НА ГОЛОВНУ

Безпека життєдіяльності та охорона праці || Хімічні науки || Бізнес і заробіток || Гірничо-геологічна галузь || Природничі науки || Зарубіжна література || Інформатика, обчислювальна техніка і управління || Мистецтво. Культура || Історія || Літературознавство. Фольклор || Міжнародні відносини та політичні дисципліни || Науки про Землю || Загальноосвітні дисципліни || Психологія || Релігієзнавство || Соціологія || Техніка || Філологія || Філософські науки || Екологія || Економіка || Юридичні дисципліни
ГоловнаЕкологіяЕкологія людини → 
« Попередня Наступна »
Стожаров, А. Н.. Медична екологія; навч. посібник / А. Н. Стожаров. - Мінськ: Виш. шк. - 368 с., 2008 - перейти до змісту підручника

СТРАТОСФЕРА Озоновий шар


Основна екологічна проблема пов'язана зі зменшенням кількості озону в стратосфері. Озон був відкритий в 1840 р. швейцарським хіміком С. Шенбайном, який зазначив утворення газу з гострим запахом при електричних розрядах і назвав його озоном. Довгий час вважалося, що озон є компонентом повітря, і тільки в 1880 р. англійський хімік В. Хартлі припустив, що цей газ присутній у верхніх шарах атмосфери і утворюється під дією сонячного ультрафіолету.
У 1920 р. англієць Г. Добсон довів існування в стратосфері шару озону. У ньому зосереджено близько 90% всього газу.
Озон - це одна з форм існування кисню в атмосфері. У приземному шарі кисень існує практично тільки у формі молекул. У дуже незначній кількості йде дисоціація (руйнування) молекул 02 до атомів, але швидко настає реакція зворотного з'єднання атомів в молекулу, тому концентрація атомів кисню в тропосфері дуже мала.
У 1930 р. англійський фізик С. Шепман деталізував фотохимическую теорію утворення озону. У його формуванні провідна роль належить УФІ.
У стратосфері під дією космічного і жорсткого УФІ Сонця (в основному УФС) молекули кисню (02) дисоціюють на 2 атома кисню:
  1. + Ау-gt; О + О.

Атомарний кисень бере участь в утворенні стратосферного озону (03):
02 + О-gt; 03.
З висотою збільшується потужність УФІ, тому зростає і кількість озону.
Інтенсивність сонячного світла достатня для продукції приблизно 350 ТОВ т озону в день.
На висоті близько 40 км має місце зворотний процес, і під дією сонячного УФІ (особливо УФВ) молекули озону швидко руйнуються:
  1. + Ну-gt; 03 + О ;

О + 03-gt; 02 + 02.
Таким чином, в шарі атмосфери товщиною 10-40 км встановлюється динамічна рівновага концентрації озону. При цьому швидкість руйнування озону на 14% перевищує швидкість його утворення. Хоча молекули озону у вигляді домішки до повітря присутні на всіх висотах від поверхні Землі, аж до висоти 100 км, максимальна кіль-

Концентрація озону, мг/м3

Рис . 8.2. Схема розподіл озону в шарах атмосфери

кість молекул озону припадає на область 15-40 км, яку образно називають озоновим шаром. Отже, озоновий шар - це в буквальному сенсі не шар, а область, в якій зосереджено максимальну кількість молекул озону (рис. 8.2).
Поглинання ультрафіолетової радіації у верхній частині стратосфери веде до підвищення температури в цій області (різниця температур становить близько 60 ° С).
Максимальна концентрація озону в стратосфері надзвичайно мала і складає всього 10 ppm. Якби вдалося зібрати всі молекули озону з атмосферного повітря в один шар, то товщина його склала б лише 2-5 мм. Незважаючи на це, в силу наведених вище хімічних реакцій шар озону здатний ослабити УФІ в 1040 разів. Більше того, через протікання згаданих реакцій УФС і частково УФВ поглинаються озоновим шаром. Починаючи з довжини хвилі 280 нм, сонячне випромінювання, особливо УФА, вже доходить до поверхні Землі.
Озоновий шар - верхня межа біосфери. Звідси дуже важливим є необхідність підтримання концентрації озону на постійному рівні.
Вимірювання, проведені в 60-х рр.. минулого століття, показали, що концентрація озону з атмосфері значно нижче, ніж випливає з теорії С. Шепмана. Це вказує на те, що мають місце реакції, які здатні знижувати концентрацію озону.
Існують групи сполук, здатних впливати на концентрацію озону в стратосфері. Сюди відносяться сполуки хлору, фтору та ін
  1. З'єднання, що руйнують озоновий шар

Фреони. У 1930 р. інженер Т. Мідглі запропонував використовувати хлорфторуглеводороди в якості нетоксичних компонентів при виробництві домашніх холодильників. Торгова назва їх - фреони (DuPont). Вони відрізнялися рядом унікальних властивостей: були негорючими компонентами, не викликали корозії металів. Але найголовніше, вони кипіли при кімнатній температурі і легко переходили з рідкого стану в газоподібний і назад (табл. 8.2). У силу цих властивостей фреони швидко замінили отруйний аміак і діоксид сірки, які застосовувалися як охолоджуючих рідин (хладоагентов).
Таблиця 8.2
Хімічні властивості деяких хлорфторуглеводородов

Назва

Формула

Тиск пари, атм

Температура, кипіння, ° С

-13 ° С

27 ° С

Фреон-11

CFC1,

0,22

1,12

23,8

Фреон-12

CF2C12

1,93

6 , 75

-29,8

Фреон-113

cfci2ccif2

0,08

0,47

47,4

Крім холодильної техніки, фреони широко застосовуються при виробництві аерозолів (пропелленти), вспінювати речовин при виробництві пінополіуретанів, в електронній промисловості для очищення деталей електронного обладнання. Сюди відносяться тріфторметан - R11, дихлордифторметан - R12, Хлордифторметан - R22, діхлорфторетан - R141b, пентафторетан - R125, тетрафтор-Етан - R134a.
Фреон-12 довгий час був основним хладоагентом в домашніх холодильниках, а фреон-22 - в домашніх кондиці-

Онер. Фреон-11 використовується у виробництві пластмас. Найбільшою здатністю впливати на озон стратосфери володіють фреон-11 і фреон-12, найменшій - фре-он-125 і фреон-134а. Особливо существен внесок у забруднення повітряного середовища фреонів, використовуваних як пропеллентов для аерозольних упаковок. У табл. 8.3 представлені дані про озоноруйнівної активності основних фреонів.
Таблиця 8.3
озоноруйнівних потенціал деяких з'єднань

З'єднання

руйнуєш потенціал, уел. од.

П родолжітел ьность життя, роки

Фреон-11

1,00

75

Фреон-12

1,00

111

Фреон-113

0,80

90

Фреон-114

1,00

185

Фреон-115

0,60

380

Чотирихлористий вуглець

1,06

50

Галон-1301

10,00

110

HCFC-22

0,05

20

В даний час світове виробництво фреонів перевищує 1 млн т на рік (рис. 8.3). Підраховано, що близько 85% фреону-11 і фреону-12, вироблених до теперішнього часу, вже потрапило в атмосферу. В останні 15 років щорічний загальносвітовий викид в атмосферу фреону-12 знаходився в діапазоні 350-500 тис. т, фреону-11 - 250 - 400 тис. т.
Фреони - довгоживучі молекули (в атмосфері можуть знаходитися до декількох сотень років), не розчинні у воді,

Рис. 8.4. Схема руйнування озону під впливом фреонів
летючі. В області екватора через наявність потужних висхідних потоків повітря фреони можуть потрапляти в стратосферу. Там під дією УФІ від фреонів відділяється атомарний хлор, який, взаємодіючи з озоном, утворює молекулярний кисень і активний СЮ. Взаємодія останнього з атомарним киснем призводить до утворення кисню і знову атома хлору, який продовжує процес руйнування озону (рис. 8.4).
Чотирихлористий вуглець (СС14). Широко застосовується в хімічній промисловості.
Розрахунки показують, що один атом хлору здатний зруйнувати до 10 тис. молекул озону. Це призводить до утворення так званих озонових дір (рис. 8.5).
З'єднання брому. Деякі з цих компонентів виробляються у промислових масштабах. Сюди відносяться так

Рис. 8.5. Зображення озонової діри над Південним полюсом, отримане в результаті сканування стратосфери з американського штучного супутника Землі

звані талони (наприклад, CF3Br) - діюча речовина хімічних вогнегасників, а також метилбромід, використовувані у сільському господарстві як фумігант. При цьому слід враховувати, що атоми брому є в 50 раз більш активними в руйнуванні озону, ніж інші сполуки.
Сполуки азоту (NOx). Ці компоненти утворюються при розпаді хімічно стабільного N20 при посередництві грунтових мікроорганізмів. N0 і N02 мають додаткові електрони, отже, є вільними радикалами і вельми активні. Хоча їх концентрація невелика, за час свого існування вони здатні зруйнувати тисячі молекул озону.
Крім цього, джерелами оксидів азоту в стратосфері є реактивні літаки, пуски ракет, а також використання азотних добрив в сільському господарстві і спалювання викопного палива.
З'єднання водню. До цієї групи сполук можна віднести гідроксиди ОН-. Їх джерелами є реактивні літаки, що викидають при спалюванні палива пари води, а також пари води, що потрапили з тропосфери.
З'єднання сірки. Одним із потужних джерел сірки в стратосфері є вулканічна діяльність.
  1. Стан озонового шару і наслідки його руйнування

Згідно з висновком Національного управління з аеронавтики і дослідження космічного простору США (НАСА) руйнування стратосферного озону залежить від трьох головних чинників:
  • загальної суми атомів хлору і брому в стратосфері;
  • довжини холодного періоду, коли температура в стратосфері опускається нижче -78 ° С (цей період становить приблизно 4 міс.), сприяючи формування так званих заморожених хмар;
  • наявності сильних полярних вихорів.

Саме кристали льоду полегшують звільнення хлору і брому, які грають роль каталізаторів при руйнуванні озону.
Озонові діри - явище, в основному, антарктична. Вони збільшуються навесні і мають антропогенне походження. Згідно з даними Всесвітньої метеорологічної організації ООН в найближчому майбутньому відбуватиметься розширення озонової діри над Антарктидою. Дані, отримані з чотирьох станцій спостереження, розташованих на цьому континенті, свідчать про те, що товщина озонового шару складає 20-35% від товщини шару, виявленого в 1964-1976 рр.., Тобто до відкриття явища зменшення концентрації озону. Найбільших розмірів озонова діра досягла в 1998 р., коли її площа становила 12 млн км2.
У північній півкулі трохи інші умови. У середньому зима триває 68 днів, а цього недостатньо для переохолодження повітря. Максимальний період існування «заморожених хмар» в північній півкулі за весь час спостереження становив 79 днів (зима 1988 - 1989 рр..). Проте в холодні роки «заморожені хмари» можуть існувати значно довший проміжок часу. Отже, загроза північній озонової діри буде як і раніше залишатися актуальною.
Руйнування захисного екрана спричинить збільшення частки УФІ, особливо УФВ, що досягає поверхні Землі. Розрахунки показують, що зменшення загального вмісту озону на 1% приводить до збільшення інтенсивності УФІ на 1,4-2,5%. В даний час є загальна тенденція до зменшення концентрації цього газу в стратосфері (рис. 8.6).
Це може викликати:
  • зростання захворюваності на рак шкіри. Встановлено, що зниження концентрації озону на 1% буде вести до збільшення числа злоякісних захворювань шкіри на 4%, і це явище залежить від географічної широти (рис. 8.7, 8.8);
  • збільшення числа катаракт;
  • зниження стійкості до інфекційних захворювань;
  • для акваекосістем - загибель морського фітопланктону - основи харчового ланцюжка для всіх антарктичних тварин.

Справа в тому, що океанічна харчова ланцюжок починається з так званого мікрошарів - водного шару завтовшки всього 50 мк. Це вельми тонкий шар, в 8 разів менше точки, поставленої в кінці даної пропозиції. Проте в ньому концентрується планктон, який є

Роки

Рис. 8.6. Динаміка зміни концентрації озону в стратосфері



Рис. 8.7. Залежність частоти новоутворень шкіри від географічної широти

джерелом енергії для більшості гідробіонтів. І саме цей шар найбільше поглинає УФІ.
У зв'язку з описаним знання методів зниження ризику виникнення злоякісних новоутворень шкіри від дії УФІ є досить актуальним. Необхідно дотримуватися ряду важливих принципів.

* 18 S
и 16

14

Рис. 8.8. Захворюваність меланомою в США
  1. Обмежувати час знаходження на сонці, особливо між 10 і 16 ч. Чим коротше тінь, тим більш руйнівними дію сонячних променів. Це пікові години і для ультрафіолетової активності.
  2. Пам'ятати про відбиває здатності УФІ. Сонячне світло сильно відбивається від піску, снігу, льоду і бетону, що може збільшувати шкідливу дію УФІ на 10-50%.
  3. Захищати орган зору. Слід носити тільки скляні сонцезахисні окуляри, які фільтрують до 100% ультрафіолетового випромінювання.
  4. Враховувати, що засмага, отриманий в соляріях, не має захисного ефекту від природного сонячного УФІ.
  5.  Використовувати сонцезахисні креми. Ці кошти характеризуються певним значенням сонячного захисного фактора (Sun Protection Factor - SPF), яке представляє собою відношення ПЕД для захищеною і не захищеної косметичним засобом шкіри. На цей фактор необхідно множити час безпечної засмаги. Креми слід наносити за 15-30 хв перед прийняттям сонячних ванн і повторювати нанесення кожні 2 год або після купання. Сонцезахисний крем з SPF-15 відфільтровує приблизно 94% УФВ, крем з SPF-30 - 97%. Захисна активність стосується, в основному, УФВ. Ефект проти УФА в хімічних сонцезахисних кремах малий і становить лише 10% від поглинання в більш короткохвильовій області.

 Є два типи сонцезахисних кремів: з хімічних і фізичних ефектами. До перших з них відносяться вироби, які містять від 2 до 5% бензофенону або його похідних (оксибензон, бензофенон-3). Бензофе-нон - один з найбільш потужних генераторів вільних радикалів. Використовується в хімічній промисловості для ініціації хімічних процесів. Поглинаючи УФІ, це з'єднання розпадається на дві частини, що і призводить до поглинання енергії квантів. Небажаним ефектом є те, що утворюються два вільнорадикальних фрагмента можуть запускати ланцюжок окислювальних реакцій в шкірі, що може вести до пошкодження її клітин.
 Сонцезахисні креми з фізичним ефектом містять інертні з'єднання типу діоксиду титану, окису цинку або тальку. Їх присутність веде до відбиття ультрафіолетових (УФА і УФВ) променів.
 Проте не слід покладатися лише на один протекторний ефект сонцезахисних кремів для попередження раку шкіри. Набагато більш ефективний помірний, правильно отриманий природний загар.
  1.  Необхідно забезпечити надходження в організм достатньої кількості вітамінів і Р-каротину. Недавнє дослідження показало, що прийом 30 мг Р-каротину в день попереджає пригнічення імунної системи людини від УФА. Рекомендуються щоденні дозування вітаміну С до 1 г, 800 IU вітаміну Е і 200 мкг селену.
  2.  Пацієнти з підвищеним фактором ризику розвитку онкологічних захворювань шкіри повинні щорічно обстежуватися дерматологом. Появи нових родимих ??плям, втрата ними чітких меж, що змінюється пігментація, свербіж і кровоточивість - сигнал для негайного звернення до онколога.

 Різні країни вживають заходів для вирішення цієї глобальної екологічної проблеми.
 Так, наприклад, Конференція повноважних представників з охорони озонового шару в 1985 р. прийняла «Віденську конвенцію з охорони озонового шару», яку підписало більшість країн світу (рис. 8.9).

 У вересні 1987 був прийнятий «Монреальський протокол про речовини, що руйнують озоновий шар». Згідно з ним до 2000 р. індустріально розвинені країни повинні припинити виробництво і використання озоноактівних сполук. Крім цього, їм потрібно надати допомогу країнам, що розвиваються в поступовому відході від технологій, що використовують хлорфторуглеводороди.
 Прикладом цього є відмова від фреонів і перехід на використання гидрохлорфторуглеводородов (HCFC). Ці сполуки дуже схожі на фреони, але містять атоми водню і, отже, менш стійкі в атмосфері. Переважна частина HCFC реагує в нижніх шарах атмосфери з радикалом гідроксиду, утворюючи воду і органічні радикали, які фотоокісляются до водорозчинних продуктів і виводяться з тропосфери з опадами.
 Виключають фреони і з технологічних процесів в електронній промисловості. Так, для очищення електрон-

 Роки
 - - тетрахлористим вуглець М-фреони ^-метилхлороформ -

 Рис. 8.10. Тенденції в світовому виробництві хімічних сполук, що руйнують озоновий шар планети

 них компонентів в даний час застосовують детергенти або розчинники на основі терпенів.
 В цілому, в світі спостерігається стійка тенденція до зниження виробництва озоноактівних речовин (рис. 8.10).
 « Попередня  Наступна »
 = Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "СТРАТОСФЕРА Озоновий шар"
  1.  БУДОВА АТМОСФЕРИ
      стратосфера, мезосфера, термосфера (іоносфера) і екзосфера. У згаданих оболонках змінюється кількість повітря і температура. Найбільшу заклопотаність внаслідок антропогенної діяльності викликає стан стратосфери і
  2.  Озоновий екран Землі
      стратосфері на висоті близько 25 км. Зменшення озонового шару на 1% спричиняє збільшення ультрафіолетового випромінювання на 1,5%. Тепловий режим атмосфери, її динаміка значною мірою визначаються здатністю озону поглинати ультрафіолет. З ростом інтенсивності ультрафіолетової радіації вчені пов'язують збільшення захворювань очей і онкологічних захворювань у людей, ослаблення імунної
  3.  Релігія Геї
      озонового шару, і так далі? Це безпосередні погрози по відношенню до Геї і по відношенню до нас, і все Еко-романтики дійсно борються з ними. КУ: Головні проблеми Геї - це не індустріалізація, виснаження озонового шару, перенаселеність або виснаження ресурсів. Головна проблема Геї - брак взаєморозуміння і взаємної згоди в ноосферу про те, що робити з цими проблемами. Ми не
  4.  РЕМОНТ ПОКРИТТІВ
      шар згідно табл. 3. Покриття порушено до металу. Підготувати порушений ділянку, як зазначено вище. Нанести один або два шари грунтовки АК-069 або АК-070 або один шар по грунтовці ВЛ-02, як передбачено системою покриттів для даної поверхні. Нанести два або три шари необхідної емалі і просушити кожен шар. Примітки. Промивання поверхні виробляють 3-процентним водним
  5.  Розділ II. Соціально-статистичні основи 3.
      шар, який об'єднує дрібних підприємців і виділяються високою кваліфікацією одержувачів заробітної плати і окладів. Далі буде показано, що така картина соціальних верств, наскільки б вона не була корисна стосовно до багатьох економічних питань, дуже мало обіцяє з соціологічної точки зору. Схема грубої класифікації служить також в першу чергу для порівняння (і критики) з
  6.  Ультрафіолетове випромінювання
      стратосферним озоном; УФС - 280-200 нм - короткохвильова, бактерицидна радіація. Вся ця спектральна область сонячного світла поглинається в стратосфері. Випускається бактерицидними лампами, а також при електрозварювання. Отже, основна частина сонячного УФІ - до 290 нм - активно поглинається озоновим шаром стратосфери. Інтенсивність впливу ультрафіолетового випромінювання залежить від
  7.  2.1. ЗАБРУДНЕННЯ РЕГІОНІВ техносфери токсичними речовинами
      озонового шару. Рис. 2.1. Відносні концентрації N02 і Оз в атмосферному повітрі (м. Лос-Анджелес, 19.07.65г.) Загальна схема реакцій утворення фотохімічного смогу складна і в спрощеному вигляді може бути представлена ??реакціями Смог дуже токсичний, оскільки його складові зазвичай знаходяться в межах: O3 - 60 ... 75%, ПАН, Н2О2, альдегіди і
  8.  ПЕРЕДМОВА
      шар розширюється сильніше, "ніж інший, і, піднімаючись завдяки цьому вище рівня іншого, стікає і утворює більш легкий стовп, і, по-друге, від того, що стікаються водяні пари, які до цього носилися в повітрі, а тепер, відділяючись від нього , віднімають у нього частину його ваги. В обох випадках виникає вітер, веющий в ту сторону, де повітря втратив або в що розширює силі, або у вазі, з тією лише
  9.  Соціальний захист населення Росії.
      шар в структурі майнового поділу представлений групами населення, які витрачають свої доходи тільки на харчування, на більше їм просто не вистачає. Деякі групи населення живуть за межами офіційно встановленого рівня бідності, який істотно занижений щодо мінімальних потреб відтворення життя і здоров'я (не кажучи вже про соціальне гідність). Окремі групи
  10.  8.2. Основні міжнародні конвенції та угоди в галузі забезпечення безпеки життєдіяльності
      озонового шару (Відень, Австрія, 1985). Учасники - 120 держав (Росія - з 1988 р.) і ЄЕС. Основні положення: співпраця в галузі дослідження речовин і процесів, які впливають на зміни в озоновому шарі; створення альтернативних речовин і технологій; спостереження за станом озонового шару; співробітництво в області розробки і застосування заходів, що контролюють діяльність,
  11.  ЗАХИСТ РАДІОТЕХНІЧНИХ ДЕТАЛЕЙ
      шар склотканини. Після обробки пилососом або кистю видаляють продукти зачистки і знежирюють поверхню чистими серветками, змоченими бензином БР-1 з добавкою 0,002% антистатичної присадки "Сігбол" і віджатими. Забарвлення деталей потрібно проводити безпосередньо після виготовлення і підготовки, щоб уникнути поглинання вологи. Якщо чому цього не було зроблено і деталі зберігалися в
  12.  Лекція 17. ФІЛОСОФСЬКИЙ АНАЛІЗ ВЗАЄМОЗВ'ЯЗКУ СУСПІЛЬСТВА І ПРИРОДИ
      озоновий шар Землі, Світовий океан, клімат. Тиск людської цивілізації на природні системи Землі зросло колосально. Новий тип взаємодії суспільства і природи виник у зв'язку із загрозою екологічних катастроф. Звідси - розмах природоохранительной, екологічної діяльності та управління взаємовідносин з природою в розумних межах. Соціальна філософія покликана дати оцінку
  13.  СОЦІОЛОГІЯ ІНФОРМАЦІЙНОГО ТОВАРИСТВА Мануель Кастельс І АРХІТЕКТУРА ПОСТМОДЕРНА
      шар складається з ланцюга електронних імпульсів (мікроелектроніка, телекомунікації, комп'ютери, високошвидкісний транспорт). Другий шар складається з вузлів і комунікаційних центрів. Вузли та центри організовані ієрархічно залежно від при-значення мережі і свого відносного ваги в конкретній мережі. Просторові потоки мають глобальний світовий
  14.  КАСТИ (португ. casta, від лат. Castus - чистий; санскр. Джати)
      шар - безправні касти «недоторканних». Конституція Республіки Індія (1950) визнала рівноправність каст і юридичну повноправність «недоторканних». 2) (у переносному значенні) замкнута громадська група (напр., «дворянська каста», «офіцерська
  15.  1.10. Підривання зовнішніх зарядів ВВ
      шар якого повинен бути не менше однієї-двох товщини заряду. Зовнішні заряди застосовують у тих випадках, коли неможливо або недоцільно проводити буріння для розміщення зарядів. Цей метод може застосовуватися при дробленні негабаритних шматків породи, металу, залізобетону при перебивании подовжених предметів та ін При дробленні негабаритних шматків і валунів заряд поміщають на поверхні