2. Причины возникновения озоновых дыр и их влияние на здоровье людей
Озон является аллотропной модификацией кислорода. Его молекула диамогнитна (в отличие от парамагнитной О2 ), имеет угловую форму, связь в молекулу является делокализованной трехцентровой, предполагается также донорно-акцепторный механизм образования химических связей в озоне.[2]
Характер химических связей в озоне обусловливает его неустойчивость (через определенное время озон самопроизвольно переходит в кислород: 2О3 —>3О2) и высокую окислительную способность (озон способен на ряд реакций в которые молекулярный кислород не вступает). Окислительное действие озона на органические вещества связанно с образованием радикалов: RH+ О3 RО2 +OH
Эти радикалы инициируют радикально цепные реакции с биоорганическими молекулами (липидами, белками, нуклеиновыми кислотами), что приводит к гибели клеток. Применение озона для стерилизации питьевой воды основано на его способности убивать микробы. Озон не безразличен и для высших организмов. Длительное пребывание в атмосфере, содержащей озон (например, в кабинетах физиотерапии и кварцевого облучения) может вызвать тяжелые нарушения нервной системы. Поэтому, озон в больших дозах является токсичным газом. Предельно допустимая концентрация его в воздухе рабочей зоны – 0,0001 мг/литр. Загрязнение озоном воздушной среды происходит при озонировании воды, вследствие его низкой растворимости.
Известно, что основная часть природного озона сосредоточена в стратосфере на высоте от 15 до 50 км над поверхностью Земли. 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 (О2 —> О3).
Больше всего озона в пятикилометровом слое на высоте от 20 до 25 км, который называют озоновым. Концентрация озона в этом слое невелика, однако общее его количество в стратосфере достигает очень внушительной цифры – более 3 млрд тонн.
Образование озона из обычного двухатомного кислорода требует довольно большой энергии – почти 150 кДж на каждый моль. Такая насыщенность озона энергией делает его взрывоопасным. Как же образуется это вещество? Основная реакция – взаимодействие обычного двухатомного кислорода с атомарным:
О2 + О О3.
Образование озона происходит непрерывно одновременно с его расходованием:
O2+hO+O ; O+O3 2O2; O3+hO2+O; поэтому усредненная концентрация озона в течение длительного времени оставалась постоянной. Процесс образования и разложение озона называют циклом Чемпена. Результатом процессов в цикле является переход солнечной энергии в теплоту. Озоновый цикл ответственен за повышение температуры на высоте 15 км.[3]
Летом и весной концентрация озона повышается; над полярными областями она всегда выше, чем над экваториальными. Кроме того, она меняется по 11-летнему циклу, совпадающему с циклом солнечной активности. Все это было уже хорошо известно, когда в 1980-х гг. наблюдения показали, что над Антарктикой год от года происходит медленное, но устойчивое снижение концентрации стратосферного озона. Это явление получило название «озоновая дыра» (хотя никакой дырки в собственном значении этого слова, конечно, не было) и стало внимательно исследоваться.
Позднее, в 1990-е гг., такое же уменьшение стало происходить и над Арктикой. Феномен Антарктической “озоновой дыры” пока не понятен: то ли дыра возникла в результате антропогенного загрязнения атмосферы, то ли это естественный геоастрофизический процесс.
Сначала предполагали, что на озон влияют частицы, выбрасываемые при атомных взрывах; пытались объяснить изменение концентрации озона полетами ракет и высотных самолетов. В конце концов было четко установлено, что причина нежелательного явления – реакции с озоном некоторых веществ, производимых химическими заводами. Это в первую очередь хлорированные углеводороды и особенно фреоны – хлорфторуглероды, или углеводороды, в которых все или большая часть атомов водорода, заменены атомами фтора и хлора.
Хлорфторуглероды широко применяются в современных бытовых и промышленных холодильниках (в России их поэтому называют «хладонами»), в аэрозольных баллончиках, как средства химической чистки, а некоторые производные – для тушения пожаров на транспорте. Используются они и как пенообразователи, а также для синтеза полимеров. Мировое производство этих веществ достигло почти 1,5 млн т.
Будучи легколетучими и довольно устойчивыми к химическим воздействиям, хлорфторуглероды после использования попадают в атмосферу и могут находиться в ней до 75 лет, достигая высоты озонового слоя. Здесь под действием солнечного света они разлагаются, выделяя атомарный хлор, который и служит главным «нарушителем порядка» в озоновом слое. CF2Cl2 CF2Cl+Cl
Последующие реакции CF2Cl с О2 и h приводят к отщеплению второго атома хлора.
Хлор «съедает» и озон, и атомарный кислород за счет протекания довольно быстрых реакций:[4]
О3 + Сl = О2 + ClO
СlO + O = Cl + O2
Причем последняя реакция приводит к регенерации активного хлора. Хлор, таким образом, даже не расходуется, разрушая озоновый слой.
Предполагается, что из-за разрушительного действия хлора и аналогично действующего брома к концу 1990-х гг. концентрация озона в стратосфере снизилась на 10%.
Ученым удалось установить, что дыра в озоновом слое над Антарктикой оказывает влияние на способность океанов поглощать углекислый газ из атмосферы. Результаты были представлены учеными на собрании проекта CARBOOCEAN, которое в настоящее время проходит во Франции, сообщает Nature News.
Известно, что океаны принимают значительное участие в круговороте углекислого газа в природе. Он растворяется в верхних слоях воды, которые под воздействием течений опускаются на глубину. Там газ при низкой температуре и высоком давлении формирует с водой особые соединения - гидраты. В последние годы, однако, ученые обнаружили, что поглощающая способность океанов снизилась. Причины этого до недавнего времени оставались для специалистов неясны.
Группе исследователей из Университета Пьера и Марии Кюри удалось, по их мнению, найти объяснение этому феномену. Используя данные о наблюдении антарктических регионов за последние 33 года, ученым удалось построить компьютерную модель изменения поглощающей способности океанов. Эта модель, включающая в себя информацию об озоновом слое, показала хорошее согласование с данными наблюдений. Ученые считают, что появление озоновых дыр влияет на ветра, которые, в свою очередь, воздействуют на течения. Последние, как уже говорилось выше, существенно влияют на поглощение углекислого газа из атмосферы.
У изменения течений существует и другая отрицательная черта - повышение уровня кислотности океанической воды. Совсем недавно сообщалось, что скорость "окисления" может быть значительно недооценена.
Проект CARBOOCEAN финансируется Еврокомиссией и рассчитан на четыре года (с 2005 по 2009 год). Его целью является многолетнее непрерывное изучение поглощающей способности океанов. В проекте принимают участие исследовательские группы из 47 стран мира, в том числе США. Стоимость глобального исследования составляет около 15 миллионов евро.
Выделяется ряд факторов, воздействие которых на организм человека окончательно не установлено. Постоянно возрастает общий фон электромагнитного излучения от тысяч радио - и телевещательных станций, промышленных и оборонных объектов. В городах, где живет большинство населения мира, человек постоянно подвергается громадному информационному воздействию.
Изменение существовавших столетиями условий жизни, судя по росту нервно-психических, раковых, сердечно-сосудистых заболеваний, неблагоприятно для человека. Несмотря на впечатляющие успехи медицины, она не всесильна: пока не найдено эффективного средства лечения столь опасного заболевания, как СПИД. Не исключены мутации возбудителей иных инфекционных болезней, которые при большой скученности населения, высокой интенсивности международного общения, особенно туризма, способны вызвать пандемии (глобальные эпидемии), опасные для жизни миллионов человек. По оценкам экспертов, при современном развитии природоохранных технологий, уровне потребления и производства, соответствующему уровню развитых стран, стабильность биосферы нашей планеты может быть гарантирована, если на ней будет проживать не более 1 млрд. человек, то есть столько людей, сколько было на Земле в XIX веке. Запасов природных ресурсов хватит на обеспечение высокого уровня жизни 7,7 млрд. человек.
Между тем предполагается, что численность населения мира стабилизируется в будущем столетии на уровне не менее 11,6 млрд.
Из важнейших проблем современности, проблем человека, особую остроту приобрела экология человека. Человек оказался уязвимым под мощным натиском последствий своей собственной преобразовательной деятельности. Эти последствия обнаружились не только в процессах функционирования природно-биологической основы его естества, но и его социальных и духовных качеств. Экология человека оказалась в кризисном состоянии. В настоящее время существует многообразие мнений об общем состоянии экологии общества, в том числе и относительно предмета экологии человека, ее главных аспектах и методологических принципах. Так, В.П. Казначеев считает, что экология человека — это «комплексная наука, призванная изучать закономерности взаимодействия людей с окружающей средой, вопросы развития народонаселения, сохранения и развития здоровья людей, совершенствования физических и психических возможностей человека». По его мнению, данная наука имеет вполне самостоятельное значение, хотя она основана на медико-биологических исследованиях. Особый акцент им делается на целевом принципе направленным на оптимизацию отношений человека к окружающей среде.
Список литературы
1. Белов С.В. БЖД. – М.: Просвещение, 2002. – 126 стр.
2. Маркова Б.В. Современные проблемы экологии человечества. – М: Инфра – М, 2006. – 78 стр.
3. Солонина Ю.Н. Экология и человек. – М: Просвещение, 2002. – 165 стр.
4. Сивков В.П. Экология человека. – М.: Проспект, 2004. – 126 стр.
5. http://www.medka.ru/archive/a040604.html
[1] http://www.medka.ru/archive/a040604.html
[2] Маркова Б.В. Современные проблемы экологии человечества. – М: Инфра – М, 2006. – 78 стр.
[3] Маркова Б.В. Современные проблемы экологии человечества. – М: Инфра – М, 2006. – 78 стр.
[4] . Сивков В.П. Экология человека. – М.: Проспект, 2004. – 126 стр.