Навигация
ОЗОНОВІ ДІРИ. ПРИЧИНИ ЇХ ПОЯВИ ТА НАСЛІДКИ
48644
знака
2
таблицы
2
изображения
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 оксиди азоту 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.
Планктон знаходиться в основі харчових ланцюжків практично всіх морських экосистем, тому без перебільшення можна сказати, що практично все життя в приповерхових шарах морів і океанів може зникнути. Рослини менш чутливі до жорсткого УХ опроміненню, але при збільшенні дози можуть постраждати і вони. Якщо вміст озону в атмосфері значно поменшає, людство легко знайде спосіб захиститися від жорсткого УХ випромінювання, але при цьому ризикує померти від голоду.
Під тиском цих аргументів багато країн почали вживати заходів, направлені на скорочення виробництва і використання ХФУ. З 1978 р. в США було заборонене використання ХФУ в аерозолях.
Використання фреонів продовжується, і поки далеко навіть до стабілізації рівня ХФУ в атмосфері. Так, за даними мережі Глобального моніторинга змін клімату, в фонових умовах - на берегах Тихого і Атлантичного океанів і на островах, вдалині від промислових і густонаселених районів - концентрація фреонов -11 і -12 в цей час зростає з швидкістю 5-9% в рік.
Разом з тим, ранні прогнози, що кажуть про те, що при збереженні сучасного рівня викиду ХФУ, до середини XXI ст. кількість озону в стратосфері може впасти вдвічі, можливо були дуже песимістичні. Бо, як з'ясувалося, діра над Антарктидою багато в чому є слідством метеорологічних процесів. Утворення озону можливо тільки при наявності ультрафіолета і під час полярної ночі не йде. Взимку над Антарктикою утвориться стійкий вихор, перешкоджаючий притоці багатого озоном повітря зі середніх широт. Тому до весни навіть невелику кількість активного хлору здібно нанести серйозний збиток озонному шару. Такий вихор практично відсутній над Арктикою, тому в північній півкулі падіння концентрації озону значно менше. Багато які дослідники вважають, що на процес руйнування озону впливають полярні стратосферні хмари. Ці висотні хмари, які набагато частіше спостерігаються над Антарктикою, чим над Арктикою, утворяться взимку, коли при відсутності сонячного світла, в умовах метеорологічної ізоляції Антарктиди, температура в стратосфері падає нижче мінус 800С.
Можливо, що частки цих хмар здатні катализувати розпад озону. Все це говорить про те, що ХФУ здатні викликати помітне пониження концентрації озону тільки в специфічних атмосферних умовах Антарктиди, яке для середніх широт не характерне в наслідок інших кліматичних умов, а це одразу зменшує площу озонного шару, яка може піддатися розпаду. Хоч перші похмурі оцінки були переглянені, це ні в якому разі не означає, що проблеми немає. Швидше, стало ясно, що є негайна серйозна небезпека. Навіть найбільш оптимістичні оцінки передбачають при сучасному рівні викиду ХФУ в атмосферу серйозні биосферні порушення у другій половині XXI в., тому скорочувати використання ХФУ, як і раніше, необхідно.
Вчені М. Моліна і Ф. Роуленд опублікували ще спільну працю, в якій висловили глибоку стурбованість щодо шкідливої дії хлору на збереження озонового шару. Вже з 70-х років чимало науково-дослідних центрів світу вдарили на сполох з приводу згубних наслідків впливу цього явища на довколишнє середовище. В 1987 р. спеціально обладнали літак з чилійського міста Пунта. Аренас проник в озонову дірку в Антарктиді й майстерно зробив перші знімки, що допомогли дізнатися про справжні розміри аномалії.
Ці дані лягли в основу рішення Організації Об’єднаних Націй (ООН) скликати 1987 р. міжнародну зустріч у Канаді, де 46 країн підписали Монреальський протокол, який зобов’язує його учасників скоротити виробництво товарів, що містять у собі хлор, фтор, водень: аерозолі, холодильне обладнання й таке інше. Уже не одне літо в Південному конусі, де прихід нового року припадає на розпал сезону відпочинку, заздалегідь вимушені ширше вживати запобіжних заходів, щоб захиститися від шкідливої дії сонця , бо шар озону, що служить захисною парасолею від ультрафіолетових променів, як ніколи раніше, періодично ставав дуже слабкий. Національна метеорологічна служба Аргентини (НМСА) повідомила, що в 1998 року озонова дірка зберігалася майже на місяць довше, ніж попереднього, до того ж охоплювала площу, значно більшу, ніж будь-коли. Річний період, протягом якого проявляється озонова дірка над Антарктидою. Тоді він перевершив усі інші: з’явився на півмісяця раніше й тривав три тижні довше при небаченій досі низькій концентрації озону. Як наслідок найбільшої тривалості явища у січні місяці 1999 року вплив збідненого на озон повітря затримався в теплих широтах. Як відзначав директор департаменту атмосферного довкілля Університету м. Буенос-Айреса сеньйор Пабло Кансіані, це може викликати посилення ультрафіолетової радіації аж до південних районів Бразилії.
Озон вбирає в себе сонячні ультрафіолетові промені. Збільшення цієї радіації на земній поверхні може завдавати серйозних опіків, породжувати рак шкіри та хвороби очей у людей. Тому щороку вчені уважно аналізують зменшення концентрації озону в середньому шарі атмосфери. Над Антарктидою кількість цієї речовини падала до надзвичайно низького рівня.
В 1998 року площа над Антарктидою та довкола неї з низьким рівнем озону перевершила 10 млн. кв. км, причому це спостерігалося досить тривалий час понад сто днів підряд. Отож встановлено найприкріший рекорд в історії з озоном над шостим континентом. Під 1999 рік НМСА повідомила, що в перший тиждень грудня озонова дірка розширилася до 11 млн. кв. км і потім за кілька днів звузилася менш як до 1 млн. кв. км. Згідно з науковими дослідженнями протягом останніх 20 років це природне явище виразно з’являється над Антарктидою на початку південноамериканської весни місяць вересень й зникає, як правило, в перші дні літа — останній місяць року. Цього разу концентрація озону в середньому шарі атмосфери відновилася до належного рівня. Як підкреслював аргентинський науковець Пабло Кансіані, розширення озонової дірки тісно пов’язане з кліматичними змінами. В 1998 року атмосферна циркуляція була дуже аномальною. Рівень хлору, шкідливого для озону, має тенденцію стабілізуватися в атмосфері, тому більше сприяє кліматичний фактор, ніж хімічний, і це може неабияк вплинути на зміну клімату. Серед іншого про це також йшлося на Міжнародній конференції з питань зміни клімату в голландській столиці Гаазі в листопаді 2000 року, зокрема про нагальну потребу скорочувати вміст двоокису вуглецю в повітрі, що раніше було зафіксоване в протоколі подібного заходу в 1997 році в Кіото. Завідуючий кафедрою кліматології факультету точних наук Університету м. Буенос-Айреса професор Віcенте Барроc переконаний, що різке збільшення за останні 30 років дощів у його країні і особливо, як ніколи за ціле століття, минулої зими, тісно пов’язано із зростанням вмісту двоокису вуглецю в повітрі. Озоновий шар знаходиться на висоті 30 км над поверхнею Землі й складається з газу, що є в стратосфері в дуже обмеженій кількості, в середньому співвідношенні три молекули його на кожні 10 млн. молекул повітря. Через шкідливі речовини — продукти новітніх технологій, він почав руйнуватися.
Дослідження НМСА показали, що в середньому протягом всієї весни 1998 року спостерігалося на 40% менше озону, ніж у відповідний період 1976 року, який взято за основу виміру атмосферного явища скорочення даної речовини. Однак, як кажуть, усе пізнається в порівнянні. Останній рік минулого сторіччя й тисячоліття перевершив усі не лише сподівання, а й дослідження, бо навіть неосяжні злети невгамовної фантазії вчених.
Науковий департамент атмосфери й океанів факультету природничих наук Університету м. Буенос-Айреса оприлюднив дослідження про поведінку озонової дірки в 2000 році. Документ засвідчує, що в останній календарний рік минулого століття це атмосферне явище вело себе дуже незвичайно і викликало певний переполох. З одного боку показало швидке й невгамовне розширення, нестримно охоплюючи надто безкраї простори Південної Америки. З іншого — сталося це небагато раніше, в останній місяць місцевої зими, в серпні, тоді як практика за минуле десятиліття фіксувала його переважно на початку літа, в грудні.«Озонова дірка почала швидко розширюватися десь в середині серпня й набрала розмаху близько 25 мільйонів кв. км. Так же швидко й звузилася, аби незабаром знову прискорено розширитися 9 та 10 вересня аж до 30 млн. кв. км. — вказують аргентинські вчені. Додамо, що територія Антарктиди дорівнює 14.107.637 кв. км...
З дослідження випливає, що атмосферне явище над білим континентом 2000 року максимально проявилося на три тижні раніше, ніж передбачалося. До того ж його внутрішня динаміка відзначалася небаченими раніше відхиленнями й потрясіннями. Звичайно, в міру того, як дірка все більшала, видовжувалася в бік середніх широт. Однак, в останній рік минулого століття, особливо в жовтні, витягнутість з’являлася значно частіше й не слідувала ротації дірки. Іншими словами, форма явища під час цих діянь була не еліпсовою, а скоріше нагадувала майже трикутник, що дуже змістився в бік Південної Америки. Стосовно ультрафіолетової радіації (УФР), то було зафіксовано 430 одиниць за шкалою Добсона на півдні Австралії, що дає підстави думати про двополюсний розподіл випромінювання. Це переміщення разом з незвичайними розладом та викривленнями в кінцевому рахунку привели до цілком аномальної поведінки атмосферного явища.
Фактично, — стверджується в дослідженні, — у випадках, що відбувалися раніше «наскоки» озонової дірки за межі полярних регіонів не були такими тривалими. Однак завдяки хмаровій запоні тільки протягом кількох днів рівень УФР на поверхні планети піднімався вище середнього. Спостереження мережі НМСА показують, що в ясні дні в Ушуайї (Вогняна Земля) рівень УФР відповідав подібним даним у Буенос-Айресі чи Кордобі у січні місяці. І хоч ця доза радіації є цілком терпимою для людського організму, проте вважається зависокою для земних та морських екологічних систем. Також зафіксовано сонячні опіки в людей, які не звикли до таких змін.Місцеві науковці пояснення незвичайної поведінки загадкового явища пов’язують з тропосферним кліматом. Останній рік другого тисячоліття в багатьох регіонах безмежної аргентинської пампи був найвологішим, починаючи з 1860 року і приніс небачену відтоді кількість дощових днів, і, як наслідок, жахливі повені, що поглинули близько 2 млн. га сільськогосподарських угідь. Озоновий шар обгортає планету, як щит, що захищає її поверхню від шкідливого сонячного ультрафіолетового проміння. На жаль, він щораз зменшується через різні фактори. Одним з найнебезпечніших є хлоро-фторо-водневий газ. Суміш перших двох присутня в аерозолях, кондиціонерах, охолоджувальному обладнанні взагалі. Але хлор — не єдиний руйнівник озону: його атакує також окис брому — продукт самої природи. В свою чергу хімічний склад озону дуже нестабільний: він має три кисневі атоми на відміну від звичайного кисню, що містить лише два атоми. Сполука хлору чи брому, ультрафіолетової радіації та озону спричиняє руйнування останнього.
Антарктида не є єдиним місцем на планеті, де з озоновим шаром негаразд. Як повідомляв спеціалізований англомовний журнал «Сайєнс», група ізраїльських та німецьких дослідників довела, що соляні відкладення в Мертвому морі вивільнюють значну кількість окису брому — речовини, що знижує наявність озону в атмосфері. Бром, як і хлор, руйнує молекули озону, що захищають земну поверхню від ультрафіолетових променів. Проте між цими двома речовинами є суттєва різниця. Якщо хлор потрапив в атмосферу в основному внаслідок людської діяльності, то бром є частиною природи. Вчені відзначили, що найбільшим джерелом останнього в атмосфері є морські солі. Однак, заміри, зроблені спеціалістами, показали, що наявність окису брому над арктичною територією планети походить не тільки з полярних морів. Відкриття в Мертвому морі може стати ключем до пояснення явища. Але досі залишається незрозумілим, яким чином бром переміщується з субтропічного регіону в надполюсну атмосферу — загадка, що потребує негайної розгадки... Чи не готує згубна діяльність людини її екологічне самогубство?
Слід підкреслити, що до 2000 року антарктична озонова дірка тривала найменше за всю свою історію: з’явилася значно раніше, нетрадиційно взимку, в серпні, й зникла повністю вже 19 листопада, тоді, як раніше все це відбувалося влітку, в спекотному грудні. Це явище полягає в надмірному скороченні кількості озонового газу в земній атмосфері над Антарктидою. Цього разу все було не схоже на попередні випадки.
Почалося з того, що озонова дірка з’явилася в серпні на три відсотки більшою, а в листопаді вже стала на 20 відсотків меншою, ніж у відповідні періоди попереднього року й зникла досі надто швидко, — стверджує аргентинський вчений атмосферних наук з Інституту генетичної інженерії та молекулярної біології Луїc Орсе.
Попри все дані супутникових станцій Національного космічного агентства США (НАСА) та Національної метеорологічної служби Аргентини (НМСА) свідчать, що незважаючи на вказані зміни в атмосферному явищі, є підстави сподіватися на краще. Відбувається дуже важливе підвищення вмісту озону в його над антарктичному шарі, — вважає сеньйор Орсе, — а це приведе до того що рівень УФР у прилеглих районах знизиться на 30 відсотків. Поки що немає даних, щоб вияснити, чи не є швидке зникнення озонової дірки наслідком обмежень, встановлену 1987 році [2].
Похожие работы
... чних системах, наприклад в твердопаливних прискорювачах "Спейс-Шаттл" або "Аріан", можуть наносити серйозної локальної шкоди озоновому шару в районі запуску. Хлорфторвуглеці(-водні) (ХФВ) У 1974 г. М. Моліна і Ф. Роуленд з Каліфорнійського університету в Ірвіне показали, що хлорфторвуглеці (ХФВ) можуть руйнувати озон. З того часу так звана хлорфторвуглецева проблема стала однією з основних в дослі ...
... і літаки типу SR-71. Таке навантаження навряд чи 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 озонного шару, але оксиди азоту нестійки і легко руйнуються в нижніх шарах атмосфери. Запуски ракет також відбуваються не дуже ...
... на значні відстані. В атмосфері вони концентруються в основному на аерозолях. Разом з ними вони поширюються і в результаті самоочищення атмосфери поступово вимиваються опадами або гравітаційно осаджуються на землі. 3. Охорона повітряного середовища від забруднення Промислові викиди негативно впливають на здоров'я людей, руйнують матеріали і обладнання, знижують продуктивність лісового і ...
... є (тимчасово) атомарний кисень і розпадається на двохатомну молекулу кисню та молекулу моноксиду азоту: Оз+ NО = NО2 + О2, NO2 + О = NО + О2. Результат — відновлення молекули моноксиду азоту та розклад молекул озону за такою спрощеною схемою Оз + О —> О2 + О2. Отже, молекула моноксиду азоту прискорює швидкість розпаду озону у стратосфері, не змінюючи свого хімічного стану. Тож моноксид азоту ...
0 комментариев