Введение
“Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы
заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав
земной шар непригодным для обитания”.
Ж.Б.Ламарк.
С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор,
влияющий на судьбу живой природы. Он достиг огромной силы в текущем
столетии и особенно в последнее время. 5 млрд. наших современников
оказывают на природу такое же по маштабам воздействие, какое могли
оказать люди каменного века, если бы их численность составила 50 млрд.
человек, а количество высвобождаемой энергии, получаемой землёй от
солнца.
С тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное
вмешательство человека в природу резко усилилось, расширялся объём этого
вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной
опасностью для человечества.
Расход невозобновимого сырья повышается, всё больше пахотных
земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы.
Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему
антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее
существенных процессов, любой из которых не улучшает состояние
воздушного пространства нашей планеты.
Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере.
Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную
тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.
В результате перед обществом возникла дилемма: либо бездумно
катиться к своей неизбежной гибели в надвигающейся экологической
катастрофе, либо сознательно превратить созданные гением человека
могучие силы науки и техники из орудия, ранее обращенного против природы
и самого человека, в орудие их защиты и процветания, в орудие
рационального природопользования.
Над миром нависла реальная угроза глобального экологического
кризиса, понимаемая всем населением планеты, а реальная надежда на его
предотвращение состоит в непрерывном экологическом образовании и
просвещении людей.
Всемирная организация здравоохранения определила, что здоровье
человека на 20% зависит от его наследственности, на 20% от состояния
окружающей среды, на 50% от образа жизни и на 10% от медицины. В ряде
регионов России к 2005 году предполагается следующая динамика факторов,
влияющих на здоровье человека: роль экологии возрастет до 40%, действие
генетического фактора увеличится до 30%, до 25% уменьшится возможность
поддержания здоровья за счёт образа жизни и до 5% снизится роль
медицины.
Характеризуя современное состояние экологии, как критическое,
можно выделить главные причины, которые ведут к экологической
катастрофе: загрязнение, отравление среды обитания, обеднение атмосферы
кислородом, озоновые дыры.
Целью настоящей работы явилось обобщение литературных данных о
причинах и последствиях разрушения озонового слоя, а также способах
решения проблемы образования “озоновых дыр”.
1. Озон и его роль в природе
Химические и биологические особенности озона.
Озон является аллотропной модификацией кислорода. Его молекула
диамогнитна (в отличие от парамагнитной О2 ), имеет угловую форму
О
О О
¶ связь в молекулу является делокализованной трехцентровой,
предполагается также донорно-акцепторный механизм образования химических
связей в озоне:
О О
О О О О
Характер химических связей в озоне обусловливает его неустойчивость
(через определенное время озон самопроизвольно переходит в кислород:
2О3 —>3О2)
и высокую окислительную способность (озон способен на ряд реакций в
которые молекулярный кислород не вступает). Окислительное действие озона
на органические вещества связанно с образованием радикалов: RH+ О3 RО2
+OH
Эти радикалы инициируют радикально цепные реакции с
биоорганическими молекулами (липидами, белками, нуклеиновыми кислотами),
что приводит к гибели клеток. Применение озона для стерилизации питьевой
воды основано на его способности убивать микробы. Озон не безразличен и
для высших организмов. Длительное пребывание в атмосфере, содержащей
озон (например, в кабинетах физиотерапии и кварцевого облучения) может
вызвать тяжелые нарушения нервной системы. Поэтому, озон в больших дозах
является токсичным газом. Предельно допустимая концентрация его в
воздухе рабочей зоны – 0,0001 мг/литр. Загрязнение озоном воздушной
среды происходит при озонировании воды, вследствие его низкой
растворимости.
1.2. Условия образования и защитная роль озонового слоя.
Известно, что основная часть природного озона сосредоточена в
стратосфере на высоте от 15 до 50 км над поверхностью Земли. Озоновый
слой начинается на высотах около 8 км над полюсами (или 17 км над
Экватором) и простирается вверх до высот приблизительно равных 50-ти км.
Однако плотность озона очень низкая, и если сжать его до плотности,
которую имеет воздух у поверхности земли, то толщина озонового слоя не
превысит 3,5 мм. Озон образуется, когда солнечное ультрафиолетовое
излучение бомбардирует молекулы кислорода (О2 —> О3).
Больше всего озона в пятикилометровом слое на высоте от 20 до 25 км,
который называют озоновым. Концентрация озона в этом слое невелика,
однако общее его количество в стратосфере достигает очень внушительной
цифры – более 3 млрд тонн.
Образование озона из обычного двухатомного кислорода требует довольно
большой энергии – почти 150 кДж на каждый моль. Такая насыщенность озона
энергией делает его взрывоопасным. Как же образуется это вещество?
Основная реакция – взаимодействие обычного двухатомного кислорода с
атомарным:
О2 + О О3.
Атомарный кислород – еще более насыщенное энергией вещество – образуется
при электрических разрядах в кислороде и воздухе, а в стратосфере
появляется под
действием постоянного и довольно мощного ультрафиолетового излучения
Солнца: INCLUDEPICTURE \d “no31_2.gif”
Образование озона происходит непрерывно одновременно с его
расходованием:
O2+h O+O ; O+O3 2O2;
O3+h O2+O;
поэтому усредненная концентрация озона в течение длительного времени
оставалась постоянной. Процесс образования и разложение озона называют
циклом Чемпена. Результатом процессов в цикле является переход солнечной
энергии в теплоту. Озоновый цикл ответственен за повышение температуры
на высоте 15 км.
Защитная роль озонового слоя. Озон поглощает часть ультрафиолетового
излучения Солнца: INCLUDEPICTURE \d “no31_1.gif” причем широкая
полоса его поглощения (длина волны 200–300 нм) включает и губительное
для всего живого на Земле излучение.
Химические процессы в тропосфере.
В химических превращениях различных загрязняющих веществ в
тропосфере ключевое место занимает OH – радикал к образованию которого
ведут несколько процессов. Основной вклад дают фотохимические реакции с
участие озона: O3+h O2+O
O+H2O OH+OH
В образовании озона в тропосфере участвуют оксиды озона:
NO2+ h (L3О2)
Окислительное действие озона на органические вещества связанно с
образованием радикалов: RH+ О3 RО2 +OH
Эти радикалы инициируют радикально цепные реакции с
биоорганическими молекулами (липидами, белками, нуклеиновыми кислотами),
что приводит к гибели клеток.
Озон не безразличен и для высших организмов. Длительное пребывание в
атмосфере, содержащей озон (например, в кабинетах физиотерапии и
кварцевого облучения) может вызвать тяжелые нарушения нервной системы.
Поэтому, озон в больших дозах является токсичным газом. Предельно
допустимая концентрация его в воздухе рабочей зоны – 0,0001 мг/литр.
Известно, что основная часть природного озона сосредоточена в
стратосфере на высоте от 15 до 50 км над поверхностью Земли. Озоновый
слой начинается на высотах около 8 км над полюсами (или 17 км над
Экватором) и простирается вверх до высот приблизительно равных 50-ти км.
Озон образуется, когда солнечное ультрафиолетовое излучение бомбардирует
молекулы кислорода (О2 —> О3).
Больше всего озона в пятикилометровом слое на высоте от 20 до 25 км,
который называют озоновым.
Озон поглощает часть ультрафиолетового излучения Солнца: INCLUDEPICTURE
\d “no31_1.gif” причем широкая полоса его поглощения (длина волны
200–300 нм) включает и губительное для всего живого на Земле излучение.
Летом и весной концентрация озона повышается; над полярными областями
она всегда выше, чем над экваториальными. Кроме того, она меняется по
11-летнему циклу, совпадающему с циклом солнечной активности.
устойчивое снижение концентрации стратосферного озона. Это явление
получило название «озоновая дыра» (хотя никакой дырки в собственном
значении этого слова, конечно, не было).
Хлор «съедает» и озон, и атомарный кислород за счет протекания довольно
быстрых реакций.
Большинство антропогенных источников сконцентрировано в городах.
Вторым по мощности источником антропогенных органических загрязнителей
служит промышленное производство и автомобильный транспорт.
В выбросах предприятий химической и нефтехимической промышленности
присутствует широкий ассортимент загрязнителей.
Специфика использования фреонов такова, что 95% их количества попадает в
атмосферу через 1-2 года после производства. Считают, что почти всё
произведённое количество фтортрихлор- и дифтордихлорметана рано или
поздно должно поступить в стратосферу и включиться в каталитический цикл
разрушения озона.
В выбросах вентиляционных систем жилых домов идентифицировано более 40
токсичных и дурнопахнущих веществ.
Принимая во внимание чрезвычайность ситуации, необходимо:
расширить комплекс теоретических и экспериментальных исследований по
проблеме сохранения озонового слоя;
провести первую Международную научную конференцию по проблемам
сохранения озонового слоя активными способами;
— создать Международный фонд сохранения озонового слоя активными
способами;
— провести Международный телемост на тему сохранения озонового слоя с
участием ведущих ученых, политических, религиозных и общественных
деятелей;
— организовать Международный комитет для выработки стратегии выживания
человечества в экстремальных условиях.
PAGE 1
PAGE 1
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
