озон полностью
поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение солнца с длиной волны l<280 нм
и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280<315 нм, наносящие серьезные
поражения клеткам живых организмов. Падение концентрации озона на 1%
приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у
поверхности земли на 2%. Эта оценка подтверждается измерениями,
проведенными в Антарктиде. Правда, из-за низкого положения солнца,
интенсивность ультрафиолета в Антарктиде все еще ниже, чем в средних
широтах. Ультрафиолетовое излучение Солнца это коротковолновое
электромагнитное излучение (400-10 нм), на долю которого приходится около
9% всей энергии излучения Солнца. Ультрафиолетовое излучение Солнца
ионизирует газы верхних слоев земной атмосферы, что приводит к образованию
ионосферы.
По своему воздействию на живые организмы жесткий
ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако, из-за большей, чем у
g-излучения длины волны он не способен проникать глубоко в ткани, и поэтому
поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает
достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул, что
может вызвать рак кожи, в особенности быстротекущую злокачественную
меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий
ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги кожи и роговицы. Уже сейчас
во всем мире заметно увеличение числа заболевания раком кожи, однако
значительно количество других факторов (например, возросшая полярность
загара, приводящая к тому, что люди больше времени проводят на солнце,
таким образом, получая большую дозу УФ облучения) не позволяет однозначно
утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий
ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую
опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон,
обитающий в приповерхностном слое при увеличении интенсивности жесткого УФ
может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в
основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без
преувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных
слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к
жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они.
Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится,
человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ излучения, но
при этом рискует умереть от голода.
2
Образование озона описывается уравнением реакции
O2+O=O3
Необходимый для этой реакции атомарный кислород выше уровня 20 км
образуется при расщеплении кислорода под действием ультрафиолетового
излучения с l<240 нм
O2+h0=2O
Ниже этого уровня такие фотоны почти не проникают, и атомы кислорода
образуются, в основном, при фотодиссоциации двуокиси азота
NO2+h0=NO+O
фотонами мягкого ультрафиолета с l<400 нм.
Разрушение молекул озона происходит при их попадании на частицы аэрозолей
или на поверхность земли, но основной сток озона определяют циклы
каталитических реакций в газовой фазе:
O3+Y=YO+O2
YO+O=Y+O2
где Y=NO, OH, Cl, Br
Впервые мысль об опасности разрушения озонного слоя была высказана еще
в конце 1960-х годов, тогда считалось, что основную опасность для
атмосферного озона представляют выбросы водяного пара и оксидов азота
(NOx) из двигателей сверхзвуковых транспортных самолетов и ракет. Однако
сверхзвуковая авиация развивалась значительно менее бурными темпами, чем
предполагалось. В настоящее время в коммерческих целях используется только
"Конкорд", совершающий несколько рейсов в неделю между Америкой и Европой,
из военных самолетов в стратосфере летают практически только сверхзвуковые
стратегические бомбардировщики, такие как B1-B или Ту-160 и
разведывательные самолеты типа SR-71. Такая нагрузка вряд ли представляет
серьезную угрозу для озонного слоя. Выбросы оксидов азота с поверхности
земли в результате сжигания ископаемого топлива и массового производства и
применения азотных удобрений также представляет определенную опасность для
озонного слоя, но оксиды азота нестойки и легко разрушаются в нижних слоях
атмосферы. Запуски ракет также происходят не очень часто, впрочем,
хлоратные твердые топлива, используемые в современных космических системах,
например в твердотопливных ускорителях "Спейс-Шаттл" или "Ариан", могут
наносить серьезный локальный ущерб озонному слою в районе запуска.
В 1974 г. М. Молина и Ф. Роуленд из Калифорнийского университета в
Ирвине показали, что хлорфторуглероды (ХФУ) могут вызывать разрушение
озона. Начиная с этого времени, так называемая хлорфторуглеродная проблема,
стала одной из основных в исследованиях по загрязнению атмосферы.
Хлорфторуглероды уже более 60 лет используются как хладагенты в
холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей,
пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов,
при химической чи
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
