Влияние разрушения озонового слоя на экономику и политику

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт природных ресурсов 

 

Кафедра геоэкологии и геохимии

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине Устойчивое развитие человека

 

на тему: Влияние разрушения озонового слоя на экономику и политику

 

 

 

 

 

 

:

 

 

Содержание

 

 

Введение

1. Озоновый слой и его  состояние

2. Озоновые дыры и причины  их возникновения

3. Влияние разрушения  озонового слоя на экономику  и политику

4. Меры по охране озонового  слоя в мире и в России

 

 

 

Введение

 

В последнее время человечество активно пользуется всеми благами технического прогресса, который в это же время подверг жизнь на Земле риску экологической катастрофы. Повышение демографии, интенсивная добыча полезных ископаемых, выбросы, загрязняющие планету, приводят к серьёзным переменам в природе и отражаются на самом существовании человечества. Такие изменения очень сильны и широко распространены в современном мире, как следствие из этого могут возникнуть экологические проблемы, принимающие глобальный вид.

Среди таких экологических проблем человечества, самой актуальной была и остаётся проблема разрушения озонового слоя, а также связанной с ним опасной ультрафиолетовой радиации на Земле и её поверхности. Имеются серьёзные проблемы кислотных дождей, загрязнения атмосферы, вод, почв, проблемы радиационного поражения поверхности Земли, а также гибели некоторых подвидов растений и животных, истощения биологических ресурсов, опустынивание территорий и обезлесение, высыхание рек, озёр, морей. Данные неблагоприятные факторы могут привести нас к неминуемой гибели всего человечества.

  

1 Озоновый слой и его состояние

 

Озон (Oз) - модификация кислорода, обладающая большой химической реактивностью и токсичностью. Озон образуется в атмосфере из кислорода при электрических разрядах во время грозы и под действием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере. Озон – активный газ и может неблагоприятно действовать на человека. Обычно его концентрация в нижней атмосфере незначительна и он не оказывает вредного влияния на человека. Большие количества озона образуются в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомашин.

В атмосфере озона совсем немного – одна молекула на 3–4 млн. молекул компонентов воздуха. Однако для флоры и фауны планеты его присутствие необычайно важно.  Поглощая биологически активное солнечное ультрафиолетовое излучение, он обеспечил его безопасный уровень на поверхности планеты.

Атмосферный озон сосредоточен в двух областях – стратосфере и тропосфере. Причем в первой находится 90% от общего количества. Что касается распределенного на высоте от 0 до 10 км. слоя тропосферного озона, то его-то как раз благодаря неконтролируемым промышленным выбросам становится все больше.

Озоновый слой располагается в атмосфере на высоте 10-15км с максимумом концентрации озона на высоте 20-25км. Он задерживает свыше половины энергии солнечного излучения, достигающего наружной ее границы. Коротковолновое и гамма-излучение, которые могли бы быть губительными для жизни на Земле, целиком поглощаются озоновым слоем и до поверхности Земли не доходят.

Однако в результате антропогенных воздействий озоновый слой стал истощаться и в нем стали появляться озоновые дыры с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Анализ данных общего содержания озона подтвердил тенденцию уменьшения атмосферного озона, отмеченную в обзорах ВМО еще в 1995 г. С 1979 года по настоящее время годовое содержание озона понизилось на 4-5% глобально и примерно на 7% в средних широтах обоих полушарий.

Озон и климат воздействуют друг на друга. Воздействие озона на климат проявляется, прежде всего, в изменении температуры. Чем больше озона в данном объёме воздуха, тем больше тепла он удерживает. Озон является источником тепла в стратосфере, поглощая ультрафиолетовое излучение солнца и восходящее инфракрасное излучение от тропосферы. Следовательно, уменьшение количества озона в стратосфере также приводит к понижению температуры. А это в свою очередь приводит к истощению озона.

Мониторинг состояния озонового слоя над Россией обеспечивается измерениями ОСО на 30 станциях Росгидромета, 16 российских станций расположены в широтной зоне 60-85.с.ш., что весьма повышает ценность полученной на них информации. В зоне ответственности Северного УГМС работают 3 станции: Архангельск, Диксон, Печора. Наблюдения на них проводятся под методическим руководством ГГО с помощью фильтровых озонометров М-124 более 30 лет. В настоящее время на одной станции проходит испытания установка, с помощью которой появится возможность производить прямые измерения УФ - радиации Солнца, проникающей к поверхности Земли.

 

2 Озоновые дыры и причины их возникновения

 

Озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих лет озоновый слой претерпевает небольшое, но постоянное ослабление над некоторыми районами Земного шара, которое приводит к образованию так называемых озоновых дыр. Толщина озонового слоя над Европой сокращается стремительными темпами, что не может не волновать ученых. За прошлый год толщина озонового «покрытия» сократилась на 30%, а скорость ухудшения естественной защитной оболочки достигла самой высокой отметки за последние 50 лет.

Озоновые дыры являются лишь частью сложной экологической проблемы истощения озонового слоя Земли. В самом начале 1980-х гг. было отмечено снижение общего содержания озона в атмосфере над районом научных станций в Антарктиде. Так, в октябре 1985г. появились сообщения о том, что концентрация озона в стратосфере над английской станцией Халли-Бей уменьшилась на 40% от ее минимальных значений, а над японской - почти в 2 раза. Это явление и получило название "озоновой дыры". Значительных размеров озоновые дыры над Антарктидой возникали весной 1987,1992,1997 гг., когда фиксировалось снижение общего содержания стратосферного озона (ОСО) на 40 - 60%. Весной 1998 г. озоновая дыра над Антарктидой достигла рекордной площади - 26 млн. кв. км (в 3 раза больше территории Австралии). А на высоте 14 - 25 км в атмосфере произошло почти полное разрушение озона.

Разрушение озона происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых газов: соединений азота, хлора и брома, хлорфторуглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства веществ, разрушающих озон.

 Предполагается множество причин ослабления озонового щита.

 Во-первых, запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

 Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый  ими пар и другие вещества  разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км.  Дают прибавку озона. В городах он – один из составляющих фотохимического смога. В – третьих, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны – это газы, не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции, кипящие при комнатной температуре, а потому  резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.

 

 

 

Рис 1 – Влияние выбросов холодильной промышленности на озоновый слой

 

Каждый год количество фреонов в земной атмосфере увеличивается на 8-9%. Они постепенно поднимаются наверх, в стратосферу и под воздействием солнечных лучей становятся активными – вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. Каждая частица хлора способна разрушить сотни и тысячи молекул озона.

9 февраля 2004 года на сайте  Института Земли НАСА появилась  новость о том, что учёные Гарвардского  Университета нашли молекулу, разрушающую озон. Учёные назвали эту молекулу "димер одноокиси хлора", потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.

Наиболее ярким проявлением антропогенного воздействия на озоновый слой стало открытие в 1985 году Антарктической весенней озоновой дыры, которая никогда ранее не наблюдалась и образование которой, стало возможным только после накопления в атмосфере достаточного количества хлора за счёт действия антропогенных источников.

 

Рис 1. Озоновая дыра над Антарктидой

 

Механизм образования Антарктической весенней озоновой дыры заключается в следующем. В течение холодной антарктической зимы, когда температура нижней стратосферы опускается до -80 градусов Цельсия, холодный воздух начинает опускаться вниз, в результате чего под действием сил Кориолиса на высотах 15-20 км образуется полярный вихрь, изолирующий воздух внутри вихря от остального пространства. В этих условиях образуются стратосферные полярные облака, частицы которых включают молекулы воды, серной и азотной кислоты. На поверхности этих частиц протекают реакции, следствием которых является образование из малоактивных, достаточно устойчивых соединений хлора малоустойчивых молекул Cl2 и HOCl.

Эти процессы идут в течение всей зимы, в результате чего к её концу в полярном вихре весь запас хлора превращается в эти слабосвязанные хлорные компоненты. С восходом солнца в начале весны (т.е. в начале сентября) эти молекулы легко разрушаются солнечным светом, в результате чего образуются активные хлорные частицы, начинающие разрушать озон цепным путём. В этот момент концентрация в вихре частиц СlO, ведущих цепь, в 100 раз больше, чем вне вихря. Поскольку вихрь ещё существует и обмен с соседними, богатыми озоном областями стратосферы, отсутствует, содержание озона внутри вихря быстро уменьшается и на высотах 15-20 км озон полностью исчезает. Далее происходит разогрев воздуха, распад вихря и расползание остатков дыры по Южному полушарию.

Математическое моделирование процессов гибели озона в дыре позволило согласовать данные измерений с теорией и, в частности, тот факт, что образование дыры оказалось возможным только при накоплении в атмосфере достаточного количества хлора, которое в последней четверти XX столетия непрерывно увеличивалось за счёт антропогенных источников. Изучение механизма гетерогенной гибели озона и данных мониторинга озона в средних широтах позволило также установить решающую роль этих процессов в истощении озонового слоя и в среднеширотной стратосфере. Изучение влияния естественных факторов на озоновый слой показало, что оно имеет либо циклический, либо эпизодический характер, с наибольшей продолжительностью фазы одного знака, не превышающей 5-6 лет по времени и 1% по величине вызываемого изменения озона.

Также установлено, что, помимо антропогенных факторов, значительную роль играют природные воздействия. Так, весной 1997 г. в некоторых районах Арктики фиксировалось падение содержания озона в атмосфере до 60%. Причем на протяжении ряда лет темпы истощения озонового слоя над Арктикой нарастали даже в условиях, когда концентрация фреонов, в ней оставалось постоянной. По данным норвежского ученого К. Хенриксена, в течение последнего десятилетия в нижних слоях арктической стратосферы формировалась все расширяющаяся воронка холодного воздуха. Она создавала идеальные условия для разрушения молекул озона, которое происходит в основном при весьма низкой температуре (около -80С). Аналогичная воронка над Антарктидой - причина возникновения озоновых дыр.

 

Рис 2. Механизм разрушения озона в Антарктической весенней дыре

Таким образом, причиной процесса разрушения озонового слоя в Арктике и Антарктиде могут служить, в большей степени, именно природные воздействии, которые соответствуют гипотезе В. Л. Сывороткина и А. А. Маракушева о том, что возникновение озоновых дыр связано с определенными геологическими структурами - рифтовыми зонами, которые опоясывают Антарктиду. По версии ученых, в этих зонах идет интенсивное выделение водородных флюидов с примесью углеродных и галогенных газов, серы, рудных металлов. По мере подъема флюидов, падения температуры и при участии кислорода  происходит реакция, которая ведет к образованию воды. Так, в околополюсных пространствах формируются так называемые ледяные облака, способствующие разрушению озонового слоя. Значит, в формировании стратосферных облаков азотно-водного  льда существенную роль играют водно-водородные струи, восходящие из земных недр.

 

 

3 Влияние разрушения озонового слоя на экономику и политику 

 

Снижение концентрации стратосферного озона является очень  важной  глобальной  проблемой, как в экономике, так и в политике государств. Несмотря на малое содержание стратосферного озона, его роль в сохранении биологической жизни Земли исключительно велика. Как уже отмечалось, молекулы озона поглощают жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, которое разрушает органические молекулы. Это относится и к молекулам ДНК, отвечающим за передачу наследственных признаков. Озонный слой, словно щит, не только оберегает живое вещество от прямого разрушения, но и обеспечивает ход эволюции. По данным ВОЗ, снижение уровня содержания озона в атмосфере существенно повысит количество онкологических заболеваний, развитие катаракты и др., подавит фотосинтез растений и т.д. За счёт загрязнения воздуха в атмосфере, вследствие которого происходит разрушение озонового слоя, большой вред наносится зданиям и сооружениям вследствие коррозии, появления трещин, ослабления материалов. По данным Агентства по охране окружающей среды, ущерб, нанесенный всем видам зданий и сооружений в 45 городах США к началу 90-х годов, составляет около 600 млн. долл. Под угрозой разрушения находятся исторические памятники Италии, Греции, Египта.