Доклад на научно-практическую конференцию "Земля без оболочки, как яблоко без кожуры"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 1 с. Князе-Волконское имени Героя Советского Союза Никитенко Николая Михайловича Хабаровского муниципального района Хабаровского края

Доклад на тему:

«Земля без оболочки, как яблоко без кожуры»

Выполнила: ученица 9 класса МКОУ СОШ №1с. Князе-Волконское Верхозина Анастасия

Руководитель: учитель биологии МКОУ СОШ №1 с. Князе-Волконское Изгейм Ксения Эдуардовна

с. Князе-Волконское, 2016

Введение

Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.

Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разрушение озонного слоя Земли. Озон - трехатомная форма кислорода, образуется в верхних слоях атмосферы под действием жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения Солнца.

Сегодня озон беспокоит всех, даже тех, кто раньше не подозревал о существовании озонного слоя в атмосфере, а считал только, что запах озона является признаком свежего воздуха. (Недаром озон в переводе с греческого означает ''запах''.) Этот интерес понятен – речь идёт о будущем всей биосферы Земли, в том числе и самого человека. В настоящее время назрела необходимость принять определённые обязательные для всех решения, которые позволили бы сохранить озонный слой. Но чтобы эти решения были правильны, нужна полная информация о тех факторах, которые изменяют количество озона в атмосфере Земли, а также о свойствах озона, о том, как именно он реагирует на эти факторы.

1. Озоновый слой – «покрывало» нашей планеты

1.1. Что такое озоновый слой (экран)?

400 миллионов лет назад в атмосфере появился слой озона, достаточно плотный, чтобы жизнь из океана смогла шагнуть на сушу. Это дало начало уникальной, быть может единственной во Вселенной, эволюционной цепи, породившей громадное разнообразие живых форм, включая человека. А в наши дни человек чуть не погубил то, благодаря чему он появился на Земле. Однако у человечества хватило ума и здравого смысла, чтобы вовремя остановиться. Озоновый слой стал предметом всеобщего внимания. К его изучению привлекли сотни тысяч специалистов во всем мире, затратили громадные материальные средства. В результате стало значительно яснее, какие процессы происходят как в озоносфере, так и во всей атмосфере.

Так что же представляет собой слой озона в атмосфере? Теоретически, если весь озон «сжать» до плотности воды и разместить на поверхности Земли, то он образовал бы пленку всего 2-4 мм толщиной, причем минимум пришелся бы на экватор, а максимум оказался бы у полюсов. Высотное же распределение озона таково, что максимум концентрации отмечается на высоте 25 км. Но она повышается также и на высоте 70 км. Большая часть озона находится в стратосфере, и этот слой в Арктике обычно расположен низко, тогда как в тропической зоне — высоко. Что касается тропосферы, то здесь озона меньше, к тому же он в большей мере подвержен как сезонным, так и другим изменениям, в частности вызванным загрязнениями.

Озон — это особая форма кислорода. Большинство молекул кислорода воздуха состоит из двух атомов. Молекула же озона состоит из трех атомов кислорода. Озон образуется под действием солнечного света. При столкновении фотонов ультрафиолетового света с молекулами кислорода от них отщепляется атом кислорода, который, присоединившись к другой моле куле О₂, образует Оз (озон). Озоновый слой атмосферы очень тонок. Если всем имеющимся в наличии озоном атмосферы равномерно покрыть участок площадью в 45 квадратных километров, то получится слой толщиной в 0,3 сантиметра. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон.

Начало образования озона в стратосфере связано с реакцией расщепления молекулярного кислорода коротковолновым (X

0₂ + hv - О + О

Далее происходит взаимодействие атомов кислорода (в присутствии третьего тела — М) с его же молекулами. В результате образуется молекула озона:

О + О₂ + м - О₃ + М

Озон в атмосфере образуется по механизму, предложенному выдающимся английским геофизиком С. Чепменом семьдесят лет назад. Суть этого механизма была описана выше. Схема Чепмена просуществовала без изменений до середины 60-х годов, когда была создана теория цепных процессов разрушения озона с участием водородных, азотно-окисных и галоидных (хлор—бром—йод) соединений, попадающих в атмосферу в основном из промышленных выбросов. Однако основа этих новых механизмов осталась “чепменовской”.

Из механизма Чепмена следует, что отсутствие ультрафиолетового излучения способствует сохранению и накоплению озона — ночью его содержание в атмосфере практически не меняется. Именно этим и объясняется накопление озона в стратосфере Антарктики и Арктики в течение полярной зимы.

1.2.Изучение озонового слоя

Ученые давно установили, что солнечный спектр постоянно обрывается в ультрафиолетовой части на одной и той же длине волны. Атмосфера оказалась непрозрачной для еще более коротких волн. Причина этого долго оставалась непонятной, так как внизу в составе атмосферы не был известен газ, который не пропускал бы ультрафиолетовых лучей. Наконец, в 1840 году в одной из физических лабораторий такой газ был найден. Разлагая воду на ее составные части – кислород и водород, удалось получить новый газ, обладающий чрезвычайно сильным характерным запахом. Его так и назвали «сильно пахнущим», по-гречески «озон». 
Исследования показали, (чьи?) что с поднятием над земной поверхностью содержание озона сначала изменяется незакономерно, и только с высоты 10 км намечается его увеличение, особенно отчетливо выраженное выше 12 – 15 км. На высоте 20 – 25 км наблюдается максимум содержания озона, а выше количество озона постепенно убывает и становится ничтожным к высоте 55 – 60 км. 
Как получали данные о содержании озона на высотах? (по каким данным это известно?) Во-первых, путем анализа проб воздуха, взятых на высотах. Во-вторых, оптическим методом по измерениям интенсивности полос поглощения озона. Сначала на стратостатах, а позднее при помощи ракет в вышележащие слои атмосферы поднимали спектрограф, регистрирующий солнечный спектр. По интенсивности поглощения в ультрафиолетовой области спектра можно определить изменение количества озона с высотой. 

Для изучения верхних слоев атмосферы длительное время применялись различные косвенные методы, к которым относятся прежде всего наблюдения за распространением звуковых волн, сумеречным небом, метеорными следами, перемещением перламутровых и серебристых облаков и др. 
В 1930 году впервые для исследования атмосферы выпущен радиозонд, изобретенный советским метеорологом П.А. Молчановым, а в 1933 году Г.А. Прокофьев, К.Д. Годунов и Е.К. Бирнбаум поднялись на стратостате «СССР-1» на высоту 19 км. 
В 1934 году состоялся выдающийся полет в стратосферу на высоту 22 км, однако при спуске экипаж в составе П.Ф. Федосеенко, А.Б. Васенко и И.Д. Усыскина погиб. Но записи научных наблюдений сохранились. 
В 40–50-х годах прошлого столетия благодаря техническому прогрессу и оснащению метеорологии радиотехническими средствами стало возможным непосредственное измерение многих параметров атмосферы на высотах вначале до 20 – 30 км, а затем и до 60 – 100 км. Запуски метеорологических ракет и искусственных спутников Земли значительно расширили эти возможности. 
Высокие радиозондовые подъемы позволили сделать важное открытие в стратосфере. Были обнаружены значительные сезонные (муссонные) изменения градиента температуры экватор – полюс и связанные с ними изменения режима давления и ветра. 
Важным этапом стал Международный геофизический год, который длился с 1 июля 1957 года по 31 декабря 1958 года. Ученые из 64 стран вели исследования Земли по единой программе. За это время в СССР было запущено 112 метеорологических и 13 геофизических ракет. Полученные международными командами ученых данные позволили детально изучить строение атмосферы и особенности ее циркуляции до высоты 20 – 30 км. 
Высотные наблюдения в верхней экваториальной стратосфере обнаружили многоцикличность воздушных течений – квазидвухлетнюю в нижней стратосфере и шестимесячную в верхней. При этом оба цикла находятся в определенной взаимосвязи. 
21 февраля 1958г. в СССР был произведен запуск метеорологической ракеты весом 1520 кг, которая достигла рекордной высоты для одноступенчатых ракет этого класса – 473 км, а в конце лета того же года ракета поднялась на высоту 450 км, имея вес 1690 кг. 
Использование в исследованиях атмосферы метеорологических и геофизических ракет позволило ученым получать надежные данные до высоты около 80 – 100 км. 
Существенно новые данные о явлениях в околоземном пространстве были получены с помощью автоматических межпланетных станций «Луна-1», «Луна-2» и «Луна-3», запущенных соответственно 2 января, 12 сентября и 4 октября 1959 года. Так была обнаружена водородная геокорона, простирающаяся на 20 тысяч километров от Земли. 
Добытая научная информация показала, что в атмосфере существует несколько слоев, которые отличаются друг от друга прежде всего и наиболее отчетливо характером вертикального распределения температуры. И если в начале XX века было принято разделять атмосферу только на две части: тропосферу (нижний слой) и стратосферу, под которой вначале понимались все слои атмосферы, расположенные выше тропосферы, то в настоящее время по рекомендации Всемирной метеорологической организации (ВМО) атмосферу принято делить на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. 

Тем не менее, вышележащие слои земной атмосферы не менее важны для всего живого на нашей планете. Слой озона, находящийся в следующем за тропосферой слое – стратосфере, – является надежной преградой на пути к поверхности Земли гибельной для всего живого ультрафиолетовой радиации. Помимо этого установлено, что межгодовые вариации общего содержания озона (ОСО) в глобальном масштабе являются индикаторами изменений климата. А по изменениям ОСО в отдельных географических точках можно судить о предстоящих аномалиях приземной температуры в удаленных от этой точки географических районах в долгосрочной (до 40 дней) перспективе, что, несомненно, со временем может быть использовано для более точных долгосрочных прогнозов погоды. 

1.3.Значение озонового слоя

Жарким туманным днем в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как этот газ (трехатомный кислород) разрушает легкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, начинают задыхаться и ощущать боль в груди. Деревья и кусты, обрамляющие загазованные магистрали, при высоких концентрациях озона в воздухе перестают нормально расти. Но если озон находится там, где ему положено быть — на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, от которых кожа становится загорелой. Но если на кожу падает избыток ультрафиолетового излучения, то можно получить солнечный ожог или заболеть раком кожи.

Озон поглощает солнечный ультрафиолет в диапазоне 200—300 нм, проникающий в длинноволновом участке этого диапазона вплоть до верхней тропосферы. С высоты около 20 км (нижняя граница озонового слоя) начинается рост температуры, который продолжается до высот около 50 км (верхняя граница озонового слоя). Если бы не было озонового слоя или если он не поглощал бы ультрафиолет, падение температуры, имеющее место в тропосфере, продолжалось бы вплоть до высоты порядка 80 км. Там уже появляется жесткое ультрафиолетовое излучение, способное ионизовать молекулы воздуха. Его энергия в конце концов превращаетс я в тепло, нагревающее воздух и вызывающее рост температуры выше 80 км

Поглощая солнечный ультрафиолет, молекулы озона разрушаются, образуя атомы кислорода. Но озоновый слой при этом не исчезает — устанавливается равновесие между количеством озона и атомами кислорода, причем более высокому уровню ультрафиолета соответствует более низкая концентрация озона. Это, в частности, объясняет , почему в тропиках, где интенсивность ультрафиолета велика, озона мало, а в высоких широтах, где солнечное излучение слабо, — много.

2. Источники разрушения озонового слоя

Впервые мысль об опасности разрушения озонового слоя была высказана в конце 1960-х гг. Большую тревогу со стороны экологов вызвало негативное влияние водяного пара и оксидов азота (NO_x), которые выбрасываются реактивными двигателями сверхзвуковых самолетов и ракет на высоте 20-25 км. Именно на этой высоте находится защитный слой озона, задерживающий жесткое ультрафиолетовое излучение космоса. Такие опасения основаны на свойстве оксида азота разрушать озон:

2NO + 0₃ = N₂0 +20₂

В 1974 г. ученые установили, что вызывать разрушение озонового экрана могут хлорфторуглероды (ХФУ) (рис. 2). Начиная с этого времени так называемая «хлорфторуглеродная проблема» стала одной из основных в исследованиях по загрязнению атмосферы. К хлорфторуглеродам относятся, в частности, фреоны — химически инертные на поверхности Земли вещества. Они уже более 60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей (в бытовых аэрозольных баллончиках), иенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, при химической чистке одежды, при производстве пенопластиков.

Среди разрушители озонного слоя можно выделить:

1) Фреоны

Озон разрушается под воздействием соединений хлора, известных как фреоны, которые, также разрушаясь под воздействием солнечной радиации, освобождают хлор, «отрывающий» от молекул озона «третий» атом. Хлор в соединения не образовывает, но служит катализатором «разрыва». Таким образом, один атом хлора способен «погубить» много озона. Считается, что соединения хлора способны оставаться в атмосфере от 50 до 1500 лет (в зависимости от состава вещества) Земли. Наблюдения за озоновым слоем планеты проводились антарктическими экспедициями с середины 50-х.

Озоновая дыра над Антарктидой, увеличивающаяся по весне и уменьшающаяся к осени, была обнаружена в 1985 году. Открытие метеорологов вызвало цепь последствий экономического характера. Дело в том, что в существовании «дыры» была обвинена химическая промышленность, производящая вещества, содержащие фреоны, способствующие разрушению озона (от дезодорантов до холодильных установок).

В вопросе о том насколько человек повинен в образовании «озоновых дыр» - единого мнения нет.

С одной стороны – да, безусловно повинен. Производство соединений, приводящих к разрушению озона, следует свести к минимуму, а лучше и вообще прекратить. То есть отказаться от целого сектора промышленности, с оборотом в многие миллиарды долларов. А если не отказаться - то перевести ее на «безопасные» рельсы, что тоже стоит денег.

Точка зрения скептиков: человеческое влияние на атмосферные процессы, при всей его разрушительности в локальном плане, в планетарном масштабе - ничтожно. Антифреоновая кампания «зеленых» имеет вполне прозрачную экономическую и политическую подоплеку: с ее помощью крупные американские корпорации (Дюпон, например), душат своих зарубежных конкурентов, навязывая соглашения по "охране окружающей среды" на государственном уровне и насильно вводя новый технологический виток, который более слабые в экономическом отношении государства выдержать не в состоянии.

2) Высотные самолёты

Разрушению озонного слоя способствуют не только фреоны, выделяющиеся в атмосферу и попадающие в стратосферу. К разрушению озонного слоя причастны и окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах. Но окислы азота образуются и в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолётов. Окислы азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования окислов азота тем больше, чем выше температура, т. е. чем больше мощность двигателя.

Важна не только мощность двигателя самолёта, но и высота, на которой он летает и выпускает разрушающие озон окислы азота. Чем выше образуется окись или закись азота, тем он губительнее для озона.

Общее количество окиси азота, которое выбрасывается в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд. т. Примерно треть этого количества выбрасывается самолётами выше среднего уровня тропопаузы (11 км). Что касается самолётов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолётов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают преимущественно на высотах озонного слоя.

3) Минеральные удобрения

Озон в стратосфере может уменьшаться и за счет того, что в стратосферу попадает закись азота N2O, которая образуется при денитрификации связанного почвенными бактериями азота. Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхнем слое океанов и морей. Процесс денитрификации напрямую связан с количеством связанного азота в почве. Таким образом, можно быть уверенным в том, что с ростом количества вносимых в почву минеральных удобрений будет в такой же мере увеличиваться и количество образованной закиси азота N2O. Далее, из закиси азота образуются окислы азота, которые и приводят к разрушению стратосферного озона.

4) Ядерные взрывы

При ядерных взрывах выделяется очень много энергии в виде тепла. Температура, равная 60000 К устанавливается уже через несколько секунд после ядерного взрыва. Это энергия огненного шара. В сильно нагретой атмосфере происходят такие преобразования химических веществ, какие при нормальных или не происходят, или протекают очень медленно. Что касается озона, его исчезновения, то наиболее опасными для него являются образующиеся при этих преобразованиях окислы азота. Так, за период с 1952 по 1971 г. в результате ядерных взрывов в атмосфере образовалось около 3 млн т. окислов азота. Дальнейшая судьба их такова: они в результате перемешивания атмосферы попадают на разные высоты, в том числе и в атмосферу. Там они вступают в химические реакции с участием озона, приводя к его разрушению.

5) Сжигание топлива

Закись азота обнаруживается и в дымовых газах электростанций. Собственно, о том, что окись и двуокись азота присутствуют в продуктах сгорания, было известно давно. Но эти высшие окислы не влияют на озон. Они, конечно, загрязняют атмосферу, способствуют образованию в ней смога, но довольно быстро удаляются из тропосферы. Закись же азота, как уже говорилось, опасна для озона. При низких температурах она образуется в таких реакциях:

N2 + O + M = N2O + M,

2NH3 + 2O2 =N2O = 3H2.

Масштаб этого явления очень значителен. Таким путём в атмосфере ежегодно образуется примерно 3 млн т. закиси азота! Эта цифра говорит о том, что этот источник разрушения озона существенный.

3. Озоновые дыры

3.1. Что такое озоновые дыры

Впервые озоновую дыру обнаружила в 1985 году группа ученых из Великобритании во главе с Джо Фарменом (Joe Farman). Диаметр дыры был более 1000 километров, а находилась она над Антарктидой – в Южном полушарии. Возникая ежегодно в августе, данная озоновая дыра исчезала в период с декабря по январь.

1992 год ознаменовался для ученых тем, что уже над Северным полушарием в Антарктике образовалась еще одна озоновая дыра, с гораздо меньшим диаметром. А в 2008 году диаметр первого обнаруженного в Антарктиде озонового явления достиг максимальных рекордных размеров – 27-ми миллионов квадратных километров.

Озоновой дырой считается локальное падение в озоновом слое Земли концентрации озона. Изначально специалисты предположили, что концентрация озона имеет свойство меняться из-за частиц, которые выбрасываются при любом атомном взрыве. Виновниками длительное время считали высотные самолеты и полеты космических кораблей.

Однако в ходе многочисленных исследований и опытов было доказано, что содержание озона может качественно варьироваться также из-за определенных естественных загрязнителей воздушной среды, содержащих азот.

Об озоновом слое атмосферы ученые узнали в 70  годы. Было сделано открытие, что производные хлор фтор углерода (фреоны) — соединения, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллонах — уничтожают озон. Фреоны выделяются в атмосферу при каждом использовании баллончика с дезодорантом или лаком для волос. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием О₂. В месте такого взаимодействия озоновый слой разрушается - исчезает. В 1978 году, основываясь на данных о действии фреонов на озоновый слой атмосферы, правительство Соединенных Штатов Америки (США) запретило производство и продажу аэрозолей, содержащих фреоны. Правда, производители аэрозолей, а вместе с ними и многие ученые, считают неубедительной теорию разрушения озонового слоя. 

В 1985 году английские ученые сделали поразительное открытие. Они обнаружили над Антарктидой огромную «дыру» в озоновом слое. Это отверстие площадью с США появляется ежегодно весной. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количество озона в соседних участках снижается. Например, зимой 1992 года слой озона над Европой и Канадой стал на 20 % тоньше. Как выяснили ученые, в небе над Антарктидой очень высока концентрация ангидрида хлорной кислоты — соединения, образующегося в момент разрушения молекулы озона хлором.

Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая нас более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, например малярии. Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений — от деревьев до злаков. Еще более тревожит то, что истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод. Некоторые ученые подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объеме уйдет 100 лет
Влияние солнечного света проявляется и в механизме образования “озонной дыры”, который заключается в следующем.

В течение холодной антарктической зимы, когда температура нижней стратосферы падает до 80 градусов ниже нуля, холодный воздух начинает опускаться вниз, в результате чего под действием сил Кориолиса на высотах 10—20 км образуется полярный вихрь, изолирующий воздух внутри своего объема от остального пространства. В этом воздухе образуются стратосферные полярные облака, содержащие молекулы воды и азотной кислоты (она в небольших количествах постоянно образуется из окислов азота природного происхождения). На поверхности частиц облаков протекают реакции, приводящие к образованию из слабоактивных, достаточно устойчивых соединений хлора малоустойчивых молекул Cl₂ и HOCl. Процессы идут в течение всей зимы, в результате чего к ее концу в полярном вихре накапливается значительное количество этих слабосвязанных компонент. С восходом солнца в начале весны, то есть в начале сентября, они легко распадаются, и образуются активные хлорные частицы, начинающие разрушать озон цепным путем.

Поскольку вихрь еще существует и никакого обмена с соседними, богатыми озоном областями стратосферы нет, содержание озона быстро уменьшается, и внутри вихря, на высоте 10—15 км, озон полностью исчезает. Далее происходит разогрев воздуха, распад вихря и расползание остатков дыры по Южному полушарию.

3.3.Основные причины появления озоновых дыр

Давно уже установлено, что основное количество природного озона содержится на высоте от 15 до 50 километров над поверхностью Земли – в стратосфере. Наибольшую пользу озон приносит, поглощая значительное количество ультрафиолетового солнечного излучения, которое иначе оказалось бы губительным для живых организмов на нашей планете. Снижение концентрации озона в определенном месте может быть обусловлено загрязнениями воздушной среды двух типов. К ним можно отнести:

1.Естественные процессы, при которых происходит загрязнение воздуха.

2.Антропогенные загрязнения атмосферы Земли.

В мантии Земли постоянно осуществляются процессы дегазации, вследствие которых выделяются самые разные органические соединения. Порождать такие виды газов могут грязевые вулканы и гидротермальные источники.

Кроме того, в земной коре расположены определенные газы, находящиеся в свободном состоянии. Часть их способна достигать земной поверхности и через трещины диффундировать в атмосферу. Поэтому приземной воздух над нефтегазоносными бассейнами зачастую содержит повышенный уровень метана. Эти виды загрязнений можно отнести к естественным – происходящим в связи с природными явлениями.

Антропогенные загрязнения воздушной среды могут быть вызваны запусками сверхзвуковых самолетов и ракет. Также большое количество самых разных химических соединений выделяется в атмосферу в процессе добывания многочисленных ископаемых из недр земли.

Немалую роль в загрязнении атмосферы играют и большие промышленные города, являющиеся своеобразными антропогенными источниками. Воздушные массы в подобных местностях загрязняются посредством обширного потока автомобильного транспорта, а также из-за выбросов разных промышленных предприятий.

3.4.Возможные последствия расширения озоновых дыр

Так как озоновый слой призван защищать поверхность нашей планеты от переизбытка ультрафиолетового солнечного излучения, то озоновые дыры можно считать реально опасным для живых организмов явлением. Снижение озонового слоя значительно увеличивает поток солнечной радиации, что может влиять на резкий рост числа раковых кожных заболеваний. Не менее губительно появление озоновых дыр для растений и животных на Земле.

Утончение слоя озона может привести к серьезным последствиям для человечества. Уменьшение концентрации озона на 1 % вызывает увеличение интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли в среднем на 2 %. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако из-за большей, чем у гамма излучения, длины волны он не способен проникать глубоко в ткани, поэтому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул.

Жесткие ультрафиолетовые лучи способны вызвать у человека рак кожи, в частности быстротекущую злокачественную мела- ному, а также катаракту и иммунную недостаточность, не говоря уже об обычных ожогах кожи и роговицы. Они наносят вред животным и растениям, в частности морским экосистемам.

Твердый 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 цепей практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически всю жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Полное исчезновение озонового слоя, несомненно, означало бы и исчезновение высших форм жизни. Что касается людей, то сейчас подсчитано, что даже незначительное снижение толщины слоя озона может увеличить заболеваемость раком кожи. Однако человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ-излучения но при этом рискует умереть от голода. Другое распределение озона по высоте существенно повлияет и на климат, так как изменится характер поглощения УФ-излучения озоном, а следовательно, и температура стратосферы.

Проблема озона, как одного из малых газовых компонентов атмосферы, ранее представляла интерес только для небольшого круга ученых, в настоящее время приобрела глобальное значение. Такая резкая перемена объясняется открытием того факта, что нормальный содержимое озона в атмосфере находится под угрозой в результате хозяйственной деятельности человека.

3.5. Мнение учёного.(Н. Чугунов)

Таковы в общих чертах механизмы образования и разрушения озона. Их справедливость подтверждена многочисленными измерениями и теорией. Несмотря на это, Н. Чугунов считает их ошибочными. Рассуждал он следующим образом: если бы ультрафиолетовое излучение поглощалось озоном, то следствием этого было бы либо “…нагревание озонового слоя. Однако он расположен на высоте устойчиво холодной атмосферы”; либо “…разрушение озона”, но тогда он не мог бы выполнять свои защитные функции; либо неограниченное накопление энергии в озоновом слое вплоть до взрыва. Отсюда и следует, “что мнение о поглощении озоновым слоем жесткого ультрафиолета не обосновано”.

Развивая эту мысль, Чугунов пишет: “На высоте 34 км излучений с длиной волн короче 280 нм не обнаружено. Наиболее же биологически опасным считается излучение с длинами волн от 255 до 266 нм. Из этого следует, что губительный ультрафиолет поглощается, не достигнув озонового слоя, то есть высот 20—25 км. А до поверхности Земли доходит излучение с минимальной длиной волны 293 нм, опасности не представляющее. Таким образом, озоновый слой не принимает участия в поглощении биологически опасного излучения”.

На самом же деле, как уже говорилось выше, излучение в диапазоне 200—300 нм поглощается озоном, образуются атомы кислорода, и происходит нагрев окружающего воздуха, а излучение в диапазоне 300—400 нм действительно почти без потерь доходит до земной поверхности.

Пытаясь объяснить образование озонового слоя с помощью своей гипотезы, согласно которой этот слой ничего не поглощает, Чугунов пишет: “При поглощении энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения часть молекул ионизуется, теряя электрон и приобретая положительный заряд, а часть диссоциирует на два нейтральных атома. Свободный электрон, образовавшийся при ионизации, соединяется с одним из атомов, образуя отрицательный ион кислорода. Разноименно заряженные ионы соединяются, образуя нейтральную молекулу озона”. По описанному механизму озон образуется главным образом в мезосфере, хотя механизм “работает” и в стратосфере, и в тропосфере. Из мезосферы озон (будучи тяжелее воздуха в 1,62 раза) опускается вниз, где на высоте 20—25 км приходит в равновесное состояние, образуя наиболее плотный слой. А согласно его версии образования озоновых дыр, “...летом и осенью над Антарктидой и зимой и весной над Северным полюсом атмосфера Земли практически не подвергается воздействию ультрафиолета. Полюса Земли в эти периоды находятся в “тени”, над ними нет источника энергии, необходимой для образования озона...”. На самом же деле механизм, предложенный Чугуновым, в принципе не работает не только в тропосфере и стратосфере, но даже и в мезосфере по той простой причине, что ионизующее молекулярный кислород коротковолновое излучение Солнца не проникает в атмосферу глубже 90 км.

Решающий аргумент в пользу антиозоновой гипотезы заключается в следующем. Если иметь в виду, что при нормальном атмосферном давлении толщина озонового слоя составляла бы 3—4 мм, то “практически невозможно представить, до каких сверхвысоких температур должен был разогреться столь маломощный слой, если бы он действительно поглощал почти всю энергию ультрафиолетового излучения”. Выше, однако, уже неоднократно говорилось, что озон распределен в атмосфере на десятки километров по высоте. На одну молекулу озона приходится около миллиона молекул воздуха. Поэтому никаких сверхвысоких температур в результате поглощения ультрафиолета озоновым слоем не возникает.

Падение температуры с высотой в тропосфере Чугунов объясняет тем, что при поглощении энергии молекулами воздуха происходит его охлаждение. Это неверно, поскольку поглощенная энергия неизбежно превращается в тепло. В действительности падение температуры происходит потому, что с высотой уменьшается “греющий” тропосферу поток инфракрасного излучения, который идет с поверхности Земли и поглощается по мере продвижения вверх парами воды и другими парниковыми газами.

Образование в стратосфере молекул озона в результате реакции возбужденной и невозбужденной молекул кислорода (как это утверждается в “Подробностях…” статьи Чугунова) невозможно по энергетическим причинам. Так же, как невозможна ионизация молекул кислорода на высоте 50 км, — на этих высотах нет излучения, способного вызвать такие процессы. Понижение температуры с высотой на высотах 60—80 км происходит не в результате поглощения “фотонов излучения”, а как раз наоборот: здесь никакое излучение не поглощается — ни идущий сверху (и неспособный ионизовать воздух) ультрафиолет из-за малой плотности поглощающих компонент, ни тем более идущее снизу инфракрасное излучение.

4. Охрана и защита озонового слоя (экрана) Земли

Убедительное подтверждение уменьшение концентрации стратосферного озона заставил мировое сообщество задуматься над тем, как сохранить озоновый слой Земли. В 1985 году в Вене была созвана конференция, участники которой согласились с необходимостью принятия мер по защите озонового слоя. Рамочный характер Венской конвенции 1985 года не предусматривал каких-либо конкретных действий со стороны присоединившихся к ней стран. Год спустя охрана озонового слоя вновь стала предметом многосторонних переговоров. Канада, США, Норвегия, Финляндия, Австралия и Судан считали, что выход — в замораживании их производства и в значительном ограничении потребления. Большинство европейских стран было согласно только на ограничение производства. Развивающиеся страны выступали против принятия каких-либо административных мер, так как опасались, что они могут стать препятствием для развития промышленности. СССР и Япония придерживались сходной позиции, а практически все крупнейшие производители ОРВ были категорически против принятия любых ограничений.

С 1985 года охрана озонового слоя стала одним из важных направлений деятельности для многих стран мира. Поиски консенсуса в ходе продолжительных и трудных переговоров и консультаций завершились 16 сентября 1987 года, когда тридцать шесть стран подписали документ, получивший название «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой». В последующие годы были приняты четыре поправки к Монреальскому протоколу, скорректировавшие (в сторону ужесточения) обязательства, вытекающие из этого международного документа. По состоянию на сегодняшний день сторонами Венской конвенции и Монреальского протокола являются 197 стран, Лондонской поправки (1990 г.) — 196 стран, Копенгагенской поправки (1992 г.) — 195 страны, Монреальской поправки (1997 г.) — 188 страна, Пекинской поправки (1999 г. — 175 стран.

Монреальский протокол учитывает технологический и экономический уровни различных стран. Поскольку принятие мер по защите озонового слоя (прежде всего—отказ от ОРВ), требовало много времени и средств, развивающимся странам была предоставлена отсрочка. Тем не менее, вещества с наибольшим озоноразрушающим потенциалом (ОРП) – хлорфторуглероды (ХФУ) и галлоны (бромхладоны) – практически полностью выведены из обращения.

Все это время не прекращались наблюдения за стратосферным озоном, позволившие сделать вывод о действенности предпринятых мер по охране озонового слоя. Минимум концентрации был достигнут в 1997 году, что вполне объяснимо — газы из нижних слоев атмосферы попадают в верхние ее слои с задержкой в несколько лет. После 1997 года начал наблюдаться постепенный рост концентрации озона. При этом, максимум концентрации хлора в атмосфере был отмечен в 1993 году, и за последние годы его содержание снизилось на 15%. Конечно, об отсутствии ХФУ в атмосфере и полном восстановлении озонового слоя говорить еще рано — например, время жизни в атмосфере R12, производство которого прекратилось только к 1 января 2010 года, а заправленное им оборудование продолжает работать, составляет около ста лет. Тем не менее, наблюдения дают понять, что сохранение озонового слоя – задача выполнимая при условии участия в ее решении всех государств планеты.

С января 2014 года вступают в силу новые положения законодательства, направленные на повышение эффективности деятельности по сохранению озонового слоя земли.

Согласно статье 4 Федерального закона «Об охране окружающей среды» озоновый слой атмосферы является самостоятельным объектом охраны окружающей среды наряду с другими объектами. Однако озоновый слой одновременно является частью атмосферного воздуха и он может быть разрушен путем выброса (внесения) в атмосферу загрязняющих веществ.

Охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования нормативными правовыми актами Правительства Российской Федерации производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, в соответствии с международными договорами Российской Федерации, общепризнанными принципами и нормами международного права, а также законодательством Российской Федерации (ст. 54 Закона об охране окружающей среды).

Федеральный закон от 23. 07. 2013 № 226 - ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации» регламентирует, что вцелях охраны озонового слоя атмосферы от негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности Правительством РФ будет устанавливлен перечень озоноразрушающих веществ, обращение которых в Российской Федерации подлежит государственному регулированию, а также допустимый объем производства и потребления таких веществ

Будут введены запретына проектирование и строительство объектов хозяйственной и иной деятельности, осуществляющих производство озоноразрушающих веществ и содержащей их продукции в РФ.

Государственный учет обращения озоноразрушающих веществ будет осуществляеться на основе данных таможенной статистики внешней торговли РФ в части, касающейся ввезенного и вывезенного из РФ количества озоноразрушающих веществ, и отчетности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей, осуществляющих производство, использование, транспортировку, хранение, рекуперацию, восстановление, рециркуляцию (рециркулирование) и уничтожение озоноразрушающих веществ на территории РФ.

Также будет запрещено захоронениепродукции, утратившей свои потребительские свойства и содержащей озоноразрушающие вещества, в объектах размещения отходов производства и потребления без рекуперации данных веществ из указанной продукции в целях их восстановления для дальнейшей рециркуляции (рециклирования) или уничтожения.

Указанные требования Федерального закона вступают в силу с 1 января 2014 года.

Приказом Минприроды России от 07. 06. 2013 N 193 утвержден порядок распределения допустимых для ввоза в Российскую Федерацию в 2013 году объемов озоноразрушающих веществ между заявителями.

За несоблюдение экологических и санитарно - эпидемиологических требований при сборе, накоплении, использовании, обезвреживании, транспортировании, размещении и ином обращении с веществами, разрушающими озоновый слой статьей 8. 2 Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях с 2014 года будет предусмотрена административная ответственность.

Указанные положения законодательства позволят создать правовые основы для обеспечения выполнения Российской Федерации обязательств по Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, к Венской конвенции об охране озонового слоя. Комплекс мер, определенный законодательством, будет способствовать достижению целевых показателей Концепции долгосрочного социально - экономического развития РФ на период до 2020 года, утв. распоряжением Правительства РФ от 17. 11. 2008 № 1662 - р.

Подписав Монреальский протокол, Россия взяла на себя определенные обязательства по решению проблемы истощения озонового слоя.

Производство в Российской Федерации озоноразрушающих веществ (ОРВ), перечисленных в приложениях А, В и Е к Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, было прекращено в конце 2000 года. К этим веществам относятся: хлорфторуглероды (ХФУ), четыреххлористый углерод (ЧХУ), метилхлороформ (МХФ), галоны и бромистый метил. Именно эти вещества являются основной причиной истощения озонового слоя. В настоящее время перед нашей страной стоит задача выполнения второго этапа Монреальского протокола – обеспечение поэтапного вывода из обращения ОРВ, перечисленных в приложении C к Монреальскому протоколу, т.е. – гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ).

В конце октября 2009 года в Министерстве природных ресурсов и экологии Российской Федерации прошла конференция, посвященная ограничению оборота веществ, способствующих разрушению озонового слоя Земли. В ее рамках были разработаны предложения к Плану поэтапного сокращения производства и потребления ГХФУ, предусматривавшие внедрение системы квотирования производства и ввоза этих веществ, а также поэтапного сокращения их потребления в ряде секторов российской экономики.

Задержки с утверждением квот на импорт ОРВ и отсутствие собственного производства самого популярного ГХФУ – R22 привели к дефициту этого и других хладонов уже к концу февраля 2010 года.

19 декабря 1994 года на 92-м пленарном заседании 49-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН была принята резолюция №A/RES/49/114, в которой, в частности, говорилось:

«Генеральная Ассамблея,
учитывая настоятельную необходимость сохранения озонового слоя, который фильтрует солнечные лучи и предупреждает пагубное воздействие ультрафиолетового излучения на поверхность Земли, тем самым сохраняя жизнь на планете, подчеркивая важность осуществления Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, подписанного 16 сентября 1987 года в Монреале, и последующих поправок к нему и соответствующей роли, которую играет Исполнительный комитет его Многостороннего фонда, 
1. провозглашает 16 сентября Международным днем охраны озонового слоя, который будет отмечаться, начиная с 1995 года в память о том дне в 1987 году, когда был подписан Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой; ». Резолюция № A/RES/49/114

С тех пор мероприятия, посвященные Международному дню охраны озонового слоя, проходят в большинстве государств планеты. В 2013 году в специальном послании, адресованном государствам – членам ООН, Генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун отметил следующее:

Экстраординарные вызовы требуют экстраординарных действий. Поколение назад народы мира договорились совместно защищать озоновый слой, инициировав межгосударственный процесс, обозначивший новые пути решения глобальных проблем.

Выдающаяся история успеха Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, служит нам маяком надежды в выполнении решений Конференции по устойчивому развитию Rio+20, состоявшейся в 2012 году. Этот документ обеспечивает защиту озонового слоя, вносит значительный вклад в смягчение последствий изменения климата и напоминает нам, что, столкнувшись с реальной угрозой, страны мира способны действовать сообща ради общего блага.

Я надеюсь, что этот успех вдохновит международное сообщество определить новое видение и спланировать работу на период после 2015 года, определенного в качестве срока достижения Целей Развития Тысячелетия. Устойчивое развитие, наряду с экономическим ростом, социальной справедливостью и охраной окружающей среды, должно стать для нас основополагающим принципом и стандартом деятельности.

В Международный день охраны озонового слоя я хотел бы поблагодарить всех, кто сделал Монреальский протокол выдающимся примером международного сотрудничества. Я призываю правительства, промышленность, гражданское общество и других партнеров с таким же воодушевлением решать все серьезные экологические и общественные проблемы нашего времени.

16 сентября 2011 года Международный день охраны озонового слоя впервые отмечался в Российской Федерации. Это мероприятие, местом проведения которого стал Государственный политехнический колледж № 19 г. Москвы, было приурочено к началу реализации Проекта ЮНИДО/ГЭФ – Минприроды России по выводу из оборота ОРВ в Российской Федерации.