168582 (625144), страница 4
Текст из файла (страница 4)
- зниження споживання палива з високим вмістом вуглецю (наприклад, перехід з вугілля на газ);
- вдосконалення технології спалювання вугілля;
- впровадження технології високоефективного виробництва енергії (газові турбіни та ін.);
- використання невикопних джерел енергії (введення відновних екологічно чистих джерел);
- розробка технологій поглинання вуглекислого газу з атмосфери.
Серед технічних заходів - лісонасадження і збільшення продуктивності лісів.
Економічні заходи передбачають застосування податків та інших економічних стимулів для скорочення викидів парникових газів, а також видачу державними органами ліцензій на виробництво енергії на конкурсній основі, виходячи з екологічності запропонованих проектів.
Серед інших економічних заходів - податкові пільги, низькопроцентні кредити і прямі державні субсидії, які заохочують використання високоекологічних технологій.
Адміністративні заходи - встановлення гранично допустимих концентрацій вуглекислого газу у викидах.
У 1992 р. була підписана Конвенція ООН про зміну клімату, мета якої полягає в тому, щоб досягти стабілізації парникових газів в атмосфері на рівні, який не допускає небезпечного антропогенного впливу на кліматичну систему.
5. Руйнування озонового шару Землі та шляхи його захисту
5.1 Озоносфера
Наша планета оточена газовою оболонкою - атмосферою. Однією з найважливіших частин атмосфери, яка впливає на все живе на Землі, є озоносфера.
Озоносфера - це шар повітря, насичений озоном, який знаходиться на висоті від 10 до 50 км, причому його максимум концентрацій знаходиться приблизно у 20 км над Землею. Якби вдалося зібрати озон з усієї атмосфери біля поверхні Землі, то за умови, що тиск дорівнює 1 атм., утворився б шар товщиною 3 мм, який покрив би всю планету.
Озон є продуктом дії ультрафіолетових променів на молекули кисню (02). У результаті деякі з них розпадаються на вільні атоми, а ті у свою чергу можуть приєднуватися до інших молекул кисню з утворенням озону (03). Весь кисень не перетворюється в озон, тому що вільні атоми кисню реагують з молекулами озону і дають дві молекули кисню.
Головною властивістю озону є здатність поглинати ультрафіолетове випромінювання Сонця, яке спроможне зруйнувати все живе. Озоновий шар важливий для кожного з нас саме тому, що його смуги поглинання припадають на дуже важливий діапазон хвиль сонячного випромінювання. Відомо, що озон поглинає ультрафіолетове випромінювання Сонця з довжинами хвиль, меншими ніж 300 нм. Найбільше озон поглинає сонячне ультрафіолетове випромінювання з довжиною 253,65 нм. Це означає, що шар озону товщиною 3 мм (або 300 одиниць Добсона - міри сумарного озону, якою користуються в озонометрії) може зменшити інтенсивність випромінювання на цій довжині хвилі в таку кількість разів, що дорівнює одиниці з 40 нулями.
Також озон поглинає і більш довгі хвилі, від 440 до 850 нм. Це вже видиме світло.
Крім того частина енергії Землі, що випромінюється в інфрачервоному діапазоні, затримується озоном та залишається в межах земної атмосфери. В іншому разі Земля б охолоджувалася внаслідок теплового випромінювання в космічний простір.
Головна функція озону полягає в захисті людини та всієї біосфери Землі від жорсткого ультрафіолетового випромінювання з довжинами хвиль від 250 до 320 нм. Це якраз те випромінювання (нижче 280 нм), яке здатне ефективно поглинатися нуклеїновими кислотами. Якщо б це випромінювання не затримувалося озоновим екраном і досягало поверхні Землі, то основа життя - нуклеїнові кислоти - під його впливом руйнувалася. Саме цим озоновий шар захищає білки, які поглинають приблизно те саме випромінювання, включаючи трохи більші довжини хвиль, що й озон.
За своїм впливом на живі організми жорсткий ультрафіолет наближується до іонізуючого випромінювання, проте через більшу, ніж у випромінювання, довжину хвилі він не здатний проникати глибоко в тканини, саме чому й уражує лише поверхневі органи. Жорсткий ультрафіолет може викликати рак шкіри, особливо злоякісну меланому, катаракту та імунодефіцит. Жорсткий ультрафіолет викликає звичайні опіки шкіри та роговиці ока. Вже зараз у світі помітне збільшення кількості захворювань на рак шкіри, однак багато інших факторів (наприклад, популярність загару) не дозволяє однозначно стверджувати, що в цьому винне лише зменшення вмісту озону. Жорсткий ультрафіолет погано поглинається водою і тому небезпечний для морських екосистем. Дослідження показали, що планктон, який живе в приповерхневому шарі, при збільшенні інтенсивності жорсткого ультрафіолету може серйозно постраждати чи навіть загинути повністю. Планктон знаходиться в основі харчових ланцюгів практично всіх морських екосистем, тому без перебільшення можна сказати, що практично все життя в приповерхневих шарах морів та океанів може зникнути. Рослини менш чутливі до жорсткого ультрафіолету, але при збільшенні дози можуть постраждати й вони.
Отже ми впевнилися, що озоносфера відіграє значну роль в існуванні життя на Землі як захисник від жорсткого ультрафіолету. Далі ми розглянемо, чому ж питання про захист озонового шару Землі від руйнування є справді важливим, таким, що його не можна залишати без уваги.
5.2 Сучасний стан озонового екрану
Перші озонові діри були відмічені в 1985 р. в Антарктиді. Останнім часом зафіксована поява озонових дір не лише над полярними, але й іншими, у тому числі густонаселеними районами Землі. Щороку вся Земля втрачає приблизно 0,5% озонового шару. Але за останні 10-15 років його втрата складала близько 7%, і цей процес й надалі посилюється.
У першій половині 1997 р. вперше виникла величезна за своїми масштабами озонова діра площею близько 30 млн. км над усією Арктикою, включаючи північ Європи, Канади, Гренландію, Балтійське море, північні області Сибіру до самого Уралу й Байкалу. Щомісячне зменшення озону весною досягало тут 30-40%. Нічого подібного раніше наша планета не знала. Над південною півкулею за останні 5 років озонова діра збільшилася у 2 рази, досягнувши площі 22 млн. км. Така сама ситуація повторилася і в 1998 році. За даними Всесвітньої метеорологічної організації навесні 1994 року вміст озону в повітряному просторі над Північною Європою був на 10% меншим від середньої багаторічної норми, а в 1996 р. над Арктикою він не досягав норми більш як на 40%. У цьому ж році над Британськими островами у лютому-березні втрата озону наблизилася до 50%.
Великі озонові діри спостерігалися в останні роки й над Росією. За офіційним повідомленням Роскомгідромета, в другій декаді березня 1997 року одна з них знаходилась над Ленінградською, Псковською, Новгородською областями, інша -над Східним Сибіром, Якутією та центром Красноярського краю. В «європейській» дірі вміст стратосферного озону був знижений на 20-30% та відповідав збільшенню інтенсивності потоку ультрафіолетового випромінювання на 40%. У «сибірській» дірі вміст озону зменшився на 35%. Це були одні з найбільших зафіксованих озонових дір.
5.3 Фактори руйнування озону
Загальновизнаної гіпотези руйнування озону в стратосфері поки що немає. На сьогоднішній день існує три гіпотези пояснення цього процесу. Автори першої з них вбачають причину в сонячній активності, прибічники другої все пояснюють наявністю в атмосфері домішок антропогенного походження. За третьою гіпотезою відповідь треба шукати в механізмах циркуляційних процесів у стратосфері. Коротко розглянемо кожну з цих гіпотез.
1 гіпотеза. Наша атмосфера в основному складається з азоту і кисню. Під впливом сонячної активності вони вступають в реакцію між собою і утворюють нові сполуки - окисли азоту. Накопичуючись, вони опускаються нижче, проникають у шар озоносфери і вступають у реакцію з озоном, руйнуючи його. Особливо швидко цей процес відбувається в період максимальної сонячної активності. Про достовірність цієї гіпотези можна говорити тільки тоді, коли будуть проведені спостереження за станом озону протягом декількох циклів сонячної активності (цикл триває в середньому 11 років). Треба враховувати і той факт, що після закінчення астрономічного циклу руйнування озону може тривати. Це пояснюється тим, що окисли азоту переміщуються з верхніх шарів у нижні досить повільно.
2 гіпотеза. У 1974 році вчені-хіміки Пауль Крутцен (Німеччина), Шервуд Роуланд і Маріо Моліна (США) висунули гіпотезу про те, що руйнування озону викликають синтезовані людиною хімічні речовини - хлорфторвуглеці (ХФВ), або фреони. Проведені дослідження підтвердили висунуту гіпотезу і цим вченим у 1996 році була присуджена Нобелівська премія з хімічної екології.
Фреони - це група хімічних речовин, які вже більше 60 років використовуються як холодоагенти в холодильних установках і кондиціонерах, як пропеленти в аерозольних сумішах, піноутворюючі агенти у вогнегасниках, розчинники, пестициди, при виготовленні полістиролових одноразових стаканчиків і т.д. Щорічно виробництво фреонів у світі становило 1,2-1,4 млн. тонн.
Учені встановили, що молекули фреонів потрапляють у стратосферу і там під дією ультрафіолетових променів розпадаються на компоненти, зокрема атомний хлор. Хлор вступає в реакцію з озоном і руйнує його. Один атом хлору може знищити 100 тисяч молекул озону. Дуже важливо, що хлор при руйнуванні озону діє як каталізатор: у ході хімічного процесу його кількість не зменшується. Потрапляючи в атмосферу, молекули фреонів здатні зберігатися там 75-100 років (здійснюючи при цьому міграції над планетою).
Чималу небезпеку для стратосферного озону становлять викиди водяної пари та окислів азоту з двигунів надзвукових транспортних літаків та ракет. Швидкість утворення окислів азоту тим більша, чим вища температура, тобто чим більша потужність двигуна літака чи ракети. Найбільш шкідливими для озону є викиди військових літаків, кількість яких становить десятки тисяч. Вони літають переважно на висотах озонового шару. Ракети небезпечні тим, що працюють на твердому хлоратному паливі і завдають серйозної локальної шкоди озоновому шару в районі запуску.
На процес руйнування озону впливає і 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.
Потужним джерелом руйнування озону є ядерні вибухи. Теплова енергія, що виділяється при цьому, нагріває атмосферу і прискорює такі перетворення хімічних речовин, які при нормальних умовах або не відбуваються, або здійснюються дуже повільно. Такими речовинами, зокрема, є окисли азоту.
Процеси руйнування озону підсилюються парниковим ефектом.
Природним джерелом надходження хлору в атмосферу є вулканічні викиди.
3 гіпотеза. Ця гіпотеза пояснює, чому озонова діра з'являється саме навесні. Особливості температурного режиму над Антарктидою такі, що в період полярної зими сюди не потрапляють повітряні потоки з середніх і екваторіальних широт Південної півкулі. Циркулюють узимку лише замкнені вихори. Тобто надходження «свіжого повітря», у тому числі й озону, немає. А з тим озоном, який є в цих вихорах, відбувається таке: після закінчення зими сонце стає більш активним, стимулюючи у верхній атмосфері фотохімічні процеси. Кристалики льоду, які накопичилися (наприклад, у результаті вулканічних викидів), під дією Сонця випаровуються і починають реагувати з озоном, утворюючи озонову діру. Потім, коли минає період замкнених полярних вихорів і до Антарктиди надходять свіжі маси повітря, збагачені озоном, діра затягується.
Крім кристаликів льоду фотохімічного розпаду можуть зазнавати домішки антропогенного походження - фреони. У Північній півкулі розташована велика кількість найбільш розвинених у промисловому відношенні країн, тому надходження різних газів в атмосферу має бути більшим, ніж у Південній. Маса фреонів та інших антропогенних домішок збирається в стратосфері, а повітряні потоки відносять їх до полюсу. Там вони потрапляють в потужний потік циркуляції полярного вихору, де залишаються всю зиму, а з настанням весни сонячні промені перетворюють їх у фактор руйнування озону.
5.4 Шляхи збереження озонового екрану Землі
У 1987 р. уряди 56 країн підписали Монреальський протокол, за яким вони зобов'язалися в найближче десятиріччя вдвічі скоротити виробництво фторхлорвуглеців та інших речовин, що руйнують озоновий шар. До 1996 року промислово розвинені країни повністю припинили виробництво фреонів, а також руйнуючих озон галонів і тетрахлориду вуглецю. Але країни, що розвиваються, зроблять це лише до 2012 року. Наступним етапом повинна стати заборона метилбромідів та гідрофреонів. Рівень виробництва перших з 1996 р. був заморожений у промислово розвинених країнах, гідрофреони повністю знімаються з виробництва до 2030 року. Країни, що розвиваються, досі ще не взяли зобов'язання щодо контролю над цими хімічними речовинами.
З моменту підписання Монреальського протоколу завдяки узгодженим зусиллям міжнародного співтовариства за ці роки виробництво та споживання речовин, що є найбільш небезпечними для озонового шару, скоротилося більш ніж удвічі. Було зупинено збільшення вмісту в атмосфері речовин, що руйнують озон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
