Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Причини і механізм руйнування озонового шару. Озоноруйнуючі речовини
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
ЕКОЛОГІЯ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2016
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Екологія
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЖИТОМИРСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Факультет екології і права Кафедра загальної екології
КУРСОВА РОБОТА з дисципліни «Загальна екологія» на тему: «Причини і механізм руйнування озонового шару. Озоноруйнуючі речовини»
Національна шкала____________________ Кількість балів________________________ Оцінка: ECTS_________________________
Члени комісії: _________________________ (підпис) (прізвище та ініціали) _________________________ (підпис) (прізвище та ініціали) _________________________ (підпис) (прізвище та ініціали) Житомир 2016
Зміст
Вступ._______________________________________________________3с.
Основна частина.___________________________________________4-30с.
Розділ 1. Характеристика озонового шару.______________________________________________________4-20с.
1.1 Відкриття озонового шару і його значення для біосфери._________5с.
1.2 Хімізм утворення озонового шару.____________________________6с.
1.3 Відкриття озонової діри над Антарктидою і моніторинг стану озонового шару.____________________________________________7-13с.
1.4 Механізм руйнування озонового шару. __________________________________________________________14-19с.
1.5.Класифікація Озоноруйнуючих речовин.____________________18-19с.
Розділ 2.Захист атмосферного повітря і озонового шару.____________________________________________________20-30с.
2.1 Наслідки руйнування озонового шару.______________________20-21с.
2.2 Міжнародні угоди у сфері захисту озонового шару.___________22-25с.
2.3 Захист озонового шару на локальному рівні._________________25-30с.
Висновки._________________________________________________31-33с.
Список літератури.___________________________________________34с.
Додатки.__________________________________________________34-44с.
Вступ
XX століття принесло людству чимало благ, пов'язаних з бурхливим розвитком науково-технічного прогресу, і в той же час поставив життя на Землі на грань екологічної катастрофи. Зростання населення, інтенсифікація видобутку і викидів, забруднюючих Землю, приводять до корінних змін у природі і відображаються на самому існуванні людини. Частина з таких змін надзвичайно сильна і настільки широко поширена, що виникають глобальні екологічні проблеми. Є серйозні проблеми забруднення (атмосфери, вод, ґрунтів), кислотних дощів, радіаційного ураження території, а також втрати окремих видів рослин і живих організмів, збідніння біоресурсів, збезлісення і опустелювання територій. Проблеми виникають у результаті такої взаємодії природи і людини, при якому антропогенне навантаження на територію перевищує екологічні можливості цієї території, обумовлені головним чином її природно-ресурсним потенціалом і загальною стійкістю природних ландшафтів (комплексів, геосистем) до антропогенних впливів.
Актуальність теми.На жаль, навести приклад позитивного впливу людини на атмосферне повітря досить складно. Натомість негативних прикладів більш ніж достатньо. На сьогоднішній день в результаті діяльності людини до атмосфери потрапляє більше 500 забруднюючих речовин і з створенням нових цей перелік продовжує розширюватись. Серед причин виснаження озонового шару називають кілька. По-перше, це руйнування внаслідок потрапляння в озоновий шар водяної пари та оксидів азоту від двигунів надзвукових літаків. По-друге, це знищення лісів на планеті і як результат - зменшення концентрації кисню - елемента, з якого складається озон. Але найбільш шкідливими виявились хімічні речовини – хлорфторвуглеводні.
Об’єкт дослідження: Озоновий шар.
Предмет дослідження: процеси, що призводять до порушення озонового шару.
Мета дослідження: Вивчення озонового шару, його влив на біосферу. Вивчення антропогенного впливу на озоновий шар, вплив і наслідки потрапляння озоноруючих речовин у атмосферу, механізм руйнування озонового шару. Механізми захисту озонового шару на міжнародному і локальному рівні.
Розділ 1. Характеристика озонового шару.
Озоновий шар – це повітряний шар у верхніх шарах атмосфери ( стратосфері), що складається з особливої форми кисню – озону. Озоновий шар починається на висоті близько 8 км над полюсами ( чи 17 км над екватором ) і сягає приблизно 50 км. Однак щільність озону дуже низька, і якщо стиснути його до щільності, яку має поверхня землі, то товщина озонового шару не перевищить 3,5 мм. Однак загальна кількість озону у вертикальному стовпі повітря незначна. Якщо його привести до нормального тиску ( 1013,2 гПа)при температурі 0° С, то шар озону на земній поверхні коливався б від 1 до 6 мм ( це так звана приведена товща шару озону ). Дослідження показують, що приведена товща шару озону має значні коливання як у просторі, так і в часі. Так, у високих широтах північної півкулі, особливо в межах від 70 - 75° північної широти товща цього шару значна, а в зоні від 35° північної широти до 35°південної широти приведена товща шару озону порівняно менша. На південь від цієї зони товща шару озону знову зростає, досягаючи максимуму в поясі від 50° до 60° південної широти. Що стосується зміни приведеної товщі шару озону на протязі року, то коливання її розміру найбільше виявляються у високих широтах земної кулі, а в середніх та низьких широтах річна амплітуда коливань незначна. [1]
Озоновий шар в атмосфері Землі з’явився на світанку її геологічної історії, коли в повітря став надходити кисень, що вироблявся в процесі фотосинтезу мікроскопічними морськими водоростями. За розрахунками вчених, коли вміст кисню в атмосфері досяг приблизно 10 % сучасного, сформувався озоновий шар, і життя змогло вийти з моря на суходіл ( до цього поверхня суші була випалена, стерилізована ультрафіолетом). [8]
1.1 Відкриття озонового шару і його значення для біосфери. Озон був відкритий в 1839 році за час спостережень за електричними розрядами К.Ф. Шонбейном. Після 1850 року було встановлено, що озон є однією з природних складових атмосфери. Спостереження були розпочаті в 20-ті роки минулого століття.
Перші кількісні виміри повного вмісту озону проведені оксфордським ученим Г. Добсоном в 1920 році. Він удосконалив свій прилад - спектрофотометр -- він став головним приладом для вимірювань повного вмісту озону в глобальній системі спостережень майже в 100 обсерваторіях світу протягом 50 років. Спектрофотометр Г. Добсона під номером 031 був встановлений на українській антарктичній станції “ Академік Вернадський”. За допомогою цього приладу українські вчені проваджують спостереження озону в Антарктиці розпочаті британськими вченими на станції “Фарадей” ще в 1957 році.
Озон добре поглинає ультрафіолетову радіацію. При цьому коефіцієнти поглинання озону в ультрафіолетовій ділянці спектра настільки значні, що енергія сонячних променів цього діапазону довжин хвиль повністю поглинається вже у найвищій частині шару озону ( на висоті приблизно 45-50 км ), завдяки чому повітря сильно розігрівається. Відомо також, що ультрафіолетові промені володіють високою біологічною активністю – вбивають бактерії багатьох видів, викликають засмагу та навіть опіки людського тіла, сприяють утворенню в організмі людини вітаміну D і т. д. Але корисні лише невеликі дози ультрафіолетової радіації. [9]
1.2 Хімізм утворення озонового шару. Фізичні та хімічні процеси, під впливом яких утворюється озон в атмосфері, мають складну природу. Озон – модифікація кисню (
О
3
), синій газ із різким запахом, сильний окисник, добре розчинний у воді, вибухонебезпечний і токсичний. У природі в стратосфері утворюється з кисню (
О
2
) під час грозових розрядів та під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця. Озон в стратосфері утворюється, коли сонячне ультрафіолетове випромінювання бомбардує молекули кисню. Він є продуктом дії ультрафіолетових променів на молекули кисню (
О
2
). Ще досить багато кисню в стратосфері, тому під дією сильного ультрафіолетового випромінювання Сонця кисень розбивається на окремі атоми (фотодисоціація):
О
2
→О+О
Однак активність атомарного кисню настільки велика, що він відразу утворює озон чи триатомний кисень (хімічна реакція):
О
+О
2
→
О
3
У стратосфері переважає рівновага між процесами синтезу та розпаду озону.
Поглинаючи у великій кількості ультрафіолет, озон нагрівається, тому в цьому шарі атмосфери температура підвищується. Так, якщо на нижній межі стратосфери над екватором весь рік вона дорівнює - 74° С, то на верхній межі температура дорівнює + 10° С. у зв’язку з цим холодне тропосферне повітря не піднімається в більш теплі шари стратосфери і не виносить туди вологу. [1]
Енергія ультрафіолетового випромінювання витрачається на фотохімічну реакцію утворення озону з кисню, і тому до поверхні Землі воно не доходить; туди проникає лише істотно ослаблений потік «м’якого» ультрафіолетового випромінювання. Від його негативної дії наш організм уміє захищатися, синтезуючи в шкірі шар темного пігменту – меланіну ( засмага 1.3 Дослідження і моніторинг стану озонового шару
У 1985 р. фахівці з Британської Антарктичної Служби дослідження атмосфери 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 це підтвердили інші дослідники, що показали, що область зниженого вмісту озону іде за межі Антарктиди і за висотою охоплює шар від 12 до 24 км, тобто значну частину нижньої стратосфери. Найбільш докладним дослідженням озонового шару над Антарктидою було міжнародний Літаковий Антарктичний Озоновий Експеримент. Протягом експерименту вчені з 4 країн декілька разів піднімалися в зону зниженого вмісту озону і зібрали детальні дані про її розміри і хімічні процеси, які там відбуваються. Фактично це означало, що в полярній атмосфері є озонова діра. На початку 80-х за вимірюваннями зі супутника "Німбус-7" аналогічна діра була виявлена і в Арктиці, правда вона охоплювала значно меншу площу і зниження рівня озону в ній було не таке суттєве - біля 9%. У середньому на Землі з 1979 по 1990 р. вміст озону впав на 5%
Відкриття озонової діри стурбувало як вчених, так і широку громадськість, оскільки це означало, що шар озону, який охоплює нашу планету, знаходиться в більшій небезпеці, ніж вважали раніше. Потоншення цього шару може призвести до серйозних наслідків для людства. Вміст озону в атмосфері менше за 0.0001%, однак саме озон повністю поглинає смертельне ультрафіолетове випромінювання сонця з довжиною хвилі <280 нм і значно ослабляє смугу УФ-В з 280<..<315 нм, що завдають великої шкоди кліткам живих організмів.[1]
Вперше думка про небезпеку руйнування озонового шару була висловлена ще в кінці 1960-х років, тоді вважалося, що основну небезпеку для атмосферного озону являють викиди водяної пари і окисів азоту з двигунів надзвукових транспортних літаків і ракет. Однак, надзвукова авіація розвивалася значно менш бурхливими темпами, ніж передбачалося. Зараз у 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. Таке навантаження навряд чи представляє серйозну загрозу для озонового шару. Викиди окисів азоту з поверхні землі внаслідок спалення викопного палива, масового виробництва і застосування азотних добрив також представляє певну небезпеку для озонового шару, але окиси азоту нестійкі і легко руйнуються в нижніх шарах атмосфери. Запуски ракет також відбуваються не дуже часто, проте, хлоратні тверді палива що використовуються в сучасних космічних системах, наприклад в твердопаливних прискорювачах "Спейс-Шаттл" або "Аріан", можуть наносити серйозної локальної шкоди озоновому шару в районі запуску. [8]
Разом з тим, ранні прогнози, що кажуть про те, що при збереженні сучасного рівня викиду, 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 ультрафіолету 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 здібного нанести серйозний збиток озонному шару. Такий вихор практично відсутній над Арктикою, тому в північній півкулі падіння концентрації озону значно менше. 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 800 С.
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 П.Кансіані, це може викликати посилення ультрафіолетової радіації аж до південних районів Бразилії.
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. 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 В.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.
З дослідження випливає, що атмосферне явище, 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.[4]
Фактично, 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.. Але хлор — не єдиний руйнівник озону: його атакує також окис брому — продукт самої природи. В свою чергу хімічний склад озону дуже нестабільний. Сполука хлору чи брому, ультрафіолетової радіації та озону спричиняє руйнування останнього.
Антарктида не є єдиним місцем на планеті, де з озоновим шаром негаразд. 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...[10]
Попри все дані супутникових станцій Національного космічного агентства США (НАСА) та Національної метеорологічної служби Аргентини (НМСА) свідчать, є підстави сподіватися на краще. Відбувається дуже важливе підвищення вмісту озону в його над антарктичному шарі, 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.
У період з 21 по 30 вересня 2006 року середній розмір озонової діри перевищив 27 млн. кВ. км проти очікуваних 22-24 млн. кв. км. Її площа зрівнялася з площею Північної Америки.
Прилади для моніторингу озонового шару Землі, розміщені на супутнику NASA Aura, зафіксували низький показник товщини озонового шару над ділянкою східно-антарктичного крижаного щита. Вимірювання товщини озонового шару над південним полюсом підтвердили ці дані - вони показують, що в жовтні величина озонового шару склала 93 Добсона, тоді як у середині липня ця величина дорівнювала 300 Добсона.
Більше того, озоновий шар на висоті 13-20 км над землею був майже повністю зруйнований, його товщина склала всього 1,2 одиниць Добсона проти 125 одиниць Добсона, зафіксованих у липні-серпні цього року.
Розмір озонової діри безпосередньо залежить від температури повітря над Антарктидою: що нижча температура, то тонший озоновий шар і більша озонова діра, і навпаки. Цього року температура повітря над Антарктидою була нижча за середні показники на п'ять градусів цельсія, що позначилося на збільшенні розміру озонової діри.
Вчені прогнозують, що розмір озонової діри над Антарктидою щорічно скорочуватиметься на 0,1-0,2% протягом найближчих 5-10 років. Однак цей повільний процес може виявитися непомітним на тлі великомасштабних флуктуацій температури повітря над Антарктидою.
Японські вчені встановили, що озонова діра зникне до 2050 року. Такий прогноз зробив Е.Акієсі з Національного інституту досліджень навколишнього середовища (Natіonal Іnstіtute for Envіronmental Studіes) у Японії. Причиною поступового зникнення озонової діри є зменшення викидів в атмосферу ХФВ та інших небезпечних для озонового шару газів. Стабільне зменшення діри розпочнеться близько 2020 року.[10] 1.4 Механізм руйнування озонового шару. Озоноруйнуючі речовини.
Існують різні причини цього феномену:
Руйнування озонового шару оксидами нітрогену, що надходить із двигунів надзвукових транспортних літаків і ракет (оксид нітрогену антропогенного походження утворюється із нітрогену і кисню повітря при температурі більш 10000°С в присутності каталізатора, в якості яких виступають при згоранні палива ( чим вища температура процесу горіння, тим більше утворюється оксиду нітрогену N
О
х
.)).
Особливості циркуляції атмосфери – повітряні потоки з нижніх шарів атмосфери під час руху вгору розштовхують озон.
Руйнування озону в атмосфері сполуками хлорфторвуглеводнями.(ХФВ)
Природна причина – надходження в стратосферу атомарного хлору – хлор метану
СН
3
СІ – продукт життєдіяльності організмів в океані і лісних пожарів на суші; полярна зама ( відсутність сонячного випромінювання ); стійкий полярний вихор; утворення полярних стратосферних хмар, частинки яких каналізують реакції розпаду озону; під час великих вулканічних вивержень в атмосферу викидаються дуже багато хлору, який досягає стратосфери. Основною причиною змін в озоновому шарі є велика кількість пилу, який потрапляє під час виверження.
Установлено, що руйнування озонового шару сприяють також деякі хімічні речовини ( зокрема оксиди азоту ): потрапляючи в стратосферу з висхідними повітряними течіями, вони вступають у реакцію з озоном і розкладають його на кисень.
На процес руйнування озону впливає виділення в атмосферу закису азоту в результаті денітрифікації зв'язаного азоту ґрунтовими бактеріями. Надмірне і неконтрольоване внесення мінеральних добрив збільшує кількість закису азоту. Частина закису азоту під впливом бактерій розпадається до молекулярного азоту, а інша частина в атмосфері перетворюється на окисли азоту, які й руйнують озон.
•(закис азоту)
09.06.2018 15:06-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора