Озоновий шар (стр. 1 из 5)

Зміст

Вступ

1 Відкриття озонового шару

2 Озонові діри. Причини їх появи та наслідки

2.1 Стан озонової діри над південним полюсом

3 Вплив опромінення на живі організми

4 Міжнародне співробітництво України в сфері охорони атмосферного повітря та озонового шару

Висновки

Література

ВСТУП

Глобальне зменшення загального вмісту озону протягом трьох останніх десятиріч є визнаним фактом та підтверджується даними як наземних, так і супутникових вимірювань. Незалежно від причин, які спричиняють це явище, всі фахівці звертають увагу на зміни рівня опроміненності земної поверхні УФ випромінюванням Сонця, а найбільш істотні його наслідки – це шкідливий вплив на здоров'я населення та нормальну життєдіяльність біосфери. Зміна кількості озону на різних висотах викликає збурення вертикального розподілу температури (ВРТ) в атмосфері, коливання радіаційних потоків та переміщення повітряних мас. Всі ці обставини можуть привести до значних змін клімату Землі. Тому моніторинг поточного стану озонового шару та довготермінових змін у ньому є однією з актуальніших задач фізики атмосфери. Для вирішення цієї задачі необхідно створення надійної системи моніторингу, яка складається з комплексу апаратури для атмосферно-оптичних спостережень, засобів накопичення та аналізу інформації, що від неї надходить, а також засобів доведення цієї інформації до користувача. Зміни в стані озонового шару та можливі негативні наслідки таких змін стимулювали створення та функціонування різноманітних вимірювальних приладів та їх мереж. Функціонує наземна мережа спостережень за станом озонового шару, велика увага приділяється вимірюванням з літаків та аеростатів, але найбільш інформативними виявились дані супутникових вимірювань. Їх роль надзвичайно велика. Це зумовлено можливістю отримання за їх допомогою інформації про поведінку озону у глобальному масштабі з достатньою детальністю для великих проміжків часу.

Озоновий шар атмосфери захищає біосферу від дії коротко хвильового ультрафіолетового випромінювання Сонця. Динамічна рівновага атмосфери в системі взаємопов’язаних і взаємообумовлених складових Землі порушується господарською діяльністю людей. І для атмосфери сьогодні характерний ряд проблем, вирішення яких потребує планетарних цілеспрямованих програм і рішень. Проблема стратосферного озону полягає в тому, що починаючи з 70-х років наукова громадськість почала розуміти реальність загрози руйнування озонового шару, найбільша концентрація якого зосереджена на висоті 20-24 км. Основну руйнівну силу для молекул озону складають сполуки хлору, найбільш поширені з яких хлор фтор вуглеводи (фреони). Ці сполуки є дуже стійкими і в формі аерозолів можуть перебувати у завислому стані декілька десятків років.

До проблем, які пов’язані з глобальними змінами атмосферних процесів, чи її складників необхідно віднести:

– проблему порушення газового балансу атмосфери і тісно пов’язану з нею проблему порушення теплового балансу Землі;

– проблему росту погодних аномалій та інші.

Їх виникнення пов’язують з надмірною антропогенізацією глобальних природних процесів і порушення господарською діяльністю рівноваги між основними компонентами нашої планети. Небачено активна й здебільшого непродумана діяльність людини, супроводжувана знищенням природних ресурсів і забрудненням навколишнього середовища, призвела до того, що нині біосфера планети перебуває в критичному стані, коли до глобальної катастрофи залишилися лічені кроки. Одною із цих проблем які важко вирішуються є зменшення озонового шару. Виснаження його впродовж останніх десятиріч - це ще одна глобальна проблема, від вирішення якої залежить майбутнє людства. Визначено, що новими руйнівниками озонового прошарку є фтор, фтор місткі сполуки та інші. Одна активна молекула фреонів може спалити до сотні тисяч молекул озону.

Зменшення товщини озонового прошарку та поява озонових дірок над Антарктидою. Якщо цей процес стане незворотнім, то жорстке сонячне випромінювання за короткі строки знищить усе живе на планеті.

1 ВІДКРИТТЯ ОЗОНОВОГО ШАРУ

Озон був відкритий в 1839 році за час спостережень за електричними розрядами К. Ф. Шонбейном. Після 1850 року було встановлено, що озон є однією з природних складових атмосфери спостереження були розпочаті в 20-ті роки минулого століття.

Перші кількідні виміри повного вмісту озону проведені оксфордським ученим Г.Добсоном в 1920 році. Він удосконалив свій прилад – спектрофотометр — він став головним приладом для вимірювань повного вмісту озону в глобальній системі спостережень майже в 100 обсерваторіях світу протягом 50 років. Спектрофотометр Г.Добсона під номером 031 був встановлений на українській антарктичній станції “ Академік Вернадський”. За допомогою цього приладу українські вчені проваджують спостереження озону в Антарктиці розпочаті британськими вченими на станції “Фарадей” ще в 1957 році.

Озоновий шар дослвіджують також за допомогою літаків невеликих ракет та аеростатів.

Озон утворюється завдяки сонячному випромінюванню, зміна концентрації озону залежить від 11-річного сонячного циклу. Підчас великих вулканічних вивержень в атмосферу викидаються дуже багато хлору, який досягає стратосфери. Основною причиною змін в озоновому шарі є велика кількість пилу, який потрапляє під час виверження.

На поверхні відбуваються хімічні реакції, що призводять до зменшення вмісту озону. Підчас стартів великих літаків ракет як “ Енергія”, “Сатурн 5”, “Спейс Шатл” викидають значну кількість хлоровмісних компонентів. Наприклад : під час старту “Спейс Шатл у стратосферу викидають 70 тон HCI , порівняно з природніми джерелами HCI 7500 тон в рік. Підраховано, що 300 запусків “Спейс Шаттлів” підряд могли б повністю зруйнувати озоновий шар Землі [1].

2 ОЗОНОВІ ДІРИ. ПРИЧИНИ ЇХ ПОЯВИ ТА НАСЛІДКИ

Вигляд Антарктиди з космічного простору та дослідження озонового шару в атмосфері

Зменшення озонового шару в Антарктиді довели в 1985 році члени британської наукової експедиції з найстарішої на білому континенті станції «Фарадей», що з лютого 1996 року належить Україні й носить ім’я геніального українського вченого В.Вернадського. Вони помітили, що концентрація озону в стратосфері тривожно знижувалася.

Вони повідомили про абсолютно несподіваний факт: весняний вміст озону в атмосфері над станцією Халлі-Бей в Антарктиді зменшився за період з 1977 по 1984 р. на 40%. Незабаром цей висновок підтвердили і інші дослідники, що показали також, що область зниженого змісту озону тягнеться за межі Антарктиди і по висоті охоплює шар від 12 до 24 км, тобто значну частину нижньої стратосфери. Фактично це означало, що в полярній атмосфері є озонова "діра".

Найбільш докладним дослідженням озонового шару над Антарктидою був міжнародний Самолетний Антарктичний Озонний Експеримент. У його ході вчені з 4 країн декілька разів підіймалися в область зниженого змісту озону і збирали детальні відомості про розміри "діри" і проходячі в ній хімічні процеси. На початку 80-х років по вимірюваннях зі супутника "Німбус-7" аналогічна “діра" була виявлена і в Арктиці, щоправда вона охоплювала значно меншу площу і падіння рівня озону в ній було не таким значним - біля 9%. У середньому по Землі з 1979 по 1990 р. зміст озону впало на 5%.

Вперше думка про небезпеку руйнування озонового шару була висловлена ще в кінці 1960-х років, тоді вважалося, що основну небезпеку для атмосферного озону представляють викиди водяної пари і оксидов азоту з двигунів надзвукових транспортних літаків і ракет. Однак, надзвукова авіація розвивалася значно менш бурхливими темпами, ніж передбачалося.

У той час в комерційних цілях використовується тільки "Конкорд", що здійснює декілька рейсів в тиждень між Америкою і Європою, з військових літаків в стратосфері літають практично тільки надзвукові стратегічні бомбардувальники, такі, як B1-B або Ту-160 і розвідувальні літаки типу SR-71. Як приклад можна привести Італію, Німечину, Париж, де теж є велике навантаження на стратосферний озон.

Присутність озонових дір в найбільших містах Європи

рисунок 2.2-Озонові діри в Європі

Таке навантаження представляє серйозну загрозу для озонового шару. Викиди оксидов азоту з поверхні землі внаслідок спалення викопного палива і масового виробництва і застосування азотних добрив також представляє певну небезпеку для озонного шару, але оксидиазоту нестійки і легко руйнуються в нижніх шарах атмосфери. Запуски ракет також відбуваються не дуже часто, проте, тверде паливо, що використовується в сучасних космічних системах, наприклад в твердопаливних прискорювачах "Спейс-Шаттл" або "Аріан", може наносити серйозний збиток озонному шару в районі запуску.

У 1974 р. вчені М. Моліна і Ф. Роуленд з Каліфорнійського університету в Ірвіне показали, що хлорфторвуглероди (ХФУ) можуть спричиняти руйнування озону. Починаючи з цього часу, так звана, хлорфторвуглеродна проблема стала однією з основних в дослідженнях по забрудненню атмосфери.

Хлорфторвуглеродні вже більше за 60 років використовуються як хладогенти в холодильниках і кондиціонерах, пропілленти для аерозольних сумішей, пінообразуючі агенти у вогнегасниках, очищувачі для електронних приладів, при хімічному чищенні одягу, при виробництві пінопластиків. Колись вони розглядалися, як ідеальні для практичного застосування хімічні речовини, оскільки вони дуже стабільні і неактивні, а значить не токсичні. Як це не дивно, але саме інертність цих з'єднань робить їх небезпечною для атмосферного озону.

Жорсткий ультрафіолет погано поглинається водою і тому представляє велику небезпеку для морських екосистем. Експерименти показали, що планктон, що мешкає в приповерховому шарі, при збільшенні інтенсивності жорсткого УХ опромінення може серйозно постраждати і навіть загинути повністю.