Реферат: Озон и озоновый слой в атмосфере
Реферат: Озон и озоновый слой в атмосфере
Озон и
озоновый слой в атмосфере
Озоновый слой
это воздушный слой в верхних слоях атмосферы (стратосфере) состоящий из особой
формы кислорода озона. Молекула озона состоит из трех атомов кислорода (О3).
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. ("Reporting
on Climate Change"). Озон
образуется, когда солнечное ультрафиолетовое излучение бомбардирует молекулы
кислорода (О22 —> О3).
Так как
озоновый слой поглощает ультрафиолетовое излучение, то его разрушение приведет
к более высоким уровням ультрафиолетового излучения на поверхности земли. Это,
в свою очередь, вызовет увеличение случаев рака кожи. Другим следствием
повышенного уровня ультрафиолетового излучения станет разогрев поверхности
земли и, вследствие этого, изменение температурного режима, режима ветров и
дождей и повышение уровня моря.
В 1985 году
британские ученые обнародовали данные, согласно которым в предшествующие восемь
лет были обнаружены увеличивающиеся каждую весну озоновые дыры над Северным и
Южным полюсами.
Ученые
предложили три теории, объяснявшие причины этого феномена:
разрушение
озонового слоя окисями азота соединениями, образующимися естественным образом
на солнечном свету;
воздушные
потоки из нижних слоев атмосферы при движении вверх расталкивают озон и
соединения
хлора в атмосфере разрушают озон.
Ученые пришли к
заключению, что соединения хлора, называемые хлорфторуглеродами (ХФУ), которые
широко использовались в промышленности и в быту, несут ответственность за
разрушение озонового слоя земли. Некоторые виды хлорфторуглеродов
использовались в качестве охладителей в холодильных установках и кондиционерах.
Другие ХФУ применялись для производства поролонов и пенопластов материалов,
широко используемых во многих потребительских товарах, начиная от одноразовой
пенопластовой посуды и заканчивая изоляционными материалами. Хлорфторуглероды
нашли широкое применение в баллонах для распыления аэрозолей и в качестве
веществ для промывания электрооборудования.
В середине
сентября 1987 года представители двадцати четырех стран встретились в Монреале
и подписали соглашение, по которому обязались сократить вдвое использование
озоноразрушаюших ХФУ к 1999-му году. Однако в связи с ухудшающейся ситуацией в
1990-м году в Лондоне были приняты поправки к Монреальскому протоколу. Согласно
Лондонским поправкам в список регулируемых ХФУ вошли еще десять веществ и было
принято решение прекратить использование ХФУ, галогенов и четырехлористого
углерода к 2000-х тысячному, а метилхлороформа к 2005-му году.(Reporting on
Climate Change. p.75)
В Монтреале
была принята система, по которой озоноразрушающие вещества подразделялись по
следующим критериям: способность разрушать озон и продолжительность их жизни в
атмосфере (Reporting on Climate Change. p.73) Ниже приведена таблица этих
веществ, взятая из Федерального реестра 1988-го года (английская аббревиатура
CFC обозначает «хлорфтороуглерод»):
Озоноразрушающий
потенциал некоторых веществ
|
Разрушающий потенциал
(усл.ед)
|
Продолжительность жизни
(лет)
|
CFC 11
|
1.0
|
75
|
CFC 12
|
1.0
|
111
|
CFC 113
|
0.8
|
90
|
CFC 114
|
1.0
|
185
|
CFC 115
|
0.6
|
380
|
HCFC 22
|
0.05
|
20
|
Метилхлороформ
|
0.10
|
6.5
|
Четырехлористый углерод
|
1.06
|
50
|
Halon
1211
|
3.0
|
25
|
Halon
1301
|
10.0
|
110
|
Halon
2402
|
6
|
не установлено
|
Иная проблема, связанная
с озоном, но не связанная с разрушением озонового слоя это фотохимический смог.
Озон в нижних слоях атмосферы (тропосфере) является загрязняющим веществом. Он
образуется на свету при реакции оксидов азота с углеводородами (см. главу
"Взвешенные в воздухе токсичные вещества"). Озон в тропосфере снижает
продуктивность сельскохозяйственных культур. Он замедляет фотосинтез в
растениях и ослабляет их. По оценкам специалистов, в США ежегодные потери
кукурузы, пшеницы, соевых бобов и арахиса вызванные озоном достигают от 1.9 до
4.5 миллиардов долларов.
В дополнение
озон ускоряет процесс разрушения резиновых изделий, текстиля и покрытий
Взвешенные в
воздухе токсичные частицы
Одна из причин,
по которой загрязненность воздуха вызывает всеобщее беспокойство это токсичные
частицы и пыль, попадающие в организм при вдыхании и способные вызывать
различные заболевания. Взвешенные в воздухе частицы обычно подразделяют на две
категории: мелкодисперсные и крупнодисперсные. Мелкодисперсные аэрозольные
частицы состоят из таких веществ, как соединения углерода, свинца, серы и
азота, попадающих в атмосферу в результате человеческой деятельности.
Крупнодисперсные частицы состоят из природных веществ, которые образуются
вследствие естественной эрозии и в процессе различных работ по дроблению камня.
К наиболее распространенным крупнодисперсным частицам относятся гипс,
известняк, мрамор, карбонат кальция (мел), кремний и карбид кремния (карбид,
используемый при сварочных работах).
Первичные
мелкодисперсные примеси сажа, летучая зола, частицы металлов и пары попадают в
атмосферу в результате физических или химических процессов. Вторичные
мелкодисперсные примеси образуются вследствие реакций между различными газами в
атмосфере. Вторичные примеси составляют от шестидесяти до восьмидесяти
процентов всех мелкодисперсных частиц, регистрируемых в городах.
Человеческий
нос естественным образом отфильтровывает крупные частицы пыли, но не защищает
от мелкодисперсных частиц, и такие вещества, как серная кислота, мышьяк,
бериллий или никель, могут попасть в легкие. Некоторые вещества (бенз[а]пирены,
бензантрацен-супертоксикант, соединения металлов), попадающие в организм при
вдыхании, обладают канцерогенными свойствами.
Одно
исследование показало, что соли серной кислоты, выбрасываемые в атмосферу
автотранспортом, а также при сжигании нефти и угля, стали причиной двадцати
одной тысячи преждевременных смертей в регионе, где проводилось это
исследование. Специалисты считают, что эти вещества обостряют респираторные
заболевания астму, хронические бронхиты, эмфизему легких и вызывают прерывистое
дыхание и раздражение слизистой оболочки глаз.
Оксиды азота
(NOx), главным образом образующиеся вследствие вторичных реакций
соединений азота, также связывают с респираторными и седечно-сосудистыми заболеваниями.
Металлы,
обнаруженные в воздухе, включают: свинец, кадмий, никель, бериллий, ртуть,
мышьяк, ванадий и хром. Кроме того в воздухе присутствуют сравнительно
небольшие количества стекловолокнистого минерала асбеста. Высокие концентрации
свинца поражают центральную нервную систему, в то время как низкие дозы
поражают мозг и приводят к психическим расстройствам у детей. Асбест вызывает
рак легких и плевры. Никель, мышьяк, хром и тальк связывают с образованием
раковых опухолей.
В дополнение к
перечисленным аэрозольным частицам, в воздухе присутствует еще множество других
загрязняющих веществ, которые приводят к заболеваниям человека, животных и
птиц, к поражениям сельхозкультур и так далее. Ниже приведен список наиболее
часто встречающихся загрязнителей.
Наиболее
распространенные химические вещества-загрязнители воздуха и их воздействие на
человека
As (мышьяк).
Источники поступления в атмосферу: угольные и нефтяные печи, стекольное
производство. Вызывает разрушение вегетативной нервной системы, паралич
кровеносной системы, нарушение обмена веществ. Воздействие на протяжении
продолжительного времени может привести к раку легких и кожи.
С6Н6
(бензол). Источники поступления в атмосферу: нефтеперерабатывающие заводы,
автомобильные выхлопы. Воздействие на протяжении продолжительного времени может
вызвать лейкемию.
Cd (кадмий).
Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство, сжигание
мусора, угля и нефти. Воздействие на протяжении продолжительного времени может
вызывать поражение почек и легких, ослабление костей.
Сl2(хлор).
Источники поступления в атмосферу: химическое производство. Вызывает
раздражение слизистых тканей.
СО (угарный
газ). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт, сжигание угля
и нефти, сталеплавильное производство. Вызывает удушье, поражает
сердечно-сосудистую систему, нарушает работу кровеносной системы.
F (ион фтора).
Источники поступления в атмосферу: сталеплавильное производство. Высокие
концентрации приводят к флюорозу (разрушению зубов у детей).
НхСх
(углеводороды). Источники поступления в атмосферу пары несгоревшего бензина. На
солнечном свету вступает в реакцию с оксидами азота и образует фотохимический
смог.
НСНО
(формальдегид). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт,
химическое производство. Раздражает слизистые оболочки глаз и носа.
НСl (хлористый
водород). Источники поступления в атмосферу: мусоросжигающие заводы, химическое
производство. Раздражает слизистые оболочки глаз и легкие.
HF (фтористый
водород). Источники поступления в атмосферу: заводы по производству минеральных
удобрений, сталеплавильное производство. Раздражает кожу, глаза, слизистые
оболочки.
Hg (ртуть).
Источники поступления в атмосферу: сжигание угля и нефти, сталеплавильное
производство. Вызывает тремор (дрожание рук) и психические расстройства,
врожденные дефекты.
HNO3
(азотная кислота). Источник: реакции диоксида азота (NO2) в
атмосфере. В высоких концентрациях приводит к возникновению кислотных дождей.
Вызывает респираторные заболевания.
HONO (азотистая
кислота). Поступает в атмосферу в результате реакций между диоксидом азота(NO2)
и парами воды. Вызывает респираторные заболевания.
Н2S
(сероводород). Источники поступления в атмосферу: нефтеперерабатывающие заводы,
очистные сооружения, целлюлозно-бумажное производство. Вызывает тошноту,
раздражает глаза.
H2SO4
(серная кислота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном
свету при реакции диоксида серы и гидроксил ионов(-OH). Вызывает
респираторные заболевания.
Mn (марганец).
Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство,
электростанции. Воздействие на протяжении долгого времени может вызвать болезнь
Паркинсона.
Ni (никель).
Источники поступления в атмосферу: сталеплавильное производство, сжигание нефти
и газа. В высоких концентрациях может вызывать рак легких.
NO (оксид
азота). Источники поступления в атмосферу: автотранспорт, сжигание угля и
нефти. Легко переходит в диоксид азота(NO2).
NO2
(диоксид азота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном
свету из NO. При этом в тропосфере образуется озон, который в нижних слоях
атмосферы является загрязнителем. При попадании в верхние слои атмосферы
стратосферу диоксид азота разрушает озоновый слой земли. Диоксид азота вызывает
бронхит, понижает сопротивляемость организма к респираторным заболеваниям.
ОН (радикал
гидроксила). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету
при реакции углеводородов и оксидов азота. Вступает в реакции с другими газами
и образует кислоты.
О3
(озон). Источники поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при
реакции оксидов азота и углеводородов. Раздражает слизистые глаз, обостряет
астму.
ПАН
(гидронитрат пероксиацетила). Источники поступления в атмосферу: образуется на
солнечном свету при реакции оксидов азота и углеводородов. Раздражает слизистые
глаз, обостряет астму.
Pb (свинец).
Источники поступления в атмосферу: выхлопы автомобильного транспорта,
сталеплавильное производство. Поражает головной мозг, вызывает высокое кровяное
давление, замедляет рост.
SiF4
(тетрофторид кремния). Источники поступления в атмосферу: химическое
производство. Раздражает легкие.
SO2
(диоксид серы). Источники поступления в атмосферу: сжигание нефти и угля,
сталеплавильное производство. Диоксид серы является причиной кислотных дождей.
Понижает сопротивляемость к респираторным заболеваниям, раздражает слизистые
глаз.
Список
литературы
Для подготовки
данной работы были использованы материалы с сайта http://chemistry.narod.ru/
|