Озоновый слой, причины и последствия его разрушения, кислотные дожди, токсичные туманы

Природа – это состояние баланса. Антропогенный фактор нарушает круговорот веществ, что воздействует на планету. Один из примеров это озоновый слой. Человечество постоянно разрушает его полетами в космос, при этом вещество дополнительно подвергается распаду в нижних слоях атмосферы из-за фреонов и выбросов легкой промышленности. Это грозит списком проблем:

• усиление радиационных лучей;
• ухудшение параметров частоты воздуха;
• изменение характеристик грунта;
• кислотные дожди;
• токсичные туманы.

Вместе эти факторы грозят разрушить экологию Земли.

Озоновый слой

Озоновый слой находится в атмосфере между 15 и 40 км. Несмотря на разброс в высотах, толщина оболочки измеряется в нескольких миллиметрах. Наиболее толстый слой над полюсами. Наименьшая концентрация на экваторе. Озоновый слой задерживает львиную долю ультрафиолетового излучения. В среднем оболочка уменьшает количество ультрафиолета в 6,5 тысяч раз.

Под действием солнечного света молекула озона распадается на молекулу и атом кислорода, таким образом, происходит поглощение опасного излучения. В присутствии третьего атома кислорода эти частицы вновь объединяются в молекулу озона. Процесс бесконечен, но может быть нарушен человеком.

Причины разрушения озонового слоя

Первые разговоры о разрушении озонового слоя были начаты в 1960–х годах. Причиной послужило уменьшение концентрации озона на 40 процентов над одной из британских арктических станций. Тогда же начались исследования причин, из-за которых это разрушение стало вообще возможным.

Авиаперевозки. Самолеты в небесах давным-давно стали нормой, но так сложилось, что именно они в процессе полета нарушают озоновый слой. Нет, машины не пробивают своими кабинами «озоновые дыры», но самолетное топливо (авиационные бензины и керосины) в процессе сгорания образуют из озона CO₂. В условиях поверхности Земли углекислый газ образуется как результат горения топлива в кислородной среде. На высоте в несколько десятков километров воздух более разряжен. Вместе с кислородом в процессе горения участвует и озон.

Углерод ведет к нарушению цепочки преобразования ультрафиолета озоном. Солнечный свет подменяется атомом углерода. Получившийся в результате СО₂ опускается к поверхности Земли, а в озоновом слое уменьшается концентрация образующего вещества. В 60-е годы, когда полеты еще не были столь доступны, эта проблема еще могла решаться сама собой. Но сегодня рядовой человек летает несколько раз за год, а для крупного бизнесмена или политика нормой является совершить несколько перелетов за неделю. Отказаться от столь удобного средства передвижения просто невозможно.

Косметическая промышленность. Как часто каждый человек пользуется дезодорантом, лаком для волос или освежителем воздуха? Эти вещи — залог комфорта человека.

При этом они содержат все те же хлорфторуглероды, разрушающие озоновый слой. К счастью, именно этот вопрос был закрыт одним из первых. Еще в 1970 годах на монреальской конференции было принято решение найти замену хлорфторуглероду(ХФУ). Был использован пропан-бутилен, который по качественным свойствам ничем не отличался от ХФУ.

Лесные пожары. Образованный хлорный метил (CH₃Cl) с восходящими потоками нагретого воздуха во время масштабных пожаров способен достигать верхней части тропосферы и входить в реакции с озоном.

Холодильные установки. В основе любого холодильного оборудования лежит фреон, который используется в качестве хладагента.

Фреон — это любое вещество с низкой температурой кипения. Ведь что такое холод? Это отсутствие тепла. Хладагент забирает тепло, закипает, поступает в компрессор, где сжимается до тех пор, пока температура кипения не вырастет настолько, что газ снова перейдет в жидкость. Газ становится жидкостью с выделением тепла в атмосферу, и хладагент снова возвращается в работу. Вот именно в этом моменте и кроется основа понимания воздействия фреонов на атмосферу и озоновый слой. Фреон работает в замкнутой системе, его утечки незначительны. Попадание фреона в атмосферу возможно в трех случаях:

1. неправильная утилизация;
2. нарушение эксплуатации;
3. некачественная сборка.

Сегодня запрещено использование «R 12» фреона, который оказывает особо разрушительное действие на озоновый слой. Но можно зайти с другой стороны и ввести международный контроль качества сборки и эксплуатации холодильного оборудования, следить за правильной утилизацией. В конце концов, проще не выбрасывать, чем не пользоваться.

Как фреоны воздействуют на озоновый слой?

Они разлагаются в верхних слоях атмосферы и продуктом разложения служит атомарный хлор, который ведет к нарушению цепочки преобразования ультрафиолетовых лучей озоном.

Озон распадается не на молекулу и атом кислорода, пригодные для дальнейшей реакции, а на оксид хлора и кислород. После этого в оксиде хлора свободные атомы кислорода, которых вокруг витает достаточное количество, заменяют хлор. В итоге после реакции образуется две молекулы кислорода и атом хлора, который продолжает разрушение озона раз за разом. Один атом способен уничтожить около 100 тысяч молекул озона.

Хлорный цикл разрушения озона.

Cl + О₃ → ClO +О₂

О + ClO → Cl + О₂

Обычная химическая реакция поглощает огромные количества бесценного в стратосфере вещества.

Последствия разрушения, озоновые дыры

Результатом разрушения озонового слоя являются так называемые озоновые дыры. Это не в прямом смысле отверстие в оболочке – просто место, где концентрация озона сильно снижена. Самое страшное, что такие явления являются блуждающими и механизм их возникновения непонятен.

Над Австралией регулярно в летнее время возникает озоновая дыра, которая сопровождается вспышками раковых заболеваний. Но раковые заболевания это далеко не весь список негативных эффектов:

• Из-за увеличения количества солнечных лучей на листьях растений и деревьев станут возникать ожоги, растительность не сможет больше компенсировать поступление CO₂. Это значительно увеличит скорость развития парникового эффекта.
• Верхние слои почвы начнут высыхать, а значит в новых условиях станет невозможным земледелие, которое является основной возможностью человечества к пропитанию.
• Значительно увеличится радиационный фон планеты, а значит в разы увеличится риск заболеть лучевой болезнью.

В совокупности все эти факторы способны уничтожить не только человечество, но и Землю в целом.

Кислотные дожди

Кислотные дожди вызывают примерно те же выбросы парниковых газов, что способствуют развитию озоновых дыр.

Хлорфторуглероды, распадаясь оставляют углерод, который соединяясь с водой образует угольную кислоту, хотя она оказывает лишь малую долю влияния на образование кислотных дождей. Основную роль играют выбросы азота и серы. Они образуются в результате сжигания топлива. Сера в качестве загрязнения присутствует примерно в 70 процентах топлива, угля и нефти, сжигаемой на планете. Азот и сера, соединяясь с кислородом в атмосфере образуют сначала оксиды, а потом соединяясь уже с водой кислоты, которые и выпадают в осадок в виде дождя.

Чем это грозит человечеству? Изменением условий существования. Баланс необходим и в окружающих веществах. Вся природа заточена под существование в нейтральной среде и рост кислотности дождевой воды приведет к изменению состава грунта, а значит изменению всего биологического сообщества Земли. Конкретно для человека это означает изменение условий земледелия. Все многовековые труды по разработке методик севооборота пойдут прахом, и мы снова вернемся к подсечно-огневому методу. И это при положительном развитии событий, поскольку кислотные дожди обжигают не привыкшие к ним листья, и неизвестно сколько еще литров отравленной воды вынесет то или иное растение.

Иммунитет человека тоже не в восторге от такого изменения состава дождя. Только в России из-за таких осадков почти вдвое увеличилось количество заболевающих астмой. А это новый рост промышленности, только связанный уже с медикаментами.

Токсичные туманы

Еще один результат постоянного загрязнения атмосферы — это токсические туманы или смог. Впервые появившийся в Лондоне 20 века смог содержал большое количество взвешенных частиц угля, сажи и серы. За 5 дней значительно увеличилось количество смертей от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. Нужно отметить, что состав загрязнений стал куда более изощренным.

Сегодня смог можно увидеть в Нью-Йорке, Лондоне, Осаке или Пекине. Возникает это явление как следствие большого числа заводов, сосредоточенных в одном месте. Чем это грозит? Нарушением процессов обмена веществ в организме. К сожалению, раковые, респираторные и сердечно-сосудистые заболевания — это лишь часть картины.

В Китае в результате индустриализации в относительно короткие сроки, смог стал достаточно частым явлением. Над Пекином вообще каждое лето держится туман из выбросов, который сопровождается ухудшение качества воды. Все это привело к росту популярности процедуры кесарева сечения. Из-за нарушения обмена веществ в организме женщины центральной части страны вынуждены вынашивать ребенка до 12 месяцев в ожидании естественных родов.

Правительство Китая борется за чистоту города, много заводов покинули столицу, но когда это скажется на экологической ситуации непонятно.

Читайте также: Глобальное потепление климата.

Заключение

В итоге, проблему выбросов веществ в атмосферу и нарушение цикла круговорота веществ в природе нельзя рассматривать только как парниковый эффект или озоновые дыры.

Ситуацию нужно оценивать комплексно и решаться специалистами со всего мира. Отдельное воздействие озоновых дыр или кислотных дождей человечество еще могло бы пережить, но комплекс глобальных проблем экологии и разрушения озонового слоя приведет к гибели всей планеты. Нет такого завода, который выбрасывал бы только одно загрязняющее вещество. На любом производстве в атмосферу выбрасывается целый комплекс загрязняющих веществ, выбрасывающих целый комплекс веществ, которые ведут за собой такой же обширный комплекс последствий. Поэтому и проблему нужно затрагивать на всех уровнях: от бытового до международного.