ПЛАН

1. Поняття озонового шару.

2. Роль озонового шару атмосфери.

3. Причини руйнування озонового шару.

4. Наслідки руйнування озонового шару.

5. Шляхи вирішення питання збереження озонового шару.

6. Міжнародна участь у подоланні проблем озонового шару.

1.    Найважливішою складовою частиною атмосфери, що впливає на клімат і захищає все живе на Землі від випромінювання Сонця, є озоновий шар. Озоновий шар - це повітряний шар у верхніх шарах атмосфери (стратосфері), що складається з особливої форми кисню - озону. Молекула озону складається з трьох атомів кисню (О₃). Озоновий шар починається на висотах близько 8 км над полюсами (чи 17 км над екватором) і сягає висоти приблизно 50 км. Однак щільність озону дуже низька, і якщо стиснути його до щільності, яку має повітря біля поверхні Землі, то товщина озонового шару не перевищить 3,5 мм. Озон утворюється, коли сонячне ультрафіолетове випромінювання бомбардує молекули кисню.

Властивості Озону:

- здатність поглинати біологічно небезпечне ультрафіолетове випромінювання

   Сонця;

- озон – найсильніший окислювач (просто кажучи – отрута), тому приземний  

  озон небезпечний;

- здатність поглинати інфрачервоне випромінювання земної поверхні;

- здатність прямим і непрямим чином впливати на хімічний склад атмосфери.

Оскільки механізм створення молекул озону перебуває в балансі з механізмом їхнього руйнування, то середня кількість озону в стратосфері вчені вважають величиною порівняно постійною з моменту утворення сучасної атмосфери Землі. На відміну від інших атмосферних складових озон з’явився в атмосфері винятково хімічним шляхом і є наймолодшим атмосферним компонентом.

      Озон у стратосфері постійно народжується й гине, отже, його шар складається з рівноважної кількості. А оскільки ця рівновага рухлива, то товщина озонного шару може змінюватися. Спостерігаються добові, сезонні коливання вмісту озону, а також цикли, пов’язані з багаторічними змінами сонячної активності. Найбільша кількість озону (46 %) утвориться в стратосфері тропічного поясу, там максимум його щільності перебуває приблизно на висоті 26 км від поверхні. У середніх широтах він розташовується нижче: узимку – на висоті 22 км, а влітку – 24 км. У полярних районах висота максимуму становить усього 13-18 км, і тут озон найбільш інтенсивно переноситься в нижні шари атмосфери. Виявлено, що протягом багатьох років озоновий шар зазнає невелике, але постійне ослаблення над деякими районами Земної кулі, включаючи густо населені райони в середніх широтах Північної півкулі.

2.  Роль озону у збереженні біологічного життя на Землі винятково велика. Молекули озону поглинають тверде ультрафіолетове випромінювання Сонця саме в тій спектральній області, що є найбільш руйнівною для біологічних систем. Органічні молекули руйнуються ультрафіолетовим випромінюванням. Це стосується також і молекул ДНК, що відповідають, як відомо, за передачу спадкових ознак. Озоновий шар, немов щит, не тільки оберігає живу речовину від прямого руйнування, але й забезпечує хід еволюції. Якби товщина озону зменшилася, це нанесло б непоправну шкоду усім живим організмам. Твердий ультрафіолет погано поглинається водою й тому становить велику небезпеку для морських екосистем. Повне зникнення озонного шару, безсумнівно, означало б і зникнення вищих форм життя. Що стосується людей, то зараз підраховано, що навіть незначне зниження товщини шару озону може збільшити захворюваність раком шкіри. Проте людство легко знайде спосіб захиститися від твердого ультрафіолетовим випромінювання але при цьому ризикує померти з голоду. Інший розподіл озону по висоті істотно вплине й на клімат, тому що зміниться характер поглинання ультрафіолетовим випромінюванням озоном, а отже, і температура стратосфери. Іншим наслідком підвищеного рівня ультрафіолетового випромінювання стане розігрівання поверхні землі, а отже, зміна температурного режиму, режиму вітрів і дощів і підвищення рівня моря.

3.    Озоновий шар захищає життя на Землі від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця.  Руйнування озону відбувається через вплив ультрафіолетової радіації, космічних променів. Потужним джерелом руйнування озону є ядерні вибухи. Теплова енергія, що виділяється при цьому, нагріває атмосферу і прискорює такі перетворювання 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.

     Існує безліч причин ослаблення озонового шару, пов’язане з діяльністю людини.

По-перше, - це запуски космічних ракет. Згораючи, паливо «випалює» в озоновому шарі великі дірки. Колись передбачалося, що ці «дірки» затягуються. Виявилося, що вони існують досить довго.

По-друге, літаки. Особливо, що летять на висотах в 12-15 км. Викиди ними пару і інших  речовин руйнують озон. Але, в той же час літаки, що літають нижче 12 км дають надбавку озону.

По - третє, сполуки хлору – хлор-фтор-вуглеводні (ХФВ), які широко використовувалися в промисловості та у побуті, руйнують озоновий шар Землі. ХФВ вже більше 60 років використовуються як холодоагенти в холодильниках і кондиціонерах, як складові аерозольних сумішей, піноутворюючі агенти у вогнегасниках, очищувачі для електронних приладів, при виробництві пінопласту. ХФВ дуже стійкі й неактивні, проте, коли вони піднімаються до висоти приблизно 25 км, де концентрація озону максимальна, вони руйнуються під інтенсивним впливом ультрафіолетового проміння. Зруйновані компоненти ХФВ володіють високою реакційною здатністю, зокрема, хлор. Кожна частка хлору здатна зруйнувати сотні і тисячі молекул озону.

4.   Наслідки руйнування озонового шару для здоров’я людини та довкілля дуже небезпечні. Значне зростання числа захворювань на рак шкіри, катаракту і сліпоту — це прямі наслідки руйнування озонового шару. З часом, почне слабнути імунна система, що приведе до ушкодження молекул ДНК.

   Небезпечними є наслідки руйнування озонового шару для рослин і тварин. Значно зменшаться рибні ресурси в Світовому океані. Учені виявили, що ультрафіолетове випромінювання має негативний вплив на водні екосистеми через пригнічення розвитку фітопланктону та порушення ранніх стадій розвитку риби, креветок, крабів, земноводних та інших водних мешканців.  Фітопланктон — основа харчового ланцюга в океанах. Понад 30% світового споживання білків тваринного походження людьми забезпечується морем, а в країнах, що розвиваються, цей відсоток навіть вище. Крім того, фітопланктон поглинає величезні кількості СО₂ з атмосфери. Таким чином, зниження обсягів фітопланктону може негативно вплинути на концентрацію СО₂ в атмосфері і в майбутньому призвести до збільшення парникового ефекту.  Сповільниться ріст рослин, а врожайність сільськогосподарських культур істотно знизиться, бо підвищення інтенсивності ультрафіолетового випромінювання ускладнює процес фотосинтезу рослин. Велика кількість рослин і тварин, як наприклад пінгвіни, вимре.

5.  Шляхи вирішення питань. Проблема захисту озону, як одного з малих газових компонентів атмосфери, що раніше становила інтерес лише для невеликого кола вчених, у наш час набула глобального значення. Така різка зміна пояснюється відкриттям того факту, що нормальний вміст озону в атмосфері перебуває під загрозою в результаті господарської діяльності людини.

  Потрібно зменшити доступ у повітря всіх озоноруйнівних речовин. Озоноруйнівні речовини широко використовувалися і ще використовуються в холодильному обладнанні, системах кондиціонування повітря, при виробництві теплоізоляції, сендвіч-панелей і різних піноматеріалів, в авіабудуванні, на автомобільному і залізничному транспорті, в ракетно-космічній, медичній, хімічній, оборонній та інших галузях промисловості. Ці речовини викидаються в атмосферу автомобільним транспортом, у результаті діяльності металургійних підприємств та електростанцій, а також при спалюванні вугілля і деревини.

Рекомендації щодо:

-  зменшення вихлопів автомобільних газів:

а) заміна палива на існуючому автомобільному транспорті на екологічно чисте.

       б) перехід на інші джерела (наприклад, електромобілі, використання сонячної енергії).

- щодо забруднення сполуками азоту, хлору і брому (холодильна техніка, аерозолі):

а) перехід від довго живучих сполук до коротко існуючих. Світові виробники холодильної техніки вже перейшли на використання озонобезпечних речовин - холодоагентів: пропан-бутанову суміш, спінювач із циклопентаном..

б) зниження, та припинення виробництва та використання гідро фреонів,  яке повністю знімається з виробництва до 2030 року.

- щодо спалювання промислового палива:

а) перехід на екологічно чисту енергетику тощо.

6.    Необхідність прийняття  заходів щодо вирішення проблем озонового шару стала очевидною після того, як група дослідників Антарктичного управління Великобританії, проаналізувавши дані зібрані в період з 1975 до 1984 роки, оголосила про виявлення озонової діри над Антарктидою. Існують різні причини цього явища:

- руйнування озонового шару оксидами нітрогену, що надходять із двигунів надзвукових транспортних літаків і ракет;

- особливості циркуляції атмосфери - повітряні потоки з нижніх шарів атмосфери під час руху вгору розштовхують озон;

-      руйнування озону в атмосфері сполуками хлорфторвуглеводнями.

Тим самим була підтверджена гіпотеза про те, що довго живучі  галогеновмісні сполуки (хлорфторвуглеводні), які повсюдно використовувалися в той час, потрапляючи в атмосферу, можуть руйнувати стратосферний озон. Починаючи з 1985 року, для багатьох країн світу охорона озонового шару стала одним з найважливіших напрямків діяльності. Пошуки компромісу в ході тривалих переговорів закінчилися в середині вересня 1987 року, коли тридцять шість країн підписали документ, котрий отримав назву «Монреальський протокол». У подальші роки були прийняті чотири поправки до Монреальського протоколу, які скоригували (у бік посилення) зобов'язання країн. Станом на сьогоднішній день сторонами Віденської конвенції та Монреальського протоколу є більше 190 країн, Лондонській поправки (1990 р.) - 196 країн, Копенгагенської поправки (1992 р.) - 195 країни, Монреальської поправки (1997 р.) - 188 країна, Пекінської поправки (1999 р.) - 175 країн.

У 2007 році країнами Монреальського протоколу було прийнято рішення щодо прискорення виведення з обігу гідро-хлор-фтор-вуглеводів. Спочатку передбачався графік поетапного виведення з обігу ГХФВ був «прискорений», в результаті чого всі розвинені країни повинні до 2015 року скоротити обсяг виробництва і споживання ГХФВ на 90% від базового рівня, що складе для нашої країни граничний рівень в 399,6 тон ОРП.

     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.