Что будет без озонового слоя
Ученые выяснили, каким бы стал мир без озона
Согласно этой модели, к 2020 году 17% озона исчезло бы, озоновая дыра, ранее формировавшаяся только над Антарктидой, появилась бы и в Арктике. К 2040 году концентрация озона в глобальном масштабе могла бы упасть ниже уровня, который наблюдается сейчас в антарктической «озоновой дыре». В средних широтах пребывание на солнце в полдень в ясный летний день через десять минут вызвало бы ожог, а озоновая дыра в Антарктике сохранялась бы круглый год.
Озон состоит из молекул, образованных тремя атомами кислорода, а не двумя, как весь остальной кислород на Земле. Слой озона в атмосфере блокирует большую часть ультрафиолетового излучения Солнца и защищает все живые организмы от генетических повреждений. Запасы озона пополняются за счет фотохимических реакций в верхних слоях атмосферы, где ультрафиолет расщепляет двухатомные молекулы кислорода, которые затем рекомбинируются в трехатомный озон.
Озоновый слой был был открыт в 1913 году. В 1985 году впервые была обнаружена озоновая дыра диаметром свыше тысячи километров над Антарктидой.
По данным ученых, газ фреон, изобретенный в 1928 году, нарушил баланс. В верхних слоях атмосферы это вещество разлагается на составные части и разрушает молекулы озона. Фреоны могут оставаться в стратосфере по несколько десятков лет. В 1987 году, после обнаружения озоновой дыры, Всемирная метеорологическая организация, Программа ООН по защите окружающей среды (ЮНЕП) собрали ученых, экологов, политиков и бизнесменов для разработки документа о запрете веществ, разрушающих озоновый слой.
В январе 1989 года этот документ, получивший название Монреальский протокол, вступил в силу.
Что произойдёт, если исчезнет озоновый слой?
От одного из наших подписчиков к нам поступил следующий вопрос:
Правда ли, что озоновый слой уменьшается и чем это грозит?
Вопрос довольно интересный, поэтому в этой статье мы дадим обстоятельный ответ на него, а также узнаем, что будет с Землёй, если озоновый слой всё же исчезнет полностью.
Как и когда образовался озоновый слой?
Озоновый слой окружает Землю и находится на высоте от 15 до 30 километров над её поверхностью. На разных широтах Земли озоновый слой расположен на разных уровнях. Например, в тропиках — на высоте 25-30 километров, а на полярном круге — от 15 километров.
Озоновый слой, как можно догадаться, заполнен газом озоном, также известным как трикислород. Он образуется, когда молекулы обычного кислорода О2 расщепляются под действием солнечного излучения на два свободных атома, которые связываются с другими молекулами кислорода, образуя молекулы озона О3.
Озон вместе с молекулами кислорода поглощают до 99% вредного для нас и всех живых организмов ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца, превращая его в тепло (Опасность воздействие ультрафиолетового излучения на клетку заключается в том, что оно повреждает молекулы ДНК, которое поглощает ультрафиолет сильнее, чем молекулы белков).
Учёные предполагают, что этот щит образовался около 850-1850 миллионов лет назад. По их мнению именно процесс образования озонового слоя позволил микроорганизмам подняться со дна океана и выйти на сушу.
Озоновые дыры в Антарктиде
Озоновая дыра — это не “дыра” в прямом смысле, то есть она не имеет чёткого контура. Это всеобщее абстрактное выражение, при котором подразумевается снижение концентрации озона в озоновом слое. Чаще всего такую дыру замечают в Антарктиде, но почему?
Образование озоновой дыры над Антарктидой обусловлено очень низкими температурами, минимальным количеством солнечного света, вредными химическими веществами, которые и разрушают озоновый слой, а также полярными вихрями.
Стратосферные полярные вихри над южным полюсом вместе с низкими температурами в течение длительного промежутка времени способствуют образованию большой области полярных стратосферных облаков и протеканию химических процессов, которые тоже разрушают озоновый слой.
Из-за чего уменьшается озоновый слой?
Деятельность человека приводит к большому количеству выбросов галогенных газов, содержащих атомы хлора и брома. Эти выбросы при взаимодействии с озоном приводят к его разрушению. При этом существует мнение, что источники галогенов, уменьшающих концентрацию озона в озоновом слое, носят более естественный характер, чем антропогенный. Также после подписания Монреальского протокола выбросы человечеством галогенов постепенно снижаются.
Кроме этого, фреоны, используемые в качестве хладагента, также достигают стратосферы и разрушают молекулы озона, однако, их вклад не столь значителен, и в связи с действием всё того же Монреальского протокола выбросы фреонов сейчас сведены к минимуму.
Что произойдёт, если озоновый слой всё же исчезнет?
Поскольку озоновый слой защищает живые организмы от чрезмерного УФ-излучения, то исчезновение озонового слоя приведёт к разрушению молекул ДНК, что приведёт к нарушению деления клеток у животных и людей, мутациям, раку кожи, катаракте, ослаблению иммунной системы и другим заболеваниям. Кроме того, живые организмы будут получать сильные солнечные ожоги через считаные секунды нахождения под прямыми солнечными лучами.
Из-за этого через несколько дней после исчезновения озонового слоя многие растения погибнут. Без растений все пищевые цепочки разрушатся. Травоядные животные будут голодать, а с их гибелью у всеядных и плотоядных животных также пропадёт источник пищи, что приведёт к повсеместному вымиранию всех видов. Жизнь станет возможной лишь в глубинах океана или под землёй.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon .
ООН объявила, что озоновый слой Земли восстановится к 2060 году. Это значит, что люди больше не производят парниковые газы?
Специалисты Всемирной метеорологической организации (ВМО) и ООН опубликовали доклад, согласно которому озоновый слой Земли восстанавливается на 1–3% каждые десять лет, а это значит, что он полностью восстановится к 2060 году. «Хайтек» разбирается, что означает этот доклад и при чем тут Монреальское соглашение 1989 года.
Читайте «Хайтек» в
Что вообще такое озоновый слой и зачем он нужен?
Озоновым слоем называют часть земной стратосферы, которая находится в тропических широтах на высоте 25–30 км, в умеренных 20–25 км, а в полярных — 15–20 км. В этом слое самое большое количество озона — вещества, молекула которого состоит из трех атомов кислорода. Он образуется в результате воздействия солнечного ультрафиолетового излучения на молекулярный кислород — О2, именно с этим и связан состав озона — О3.
По сути, этот слой защищает всю биосферу от ультрафиолетового излучения. Озон просто его поглощает, поэтому до поверхности Земли доходит лишь небольшое количество этого разрушительного излучения. Озоновый слой возник в атмосфере Земли около 600 млн лет назад в результате действия фотосинтеза. Только после его появления жизнь на Земле вышла из океанов на сушу. В случае, если озоновый слой на Земле исчезнет, то ультрафиолетовое излучение полностью уничтожит всех живых существ на нашей планете или же заставит радикально изменить условия существования, в том числе и человечества.
Почему озоновый слой стал истощаться? Как это произошло?
Впервые озоновая дыра диаметром более 1 тыс. км в атмосфере была обнаружена в 1985 году. Оказалось, что каждый год над Антарктидой она появлялась, а в январе-феврале уже прекращала свое существование. В прошлом году ее размер составил 17 млн кв. км. В Северном полушарии — в Арктике — осенью и зимой существует огромное количество озоновых дыр общей площадью до 2 млн кв. км, однако они живут не более семи дней.
По своей сути озон возникает при взаимодействии ультрафиолетового излучения с молекулярным кислородом. Нет солнечного света — нет и нового озона, поэтому во время полярной ночи (зимние месяцы в Арктике, летние — в Антарктиде) процесс создания новых молекул озона прекращается, а существующие из-за своей большой массы опускаются к поверхности Земли, где разрушаются в результате непривычного для себя давления.
Есть две основные гипотезы о причинах появления озоновых дыр — антропогенная и естественная. При этом концепция о естественном постоянном разрушении озонового слоя постоянно критикуется учеными и экологами, аргументы которых опираются на то, что изучение озонового слоя над Антарктидой происходит с 20-х годов XX века, однако первая большая дыра была найдена только во второй половине века — как раз в период появления новых для атмосферы химических элементов в таких объемах.
Но это не значит, что природные явления не уменьшают озоновый слой. Согласно исследованию томских ученых, проведенному в 2011 году после крупного извержения вулкана Мерапи на острове Ява, условия для разрушения огромного количества озона в тот год возникли внутри полярного циклона, который ускорился именно из-за разогретого вулканом воздуха.
«После извержения вулкана Мерапи осенью 2010 года в тропической стратосфере сформировалось аэрозольное облако. Оно подогрело стратосферный воздух и привело к ускорению циркумполярного вихря весной 2011 года — масштабного полярного циклона. Внутри вихря возникли все условия, необходимые для формирования озоновой дыры: при аномально низких температурах на частицах стратосферных облаков под воздействием солнечного излучения восстанавливался активный хлор, разрушивший озон», — считает замдиректора томского Института мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения РАН, член-корреспондент РАН Владимир Зуев.
Это значит, что все-таки человечество своей деятельностью разрушает озоновый слой?
Основной причиной уменьшения концентрации озона в атмосфере является совокупность огромного количества факторов в результате химических реакций молекул с разными веществами. Они возникают и вследствие полярной зимы, и благодаря появлению стратосферных облаков — их частицы катализируют реакции распада озона. Однако эти факторы чаще всего характерны для самых южных и северных широт.
Сильнее всего на озон влияют галогенированные углеводороды, которые широко применялись в промышленности на момент подписания Монреальского соглашения в 1989 году. В итоге в рамках соглашения почти все страны на Земле постепенно отказались от использования низших хлорфторуглеродов — низкокипящих фреонов на основе метанового, этанового и пропанового рядов. Их использовали в качестве пропиленов в аэрозольных баллонах, вспенивающих агентов и взрывобезопасных растворителей, однако они довольно быстро достигали стратосферы, разлагались в атмосфере, образуя хлор и монокись хлора, вступающие в контакт с озоном.
За исследования влияния хлорфторуглеродов (ХФУ-11) на озоновый слой Земли биологи Пауль Джозеф Крутцен, Шервурд Роуланд и Марио Молине получили Нобелевскую премию по химии с формулировкой «За работу в атмосферной химии, особенно в части процессов образования и разрушения озонового слоя».
Значит, с 1989 года человечество больше не выбрасывает вещества, которые разрушают озоновый слой?
Только частично. Да, основное количество стран подписали это соглашение, однако это не означает, что абсолютно все его соблюдают. Последний крупный скандал в этой отрасли произошел весной 2018 года, когда ученые заметили: снижение концентрации фреонов в атмосфере Земли, несмотря на то, что эти соединения могут существовать десятки лет, происходит намного медленнее, чем должно. В 1980-е годы на Земле производилось около 350 т фреонов, тогда как сейчас этот показатель официально снизился до нуля. Однако в атмосфере его содержание снизилось лишь на 1%. Кроме того, резко увеличилась разница содержания фреонов в южном и северном полушариях Земли, многие ученые связывают это с появлением множества незарегистрированных производств в Восточной Азии.
Что еще делает человечество в рамках Монреальского соглашения?
Всего есть четыре базовых протокола к Монреальскому договору — Лондонский, Копенгагенский, Монреальский и Пекинский. При этом последний, Пекинский, ратифицировали в 191 стране ООН, хотя сам договор подписали 196 стран-участниц ООН. С 2019 года вступает в силу еще одна поправка к протоколу, ограничивающая производство гидрофторуглеродов (ГФУ). Эти соединения являются безопасными для озонового слоя, однако являются мощными парниковыми газами, поднимающими температуру на Земле. Пока поправку ратифицировали 58 стран, что уже позволит избежать роста глобальной средней температуры почти на 0,4 °С.
А при чем тут вообще парниковые газы?
Озон является одним из основных парниковых газов, вместе с водяным паром, углекислым газом и метаном. Потенциально вклад в парниковый эффект вносят также фреоны и оксиды азота, например, парниковая активность фреона в 8,5 тыс. раз превышает воздействие углекислого газа, однако из-за ничтожного процента содержания фреона в атмосфере по сравнению с другими соединениями его роль в этом процессе до конца не изучена.
Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы
Разрушение озонового слоя: причины и последствия катастрофы
Ученые предполагают, что возникновение озонового экрана Земли произошло четыреста миллионов лет назад. Именно этот процесс, по их мнению, позволил микроорганизмам подняться со дна океана и выйти на сушу. Так на Земле появилась жизнь.
Что такое озоновый слой
Озоновый слой — это самый легкий и тонкий слой в атмосфере, который содержит относительную концентрацию озона (до 0,001%). Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового излучения, которое способно причинить значительный ущерб жизни на Земле.
Однако озоновый слой не только покрывает нашу планету. Его также можно найти и на поверхности земли — он используется для таких целей, как отбеливание бумажной целлюлозы, обеззараживание питьевой воды и удаление неприятных запахов из продуктов.
Как образуется озоновый слой
Озон — это аллотропная модификация кислорода. Ультрафиолетовые лучи расщепляют молекулы кислорода, превращая О2 в О+О. После расщепления О присоединяется к другим молекулам кислорода, образуя озон (О3=О+О2).
О3 и молекулы кислорода «поглощают» около 97–99% вредного ультрафиолетового излучения, преобразовывая его в тепло.
Где находится озоновый слой
Озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли, в верхних слоях атмосферы. Озоносфера (или озоновый экран) в разных широтах планеты находится на разных уровнях. В тропических широтах озоновый слой находится на расстоянии от 25 до 30 км, в умеренных — от 20 до 25 км, в полярном круге расстояние еще меньше — от 15 до 25 км.
Толщина озонового слоя
Озоновый слой считается самым тонким в атмосфере. Концентрация озона в верхних слоях измеряется в единицах Добсона. Одна единица Добсона составляет 10 микрометров чистого озона при температуре 0 °C и стабильном атмосферном давлении. Нормальной концентрацией озона считается 300 единиц. Отсюда следует, что толщина озонового слоя составляет всего 3 000 микрометров (3 миллиметра).
Озоновый слой и УФ-излучение
Главная задача озонового слоя — оберегать планету от опасной солнечной радиации.
УФ-излучение в малых дозах полезно для человеческого организма, потому что напрямую связано с выработкой витамина D.
В современной медицине это излучение используется для лечения псориаза, остеопороза, желтухи, экземы и рахита. При лечении также учитывается риск негативного воздействия, поэтому любое использование данного излучения происходит под четким медицинским наблюдением.
Долгосрочное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения на человека может спровоцировать развитие острых и хронических заболеваний кожи, глаз и иммунной системы.
Солнечные ожоги случаются в результате долгого влияния УФ-излучения на кожу. Оно способно вызвать дегенеративные изменения клеток кожи, фиброзной ткани и кровеносных сосудов. Рак кожи и катаракта — самые серьезные и нередкие последствия облучения ультрафиолетом.
Мощность ультрафиолетового излучения Солнца чаще всего делят на три категории:
Разрушение озонового слоя
Годы изучения защитного экрана показали, что над поверхностью Земли в некоторых районах озоновый слой начал истончаться. Первую «брешь» обнаружили над Антарктидой.
Причиной повреждения и истончения озоносферы Земли были признаны синтетические и искусственные вещества, образованные в результате промышленной деятельности.
Причина разрушения озона — хлорфторуглерод, группа органических соединений, включающих атомы фтора, хлора и углерода. Эти соединения не токсичны, стабильны и, взаимодействуя с воздухом, не образуют взрывоопасных веществ.
Фреон (хладагент) — яркий представитель этих соединений и включает в себя более 40 различных веществ. Область применения фреона захватывает практически все сферы жизнедеятельности человека. Впервые хлорфторуглероды стали использовать в работе холодильных устройств (холодильники, кондиционеры), заменив ими токсичные и взрывоопасные аммиак и сернистый газ. Позже хлорфторуглероды стали широко эксплуатировать в аэрозольных баллонах, вспенивателях, растворителях, а также в пищевой и парфюмерной отраслях.
Однако сейчас известно, что под воздействием солнечной радиации хлорфторуглероды разлагаются в атмосфере и образуют вещества, которые эффективно разрушают молекулы озона. И если на Земле фреон не представляет опасности для жизни, в стратосфере он активно разрушает защитную систему нашей планеты.
Монреальский протокол
В 1987 году Всемирная Метеорологическая Организация и Программа ООН по окружающей среде собрали вместе ученых, дипломатов, защитников окружающей среды, членов правительства, представителей промышленности и коммерческие организации для заключения соглашения о поэтапном отказе от химических веществ. В январе 1989 года вступил в силу Монреальский протокол, первое в мире международное соглашение о регулировании химических загрязнителей.
В рамках протокола было решено постепенно сокращать производство и использование озоноразрушающих химических веществ, в первую очередь был введен запрет на использование ХФУ (хлорфторуглерод) в распылительных аэрозольных баллончиках.
Озоновые дыры
В 1985 году над Антарктидой обнаружили озоновую «дыру» диаметром более 1 000 км. По сей день она является самой большой и занимает площадь чуть меньше 20 млн кв. км.
К счастью, как таковой дыры нет. На самом деле, когда ученые и популярные средства массовой информации ссылаются на дыру в озоновом слое, речь идет об области с низкой концентрацией озона. Толщина озоновой оболочки в этой местности меняется в зависимости от времени года.
Почему дыра образовалась именно над Антарктидой, если главная причина в опасных выбросах?
Ученые объясняют этот феномен тем, что хлорфторуглероды переносятся в Антарктику воздушными потоками. Особенные климатические условия, а конкретно — крайне низкие температуры (до −80 °C) способствуют формированию стратосферных облаков.
В этих облаках происходит серия химических реакций. Хлор, содержащийся в ХФУ, отделяется от других веществ, кристаллизуется и в течение всего холодного периода сохраняется в таком состоянии. С приходом весны интенсивность ультрафиолетовых лучей усиливается, атомы хлора высвобождаются, разрушая молекулы озона. В итоге образуется озоновая дыра.
Мир без озонового слоя
Озоновая дыра над Антарктидой не единственная. Количество дыр растет с каждым годом по всему миру. Поток солнечной радиации увеличивается и вызывает вспышки раковых заболеваний кожи и катаракту, причем дети этому явлению подвержены сильнее.
Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда (НАСА), чтобы доказать значение озонового слоя, смоделировали ситуацию стремительного разрушения защитного экрана Земли.
Группа ученых начала работу с создания модели атмосферной циркуляции земной системы, которая учитывает химические реакции в атмосфере, колебания температуры и ветра, изменения солнечной энергии, а также другие элементы глобального изменения климата. Потери озона изменяют температуру в разных частях атмосферы, и эти изменения способствуют или подавляют химические реакции.
Затем исследователи увеличили выброс ХФУ и подобных соединений на 3% в год, что примерно вдвое меньше, чем в начале 1970-х годов, когда хлорфторуглероды активно использовались в производстве и быту. Ученые позволили моделируемому миру развиваться с 1970 по 2065 год.
Год 2065. Почти две трети озоносферы Земли исчезло. У самой большой озоновой дыры над Антарктидой появился двойник над Северным полюсом. Ультрафиолетовое излучение, падающее на города средних широт (например, Вашингтон), настолько сильное, что способно вызвать солнечный ожог всего за пять минут. Из-за высокого уровня радиации вероятность мутации ДНК увеличивается на 650%.
Решение есть
Увидев мир без озонового слоя, ученые пришли к выводу, что разрушение стратосферного озона можно остановить. Альтернативные вещества, которые не навредят защитному экрану Земли, существуют. К ним относятся углекислый газ, нетоксичный пропан, аммиак и изобутан (природный хладагент).
Как отмечают экологи, озоновый щит планеты уже сейчас восстанавливается на 1–3% в десятилетие. При благоприятных прогнозах озоновые дыры могут исчезнуть по всей планете к 2060 году. Команда ученых НАСА предполагает, что восстановление озонового слоя связано с Монреальским протоколом.
Специалисты из Национального управления океанических и атмосферных исследований США в 2018 году обнаружили крупные выбросы в атмосферу озоноразрушающего газа — трихлорфторметана.
Было установлено, что эпицентр выбросов находится в Восточной Азии, а позже более 18 производственных фабрик в Китае сами признались в незарегистрированном использовании фреона.
Экологи считают, что повлиять на целостность озонового слоя могут сами люди на бытовом уровне. Озоновый экран планеты также подвергается атакам парниковых газов и токсичных выбросов воздушного и наземного транспорта. Использование экологически чистого топлива, сохранение ресурсов земли и правильная утилизация вредных отходов сыграет значительную роль в спасении Земли.
Стоит начать очищение окружающей среды с маленького островка — своей квартиры. Через открытые окна в наше жилище поступает большое количество пыли, вредных испарений, ядовитых выбросов и неприятных запахов. В этой ситуации поможет бризер: благодаря трехступенчатой системе фильтрации устройство препятствует проникновению в комнату вредных веществ, бактерий, аллергенов и вирусов с улицы. Бризер борется с духотой в квартире и создает все условия для комфортной жизни и спокойного сна.
Заключение
Проблема разрушения озонового слоя планеты тесно связана с угрозой глобального потепления. Есть предположение, что восстановление озоновой оболочки замедлит таяние льдов
Правительство и многие крупные промышленные корпорации играют большую роль в том, как мы используем ресурсы Земли. Если сохранение окружающей среды станет первоочередной задачей каждого из государств, возможно, разрушительное влияние на нашу среду обитания достигнет минимума.