Вся история человеческой цивилизации – история взаимоотношений человека и природы. Проблема взаимоотношений человека и природы возникла еще на заре человеческой цивилизации 10–15 тысяч лет тому назад.
Сейчас антропогенные изменения окружающей среды таковы, что можно говорить об их глобальном и катастрофическом характере, как по масштабам, так и по последствиям.
Атмосфера имеет исключительное значение для живых организмов Земли, являясь средой обитания большинства из них. При этом наибольшее значение для живых организмов имеет постоянный состав воздуха (атмосферы), сформировавшийся в ходе геобиоэво-люции Земли.
Другая важная функция атмосферы и особенно входящего в ее состав озонового слоя – защита живых организмов от вредного воздействия солнечной и космической радиации. Именно после формирования озонового слоя в атмосфере жизнь на Земле вышла на сушу.
Что же такое озоновый слой? Это присутствующий в слабой концентрации в стратосфере озон, который поглощает жесткое коротковолновое солнечное излучение, губительное для живых организмов.
Область наибольшей концентрации озона в атмосфере достаточно локальна и расположена на высоте 25 км, поэтому говорят об озоновом слое или озоновом щите. Если весь озон «распределить» у поверхности Земли при нормальных температуре и давлении, то получится газовый слой толщиной всего 3 мм.
Озон образуется в результате процесса фотодиссоциации кислорода:
O2 + hv = O2 (возбужденная молекула);
O2 + O2 = O3 + O (образование).
Образовавшиеся молекулы существуют недолго. Происходит обратная реакция фоторазложения озона, которая и представляет собой поглащение озоном коротковолновых фотонов:
О3 + hv = О2 + О (разложение).
Следовательно, в стратосфере существует цикл озона – сбалансированное образование и разложение, описываемое уравнениями выше.
Для нас, живущих на Земле, главная «заслуга» озона состоит в том, что он, «жертвуя собой», поглощает лучи с длинной волны 240-260 нм и, таким образом не допускает высокоэнергетические фотоны Солнца к Земле. В истории нашей планеты лишь с накоплением достаточного количества озона в стратосфере смогла спокойно оформляться и эволюционировать жизнь на Земле.
Проблема, связанная с озоном состоит из двух аспектов:
Озон – фактор, обеспечивающий биологически безопасный уровень УФ-излучения у поверхности Земли, поддерживающий в стабильном состоянии климат планеты, контролирующий содержание некоторых загрязнителей в атмосфере.
Содержание озона уменьшается в озоновом слое под действием антропогенных загрязнителей атмосферы.
Очевидно, что эти два аспекта взаимосвязаны и необходимо решать проблему сохранения и защиты озонового слоя с тем, чтобы, в конечном счете защитить себя.
Снижение концентрации стратосферного озона очень опасно. А именно этот процесс сейчас происходит при активном содействии человека. Рассмотрим, каким образом разрушается «озоновый щит» и образуется «озоновая дыра».
Впервые «озоновая дыра» была обнаружена в 1975 году над Антарктидой. Под «дырой» не следует понимать то, что в данной области совсем нет озона. Его слой истончается, и защитный эффект поглощения фотонов УФ-области спектра ослабевает. Почему концентрация озона так заметно снижается именно над полюсами? Это связано с атмосферными полярными вихрями, низкой температурой и стратосферными облаками, состоящими из кристалликов льда, являющихся катализаторами реакций хлорного цикла.
В результате хозяйственной деятельности человека, в атмосферу попадают различные загрязняющие вещества, в том числе те, которые разрушают озоновый слой.
В середине 70-х годов американские химики М.Молина и Ш.Роуленд установили, что исчезновение озона происходит в результате химических реакций инициируемых хлорфторуглеводородами.
В повседневной жизни они известны под названием фреоны и представляют собой синтетические химические вещества, производство которых началось еще в 1930-е годы и которые широко применяются в качестве охлаждающих сред, пропелентов в аэрозолях, растворителей и пенообразующих реагентов в огнетушителях и ряде строительных материалов. Первоначально фреоны быстро завоевали популярность в связи с тем, что они химически инертны, практически не вступают в химические реакции и поэтому не токсичны для живых организмов. Однако эта «инертность» по мере их накопления в атмосфере обернулась злом: попадая беспрепятственно без изменений в стратосферу и подвергаясь там УФ-облучению, они распадаются с высвобождением атомарного хлора
CF2Cl2 + hv = CF2 + Cl + Cl,
который выполняет роль катализатора при распаде озона:
Cl + O3 = ClO + O2
ClO + O2 = Cl + O2
Хлорфторуглеводороды и галогены накапливаются в тропосфере, постепенно поднимаясь вверх; при этом время их диффундирования составляет десятки лет, поэтому мы являемся в этом смысле заложниками ошибок прошлых лет.
Другой причиной разрушения озонового слоя является появление в атмосфере оксидов азота.
Разрушение озонового слоя в результате присутствия оксидов азота происходит по схеме так называемого азотного цикла:
NO + O3 = NO2 + O2
NO2 + O = NO + O2.
Монооксид азота присутствует в стратосферном слое как обязательный его компонент, но в низкой концентрации. Однако в последнее время активное использование сверхзвуковых транспортных самолетов привело к тому, что концентрация стала увеличиваться как раз на высотах «озонового щита».
Сльскохозяйственная деятельность человека тоже приводит к увеличению содержания монооксида азота в атмосфере. На почвах, обработанных нитратными удобрениями, анаэробныебактерии восстанавливают нитрат-ионы до молекулярного азота и оксида N2O
в качестве побочного продукта. Культивируемые земли «дышат» этим оксидом, который, уходя в стратосферу, реагирует там с атомами кислорода:
N2O + O = 2 NO.
Большую опасность для озонового слоя представляют ядерные взрывы в атмосфере, когда в высоко температурной области взрыва образуется колоссальное количество оксидов азота.
Таким образом, для спасения «озонового щита» человечеству необходимо срочно решить следующие проблемы:
ограничение использования хлорфторуглеродов и поиск экологически безопасных их заменителей;
сокращение числа полетов сверхзвуковых транспортных самолетов на другие, летающие на более низких высотах и совершенствовать авиационные двигатели;
сокращение использования азотных удобрений, введение более прогрессивных способов возделывания сельскохозяйственных и окультуриваемых земель;
прекратить испытание ядерного оружия в атмосфере.
Как видно, ответы достаточно просты и очевидны, но одновременно и сложны, поскольку проблема имеет сложные социально-экономические и политические аспекты. Для ее успешного решения необходима благоприятная обстановка доверия и мира, международное сотрудничество.
Другие работы по теме:
Роль растений в жизни человека
Зеленым обитателям суши и воды мы обязаны многим. И прежде всего - жизнью. "От зеленого листа берут начало все проявления жизни на Земле" - эти слова принадлежат замечательному ученому-физиологу К. А. Тимирязеву, который первым убедительно доказал космическую роль растительного покрова.
Озоновый слой Земли
ВВЕДЕНИЕ Конец ХХ века характеризуется мощным рывком научно технического прогресса, ростом социальных противоречий, резким демографическим взрывом, ухудшением состояния окружающей человека природной среды.
Озоновый слой
Понятие и функции выполняемые озоновым слоем. Состав атмосферы, ее слои, функции важные для человечества. Общее состояние озонового экрана, озоновых дыр и фреонах. Последствия чрезмерного применения фреонов. Возникновение и первые обнаружения озоновых дыр
Происхождение Плутона и других ледяных планет
За зоной планет-гигантов расположена зона ледяных планет, одной из которых является планета Плутон, пока единственная из обнаруженных. Несомненно, Плутон является далеко не самой большой из семейства ледяных планет.
Планета Меркурий
Строение планеты Меркурий. Магнитосфера планеты Меркурий. Поверхность планеты Меркурий.
Меркурий
Меркурий, строение планеты. Исследования Меркурия. Меркурий, общие сведения и физические характеристики.
Солнечная система
Солнечная система состоит из Солнца, девяти планет, шестидесяти шести спутников планет, большого количества малых тел (комет и астероидов) и межпланетной среды. Внутренняя Солнечная система включает в себя Солнце, Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
Существует ли тринадцатая планета солнечной системы?
Принимая массу Земли за единицу, можно приближенно представить массу всех больших планет Солнечной системы в виде геометрической прогрессии. Второй – пятый члены прогрессии нельзя отождествить с известными объектами Солнечной системы.
Орбитальные характеристики планет 2
Орбитальные характеристики планет Ближайшие к светилу четыре планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - имеют сравнительно небольшие массы, заметное сходство в составе слагающего их вещества и получают большое количество солнечного тепла, ощутимо влияющего на температуру поверхности планет. Две из них - Венера и Земля - имеют плотную атмосферу, Меркурий и Марс атмосферы практически не имеют.
Уран
Седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, открытая Уильямом Гершелем в 1781 г. Уран достаточно ярок, так что при хороших условиях наблюдения его можно увидеть невооруженным глазом.
Солнечная система
Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Эти девять планет, обращающихся по огромным эллипсам вокруг Солнца, и образуют нашу Солнечную систему.
Природа и человек
Летом на клумбах парка море цветов… Осенью пылают спелыми ягодами шиповник, боярышник, барбарис, зеленеют ели, сосны. Вдоль дорог тянутся вверх тополя. Многие дома окружены высокими туями, серебристыми елями и кустарниками. Как хочется, чтобы эта красота природы была вечной…
Государство будущего и его граждане
Автор: Сочинения на свободную тему В будущем я представляю государство единым на всей планете. Будет одно правительство, которое будет назначаться президентом или иным руководителем. Президент или правитель будет избираться путем голосования всех граждан планеты. Я думаю, что в будущем государстве будет демократия.
Гелиакический восход
(др.-греч. ἡλιακός — солнечный) — первый после некоторого периода невидимости восход небесного светила (звезды или планеты) непосредственно перед восходом Солнца: «восход в лучах утренней зари».
Географический атлас
Введение 1 История 2 Современные атласы Список литературы Введение Географический атлас — это собрание географических карт планеты или некоторой части планеты (обычно планеты Земля). Но также имеются атласы для других планет Солнечной системы и их спутников. Обычно атлас представляет собой книгу, но некоторые современные атласы представлены в электронном виде.
Роуланд, Шервуд
Франк Шервуд Роуланд (англ. Frank Sherwood Rowland; род. 28 июня 1927 года, Делавэр (Огайо), США) — американский химик, лауреат Нобелевской премии по химии за работы по роли газообразных галогеноалканов в истощении озонового слоя Земли, разделив её с Марио Молиной и Паулем Крутценом.
Атмосфера 2
Атмосфера (греч. atmos — пар и sphaira — шар) — воздушная оболочка Земли. Атмосфера не имеет резкой верхней границы. Около 99,5 % всей ее массы сосредоточено в нижних 80 км.
Атмосфера 3
Атмосфера. Атмосфера (от греч. atmos – пар) – воздушная оболочка Земли. Она вращается вместе с Землёй как единое целое и защищает Землю от метеоритов и ультрафиолетовых солнечных лучей, губительных для всего живого. Атмосфера предохраняют нашу планету от чрезмерного перегревания и охлаждения. Атмосфера не только защищает Землю.
Приливные взаимодействия
На Земле внешнее проявление этого явления - приливы и отливы в океане, в ходе которых уровень воды дважды в сутки поднимается до своих максимальных отметок и опускается до минимальных.
Вымирание динозавров
Вымирание динозавров произошло в результате их массового заражения инфекционным заболеванием.
Космические скорости
Министерство образования и науки РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов»
Ограниченность ресурсов и перенаселение планеты
Ограниченность ресурсов и перенаселение планеты В ближайшие 25 лет население планеты увеличится на два миллиарда человек, из которых абсолютное большинство живут в развивающихся странах с низкими доходами. Соразмерно возрастут потребности в энергии и необходимость обеспечения экономического роста.
Озоновый слой 3
Озоновый слой — это тонкий газовый слой в стратосфере (от 10 км и выше от поверхности Земли), С начала 20 века ученые наблюдают за состоянием озонового слоя атмосферы. Сейчас уже все понимают, что стратосферный озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению в нижние слои атмосферы жесткого космического излучения - ультрафиолета-В.
Урбен Жан Жозеф Леверье
Работы Леверье посвящены решению проблем небесной механики. В 1839 г. он предоставил в Парижскую Академию наук доклад "О вековых возмущениях планетных орбит", изучив вопросы о устойчивости Солнечной системы.
Иоганн Кеплер
Иоганн Кеплер - великий немецкий астроном и математик. Он открыл три основных движения планет, изобрел оптическую систему, применяемую в частности, в современных рефракторах, подготовил создание дифференциального, интегрального и вариационного исчисления.
Планетыгиганты Плутон
Урок-путешествие в 11 классе по астрономии на тему: «Планеты-гиганты. Плутон» Цель: рассмотреть вопросы физической природы планет-гигантов. Задачи
Астероиды
редняя школа № 2 реферат Тема: "Астероиды" Выполнил Попов В. Проверил г. Кыштым 2001 г СОДЕРЖАНИЕ Малые тела Солнечной системы. Астероиды
Венера - планета загадок
Венера - вечерняя и утренняя звезда. Существование атмосферы Венеры. Продолжительность суток, дня и ночи, года, смена времен года. Состав атмосферы Венеры. Запуски зондов непосредственно на поверхность планеты. Поверхность планеты, моря и горы.