Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы
Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы
Ученые предполагают, что возникновение озонового экрана Земли произошло четыреста миллионов лет назад. Именно этот процесс, по их мнению, позволил микроорганизмам подняться со дна океана и выйти на сушу. Так на Земле появилась жизнь.
Что такое озоновый слой
Озоновый слой — это самый легкий и тонкий слой в атмосфере, который содержит относительную концентрацию озона (до 0,001%). Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового излучения, которое способно причинить значительный ущерб жизни на Земле.
Однако озоновый слой не только покрывает нашу планету. Его также можно найти и на поверхности земли — он используется для таких целей, как отбеливание бумажной целлюлозы, обеззараживание питьевой воды и удаление неприятных запахов из продуктов.
Как образуется озоновый слой
Озон — это аллотропная модификация кислорода. Ультрафиолетовые лучи расщепляют молекулы кислорода, превращая О2 в О+О. После расщепления О присоединяется к другим молекулам кислорода, образуя озон (О3=О+О2).
О3 и молекулы кислорода «поглощают» около 97–99% вредного ультрафиолетового излучения, преобразовывая его в тепло.
Где находится озоновый слой
Озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли, в верхних слоях атмосферы. Озоносфера (или озоновый экран) в разных широтах планеты находится на разных уровнях. В тропических широтах озоновый слой находится на расстоянии от 25 до 30 км, в умеренных — от 20 до 25 км, в полярном круге расстояние еще меньше — от 15 до 25 км.
Толщина озонового слоя
Озоновый слой считается самым тонким в атмосфере. Концентрация озона в верхних слоях измеряется в единицах Добсона. Одна единица Добсона составляет 10 микрометров чистого озона при температуре 0 °C и стабильном атмосферном давлении. Нормальной концентрацией озона считается 300 единиц. Отсюда следует, что толщина озонового слоя составляет всего 3 000 микрометров (3 миллиметра).
Озоновый слой и УФ-излучение
Главная задача озонового слоя — оберегать планету от опасной солнечной радиации.
УФ-излучение в малых дозах полезно для человеческого организма, потому что напрямую связано с выработкой витамина D.
В современной медицине это излучение используется для лечения псориаза, остеопороза, желтухи, экземы и рахита. При лечении также учитывается риск негативного воздействия, поэтому любое использование данного излучения происходит под четким медицинским наблюдением.
Долгосрочное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения на человека может спровоцировать развитие острых и хронических заболеваний кожи, глаз и иммунной системы.
Солнечные ожоги случаются в результате долгого влияния УФ-излучения на кожу. Оно способно вызвать дегенеративные изменения клеток кожи, фиброзной ткани и кровеносных сосудов. Рак кожи и катаракта — самые серьезные и нередкие последствия облучения ультрафиолетом.
Мощность ультрафиолетового излучения Солнца чаще всего делят на три категории:
- УФ-А (от 320 до 400 нанометров): не поглощаемая озоном длина, так как находится на безопасном расстоянии.
- УФ-В (от 280 до 320 нанометров): большая часть поглощается озоном, но данная длина излучения может быть вредна для чувствительной кожи.
- УФ-С (менее 280 нанометров): полностью поглощается озоном. Наиболее опасная длина, потому что она самая короткая и может уничтожить добрую часть нашей экосистемы.
Разрушение озонового слоя
Годы изучения защитного экрана показали, что над поверхностью Земли в некоторых районах озоновый слой начал истончаться. Первую «брешь» обнаружили над Антарктидой.
Причиной повреждения и истончения озоносферы Земли были признаны синтетические и искусственные вещества, образованные в результате промышленной деятельности.
Причина разрушения озона — хлорфторуглерод, группа органических соединений, включающих атомы фтора, хлора и углерода. Эти соединения не токсичны, стабильны и, взаимодействуя с воздухом, не образуют взрывоопасных веществ.
Фреон (хладагент) — яркий представитель этих соединений и включает в себя более 40 различных веществ. Область применения фреона захватывает практически все сферы жизнедеятельности человека. Впервые хлорфторуглероды стали использовать в работе холодильных устройств (холодильники, кондиционеры), заменив ими токсичные и взрывоопасные аммиак и сернистый газ. Позже хлорфторуглероды стали широко эксплуатировать в аэрозольных баллонах, вспенивателях, растворителях, а также в пищевой и парфюмерной отраслях.
Однако сейчас известно, что под воздействием солнечной радиации хлорфторуглероды разлагаются в атмосфере и образуют вещества, которые эффективно разрушают молекулы озона. И если на Земле фреон не представляет опасности для жизни, в стратосфере он активно разрушает защитную систему нашей планеты.
Монреальский протокол
В 1987 году Всемирная Метеорологическая Организация и Программа ООН по окружающей среде собрали вместе ученых, дипломатов, защитников окружающей среды, членов правительства, представителей промышленности и коммерческие организации для заключения соглашения о поэтапном отказе от химических веществ. В январе 1989 года вступил в силу Монреальский протокол, первое в мире международное соглашение о регулировании химических загрязнителей.
В рамках протокола было решено постепенно сокращать производство и использование озоноразрушающих химических веществ, в первую очередь был введен запрет на использование ХФУ (хлорфторуглерод) в распылительных аэрозольных баллончиках.
Озоновые дыры
В 1985 году над Антарктидой обнаружили озоновую «дыру» диаметром более 1 000 км. По сей день она является самой большой и занимает площадь чуть меньше 20 млн кв. км.
К счастью, как таковой дыры нет. На самом деле, когда ученые и популярные средства массовой информации ссылаются на дыру в озоновом слое, речь идет об области с низкой концентрацией озона. Толщина озоновой оболочки в этой местности меняется в зависимости от времени года.
Почему дыра образовалась именно над Антарктидой, если главная причина в опасных выбросах?
Ученые объясняют этот феномен тем, что хлорфторуглероды переносятся в Антарктику воздушными потоками. Особенные климатические условия, а конкретно — крайне низкие температуры (до −80 °C) способствуют формированию стратосферных облаков.
В этих облаках происходит серия химических реакций. Хлор, содержащийся в ХФУ, отделяется от других веществ, кристаллизуется и в течение всего холодного периода сохраняется в таком состоянии. С приходом весны интенсивность ультрафиолетовых лучей усиливается, атомы хлора высвобождаются, разрушая молекулы озона. В итоге образуется озоновая дыра.
Мир без озонового слоя
Озоновая дыра над Антарктидой не единственная. Количество дыр растет с каждым годом по всему миру. Поток солнечной радиации увеличивается и вызывает вспышки раковых заболеваний кожи и катаракту, причем дети этому явлению подвержены сильнее.
Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда (НАСА), чтобы доказать значение озонового слоя, смоделировали ситуацию стремительного разрушения защитного экрана Земли.
Группа ученых начала работу с создания модели атмосферной циркуляции земной системы, которая учитывает химические реакции в атмосфере, колебания температуры и ветра, изменения солнечной энергии, а также другие элементы глобального изменения климата. Потери озона изменяют температуру в разных частях атмосферы, и эти изменения способствуют или подавляют химические реакции.
Затем исследователи увеличили выброс ХФУ и подобных соединений на 3% в год, что примерно вдвое меньше, чем в начале 1970-х годов, когда хлорфторуглероды активно использовались в производстве и быту. Ученые позволили моделируемому миру развиваться с 1970 по 2065 год.
Год 2065. Почти две трети озоносферы Земли исчезло. У самой большой озоновой дыры над Антарктидой появился двойник над Северным полюсом. Ультрафиолетовое излучение, падающее на города средних широт (например, Вашингтон), настолько сильное, что способно вызвать солнечный ожог всего за пять минут. Из-за высокого уровня радиации вероятность мутации ДНК увеличивается на 650%.
Решение есть
Увидев мир без озонового слоя, ученые пришли к выводу, что разрушение стратосферного озона можно остановить. Альтернативные вещества, которые не навредят защитному экрану Земли, существуют. К ним относятся углекислый газ, нетоксичный пропан, аммиак и изобутан (природный хладагент).
Как отмечают экологи, озоновый щит планеты уже сейчас восстанавливается на 1–3% в десятилетие. При благоприятных прогнозах озоновые дыры могут исчезнуть по всей планете к 2060 году. Команда ученых НАСА предполагает, что восстановление озонового слоя связано с Монреальским протоколом.
Специалисты из Национального управления океанических и атмосферных исследований США в 2018 году обнаружили крупные выбросы в атмосферу озоноразрушающего газа — трихлорфторметана.
Было установлено, что эпицентр выбросов находится в Восточной Азии, а позже более 18 производственных фабрик в Китае сами признались в незарегистрированном использовании фреона.
Экологи считают, что повлиять на целостность озонового слоя могут сами люди на бытовом уровне. Озоновый экран планеты также подвергается атакам парниковых газов и токсичных выбросов воздушного и наземного транспорта. Использование экологически чистого топлива, сохранение ресурсов земли и правильная утилизация вредных отходов сыграет значительную роль в спасении Земли.
Стоит начать очищение окружающей среды с маленького островка — своей квартиры. Через открытые окна в наше жилище поступает большое количество пыли, вредных испарений, ядовитых выбросов и неприятных запахов. В этой ситуации поможет бризер: благодаря трехступенчатой системе фильтрации устройство препятствует проникновению в комнату вредных веществ, бактерий, аллергенов и вирусов с улицы. Бризер борется с духотой в квартире и создает все условия для комфортной жизни и спокойного сна.
Заключение
Проблема разрушения озонового слоя планеты тесно связана с угрозой глобального потепления. Есть предположение, что восстановление озоновой оболочки замедлит таяние льдов
Правительство и многие крупные промышленные корпорации играют большую роль в том, как мы используем ресурсы Земли. Если сохранение окружающей среды станет первоочередной задачей каждого из государств, возможно, разрушительное влияние на нашу среду обитания достигнет минимума.
Источник
Что защищает нашу планету от губительного влияния ультрафиолетового излучения поступающего от солнца
а) Солнцезащитные средства. Применение солнцезащитных средств дополняет другие меры, ослабляющие воздействие УФИ на организм человека, такие как ношение защитной одежды, отказ от появления на улице в период высокой солнечной активности и отказ от всех процедур, основанных на искусственном облучении. Известно 2 типа подобных препаратов: (а) химические вещества, которые обеспечивают поглощение УФИ, и (б) физически экранирующие средства, способные ограничить доступ УФ-лучей к коже. Поглощающие ультрафиолет составы могут содержать в себе один или более химических веществ на той или иной основе.
Такие средства выпускаются в виде прозрачных или молочно-белых лосьонов, гелей, кремов или мазей и накладываются на кожу тонким слоем. В зависимости от прописи можно обеспечить коэффициент ослабления воздействия солнца от 2 до 50 [86\.
Физически экранирующие средства в своем составе имеют частицы оксида цинка, талька или диоксида титана, равномерно распределенные в мазевой основе. Эти препараты рассеивают лучи и ультрафиолетовой, и видимой части спектра, т. е. служат преградой для света любой длины волны. Они эффективны и приемлемы для применения в отношении определенных областей тела человека (например, носа, щек и плеч), если их накладывают толстым слоем. Однако с косметической точки зрения их нельзя назвать идеальными.
Люди с типом кожи I или II и страдающие повышенной чувствительностью к УФ-облучению должны использовать солнцезащитные средства ежедневно во время пребывания на улице. В отношении детей нужно сделать нормой частое применение солнцезащитных средств. Лысым мужчинам предписывается регулярно накладывать такие препараты на особенно интенсивно облучаемую зону. После купания, физической нагрузки с интенсивным потоотделением или растирания полотенцем на пляже необходимо дополнительно нанести препарат на кожу, поскольку все это устраняет первоначально образовавшуюся пленку из действующего вещества. Аппликация средства всего 1 раз в день, как правило, не обеспечивает достаточного защитного действия.
б) Профилактика тяжелых ожогов и поражения глаз:
— Минимизация воздействия УФИ. Наиболее мощное солнечное излучение отмечается с 10 до 14 ч, поэтому активную деятельность на свежем воздухе следует планировать на утренние и поздние послеобеденные часы. Рекомендуется надевать головной убор и защищающую кожу одежду.
— Значение отражающих поверхностей. От песка, снега, льда и бетона может отражаться от 10 до более чем 50 % солнечных лучей.
— Применение солнцезащитных средств. Для людей с типом кожи I, II и III достаточными для профилактики солнечных ожогов признаются солнцезащитные средства с коэффициентом ослабления 15 и применение солнцезащитной губной помады. При необходимости можно прибегнуть к препаратам с более высокими коэффициентами ослабления, особенно если речь идет о пребывании в горах. Эти средства показаны и в пасмурные, и в туманные дни, точно так же, как и в солнечные. Лица, относящиеся к группе риска (светловолосые, постоянно работающие на улице и перенесшие в прошлом рак кожи), должны пользоваться солнцезащитными средствами в большей степени, чем другие люди.
— Защита младенцев и детей младшего возраста. Нужно стараться, чтобы грудные младенцы как можно меньше времени проводили на открытом солнце, и наносить им на кожу солнцезащитные препараты, если предполагается длительное пребывание на улице (FDA не рекомендует использовать у детей в возрасте до 6 мес солнцезащитные средства на основе аминобензойной кислоты). Есть смысл уже с раннего детства начинать учить детей укрываться от солнца, так как его вредное влияние начинается с самого первого дня и накапливается в течение всей жизни.
— Отказ от посещения солярия. Пользование солярием чревато повышением риска развития злокачественных опухолей кожи. Если у человека с большим трудом протекает процесс естественного потемнения кожи и быстро образуются солнечные ожоги, то и в солярии ему грозит то же самое. Лица с типом кожи I и заведомо страдающие солнечным кератозом, знающие за собой склонность к тяжелым реакциям на солнце или перенесшие рак кожи в прошлом, должны забыть обо всем том, что применяется для индукции искусственного загара. Процедуры с УФ-облучением особенно вредны для тех, кто принимает фотосенсибилизи-рующие препараты.
Если человек все же посещает солярий, то люди, у которых кожа загорает с умеренной интенсивностью, должны ограничиться 30—50 (или менее того) получасовыми сеансами в год (30 минимальных эритемных доз). Установка для облучения людей должна быть соответствующим образом откалибрована и оснащена таймером, недоступным для переустановки ни владельцем, ни посетителем. В идеале необходимо регистрировать общее количество джоулей поглощенной энергии по аналогии с тем, как это делается в отношении персонала, работающего с ионизирующей радиацией, когда суммируется полученная за определенный промежуток времени эквивалентная доза в Зв.
Обязательным условием является использование защитных очков с желтыми стеклами, которые поглощают все УФИ-А, УФИ-В и видимые лучи с длиной волны до 500 нм. Простое закрывание глаз, использование обычных солнцезащитных очков или накладывание ватных шариков на веки недостаточны для профилактики поражения глаз. И наконец, важно, чтобы в период загорания поблизости всегда находился служащий солярия, готовый прийти на помощь в любой непредвиденной ситуации [86\.
в) Катаракта. Большая часть ультрафиолетовых лучей отфильтровывается роговицей, и только лучи с длиной волны в 295 нм и более минуют ее, поэтому на хрусталик приходятся почти все ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 295 до 400 нм. Высокие показатели заболеваемости катарактой в странах с жарким климатом давно уже обозначили ту закономерность, что ультрафиолет способен обусловливать такую патологию. Поглощение солнечных ультрафиолетовых лучей является важным фактором риска развития катаракты.
Мощность УФИ-В может быть наполовину ослаблена, если носить шляпу с полями. Обычные очки с пластмассовыми линзами способны уменьшить радиацию примерно на 5 %. Следовательно, минимизация воздействия УФИ-В на глаза достигается ношением шляпы с полями и плотно прилегающих солнечных очков с линзами, абсорбирующими УФИ-В, в период, когда интенсивность солнечной радиации самая большая.
Влияние ультрафиолета на зрение:
— Солнечный кератит (keratitis Solaris)
— Катаракта — кортикальная катаракта
— Электроофтальмия
— Дегенерация желтого пятна
— Фотокератит
— Эритропсин
— Актинический кератит
— Кистозный отек желтого пятна после оперативного лечения катаракты
— Старение рецепторов
— Снижение чувствительности фоторецепторов (в результате длительного воздействия УФ)
г) Защита от солнца:
1. Всегда наносите эффективный солнцезащитный лосьон или мазь на те участки кожи, которые интенсивно облучаются солнцем. Не забывайте, что данным препаратом нужно пользоваться постоянно.
2. После купания, принятия ванны или периода сильного потоотделения не забудьте нанести средство повторно.
3. Пользуйтесь солнцезащитными очками, которые поглощают ультрафиолетовые лучи (очки с бортиком по периметру — самый лучший вариант). Шляпа с широкими полями может уменьшить интенсивность воздействия солнечного света на 50 %.
4. Применяйте солнцезащитные средства, даже находясь под пляжным зонтом или тентом. Белый песок способен отражать от 20 до 25 % солнечных лучей, свежий снег, алюминий или белая поверхность — от 70 до 85 %.
5. Солнечный свет может проникать в воду на глубину до нескольких десятков сантиметров, поэтому после плавания и ныряния с трубкой можно пострадать от солнечного ожога даже при купании в прохладной воде. Когда солнце находится над головой в зените, вода начинает играть роль зеркала, возвращая своей поверхностью до 95 % солнечных лучей.
6. При подъеме на каждые 300 м над уровнем моря ультрафиолетовая радиация усиливается на 4 %, поскольку свет, проходя более короткую дистанцию в атмосфере, поглощается меньше.
7. Озоновый слой над экватором истончается, поэтому большее количество УФИ-В достигает земной поверхности.
8. Старайтесь исключать пребывание на солнце между 10.00 и 14.00 ч (между 11.00 и 15.00 — с учетом летнего сдвига).
9. Не забывайте, что ультрафиолетовые лучи невидимы.
10. При езде на легковой или грузовой машине держите окно со стороны водителя закрытым, так как обычное стекло задерживает большую часть УФИ-В.
11. Надевайте плотные светлые вещи, чтобы прямые солнечные лучи не попадали на кожу.
12. Избегайте соляриев и облучения ультрафиолетовыми лампами в других условиях, так как даже искусственное УФИ отрицательно влияет на кожу.
13. Не выносите младенцев в возрасте до 6 мес на солнце, учите детей защищать кожу и глаза от воздействия солнца.
д) Озон. Поглощение ультрафиолетовых лучей в стратосфере озоном (О3) неоценимо для живых организмов, оно обеспечивает защиту от губительного воздействия этого вида радиации. Около 3 % электромагнитного излучения солнца испускается в форме УФИ, но только часть его попадает на поверхность Земли. УФИ-С с длиной волны от 240 до 290 нм фактически полностью отсекается озоном, и только определенная доля УФИ-В (290—320 нм) достигает земного обитаемого пространства.
Излучение с длиной волны в интервале, соответствующем УФИ-В и УФИ-С, поглощается ДНК, поэтому озоновый слой имеет огромное значение, так как оберегает примитивные формы жизни, особенно в водных экосистемах, и во многом ограничивает канцерогенный потенциал солнечной радиации. Фотосинтез в растениях также тесным образом связан с повсеместно присутствующим О2, О3 и солнечным светом.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Источник