Озон и озоновый слой в атмосфере

Озоновый слой - это воздушный слой в верхних слоях атмосферы
(стратосфере) состоящий из особой формы кислорода - озона. Молекула
озона состоит из трех атомов кислорода (О3). 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. 

Так как озоновый слой поглощает ультрафиолетовое излучение, то его
разрушение приведет к более высоким уровням ультрафиолетового излучения на поверхности земли. Это, в свою очередь, вызовет увеличение случаев рака кожи. Другим следствием повышенного уровня ультрафиолетового излучения станет разогрев поверхности земли и, вследствие этого, изменение температурного режима, режима ветров и дождей и повышение уровня моря.

В 1985 году британские ученые обнародовали данные, согласно которым в
предшествующие восемь лет были обнаружены увеличивающиеся каждую весну озоновые дыры над Северным и Южным полюсами.

Ученые предложили три теории, объяснявшие причины этого феномена:
разрушение озонового слоя окисями азота - соединениями, образующимися
естественным образом на солнечном свету; воздушные потоки из нижних слоев атмосферы при движении вверх расталкивают озон и соединения хлора в атмосфере разрушают озон.

Ученые пришли к заключению, что соединения хлора, называемые
хлорфторуглеродами (ХФУ), которые широко использовались в промышленности и в быту, несут ответственность за разрушение озонового слоя земли.

Некоторые виды хлорфторуглеродов использовались в качестве охладителей в холодильных установках и кондиционерах. Другие ХФУ применялись для
производства поролонов и пенопластов - материалов, широко используемых
во многих потребительских товарах, начиная от одноразовой пенопластовой
посуды и заканчивая изоляционными материалами. Хлорфторуглероды нашли широкое применение в баллонах для распыления аэрозолей и в качестве веществ для промывания электрооборудования.
В середине сентября 1987 года представители двадцати четырех стран
встретились в Монреале и подписали соглашение, по которому обязались
сократить вдвое использование озоноразрушаюших ХФУ к 1999-му году.
Однако в связи с ухудшающейся ситуацией в 1990-м году в Лондоне были
приняты поправки к Монреальскому протоколу. Согласно Лондонским
поправкам в список регулируемых ХФУ вошли еще десять веществ и было
принято решение прекратить использование ХФУ, галогенов и
четырехлористого углерода к 2000-х тысячному, а метилхлороформа - к
2005-му году.

Иная проблема, связанная с озоном, но не связанная с разрушением
озонового слоя - это фотохимический смог. Озон в нижних слоях атмосферы
(тропосфере) является загрязняющим веществом. Он образуется на свету при
реакции оксидов азота с углеводородами. Озон в тропосфере снижает
продуктивность сельскохозяйственных культур. Он замедляет фотосинтез в
растениях и ослабляет их. По оценкам специалистов, в США ежегодные
потери кукурузы, пшеницы, соевых бобов и арахиса вызванные озоном
достигают от 1.9 до 4.5 миллиардов долларов.

В дополнение озон ускоряет процесс разрушения резиновых изделий,
текстиля и покрытий.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата
Еще в 1827 году французский физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. И он был прав. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней
практически замерла.

Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект - это устоявшийся,
сбалансированный процесс, вполне логично предположить, что увеличение
концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению
парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному
потеплению климата. Количество СО2 в атмосфере неуклонно растет вот уже
более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко
применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме
того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и
другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд
хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших
объемах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения
глобального потепления, чем углекислый газ.

Сегодня уже мало кто из ученых, занимающихся этой проблемой, оспаривает
тот факт, что деятельность человека приводит к повышению концентрации
парниковых газов в атмофере. По мнению Межправительственной комиссии по изменению климата, «увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли... Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды».
Тем не менее, ведутся ожесточенные споры вокруг того, какое конкретно
количество этих газов вызовет потепление климата и в какой степени, а
также как скоро это произойдет. Дело в том, что даже когда изменение
климата действительно происходит, в этом трудно быть стопроцентно
уверенным. Мировые средние температуры могут сильно колебаться в
пределах нескольких лет и десятилетий - причем по естественным причинам.
Проблема в том, что считать средней температурой, и на основании каких
критериев судить, действительно ли она изменилась в ту или другую
сторону.
В конце восьмидесятых - начале девяностых годов несколько лет подряд
среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало
опасения в том, что вызванное человеческой деятельностью глобальное
потепление уже началось. Среди ученых существует консенсус, что за
последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3
- 0,6 градусов Цельсия. Однако среди них нет согласия в том, что именно
вызвало это явление. Трудно с уверенностью сказать, происходит
глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый рост температуры все
еще находится в пределах естественных температурных колебаний. Только
надо учесть, что по расчетам разных авторов повышение этой температуры
на 1.5 - 2.5 градуса вызывает исчезновение “ледяных шапок” Земли и
повышение общего уровня мирового океана на 100 - 150 метров (также по
оценкам ряда авторов). Последствия этого избытка воды можно проследить
по обычным географическим картам Америки, Англии, Западной Европы,
Голландии, Японии, Индонезии ...

График динамики изменения температуры за этот 130 летний период,
представленный на рисунке, имеет, при усреднении, вид нaрaстaющей со
временем кривой.

На исходном графике можно отметить: длинное медленное повышение
температуры с 1860г. примерно до 1925г. и нарастающий темп её увеличения
в 25 - 45 годах с блоком мощного потепления в 38 - 45 годах. Затем
практически стабилизация среднего значения температуры в период 45 - 77
годов, но также с блоком мощного потепления в 56 - 63 годах и новый -
максимальный - темп нарастания температуры с 75 по 90 год.
Неопределенность в вопросе глобального потепления порождает скепсис по
поводу грозящей опасности. Проблема заключается в том, что когда
гипотеза об антропогенных факторах глобального потепления подтвердится,
уже поздно будет что-либо предпринимать.

Возможные последствия глобального потепления климата
По мнению многих ученых, если сохранится тенденция глобального
потепления, это приведет к изменению погоды и увеличению количества
осадков, что, в свою очередь, приведет к подъему уровня мирового океана.
Ученые уже отметили изменения в картине выпадения осадков. Они
подсчитали, что в США и бывшем СССР последние 30-40 лет выпадает осадков на 10 процентов больше, чем в прошлом. В то же время, количество осадков над экватором сократилась на те же десять процентов. Дальнейшее
изменение в системе выпадения осадков окажет огромное воздействие на
сельское хозяйство, смещая зоны возделывания культур в северные районы
Северной Америки и Евразии. Наиболее благоприятные условия для
выращивания культур сложатся в сельскохозяйственных регионах России, и
обильные осадки будут выпадать в Северной Африке, где засуха
продолжается с 1970-го года. Кроме того, повышение температуры увеличит
испарение влаги с поверхности океана. Это приведет к увеличению
выпадения осадков на 11 процентов.

Далее следует карта земных полушарий, где разными цветами отмечены
области изменения температуры. Анализ этих схематических кaрт-рисунков
для обоих полушарий покaзывaет, что на нашей планете есть только две
малых области, где среднегодовое повышение температуры превысило нa них 2.5 грaдусa Цельсия за тот же 130 летний период. Одна область в Кaнaде.
Другая - в Зaпaдной Сибири !!! На фоне обширной области общего
зaпaдносибирского потепления на 1.5 - 2 грaдусa !!!

Общая “Сибирская” область нaчинaется на севере Гренландии, кaсaется
северных частей Шпицбергена и Новой Земли, входит в устье Оби и,
расширяясь включает Зaпaдную Сибирь, Среднюю Азию, Афгaнистaн. Кaнaдское “пятнышко” также входит частью в обширную облaсть Аляско-Кaнaдского потепления. Обширные области потепления проявились также в южной части Индийского и в обеих частях Тихого океaнa. Мaленькaя облaсть подобного потепления рaсположенa на востоке побережья Земли Уилксa в Антaрктиде. Тогдa как во всех центральных рaйонaх Антарктиды среднегодовая темперaтурa понизилась!

Загрязнение водной среды

Почти девяносто семь процентов (97%) воды на земном шаре - это морская
вода. Из оставшихся трех процентов, семьдесят семь процентов (77%)
находятся в замерзшем состоянии в ледниках, а также на северном и южном
полюсах; двадцать два процента (22%) - это грунтовые воды, и только один
процент воды (1%) включен в гидрологический цикл на поверхности земли.

Качество поверхностных вод, от которых зависит жизнь многих людей во
всем мире, ухудшается в результате человеческой деятельности. Вследствие
этого снижается возможность использовать поверхностные водные ресурсы в
качестве питьевой воды для людей и сельскохозяйственных животных, для
орошения и промышленных нужд. Хозяйственно-бытовые, сельскохозяйственные и промышленные отходы часто загрязняют мировые источники из-за плохого планирования, аварий и умышленных злоупотреблений. Около 75% населения планеты не имеют системы очистки канализационных стоков и поэтому просто сбрасывают их в водотоки. В сельских районах развивающихся стран 71% населения испытывает недостаток в чистой воде и 87% не имеют канализации. Отходы антропогенной деятельности человека - самый опасный
загрязнитель окружающей среды. По данным ООН четыре из каждых пяти
заболеваний в развивающихся странах вызваны либо загрязненной водой,
либо антисанитарными условиями проживания. Ежедневно в этих странах
двадцать пять тысяч человек умирает от болезней, вызванных
некачественной водой.

Заиливание - следствие плохой организации сельского хозяйства,
обезлесивания, неправильной мелиорации и естественных природных явлений - буквально превращает водотоки в грязевые потоки. А тепловое
загрязнение от теплоэлектростанций и некоторых видов промышленности
нарушает температурный режим рек и озер так, что это совершенно изменяет
водные экосистемы. Все эти проблемы приводят к истощению запасов
питьевой воды, и ее недостаток становится главной экологической
проблемой многих развивающихся стран. В 1981-м году по инициативе Программы охраны окружающей среды ООН была
начата международная декада оздоровления запасов питьевой воды. Целью
этой программы было обеспечение к 1990-му году всех и каждого
адекватными санитарными условиями и качественной водой. Однако этой цели достичь не удалось. 

Загрязнение Мирового океана – одна из важнейших экологических проблем,
требующая скорейшего решения. Далее перечислены и описаны основные
загрязняющие Мировой океан вещества и источники загрязнения.

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую
темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи.
Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.
Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на
трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в
морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет,
начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из
них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано.
Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие
массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т. /год. Со
стоками промышленности ежегодно попадает 0, 5 млн. т. нефти. Попадая в
морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои
различной мощности. Нефтяная пленка изменяет состав спектра и
интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими
пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка
толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение.
Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в
воде" и обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные
капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для
нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих
фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут
сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на
берег и оседать на дно.

Пестициды
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:  инсектициды для борьбы с вредными насекомыми,  фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений,  гербициды против сорных растений.

Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим
полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском
хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих
среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с
вредителями. В настоящее время более 5 млн. т. пестицидов поступает на
мировой рынок. Около 1, 5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав
наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное
производство пестицидов сопровождается появлением большого количества
побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще
других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов.
Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы:
хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические
инсектициды получают путем хлороирования ароматических и
гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его
производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и
ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные
хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к
биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы -
производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1, 2 млн. т.
полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходов на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0, 03 - 1, 2 кг. /л.