Do czego krótko prowadzi zniszczenie warstwy ozonowej. Warstwa ozonowa Ziemi została przebita dziurami ozonowymi: czy ludzkość stoi w obliczu globalnej katastrofy? Zniszczenie warstwy ozonowej: sposoby rozwiązania problemu

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI

FEDERACJA ROSYJSKA

Uniwersytet Państwowy w Woroneżu

Wydział Biologii i Gleby

Zakład Botaniki i Mikologii

Zniszczenie warstwy ozonowej

020201 - biologia

Praca abstrakcyjna

Kierownik Katedry Profesor nadzwyczajny, doktor biologii: Agafonov V.A.

Student: Bykovskaya T.G.

Wykładowca: Negrobov V.V.

Woroneż 2010

Wstęp.

Ozon, znajdujący się na wysokości około 25 km od powierzchni ziemi, znajduje się w stanie dynamicznej równowagi. Jest to warstwa o podwyższonej koncentracji o grubości około 3 mm. Ozon stratosferyczny pochłania ostre promieniowanie ultrafioletowe Słońca, chroniąc w ten sposób całe życie na Ziemi. Ozon pochłania również promieniowanie podczerwone Ziemi i jest jednym z warunków zachowania życia na naszej planecie.

Wiek XX przyniósł ludzkości wiele korzyści związanych z szybkim rozwojem postępu naukowego i technologicznego, a jednocześnie postawił życie na Ziemi na krawędzi katastrofy ekologicznej. Wzrost liczby ludności, intensyfikacja produkcji i emisje, które zanieczyszczają Ziemię, prowadzą do fundamentalnych zmian w przyrodzie i znajdują odzwierciedlenie w samym istnieniu człowieka. Niektóre z tych zmian są niezwykle silne i tak rozpowszechnione, że pojawiają się globalne problemy środowiskowe.

W wyniku wielu wpływów zewnętrznych warstwa ozonowa zaczyna się przerzedzać w porównaniu ze stanem naturalnym, aw pewnych warunkach całkowicie zanika na określonych terytoriach - pojawiają się dziury ozonowe obarczone nieodwracalnymi skutkami. Początkowo zaobserwowano je bliżej południowego bieguna Ziemi, ale ostatnio widziano je również nad azjatycką częścią Rosji. Osłabienie warstwy ozonowej zwiększa dopływ promieniowania słonecznego do ziemi i powoduje wzrost liczby nowotworów skóry oraz szeregu innych poważnych chorób u ludzi. Rośliny i zwierzęta również cierpią z powodu zwiększonego poziomu promieniowania.

Chociaż ludzkość podjęła różne działania w celu przywrócenia warstwy ozonowej (na przykład pod naciskiem organizacji ekologicznych wiele przedsiębiorstw przemysłowych poniosło dodatkowe koszty instalacji różnych filtrów w celu zmniejszenia szkodliwych emisji do atmosfery), ten złożony proces potrwa kilkadziesiąt lat. Przede wszystkim wynika to z ogromnej ilości substancji już zgromadzonych w atmosferze, które przyczyniają się do jej zniszczenia. Dlatego uważam, że problem warstwy ozonowej pozostaje aktualny w naszych czasach.

Rozdział 1.

Charakter i znaczenie ekranu ozonowego.

Słońce wraz ze światłem widzialnym emituje fale ultrafioletowe. Promieniowanie ultrafioletowe jest podobne do światła, ale jego długość fali jest nieco krótsza niż fal fioletowych, najkrótszych długości fal postrzeganych przez ludzkie oko. Chociaż promienie ultrafioletowe są niewidoczne, mają więcej energii niż promienie widzialne. Przenikając przez atmosferę i wchłaniając się przez tkanki żywych organizmów, niszczą cząsteczki białek i DNA. Tak się dzieje, gdy się opalasz. Gdyby całe promieniowanie ultrafioletowe, które dociera do górnych warstw atmosfery, dotarło do powierzchni Ziemi, życie by na niej nie przetrwało. Nawet niewielka, dostępna dla nas część tej kwoty (poniżej 1%) powoduje oparzenia słoneczne i rocznie 200-600 tysięcy przypadków raka skóry w Stanach Zjednoczonych.

Jesteśmy chronieni przed agresywnym działaniem promieniowania ultrafioletowego, ponieważ jego większość (ponad 99%) jest pochłaniana przez warstwę ozonową w stratosferze na wysokości około 25 kilometrów od powierzchni Ziemi. Ta warstwa jest powszechnie nazywana warstwą ozonową.

Gdy promieniowanie ultrafioletowe jest pochłaniane w atmosferze, powstaje rodzaj mieszaniny, w której przeważają wolne elektrony, neutralne atomy tlenu i dodatnie jony cząsteczek tlenu. Kiedy wchodzą w interakcje, powstaje ozon. Oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego z tlenem zachodzi na całej wysokości atmosfery - istnieją dowody na to, że w mezosferze, na wysokości od 50 do 80 kilometrów, obserwuje się już proces powstawania ozonu, który trwa w stratosferze (od 15 do 50 km) oraz w troposferze (do 15 km). Jednocześnie górne warstwy atmosfery, w szczególności mezosfera, narażone są na tak silne oddziaływanie krótkofalowego promieniowania ultrafioletowego, że molekuły wszystkich gazów tworzących atmosferę ulegają jonizacji i rozpadowi. Ozon, który właśnie się tam utworzył, może się rozkładać, zwłaszcza że wymaga to prawie takiej samej energii, jak w przypadku cząsteczek tlenu. Niemniej jednak nie jest całkowicie zniszczony - część ozonu, która jest 1,62 razy cięższa od powietrza, schodzi do niższych warstw atmosfery na wysokość 20-25 kilometrów, gdzie pozwala na to gęstość atmosfery, jak był w stanie równowagi. Tam cząsteczki ozonu tworzą warstwę o zwiększonym stężeniu, czyli warstwę ozonową.

Warstwa ozonowa jest zaskakująco cienka. Gdyby ten gaz był skoncentrowany blisko powierzchni Ziemi, utworzyłby film o grubości zaledwie 2-4 mm (minimum - w rejonie równika, maksimum - na biegunach). Jednak ten film również niezawodnie nas chroni, prawie całkowicie pochłaniając niebezpieczne promienie ultrafioletowe. Bez niej życie przetrwałoby tylko w toni wodnej (głębszej niż 10 m) iw tych warstwach gleby, do których nie przenika promieniowanie słoneczne. Co więcej, gdyby nie warstwa ozonowa, życie w ogóle nie byłoby w stanie wydostać się z oceanów i nie powstałyby wysoko rozwinięte formy życia, takie jak ssaki, w tym ludzie.Ozon pochłania część promieniowania podczerwonego Ziemi . Dzięki temu opóźnia około 20% promieniowania Ziemi, zwiększając ocieplenie atmosfery.Ozon reguluje również twardość promieniowania kosmicznego. Jeśli ten gaz zostanie przynajmniej częściowo zniszczony, to naturalnie twardość promieniowania gwałtownie wzrasta, a w konsekwencji zachodzą rzeczywiste zmiany w świecie roślinnym i zwierzęcym. Według lekarzy, każdy procent utraty ozonu na świecie powoduje do 150 000 dodatkowych przypadków ślepoty z powodu zaćmy, wzrost liczby nowotworów skóry o 2,6 proc. oraz znaczny wzrost liczby chorób spowodowanych osłabieniem układu odpornościowego człowieka. Najbardziej zagrożone są osoby o jasnej karnacji na półkuli północnej. Ale nie tylko ludzie cierpią. Na przykład promieniowanie UV-B jest niezwykle szkodliwe dla planktonu, narybku, krewetek, krabów, alg żyjących na powierzchni oceanu.

Rozdział 2

Powstawanie i niszczenie warstwy ozonowej.

Jak już wspomniano, ozon w stratosferze jest produktem działania samego ultrafioletu (UV) na cząsteczki tlenu (O2). W rezultacie część z nich rozpada się na wolne atomy, które z kolei mogą łączyć się z innymi cząsteczkami tlenu, tworząc ozon (O3). Jednak cały tlen nie zamienia się w ozon, ponieważ wolne atomy O, reagując z cząsteczkami ozonu, dają dwie cząsteczki O2. Zatem ilość ozonu w stratosferze nie jest statyczna; jest to wynik równowagi między tymi dwiema reakcjami. Zubożenie ozonu to oddzielenie cząsteczek ozonu spowodowane przez substancje zubożające warstwę ozonową w stratosferze (OSNV), procesy naturalne (np. erupcje wulkaniczne) lub emitowane (uwalniane) przez działalność człowieka, które zawierają chlor (Cl) lub brom (Br); a także metan lub tlenek azotu (I) - (N2O).

Najważniejsze etapy niszczenia warstwy ozonowej:

1) Emisje: w wyniku działalności człowieka, a także w wyniku naturalnych procesów zachodzących na Ziemi, wydzielają się (uwalniają) gazy zawierające halogeny (brom i chlor), tj. substancje zubożające warstwę ozonową.

2) Akumulacja (wyemitowane gazy zawierające halogeny gromadzą się (kumulują) w dolnych warstwach atmosfery i pod wpływem wiatru i przepływów powietrza przemieszczają się w rejony, które nie znajdują się w bezpośredniej bliskości źródeł takich emisji gazów).

3) Ruch (nagromadzone gazy zawierające halogeny przemieszczają się do stratosfery za pomocą prądów powietrza).

4) Transformacja (większość gazów zawierających halogeny, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ze Słońca w stratosferze, zamienia się w łatwo reagujące gazy halogenowe, w wyniku czego zniszczenie warstwy ozonowej w polarnych rejonach globu jest stosunkowo bardziej aktywny).

5) Reakcje chemiczne (łatwo reagujące gazy halogenowe powodują destrukcję ozonu stratosferycznego; czynnikiem przyczyniającym się do reakcji są polarne chmury stratosferyczne).

6) Usuwanie (pod wpływem prądów powietrza łatwo reagujące gazy halogenowe powracają do troposfery, gdzie pod wpływem wilgoci i deszczu obecnych w chmurach są one oddzielane, a tym samym całkowicie usuwane z atmosfery).

Rozdział 3

Przyczyny niszczenia warstwy ozonowej.

W latach 70. naukowcy postawili hipotezę, że wolne atomy chloru katalizują oddzielanie się ozonu. A ludzie corocznie uzupełniają skład atmosfery wolnym chlorem i innymi szkodliwymi substancjami. Co więcej, stosunkowo niewielka ich liczba może spowodować znaczne uszkodzenie ekranu ozonowego, a wpływ ten będzie trwał w nieskończoność, ponieważ np. atomy chloru bardzo powoli opuszczają stratosferę.

Większość chloru używanego na ziemi, na przykład do oczyszczania wody, jest reprezentowana przez jego jony rozpuszczalne w wodzie. W konsekwencji są one wymywane z atmosfery przez opady na długo przed wejściem do stratosfery. Chlorofluorowęglowodory (CFC) są wysoce lotne i nierozpuszczalne w wodzie. Dzięki temu nie są wymywane z atmosfery i rozprzestrzeniając się w niej, docierają do stratosfery. Tam mogą się rozkładać, uwalniając atomowy chlor, który faktycznie niszczy ozon. W ten sposób CFC powodują uszkodzenia, działając jako nośniki atomów chloru w stratosferze.

CFC są stosunkowo chemicznie obojętne, niepalne i toksyczne. Ponadto, będąc gazami w temperaturze pokojowej, spalają się pod niewielkim ciśnieniem w celu uwolnienia ciepła, a odparowując, ponownie je pochłaniają i ochładzają. Te właściwości pozwoliły na ich wykorzystanie w następujących celach.

1) Chlorofluorowęglowodory są stosowane w prawie wszystkich lodówkach, klimatyzatorach i pompach ciepła jako środki zawierające chlor. Ponieważ te oprawy w końcu się psują i są wyrzucane, zawarte w nich CFC zwykle trafiają do atmosfery.

2) Drugim najważniejszym obszarem ich zastosowania jest produkcja porowatych tworzyw sztucznych. CFC miesza się z płynnymi tworzywami sztucznymi pod podwyższonym ciśnieniem (są rozpuszczalne w materii organicznej). Po zwolnieniu ciśnienia spieniają plastik jak dwutlenek węgla spienia się wodą sodową. A jednocześnie uciekają w atmosferę.

3) Trzecim głównym obszarem ich zastosowania jest przemysł elektroniczny, czyli czyszczenie chipów komputerowych, które musi być bardzo dokładne. Ponownie CFC są uwalniane do atmosfery. Wreszcie w większości krajów z wyjątkiem Stanów Zjednoczonych są one nadal używane jako nośniki w puszkach aerozolowych, które rozpylają je w powietrzu.

Wiele krajów uprzemysłowionych (na przykład Japonia) ogłosiło już rezygnację z używania długożyciowych freonów i przejście na freony krótkożyciowe, których żywotność jest znacznie krótsza niż rok. Jednak w krajach rozwijających się taka transformacja (wymagająca odnowienia szeregu dziedzin przemysłu i gospodarki) napotyka zrozumiałe trudności, dlatego w rzeczywistości trudno oczekiwać całkowitego zaprzestania emisji długożyciowych freonów w przewidywalnym dziesięcioleci, co oznacza, że ​​problem zachowania warstwy ozonowej będzie bardzo dotkliwy.

VL Syvorotkin opracował alternatywną hipotezę, zgodnie z którą warstwa ozonowa zmniejsza się z przyczyn naturalnych. Wiadomo, że cykl niszczenia ozonu przez chlor nie jest jedyny. Istnieją również cykle niszczenia warstwy ozonowej azotu i wodoru. To wodór - „główny gaz Ziemi”. Jego główne rezerwy są skoncentrowane w jądrze planety i przedostają się do atmosfery przez system głębokich uskoków (ryftów). Według przybliżonych szacunków w technogenicznych freonach jest dziesiątki tysięcy razy więcej naturalnego wodoru niż chloru. Jednak decydującym czynnikiem na korzyść hipotezy wodorowej jest Syvorotkin V.L. uważa, że ​​centra anomalii ozonowych zawsze znajdują się ponad centrami odgazowywania wodoru na Ziemi.

Zniszczenie ozonu następuje również z powodu ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe, promienie kosmiczne, związki azotu, brom. Największym problemem jest działalność człowieka, która zuboża warstwę ozonową. Dlatego wiele krajów podpisało międzynarodowe porozumienie w sprawie ograniczenia produkcji substancji zubożających warstwę ozonową. Jednak warstwa ozonowa jest niszczona również przez samoloty odrzutowe i niektóre starty rakiet kosmicznych.Powodów osłabienia osłony ozonowej jest wiele innych. Po pierwsze są to starty rakiet kosmicznych. Spalanie paliwa „wypala” duże dziury w warstwie ozonowej. Kiedyś zakładano, że te „dziury” są zamykane. Okazało się, że nie. Są już od dłuższego czasu. Po drugie, samoloty lecące na wysokości 12-15 km. Para i inne emitowane przez nie substancje niszczą ozon. Ale jednocześnie samoloty lecące poniżej 12 km powodują wzrost ozonu. W miastach jest jednym ze składników smogu fotochemicznego. Po trzecie, tlenki azotu. Wyrzucane są przez te same samoloty, ale przede wszystkim uwalniane są z powierzchni gleby, zwłaszcza podczas rozkładu nawozów azotowych.

Para wodna odgrywa bardzo ważną rolę w niszczeniu warstwy ozonowej. Ta rola jest realizowana poprzez cząsteczki hydroksylowe OH, które rodzą się z cząsteczek wody i ostatecznie w nie zamieniają. Dlatego tempo niszczenia ozonu zależy od ilości pary w stratosferze.

Powodów niszczenia warstwy ozonowej jest więc wiele i pomimo całego jej znaczenia, większość z nich jest wynikiem działalności człowieka.

Rozdział 4

Dziury ozonowe i ich wpływ.

Dziura ozonowa to lokalny spadek stężenia ozonu w warstwie ozonowej Ziemi, do niedawna stan warstwy ozonowej nie budził niepokoju. Alarmy zaczęły się pojawiać 20 lat temu. Wraz z rozpoczęciem badań kosmicznych atmosfery ziemskiej jesienią 1985 r. odkryto naruszenie warstwy ozonowej nad Antarktydą. Okazało się, że podczas antarktycznej wiosny poziom ozonu w atmosferze jest tam znacznie niższy niż normalnie. Każdego roku o tej samej porze ilość ozonu malała – czasem w większym, a czasem w mniejszym stopniu.

W kolejnych latach naukowcy zorientowali się, dlaczego pojawia się dziura ozonowa. Kiedy słońce chowa się i zaczyna się długa noc polarna, następuje gwałtowny spadek temperatury i formowanie się wysokich chmur stratosferycznych zawierających kryształki lodu. Pojawienie się tych kryształów powoduje szereg złożonych reakcji chemicznych prowadzących do akumulacji chloru cząsteczkowego (cząsteczka chloru składa się z dwóch połączonych atomów chloru). Gdy pojawia się słońce i zaczyna się antarktyczna wiosna, pod wpływem promieni ultrafioletowych wiązania wewnątrzcząsteczkowe zostają zerwane, a do atmosfery wdziera się strumień atomów chloru. Atomy te działają jak katalizatory konwersji ozonu w prosty tlen. W wyniku tych reakcji cząsteczki ozonu (O3) są przekształcane w cząsteczki tlenu (O2), podczas gdy pierwotne atomy chloru pozostają w stanie wolnym i ponownie uczestniczą w tym procesie (każda cząsteczka chloru niszczy milion cząsteczek ozonu zanim zostaną usunięte z atmosfery przez działanie innych) reakcje chemiczne). W wyniku tego łańcucha przemian ozon zaczyna znikać z atmosfery nad Antarktydą, tworząc dziurę ozonową. Jednak wkrótce, wraz z ociepleniem, wiry antarktyczne zapadają się, świeże powietrze (zawierające nowy ozon) wdziera się w ten obszar, a dziura znika.

W lutym 1989 roku naukowcy zbadali stratosferę nad Arktyką i stwierdzili obecność tych samych czynników chemicznych. Doszli do wniosku, że i tutaj zawartość ozonu może gwałtownie spaść. Będzie to zależało tylko od konkretnych warunków pogodowych przyszłego roku. Jeśli nad Arktyką utworzy się dziura ozonowa, konsekwencje będą znacznie poważniejsze, ponieważ. istnieje wiele innych organizmów, które mogą być dotknięte. Nawet okresowe otwieranie takiej dziury nad Antarktydą jest obarczone znacznymi stratami fitoplanktonu morskiego. A to z kolei będzie miało ogromny wpływ na prawie wszystkie zwierzęta antarktyczne, od pingwinów po wieloryby, ponieważ fitoplankton jest podstawą prawie wszystkich łańcuchów pokarmowych w tym regionie. Jeśli obecne emisje freonów do atmosfery będą się utrzymywać, możemy spodziewać się jedynie rozszerzenia i „pogłębienia” dziur ozonowych nad biegunami. Oczywiście pociągnie to za sobą rozrzedzenie warstwy ozonowej na całej planecie, co jest całkowicie nie do przyjęcia zarówno dla świata zwierząt, jak i całej ludzkości.

Jest jednak inny punkt widzenia. Skąd dziury ozonowe pochodzą z dala od regionów stworzonych przez człowieka, na przykład w Jakucji, Tybecie i na opuszczonych terytoriach Syberii? Istnieje opinia, że ​​zmiany w cyrkulacji atmosferycznej są powodowane przez stacjonarne fale planetarne, które penetrują stratosferę w okresie zimowo-wiosennym, silnie wpływając na rozkład ozonu i innych jego składników w średnich i wysokich szerokościach geograficznych. Jednym ze źródeł tych fal są różne temperatury nad powierzchniami kontynentów i oceanów, więc zmiany temperatury powierzchni oceanów wpływają na aktywność fal. Wraz z długotrwałym osłabieniem aktywności fal, w stratosferze nasilają się wiatry zachodnie, ich dolna część ochładza się, tworzą się polarne chmury stratosferyczne, a tym samym warunki do niszczenia warstwy ozonowej. Cyrkulacja w stratosferze w ciągu ostatnich 20 lat mogła się bardzo zmienić. Tak więc główną przyczyną „dziury” ozonowej na Antarktydzie może być długotrwałe osłabienie aktywności falowej stratosfery, związane z bardzo wolnymi procesami w oceanach.

Porównując zmiany aktywności falowej stratosfery i zawartości ozonu w latach 1979-1992, eksperci doszli do wniosku, że osłabienie aktywności odpowiada spadkowi stężenia ozonu w średnich i wysokich szerokościach geograficznych na skutek mniejszej wymiany między szerokościami geograficznymi. Wydaje się, że latem 1980 roku cyrkulacja w stratosferze zmieniła się dramatycznie i powstały warunki do powstania „dziury” ozonowej.

Ostatnio na całej powierzchni Ziemi okresowo obserwuje się pojawianie się dziur ozonowych. Ponadto warstwa ozonowa samej Ziemi przerzedza się. Dla osoby grozi to wzrostem raka skóry. Ale jeśli człowiek może chronić się przed promieniowaniem ultrafioletowym, świat zwierząt i roślin pozostaje przed nim bezbronny.

Naukowcy szukają sposobów na przywrócenie warstwy ozonowej. Początkowo w tym celu proponowano stworzenie fabryk do produkcji ozonu, po czym miałby być dostarczany samolotami do atmosfery. Inną opcją jest zbudowanie zasilanych laserem balonów zasilanych energią słoneczną, które wykorzystują tlen do wytwarzania ozonu. Najbardziej realistycznym wyjściem z tej sytuacji jest ograniczenie wylesiania i powiększanie terenów zielonych.

Wniosek.

Problem warstwy ozonowej jest jednym z globalnych problemów naszych czasów. Jak wiecie, życie na Ziemi pojawiło się dopiero po utworzeniu ochronnej warstwy ozonowej planety, zakrywającej ją przed okrutnym promieniowaniem ultrafioletowym. Dlatego w celu ochrony ekranu ozonowego zwołano wiele różnych konferencji i sympozjów, w wyniku których osiągnięto pewne porozumienia w zakresie ograniczania szkodliwych gałęzi przemysłu. W szczególności 22 marca 1985 r. została przyjęta Konwencja wiedeńska o ochronie warstwy ozonowej, w której państwa uczestniczące w konwencji zgodziły się na konieczność prowadzenia systematycznych i podstawowych badań dotyczących warstwy ozonowej, w celu włączenia do wymogi prawne w celu ograniczenia i eliminacji emisji substancji niszczących warstwę ozonową, a także powołanie specjalnej instytucji międzynarodowej do promowania i koordynowania ochrony warstwy ozonowej – Sekretariatu Ozonu. Na spotkaniu w Helsinkach w 1989 roku zaplanowano całkowite wyeliminowanie stosowania chlorofluorowęglowodorów w produkcji do 2000 roku. Problem nie jest jednak tak prosty, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Faktem jest, że już wyprodukowane lodówki i klimatyzatory zgromadziły zbyt dużo CFC: ponieważ zwykle zawodzą, ilość szkodliwych gazów w atmosferze będzie rosła jeszcze przez wiele lat, nawet w przypadku całkowitego i natychmiastowego zakazu produkcja.

Aby osiągnąć trwały sukces, potrzebne są następujące kroki:
1) Kontynuuj monitorowanie warstwy ozonowej, aby szybko śledzić nieprzewidziane zmiany; zapewnienie wykonania przez kraje przyjętych umów;

2) Kontynuować prace nad identyfikacją przyczyn zmian w warstwie ozonowej i oceną szkodliwych właściwości nowych substancji chemicznych w odniesieniu do zubożenia warstwy ozonowej i ogólnego wpływu na zmiany klimatu;
3) Dalsze informowanie o technologiach i związkach zastępczych, które umożliwiają stosowanie pianek do chłodnictwa, klimatyzacji i termoizolacji bez uszkadzania warstwy ozonowej.

Bibliografia.

1. Nebel B., Nauka o środowisku, V.1 (Jak działa świat), M., 1993

2. Gvishiani DM, Klub Rzymski. Historia powstania, wybrane sprawozdania i przemówienia, materiały urzędowe, M., 1997

3. Mikael P. Todaro, Rozwój gospodarczy, M., 1997

4. http://www.cross.ru/soc/parn.shtml

5. http://www.germany.org.ru/ger_10.html

6. http://www.meteo.lv/public/27110.html

Wielu mieszkańców planety wie o warstwie ozonowej Ziemi tylko tyle, że pojawiła się w niej ogromna dziura, a to grozi powszechną katastrofą. Co jakiś czas w gazetach i magazynach pojawiają się artykuły, w których ludzie są przerażeni potencjalnymi problemami. Naukowcy mówią o nadchodzącej zmianie klimatu, która negatywnie wpłynie na całe życie na Ziemi. Czy to naprawdę? Czy warto się teraz martwić i czy naukowcy nie wyolbrzymiają ogromu nadchodzącej katastrofy? Czy w najbliższej przyszłości grozi nam zniszczenie warstwy ozonowej i jak może to wpłynąć na klimat? Spróbujmy wszystko rozgryźć.

Gdzie znajduje się

Na początek zastanówmy się, czym jest ozon i jaką rolę odgrywa w przyrodzie. Nad powierzchnią Ziemi, na wysokości od siedmiu do dziewiętnastu kilometrów, atmosfera składa się z warstwy ozonu. Jest to specjalna forma tlenu. Co więcej, na biegunach znajduje się niżej - na wysokości 7-8 kilometrów, a na równiku - znacznie wyżej, w odległości 17-18 kilometrów od powierzchni ziemi. Dzięki temu rozkłada się bardzo nierównomiernie.

Jeśli przeanalizujemy ozon z punktu widzenia reakcji chemicznych, otrzymamy następujący obraz. Ze względu na silne działanie promieniowania ultrafioletowego Słońca, cząsteczka tlenu, która tworzy powłokę powietrzną Ziemi, dołączyła do siebie trzeci atom tlenu. Tak powstał ozon.

ważny cel

Warto zaznaczyć, że duża ilość ozonu w atmosferze to ogromny plus dla naszej Ziemi. Im więcej, tym lepiej pochłania promienie ultrafioletowe. Właściwie to jest jego głównym celem. Nie myśl jednak, że warstwa ozonowa atmosfery jest grubą poduszką, która niezawodnie chroni Ziemię przed gorącymi promieniami Słońca.

Nie. Warstwa ozonowa jest bardzo, bardzo cienka. Abyś mógł wizualnie wyobrazić sobie jego skalę, możesz podać przykład. Zajmujemy obszar 45 kilometrów kwadratowych. Jeśli cały ozon dostępny w ziemskiej atmosferze jest równomiernie na nim rozłożony, to jego grubość wyniesie… tylko 0,3 cm, co wydaje się niewiarygodne! W jaki sposób tak cienki „płaszcz” ochronny chronił ludzkość przed gorącym słońcem przez wiele tysiącleci? Jednak tak jest.

Biorąc pod uwagę znaczenie warstwy ozonowej i jej stosunkowo niewielką ilość, należy dołożyć wszelkich starań, aby ochrona pozostała nienaruszona. W końcu, aby go zniszczyć - dużo umysłu nie jest potrzebne, ale przywrócenie go jest prawie niemożliwe.

Pachnie jak ozon

Czasami po deszczu, zwłaszcza latem, powietrze staje się wyjątkowo świeże, przyjemne, a ludzie mówią: „Pachnie ozonem”. Nie jest to w żadnym wypadku wyrażenie figuratywne. Rzeczywiście, pewna ilość ozonu częściowo przenika do niższych warstw atmosfery z prądami górnego powietrza. Jest to tak zwany użyteczny ozon. Nadaje też atmosferze niezwykłej świeżości. Często to zjawisko można zaobserwować po burzach.

Ale jest też bardzo szkodliwy, niezwykle niebezpieczny dla ludzi ozon. Spaliny i emisje przemysłowe, podlegające działaniu światła słonecznego, wchodzą w reakcję fotochemiczną. W efekcie powstaje tzw. ozon przyziemny. Jest bardzo szkodliwy dla zdrowia ludzkiego. Najczęściej taki ozon występuje w aglomeracjach i dużych miastach. Wdychanie takiego powietrza jest niezwykle niebezpieczne, ponieważ gaz ten niekorzystnie wpływa na oskrzela i płuca i niszczy je. Jeśli osoba wdycha takie powietrze, może doświadczyć ataków astmy, bólów w klatce piersiowej, zawałów serca, zawrotów głowy.

Z powodu złej sytuacji ekologicznej cierpią nie tylko ludzie, ale także rośliny przy drogach. Jednak na dużych wysokościach znaczenie warstwy ozonowej jest trudne do przecenienia. Gdyby nie to, ludzkość wypaliłaby się już od promieniowania ultrafioletowego.

Dziura wielkości lądu stałego

Warstwa ozonowa ziemi została odkryta przez naukowców w latach 70. XX wieku. Jednocześnie fizycy określili jego wartość i opisali w artykułach naukowych. Ale zaledwie półtorej dekady później naukowcy zmierzyli się z globalnym problemem warstwy ozonowej. Brytyjscy naukowcy dokonali w 1985 roku odkrycia, które przeraziło cały świat i zmusiło do innego spojrzenia na rozwój nowoczesnego przemysłu.

Nad Antarktydą naukowcy odkryli ogromną „dziurę”. Warstwa ozonowa nad tym kontynentem była całkowicie nieobecna. Co więcej, dziura była przerażająca pod względem wielkości - wielkości Stanów Zjednoczonych.

Doświadczalnie stwierdzono, że w atmosferze nad najzimniejszym kontynentem Ziemi w dużych ilościach występują związki, które powstają podczas oddziaływania ozonu i chloru. Tym samym potwierdziła się teoria, że ​​chlor niszczy ozon.

Niebezpieczne freony

Naukowcy udowodnili, że freony, które są masowo stosowane w lodówkach i klimatyzatorach, a także w licznych puszkach aerozolowych, niekorzystnie wpływają na warstwę ozonową. Po prostu wydaje nam się, że spryskaliśmy włosy lakierem i nic strasznego się nie stało. Ale wyobraź sobie, że takie mikroemisje dokonują codziennie miliony konsumentów! Teraz skala się zbliża, ponieważ każdy z nas niszczy warstwę ozonową!

Powodem zniszczenia jest to, że cząsteczki freonu wchodzą w interakcję z cząsteczkami ozonu. Promieniowanie słoneczne powoduje, że freony uwalniają chlor. Rozszczepia ozon, w wyniku czego powstaje tlen atomowy i zwykły. W miejscu, w którym zachodzi ta interakcja, warstwa ozonowa całkowicie zanika.

Oczywiście największe szkody dla warstwy ozonowej przynoszą emisje przemysłowe. Ale używanie w domu leków zawierających freon, w taki czy inny sposób, ma również wpływ na niszczenie ozonu.

Środki ochronne

Po tym, jak naukowcy udokumentowali niszczenie warstwy ozonowej, politycy zaczęli zastanawiać się, jak ją uratować. W końcu jest to ważne nie dla jednego kraju, ale dla całej ludzkości. Na całym świecie odbył się szereg konsultacji i spotkań na ten temat, w których wzięli udział przedstawiciele wszystkich krajów, w których przemysł jest rozwinięty.

W 1985 roku przyjęto Konwencję o Ochronie Warstwy Ozonowej. Została podpisana przez przedstawicieli 44 państw. Rok później podpisano kolejny ważny dokument - Protokół Montrealski. Zgodnie z jej postanowieniami produkcja i konsumpcja substancji niszczących ozon zostały znacznie ograniczone na świecie.

Niektórzy próbowali przeciwstawić się tym zakazom. Ale dla każdego kraju ustalono jasne kontyngenty dla niebezpiecznych branż, których nie można przekroczyć. W końcu zagrożony jest los całej ludzkości.

Ochrona warstwy ozonowej w Rosji

W naszym kraju na ten problem również zwraca się dużą uwagę. Zgodnie z obowiązującym ustawodawstwem Federacji Rosyjskiej warstwa ozonowa jest jednym z ważnych obiektów przyrodniczych. Podlega ochronie prawnej. Ustawa „O ochronie środowiska” (art. 4) reguluje środki ochronne mające na celu ochronę tego obiektu przyrodniczego przed uszkodzeniem, zanieczyszczeniem, zniszczeniem i wyczerpaniem.
Artykuł 56 ustawy opisuje środki ochrony warstwy ozonowej Ziemi. Pomiędzy nimi:

• organizacja obserwacji tego obiektu przyrodniczego;
• stały monitoring zmian klimatu, które powstają pod wpływem działalności podmiotów gospodarczych lub w wyniku innych procesów;
• ścisłe przestrzeganie norm emisji szkodliwych substancji do atmosfery;
• regulowanie produkcji chemikaliów zubożających warstwę ozonową;
• nakładanie kar i kar za naruszenie powyższych wymagań.

Istnieje kilka międzynarodowych organizacji i inspekcji, które uważnie monitorują, w jaki sposób podejmowane są działania mające na celu ochronę warstwy ozonowej w różnych krajach świata.

Wędrująca dziura

Jeśli założymy, że dziura ozonowa będzie się stale powiększać, a jest to całkiem możliwe, to ludzkości grozi śmierć. I nie jest to przesada. Dlatego zachowanie warstwy ozonowej ma dziś ogromne znaczenie we wszystkich krajach.

Warto zauważyć, że dziura ozonowa jest niestabilna. Gdy tylko ilość szkodliwych emisji do atmosfery zostanie zmniejszona, dziura ozonowa zaczyna się stopniowo zacieśniać. Cząsteczki ozonu wnikają do niego z tych części atmosfery, które znajdują się w pobliżu. Ale jest tu inny czynnik ryzyka. Na terenach sąsiednich w rezultacie ilość ozonu jest znacznie zmniejszona. Warstwa staje się cieńsza.

Czynniki ryzyka

Tymczasem naukowcy nadal prowadzą badania i straszą nas rozczarowującymi wnioskami. Doszli do tego wniosku. Jeśli ilość ozonu zmniejszy się tylko o jeden procent w górnych warstwach atmosfery, to np. wzrost raka skóry nastąpi o 3-6%. Ponadto promienie ultrafioletowe w dużych ilościach niekorzystnie wpływają na układ odpornościowy człowieka. Staje się bardziej podatny na choroby zakaźne. Być może to wyjaśnia fakt, że w XXI wieku coraz więcej osób cierpi na nowotwory złośliwe.

Zwiększone promieniowanie ultrafioletowe również negatywnie wpływa na przyrodę. Niszczy komórki roślinne, zaczynają mutować i wytwarzają mniej tlenu. I choć warstwa ozonowa jest wysoka i tego nie czujemy, to trudno przecenić jej znaczenie dla przyrody.

Wpływa na wiatr, opady i temperaturę

Zdaniem naukowców przerzedzenie warstwy ozonowej bezpośrednio wpływa na klimat naszej planety. Czy zauważyłeś, że z każdym rokiem pogoda staje się coraz bardziej zmienna?

Warstwa ozonowa jest nie tylko „parasolem” dla promieniowania ultrafioletowego, ale także rodzajem osłony dla Ziemi. Zatrzymuje ciepło, które rozprasza się z powierzchni naszej planety. Im cieńsza warstwa ozonowa, tym szybciej ochładza się ciepłe powietrze na powierzchni Ziemi. Jak zauważają naukowcy, temperatura powietrza na planecie z roku na rok stopniowo spada. Przyczynia się to do zmiany kierunku przeważających wiatrów. Pogoda staje się niezwykle zmienna.

przerażające liczby

Oto kilka suchych statystyk, które wskazują na nadchodzącą katastrofę. Od 1979 roku do dnia dzisiejszego nastąpił spadek rocznej zawartości ozonu o około 4-5 proc. A na środkowych szerokościach geograficznych ta liczba jest jeszcze wyższa - warstwa ozonowa stała się o 7 procent mniejsza.

A jeśli wcześniej naukowcy odkryli dziurę ozonową tylko nad Antarktydą, to dziś na mapie pojawiły się inne miejsca, w których ta warstwa ochronna nie jest obserwowana. Eksperci zidentyfikowali kilka mniejszych dziur nad Arktyką i sąsiednimi regionami półkuli północnej.

Ale są też optymistyczne raporty. Po tym, jak ludzkość zaniepokoiła się problemem zachowania warstwy ozonowej i opracowano szereg środków ochronnych i zaporowych, sytuacja nieco się ustabilizowała. Możemy więc śmiało powiedzieć, że jeśli zachowujemy się rozsądnie, możemy rozwiązać ten problem.

Wybierz jedną poprawną odpowiedź z kilku podanych.

1. Globalne problemy środowiskowe są spowodowane przede wszystkim przez:

a) procesy geologiczne;
b) czynniki przestrzenne;
c) wysokie tempo postępu;
d) zmiany klimatyczne.

2. Główne czynniki naturalne wpływające na wielkość populacji ludzkich to:

a) cechy terenu;
b) zasoby żywności i choroby;
c) cechy klimatyczne;
d) położenie geograficzne kraju.

3. Racjonalne zarządzanie przyrodą oznacza:

a) działania mające na celu zaspokojenie potrzeb ludzkości;
b) działania mające na celu naukowe wykorzystanie, reprodukcję i ochronę zasobów naturalnych;
c) wydobycie i przeróbka kopalin;
d) środki zapewniające działalność przemysłową i gospodarczą osoby.

4. Zasoby mineralne wnętrzności planety obejmują:

a) niewyczerpane zasoby naturalne;
b) odnawialne zasoby naturalne;
c) nieodnawialne zasoby naturalne;
d) uzupełnianie zasobów.

5. Wylesianie prowadzi do:

a) zwiększenie różnorodności gatunkowej ptaków;
b) wzrost różnorodności gatunkowej ssaków;
c) ograniczenie parowania;
d) naruszenie reżimu tlenowego.

6. Brak wody pitnej spowodowany jest przede wszystkim:

a) efekt cieplarniany;
b) zmniejszenie objętości wód gruntowych;
c) zanieczyszczenie zbiorników wodnych;
d) zasolenie gleby.

7. Efekt cieplarniany powstaje w wyniku akumulacji w atmosferze:

a) tlenek węgla;
b) dwutlenek węgla;
c) dwutlenek azotu;
d) tlenki siarki.

8. Ważną rolą atmosfery jest to, że chroni ona żywe organizmy przed:

a) gwałtowne wahania temperatury;
b) substancje rakotwórcze;
c) skażenie radioaktywne;
d) patogeny.

9. Organizmy żywe chronią przed twardym promieniowaniem ultrafioletowym:

a) para wodna;
b) chmury;
c) warstwa ozonowa;
d) azot.

10. Zniszczenie warstwy ozonowej prowadzi do wzrostu chorób:

a) przewód pokarmowy;
b) układ sercowo-naczyniowy;
c) skóra;
d) narządy oddechowe.

11. Gdy świetlówki ulegają zniszczeniu, uwalniają się jony niebezpieczne dla zdrowia:

a) rtęć;
b) ołów;
c) wapń;
d) kobalt.

12. Najczęstsze choroby, które pojawiają się w wyniku degradacji środowiska to:

a) choroby układu mięśniowo-szkieletowego;
b) choroby zakaźne;
c) choroby sercowo-naczyniowe i onkologiczne;
d) choroby przewodu pokarmowego.

13. Substancje powodujące raka nazywane są:

a) biogeniczne;
b) rakotwórcze;
c) pirogenny;
e) abiogenny.

14. Największa liczba substancji zanieczyszczających biosferę przypada na:

a) przedsiębiorstwa przemysłu chemicznego i węglowego;
b) rolnictwo;
c) codzienne czynności osoby;
d) pojazdy.

Odpowiedzi: 1 w; 2 - b; 3 - b; 4 - w; 5 - d; 6 - w; 7 - b; 8 - a; 9 - w; 10 - w; 11 - a; 12 - w; 13 - b; 14-a.

Według materiałów:

Prishchepina I.A., Zacharova G.A. itp. Biologia. Zadania testowe. - Mińsk: Nowa wiedza, 2005.

Globalne zmiany w atmosferze. Zniszczenie warstwy ozonowej. Problemy kontynentalne, przyczyny wymierania wielu tropikalnych gatunków roślin i zwierząt. Efekt cieplarniany i możliwe konsekwencje zmian klimatycznych. Zagrożenie ekosystemów i bioróżnorodności.

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy korzystający z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.

Efekty cieplarniane i zubożenie warstwy ozonowej

Wpływ reżimu termicznego powierzchni Ziemi na stan atmosfery. Ochrona planety przed promieniowaniem ultrafioletowym za pomocą osłony ozonowej. Zanieczyszczenie atmosfery i zubożenie warstwy ozonowej jako problemy globalne. Efekt cieplarniany, zagrożenie globalnym ociepleniem.

streszczenie, dodane 13.05.2013

Zmiana klimatu to jeden z globalnych problemów środowiskowych

Wpływ człowieka na środowisko. Podstawy problemów środowiskowych. Efekt cieplarniany (globalne ocieplenie): historia, znaki, możliwe konsekwencje środowiskowe i sposoby rozwiązania problemu. Kwaśne wytrącanie. Zniszczenie warstwy ozonowej.

praca semestralna, dodana 15.02.2009

Problemy ekologiczne

Lokalne, regionalne i globalne problemy środowiskowe naszych czasów. Ocieplenie klimatu, jego przyczyny i konsekwencje. Śmierć i wylesianie. Problem środowiskowy warstwy ozonowej. Zanieczyszczenie wód odpadami produkcyjnymi. Problemy wymierania gatunków.

prezentacja, dodano 19.02.2012

Problemy ekologiczne Republiki Białoruś

Globalne problemy środowiskowe: zmniejszenie bioróżnorodności Ziemi, degradacja ekosystemów; ocieplenie klimatu; zniszczenie warstwy ozonowej; zanieczyszczenie atmosfery, wody, ziemi; wzrost światowej populacji. Stan środowiska w Republice Białorusi.

streszczenie, dodane 24.10.2011

Efekt cieplarniany: przyczyny i konsekwencje

Istota idei mechanizmu efektu cieplarnianego, jego główne przyczyny i możliwe konsekwencje, rola chemikaliów. Globalna zmiana klimatu i czynniki jej wpływu nie przyspieszają ani nie spowalniają procesu ocieplenia, pięć z jego możliwych scenariuszy.

streszczenie, dodane 27.01.2010

Globalne problemy środowiskowe

Globalne zmiany w środowisku pod wpływem człowieka. Problemy zanieczyszczenia atmosfery, gleby i wód Oceanu Światowego, zubożenie warstwy ozonowej, kwaśne deszcze, efekt cieplarniany. Podstawowe warunki zachowania równowagi i harmonii z naturą.

prezentacja, dodano 22.10.2015

Efekt cieplarniany

Oddziaływanie antropogeniczne, ładunek technogeniczny, wzrost populacji jako przyczyny akumulacji dwutlenku węgla w atmosferze. Efekt cieplarniany i globalne problemy środowiskowe: redukcja potencjału zasobów naturalnych, trwałość krajobrazów i geosystemów.

praca semestralna, dodana 12.02.2010

Globalne problemy środowiskowe

Istota globalnych problemów środowiskowych. Niszczenie środowiska naturalnego. Zanieczyszczenie atmosfery, gleby, wody. Problem warstwy ozonowej, kwaśne deszcze. Przyczyny efektu cieplarnianego. Sposoby rozwiązywania problemów przeludnienia planety, kwestie energetyczne.

prezentacja, dodana 11.05.2014

Ekologiczne problemy atmosfery.

Pierwszą przyczyną zniszczenia warstwy ozonowej Ziemi jest

Kwaśne wytrącanie. Problem warstwy ozonowej w atmosferze. Pojęcie efektu cieplarnianego

Lokalny kryzys ekologiczny. Ekologiczne problemy atmosfery. Problem warstwy ozonowej. Pojęcie efektu cieplarnianego. Kwaśny deszcz. Konsekwencje kwaśnych deszczy. Samooczyszczanie atmosfery. Jakie są główne priorytety? Co ważniejsze ekologia czy postęp naukowo-techniczny.

streszczenie, dodane 14.03.2007

Problemy globalne

Źródła zanieczyszczenia powietrza aerozolem sztucznym: elektrociepłownie, fabryki, fabryki. Problemy globalne: niszczenie środowiska naturalnego, zanieczyszczenie atmosfery, gleby, wody. Aktualne problemy warstwy ozonowej i wytrącania kwaśnego. Rozwiązywanie problemów środowiskowych.

prezentacja, dodana 25.09.2011

Warstwa ozonowa- część stratosfery na wysokości od 12 do 50 km (w tropikalnych szerokościach geograficznych 25-30 km, w umiarkowanych szerokościach geograficznych 20-25, w polarnych 15-20), w której pod wpływem promieniowania ultrafioletowego od Słońca, molekularne tlen dysocjuje na atomy, które następnie łączą się z innymi cząsteczkami O2, tworząc ozon (O3). Stosunkowo wysokie stężenie ozonu (około 8 ml/m³) pochłania niebezpieczne promienie ultrafioletowe i chroni wszystko, co żyje na lądzie, przed szkodliwym promieniowaniem.

Etapy niszczenia warstwy ozonowej:

1) Emisje: w wyniku działalności człowieka, a także w wyniku naturalnych procesów na Ziemi, wydzielają się (uwalniają) gazy zawierające halogeny (brom i chlor), ᴛ.ᴇ. substancje zubożające warstwę ozonową.

2) Akumulacja (wyemitowane gazy zawierające halogeny gromadzą się (kumulują) w dolnych warstwach atmosfery i pod wpływem wiatru i przepływów powietrza przemieszczają się w rejony, które nie znajdują się w bezpośredniej bliskości źródeł takich emisji gazów).

3) Ruch (nagromadzone gazy zawierające halogeny przemieszczają się do stratosfery za pomocą prądów powietrza).

4) Transformacja (większość gazów zawierających halogeny, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ze Słońca w stratosferze, zamienia się w łatwo reagujące gazy halogenowe, dzięki czemu niszczenie warstwy ozonowej w rejonach polarnych kuli ziemskiej jest względnie bardziej aktywny).

5) Reakcje chemiczne (łatwo reagujące gazy halogenowe powodują destrukcję ozonu stratosferycznego; czynnikiem przyczyniającym się do reakcji są polarne chmury stratosferyczne).

6) Usuwanie (pod wpływem prądów powietrza łatwo reagujące gazy halogenowe powracają do troposfery, gdzie pod wpływem wilgoci i deszczu obecnych w chmurach są one oddzielane, a tym samym całkowicie usuwane z atmosfery).

Przyczyny zniszczenia systemu operacyjnego:

Po pierwsze,- ϶ᴛᴏ starty rakiet kosmicznych. Spalanie paliwa „wypala” duże dziury w warstwie ozonowej. Kiedyś zakładano, że te „dziury” są zacieśniane. Okazało się, że nie. Οʜᴎ już od dłuższego czasu. Po drugie, samoloty lecące na wysokości 12-15 km. Para i inne emitowane przez nie substancje niszczą ozon. Ale jednocześnie samoloty lecące poniżej 12 km powodują wzrost ozonu. W miastach jest jednym ze składników smogu fotochemicznego. . Po trzecie- Tlenki azotu. Wyrzucane są przez te same samoloty, ale większość z nich jest uwalniana z powierzchni gleby, zwłaszcza podczas rozkładu nawozów azotowych.

Konsekwencje:

Wpływa to negatywnie nie tylko na wszystkie żywe istoty: ludzi, zwierzęta, rośliny, lasy tropikalne, ale także przedmioty. Na przykład, jeśli warstwa ozonowa stanie się zbyt cienka, guma używana w gospodarstwie będzie trwać znacznie krócej. Organizmy wodne żyjące w górnych warstwach wody przestaną istnieć. Fauna dżungli Amazo z pytonami i papugi. Połowy ryb i plony rolne znacznie się zmniejszą. Niewątpliwie zniszczenie warstwy ozonowej dotknie również ludzi. Ludzkość będzie chorować dwa razy częściej, ponieważ system odpornościowy zostanie znacznie osłabiony. Twoje szanse na raka skóry i zaćmę wzrosną.

Naukowcy sugerują, że zmniejszenie warstwy ozonowej o 1% doprowadzi do aktywnego rozprzestrzeniania się chorób. Na przykład liczba przypadków raka skóry wzrośnie o 10 000 razy, a zaćmy oka o 100 000. Skłonność człowieka do chorób układu oddechowego i płuc gwałtownie wzrośnie.

Naukowcy szukają sposoby na przywrócenie warstwa ozonowa.

Czy można uchronić warstwę ozonową przed zniszczeniem?

Początkowo w tym celu proponowano stworzenie fabryk do produkcji ozonu, po czym miałby być dostarczany samolotami do atmosfery. Inną opcją jest zbudowanie zasilanych laserem balonów zasilanych energią słoneczną, które wykorzystują tlen do wytwarzania ozonu. Najbardziej realistycznym wyjściem z tej sytuacji jest ograniczenie wylesiania i powiększanie terenów zielonych.

49) Zwyczajowo nazywa się broń jądrową, której niszczący efekt jest spowodowany energią uwalnianą podczas rozszczepienia jądrowego lub reakcji syntezy jądrowej. Jest to najpotężniejszy rodzaj broni masowego rażenia.

Wybuchy jądrowe mogą odbywać się na powierzchni ziemi (woda), pod ziemią (woda) lub w powietrzu na różnych wysokościach. Z tego powodu wyróżnia się następujące rodzaje wybuchów jądrowych: naziemne, podziemne, podwodne, powietrzne i na dużych wysokościach. Najbardziej charakterystycznymi rodzajami wybuchów jądrowych są ziemia i powietrze.

Czynniki niszczące wybuch jądrowy : fala uderzeniowa, promieniowanie świetlne wybuchu jądrowego, promieniowanie przenikliwe, skażenie radioaktywne obszaru i impuls elektromagnetyczny.

1) Fala uderzeniowa (SW)- obszar ostro sprężonego powietrza rozchodzącego się we wszystkich kierunkach od środka wybuchu z prędkością ponaddźwiękową pod wysokim ciśnieniem

Oddziaływanie HC na ludzi powinno być bezpośrednie i pośrednie. Przy bezpośrednim narażeniu przyczyną urazu jest chwilowy wzrost ciśnienia powietrza, który jest odbierany jako ostry cios prowadzący do złamań, uszkodzenia narządów wewnętrznych i pęknięcia naczyń krwionośnych. Przy oddziaływaniu pośrednim ludzie są zdumieni latającymi gruzami budynków i konstrukcji, kamieniami, drzewami, potłuczonym szkłem i innymi przedmiotami.

Stopień uszkodzenia przez falę uderzeniową różnych obiektów zależy od mocy i rodzaju wybuchu, wytrzymałości mechanicznej (stabilności obiektu), a także od odległości, na której nastąpił wybuch, ukształtowania terenu i położenia obiektów na Ziemia.

Przeczytaj także

— Zniszczenie warstwy ozonowej

W latach 70. XX wiek pojawił się komunikat o regionalnych spadkach zawartości ozonu w stratosferze. Szczególnie zauważalna była sezonowo pulsująca nad Antarktydą dziura ozonowa o powierzchni ponad 10 mln km2, w której zawartość ozonu przypadała na lata 80-te. spadła o prawie 50%. Inni, „wędrujący”… [czytaj więcej].

- ZUBOŻENIE WARSTWY OZONOWEJ

Obecnie nastąpiło pogorszenie stanu warstwy ozonowej i powstawanie „dziur ozonowych” (obszary o niskiej zawartości ozonu) nad biegunami Ziemi, co stanowi zagrożenie dla środowiska. Tymczasowe „dziury” pojawiają się również na rozległych obszarach poza biegunami (w… [czytaj więcej].

Ministerstwo Edukacji Republiki Białoruś

instytucja edukacyjna

"BIAŁORUSKI PAŃSTWOWY WYŻSZOŚĆ INFORMATYKI I RADIOELEKTRONIKI"

Instytut Technologii Informacyjnych

Specjalność ITiUTS

TEST

(nadzorowany samodzielny nauczyciel)

praca studencka)

Zgodnie z kursem Podstawy ekologii i oszczędzania energii

Numer opcji 32

Ukończone przez studenta III roku

Grupy nr 182425

Numer księgi rekordów: 182425-20

Imię i nazwisko: Grishko Jekaterina Nikołajewna

Adres: 231201 obwód grodzieński

Ostrovets, ul. Volodarskogo 17/12

Tel.: +375336859213

Mińsk, 2013

1. Główne przyczyny zmian klimatycznych na Ziemi, niszczenie warstwy ozonowej, wyczerpywanie się zasobów naturalnych. Możliwe konsekwencje tych zmian.

Postęp naukowo-techniczny postawił przed ludzkością szereg nowych, bardzo złożonych problemów, z którymi w ogóle się nie spotkała lub problemy te nie miały tak dużej skali. Wśród nich szczególne miejsce zajmuje relacja człowieka ze środowiskiem. W ostatnim stuleciu przyroda znalazła się pod presją 4-krotnego wzrostu populacji i 18-krotnego wzrostu światowej produkcji.

Naukowcy twierdzą, że z lat 60-70 XX wieku. zmiany w środowisku pod wpływem człowieka stały się globalne, to znaczy dotyczą wszystkich krajów świata bez wyjątku, dlatego nazywa się je globalnymi. Wśród nich najbardziej istotne są:

♦ zmiany klimatyczne Ziemi;

♦ zniszczenie warstwy ozonowej;

♦ transgraniczny transfer szkodliwych zanieczyszczeń i zanieczyszczeń powietrza;

♦ wyczerpywanie się zasobów wody słodkiej i zanieczyszczenie wód Oceanu Światowego;

♦ wyczerpywanie się różnorodności biologicznej;

♦ zanieczyszczenie gleby, niszczenie pokrywy glebowej itp.

Globalne ocieplenie. W wyniku przestudiowania materiałów z obserwacji meteorologicznych we wszystkich regionach globu ustalono, że klimat podlega pewnym zmianom. Rozpoczęty pod koniec XIX wieku. ocieplenie szczególnie nasiliło się w latach 20.-30. XX wieku, ale potem zaczęło się powolne ochładzanie, które ustało w latach 60. XX wieku. Badania geologów osadów osadów skorupy ziemskiej wykazały, że w minionych epokach zaszły znacznie większe zmiany klimatyczne. Ponieważ zmiany te były spowodowane naturalnymi procesami, nazywa się je naturalnymi.

Wraz z czynnikami naturalnymi, działalność gospodarcza człowieka ma coraz większy wpływ na globalne warunki klimatyczne. Wpływ ten zaczął się ujawniać tysiące lat temu, kiedy w związku z rozwojem rolnictwa w regionach suchych zaczęto powszechnie stosować sztuczne nawadnianie. Rozprzestrzenianie się rolnictwa w strefie leśnej doprowadziło również do pewnych zmian klimatycznych, ponieważ wymagało wylesiania na dużych obszarach. Zmiany klimatyczne były jednak ograniczane głównie przez zmiany warunków meteorologicznych w dolnej warstwie powietrza na obszarach, na których prowadzono znaczną działalność gospodarczą.

W drugiej połowie XX wieku. W związku z szybkim rozwojem przemysłu i wzrostem dostępności energii na całej planecie pojawiły się perspektywy zmian klimatycznych. Współczesne badania naukowe ustaliły, że wpływ działalności antropogenicznej na globalny klimat związany jest z działaniem kilku czynników, z których najważniejsze to:

♦ wzrost ilości atmosferycznego dwutlenku węgla, a także niektórych innych gazów dostających się do atmosfery w toku działalności gospodarczej, co potęguje w niej efekt cieplarniany;

♦ wzrost masy aerozoli atmosferycznych;

♦ wzrost ilości energii cieplnej wytwarzanej w procesie działalności gospodarczej i uwalnianej do atmosfery.

Pierwsza z tych przyczyn antropogenicznych zmian klimatu ma największe znaczenie. Wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze determinowany jest powstawaniem CO2 w wyniku spalania węgla, ropy naftowej i innych paliw. Oprócz dwutlenku węgla na efekt cieplarniany atmosfery może wpływać wzrost zanieczyszczeń innych gazów – metanu, tlenku azotu, ozonu, chlorofluorowęglowodorów.

W przeciwieństwie do gazów, które stanowią drobne zanieczyszczenia w powietrzu atmosferycznym, dopływ dwutlenku węgla do atmosfery jest tak duży, że zatrzymanie tego procesu w nadchodzących dziesięcioleciach jest technicznie niewykonalne. Ponadto zużycie energii w krajach rozwijających się zaczyna szybko rosnąć.

Stopniowy wzrost ilości CO2 w atmosferze ma już zauważalny wpływ na klimat Ziemi, zmieniając go w kierunku ocieplenia. Nasila się ogólny trend wzrostowy temperatury powietrza obserwowany w XX wieku, co już doprowadziło do wzrostu średniej temperatury powietrza o 0,5 oC.

W wyniku czterokrotnego wzrostu w drugiej połowie XX wieku. ilość emisji dwutlenku węgla sprawiła, że ​​atmosfera Ziemi zaczęła się nagrzewać w coraz szybszym tempie. Według prognoz ONZ w XXI wieku. średnia temperatura wzrośnie jeszcze bardziej - o 1,2-3,5"C, co spowoduje topnienie lodowców i polarnych czap lodowych, podniesie poziom Oceanu Światowego, zagrozi setkom milionów mieszkańców obszarów przybrzeżnych i całkowicie powodzi niektórych wysp i powodują rozwój innych negatywnych procesów, przede wszystkim pustynnienia ziem.

Wraz z nasileniem się trendów ocieplenia, wzorce pogodowe stają się bardziej niestabilne, a klęski żywiołowe związane z klimatem stają się bardziej destrukcyjne. Rosną szkody wyrządzone gospodarce światowej przez klęski żywiołowe. Tylko w 1998 r. przekroczył on szkody spowodowane przez klęski żywiołowe w latach 80., zginęły dziesiątki tysięcy ludzi, a około 25 milionów „uchodźców ekologicznych” zostało zmuszonych do opuszczenia swoich domów.

Zniszczenie warstwy ozonowej Ziemi. Główna ilość ozonu powstaje w górnej warstwie atmosfery - stratosferze, na wysokości od 10 do 45 km. Warstwa ozonowa chroni całe życie na Ziemi przed ostrym promieniowaniem ultrafioletowym słońca. Pochłaniając to promieniowanie, ozon znacząco wpływa na rozkład temperatury w górnych warstwach atmosfery, co z kolei wpływa na klimat.

Całkowita ilość ozonu i jego rozmieszczenie w atmosferze jest wynikiem złożonej i nie do końca poznanej równowagi dynamicznej procesów fotochemicznych i fizycznych, które determinują jego powstawanie, niszczenie i transport. Od około lat 70-tych XX wieku. następuje globalny spadek ilości ozonu stratosferycznego. Na niektórych obszarach Antarktydy we wrześniu-październiku wartości całkowitej zawartości ozonu spadają o 60%, w środkowych szerokościach geograficznych obu półkul spadek wynosi 4-5% na dekadę. Zubożenie warstwy ozonowej planety prowadzi do zniszczenia istniejącej biogenezy oceanu na skutek śmierci planktonu w strefie równikowej, zahamowania wzrostu roślin, gwałtownego wzrostu chorób oczu i nowotworów, a także chorób związanych z osłabienie układu odpornościowego ludzi i zwierząt, wzrost zdolności oksydacyjnej atmosfery, korozja metali itp. .d.

F. Rowland i M. Molino (Berkeley) uzasadnili punkt widzenia obecnie akceptowany przez społeczność światową, że chlorofluorowęglowodory (CFC) - substancje, które w normalnych warunkach są obojętne - dostają się do stratosfery i ulegają zniszczeniu pod wpływem promieniowania ultrafioletowego Słońce uwalnia wolny chlor, który bierze udział w katalitycznych reakcjach niszczenia ozonu. CFC są szeroko stosowane jako gazy wypełniające w aerozolach, w produkcji miękkich i twardych pianek, jako freony w chłodnictwie i klimatyzacji, jako rozpuszczalniki w produkcji przemysłowej itp. W atmosferze jedna cząsteczka takiego gazu obojętnego może zniszczyć do 1000 cząsteczek ozonu, a niektóre CFC mogą utrzymywać się w atmosferze przez ponad 100 lat.

Wyczerpywanie się zasobów wody słodkiej. W latach 1900-1995 światowe zużycie słodkiej wody wzrosło sześciokrotnie, ponad dwukrotnie szybciej niż tempo wzrostu populacji. Już prawie jedna trzecia ludności świata żyje w krajach, w których ilość zużywanej wody jest o 10% wyższa niż całkowita ilość dostępnych rezerw. Jeśli obecne trendy utrzymają się, do 2025 r. dwie trzecie ludzi na Ziemi będzie żyło w niedostatku.

Głównym źródłem zaopatrzenia ludzkości w słodką wodę jest, ogólnie rzecz biorąc, aktywnie odnawialne wody powierzchniowe, których ilość wynosi około 39 000 km3 rocznie. Jeszcze w latach 70. te ogromne roczne odnawialne zasoby słodkiej wody dostarczały średnio około 11 tys. m3 na mieszkańca kuli ziemskiej, w latach 80. podaż zasobów wodnych na mieszkańca spadła do 8,7 tys. XX wiek. - do 6,5 tys. m3/rok. Biorąc pod uwagę prognozę wzrostu populacji Ziemi do 2050 roku (do 9 miliardów ludzi), zaopatrzenie w wodę spadnie do 4,3 tys. m3/rok. Ludzkość jest zaniepokojona dość gwałtownym (prawie dwukrotnym) spadkiem dostaw świeżej wody pod koniec XX wieku.

Należy jednak wziąć pod uwagę, że podane dane średnie są zbyt uogólnione. Nierównomierne rozmieszczenie ludności i zasobów wodnych na całym świecie powoduje, że w niektórych krajach roczne zaopatrzenie ludności w zasoby słodkiej wody spada do 1000-2000 m3/rok (kraje RPA) lub wzrasta do 100 tys. m3/rok rok (Nowa Zelandia). Na tak obfitych w wodę i słabo zaludnionych obszarach, jak Alaska w Gujanie, dostępność zasobów wodnych na mieszkańca przekracza nawet 2 mln m3. Wpływ mają również wahania przepływu rzeki w czasie, gdy w niektórych krajach w latach suchych zasoby wody słodkiej zmniejszają się 3-4 razy; w niektórych częściach Afryki Północnej i Wschodniej przez kilka lat nie pada deszcz, a rzeki wysychają.

Wody gruntowe zaspokajają potrzeby jednej trzeciej ludności świata. Ludzkość szczególnie interesuje się ich irracjonalnym wykorzystaniem i metodami eksploatacji. Wydobycie wód podziemnych w wielu regionach świata odbywa się w takich ilościach, które znacznie przekraczają zdolność przyrody do ich odnawiania. Jest szeroko rozpowszechniony na Półwyspie Arabskim, w Indiach, Chinach, Meksyku, krajach WNP i USA. Następuje spadek poziomu wód gruntowych o 1-3 m rocznie.

W niektórych regionach świata istnieje intensywna konkurencja między państwami o zasoby wodne do nawadniania i wytwarzania energii elektrycznej, która najprawdopodobniej będzie się jeszcze bardziej nasilać wraz ze wzrostem liczby ludności. Obecnie Bliski Wschód i Afryka Północna najbardziej cierpią z powodu niedoborów wody, ale do połowy XXI wieku. Afryka Subsaharyjska dołączy do nich, ponieważ ich populacja w tym czasie podwoi się, a nawet potroi.

Zniszczenie pokrywy glebowej Ziemi. Problem zasobów ziemi stał się obecnie jednym z największych problemów globalnych, nie tylko z powodu ograniczonego funduszu ziemi na planecie, ale także dlatego, że naturalna zdolność pokrywy glebowej do wytwarzania produktów biologicznych rocznie zmniejsza się zarówno relatywnie (na mieszkańca o stopniowo rosnącej światowej populacji) i bezwzględnie (ze względu na zwiększone straty i degradację gleby w wyniku działalności człowieka).

Ludzkość bezpowrotnie straciła w swojej historii więcej żyznej ziemi niż zaorana na całym świecie (ponad 1,5 miliarda hektarów), zamieniając niegdyś urodzajne grunty orne w pustynie, nieużytki, bagna, krzaki, nieużytki, wąwozy. Wiele martwych pustyń świata jest wynikiem działalności człowieka. Proces tych nieodwracalnych strat trwa do dziś. Według najbardziej optymistycznych szacunków specjalistów ONZ prawie 2 miliardy hektarów ziemi ulega degradacji spowodowanej działalnością człowieka, co zagraża istnieniu prawie miliarda.

1.1. Zniszczenie warstwy ozonowej

Człowiek. Głównymi przyczynami tego są zasolenie gleby w wyniku nawadniania, a także erozja spowodowana nadmiernym wypasem, wylesianiem i pustynnieniem gruntów.

Erozja gleby jest znana człowiekowi od dawna, ale szczególnie rozwinęła się w czasach nowożytnych w związku z intensyfikacją rolnictwa, z wielokrotnym wzrostem obciążenia pokrywy glebowej.

Drugim najważniejszym procesem degradacji, również szeroko rozpowszechnionym na całym świecie, jest złożony zestaw różnych niekorzystnych wtórnych skutków nawadniania rolnictwa, wśród których wyróżnia się wtórne zasolenie i podlewanie gleb. Wzrost warstwy ornej gleby nawadnianej o zawartości soli do 1% obniża plon o jedną trzecią, a przy zawartości 2-3% plon całkowicie obumiera.

Wyczerpywanie się gleb ornych i pastwiskowych, spadek ich żyzności następuje na całym świecie w wyniku ich nieracjonalnego intensywnego użytkowania. Zachodzą inne procesy degradacji: podlewanie gleb w obszarach o wystarczającej lub nadmiernej wilgotności powietrza, zagęszczenie gleby i zanieczyszczenie technogeniczne. Każdego roku na całym świecie kolejne 20 milionów hektarów gruntów rolnych staje się nieodpowiednie do produkcji roślinnej z powodu degradacji gleby lub ingerencji w tereny miejskie. Jednocześnie oczekuje się, że popyt na żywność w krajach rozwijających się podwoi się w ciągu najbliższych 30 lat. Nowe grunty mogą i będą zagospodarowywane, ale będzie się to działo głównie w strefie ryzykownych upraw, gdzie gleby są jeszcze bardziej podatne na degradację.

Strony:123następne →

Dlaczego warstwa ozonowa jest potrzebna?

W 1912 roku francuscy fizycy Charles Fabry i Henri Buisson odkryli istnienie warstwy ozonowej. Naukowcy udowodnili, że cząsteczki ozonu są skoncentrowane w odległych warstwach atmosfery, które blokują krótkie fale widma słonecznego i praktycznie nie przepuszczają promieniowania ultrafioletowego na Ziemię.

Dalsze badania związków ozonu w atmosferze wykazały, że warstwa ozonowa zatrzymuje również ciepło słoneczne, co pozwala nam utrzymać odpowiednią do zamieszkania temperaturę na naszej planecie. Ponadto związki ozonu potrafią przekształcać niektóre szkodliwe chemikalia (np. metan, tlenki azotu) w związki przyjazne dla środowiska.

Funkcja ochronna warstwy ozonowej
porównywalna wytrzymałością do metalowej tarczy

Chociaż ilość związków ozonu w atmosferze jest stosunkowo niewielka, funkcja ochronna tak zwanej „warstwy ozonowej” jest porównywalna pod względem wytrzymałości do metalowej osłony. Gdyby warstwa ozonowa nie istniała, Ziemia byłaby poddawana stałemu promieniowaniu słonecznemu i innym destrukcyjnym wpływom z kosmosu. Istnieją powody, by sądzić, że bez istnienia warstwy ozonowej życie na Ziemi nie powstałoby w takiej formie, w jakiej je teraz obserwujemy.

Jak działa warstwa ozonowa?

Związki ozonu w atmosferze koncentrują się głównie w stratosferze – w odległości od 10 do 50 km od Ziemi. W sumie w atmosferze znajduje się około trzech tysięcy ton cząsteczek ozonu. W skali objętości całego powietrza atmosferycznego to całkiem sporo. Jeśli zbierzesz wszystkie cząsteczki ozonu razem i równomiernie rozprowadzisz je na Ziemi, grubość takiej warstwy wyniesie tylko 3-5 milimetrów. A jeśli wyobrazimy sobie, że wszystkie cząsteczki ozonu można skoncentrować w jednym miejscu, to otrzymamy kulkę gazową o średnicy zaledwie 14 km. Dla porównania: taka kula zawierająca całe powietrze atmosferyczne miałaby średnicę 2001 km.

Warstwę ozonową można poznać „bliżej” oglądając film wizualny „Bezcenny gaz. Ile ozonu jest w atmosferze? (w języku białoruskim).

Nawet stosunkowo niewielka ilość ozonu w atmosferze czyni cuda. Oprócz ochrony naszej planety przed niebezpiecznym promieniowaniem słonecznym, warstwa ozonowa sprawia, że ​​Ziemia jest unikalną planetą, tworząc tzw. inwersję temperatury. Za normalny przebieg temperatury uważa się spadek temperatury atmosfery wraz z odległością od Ziemi: im wyższy tym zimniej. Jednak warstwa ozonowa tworzy barierę, która zaburza normalny przebieg temperatury. Tam, gdzie znajduje się warstwa ozonowa, temperatura nagle zaczyna ponownie rosnąć.

Atmosferyczna warstwa ozonowa i inwersja temperatury

Inwersja temperatury wytworzona przez warstwę ozonową dzieli atmosferę na dwie części - troposferę i wszystko powyżej. Dzięki temu oddzieleniu w troposferze mogą tworzyć się warunki pogodowe odpowiednie do życia. Inne planety mają mniej szczęścia (no lub więcej) – nie ma warstwy ozonowej, a co za tym idzie, inwersji temperatury, która stwarzałaby odpowiednie warunki do życia człowieka.

Dlaczego ozon jest niszczony?

W latach 70. naukowcy na całym świecie zaczęli zauważać spadek stężenia cząsteczek ozonu w atmosferze. Fakt ten zaprzątał umysły wielu fizyków i chemików na całym świecie, naukowcy stawiają różne hipotezy na temat przyczyn takich zmian. Przeprowadzone przez chemików Franka Sherwooda Rowlanda i Mario Molinę badania nad wpływem chlorofluorowęglowodorów (CFC) na atmosferę Ziemi miały decydujące znaczenie. W 1973 r. chemicy wysnuli teorię, że cząsteczki chloru, które pojawiają się w wyniku rozpadu freonów pod wpływem promieni ultrafioletowych, mogą powodować zniszczenie dużych ilości ozonu w atmosferze.

Jedna cząsteczka chloru może zniszczyć do 200 000 cząsteczek ozonu

Wnioski amerykańskich naukowców zostały poparte podobnymi pracami naukowców Paula Josepha Crutzena i Harolda Johnstone'a. Od tego czasu taka hipoteza o takim zjawisku jak zubożenie warstwy ozonowej, jest powszechnie akceptowana w świecie naukowym.

Tak wygląda zniszczenie cząsteczki ozonu pod wpływem chlorofluorowęglowodoru. Pod wpływem światła ultrafioletowego uwalniany jest atomowy chlor, który niszczy wiązania w cząsteczce ozonu.

Odkrycie Moliny i Rowlanda pozwoliło nie tylko wyjaśnić proces przerzedzania się warstwy ozonowej, ale także wyciągnąć ważny wniosek, że zubożenie warstwy ozonowej występuje pod wpływem działalności człowieka. W końcu głównymi „dostawcami” chlorofluorowęglowodorów do atmosfery są froeny - substancje, które są wykorzystywane do wytwarzania sztucznego zimna w naszych lodówkach, klimatyzatorach i innych urządzeniach gospodarstwa domowego i przemysłowych. Substancje niebezpieczne dla ozonu znajdują się również w niektórych aerozolach, gaśnicach, płytach izolacyjnych i rozpuszczalnikach.

Molina, Rowland i Crutzen zostali następnie uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 1995 roku za pracę nad niszczeniem warstwy ozonowej.

Aby chronić warstwę ozonową przed zniszczeniem, ekolodzy powinni przestrzegać kilku prostych wskazówek w życiu codziennym.

• Nie należy samodzielnie demontować ani naprawiać starych lodówek - freony niszczące warstwę ozonową mogą dostać się do środowiska.
• Recykling starych lodówek i klimatyzatorów.
• Wybieraj urządzenia (zwłaszcza lodówki i klimatyzatory), które nie zawierają substancji niszczących warstwę ozonową. Powinno to być wskazane na opakowaniu.
• Wybieraj aerozole bezpieczne dla warstwy ozonowej. Zazwyczaj są one oznaczone jako „przyjazne dla ozonu”, „przyjazne dla ozonu”, „bez ozonu”.

Przykłady etykiet „przyjaznych dla warstwy ozonowej”

Czy istnieją dziury ozonowe?

Jak wyjaśnia Ilya Bruchkovsky, badacz z Narodowego Centrum Monitorowania Ozonu na Białoruskim Uniwersytecie Państwowym, badacz ozonu stratosferycznego na Antarktydzie, pojęcie „dziury ozonowej” nie istnieje w świecie naukowym, ale istnieje „ozon”. anomalia".

Zasadniczo anomalie ozonowe to obszary o bardzo niskiej zawartości ozonu w atmosferze. Tak więc, jeśli normalna zawartość ozonu w atmosferze wynosi 300 jednostek Dobsona, to wewnątrz anomalii ozonowej obserwuje się około 180 jednostek. Rzeczywiście, jedna taka anomalia istnieje i znajduje się nad Antarktydą.

Dynamika zawartości ozonu w atmosferze w rejonie anomalii ozonowej nad Antarktyką w latach 1957-2001.

nowa era aktywnej eksploracji kosmosu, a mianowiciestarty rakiet kosmicznych . Substancje wchodzące w skład wypływającego strumienia (dzięki któremu porusza się rakieta) intensywnie niszczą ozon. Tak więc w miejscu startu rakiety pojawia się duża „dziura” w warstwie ozonowej, której zamknięcie, jak się okazało, zajmuje bardzo dużo czasu. I z każdym rokiem takich „dziur wierconych w atmosferze” jest coraz więcej. Co nieuchronnie prowadzi do zubożenia warstwy ozonowej Ziemi.

Drugim powodem zniszczenia warstwy ozonowej Ziemi jest

intensywny rozwój lotnictwa wysokościowego(samolot lecący na wysokości ponad 12 km). Produkty spalania tych maszyn niszczą również cząsteczki ozonu, prowadząc do zubożenia warstwy ozonowej Ziemi. Aktywnymi ozonowo składnikami spalin są tlenki azotu i w mniejszym stopniu tlenek węgla. Naukowcy przeanalizowali sposoby redukcji tlenku azotu w produktach spalania paliwa lotniczego. Jednak dotychczasowe wyniki badań są rozczarowujące. Redukcja podtlenku azotu niszczącego warstwę ozonową w stratosferze nie jest możliwa ani przez modernizację istniejących silników, ani przez przejście na „czyste” paliwa (skroplony gaz ziemny i skroplony lub sprężony wodór). Ograniczenie emisji substancji niszczących warstwę ozonową Ziemi będzie możliwe tylko dzięki stworzeniu całkowicie nowych silników. Ale do tego jeszcze daleko...

Trzecim powodem zniszczenia warstwy ozonowej Ziemi jest

stosowanie nawozów azotowych w rolnictwie. Podczas rozkładu uwalniają tlenki azotu, które unoszą się do stratosfery i… niszczą cząsteczki ozonu, powodując oczywiście zubożenie warstwy ozonowej Ziemi.

Czwartym powodem zniszczenia warstwy ozonowej Ziemi jest

powszechne stosowanie freonów w działalności gospodarczej człowieka(jako opryskiwacze, w przemyśle chłodniczym). Na powierzchni ziemi gazy te są praktycznie nieszkodliwe, ponieważ nie wchodzą w żadne reakcje chemiczne. Ale w stratosferze freony pod wpływem promieniowania słonecznego wchodzą w reakcje fotochemiczne, uwalniając atomowy chlor. A jeden atom chloru, jak wspomniano powyżej, podczas swojego długiego życia jest w stanie zniszczyć nawet sto tysięcy cząsteczek ozonu. Oto jeden wojownik w polu. A ilość freonów w atmosferze rośnie z roku na rok, rosnąc o około 8-9% rocznie.

Zbadaliśmy przyczyny niszczenia warstwy ozonowej Ziemi. Podsumujmy ze smutkiem: działalność człowieka niszczy planetę. Czas przejść do następnego akapitu tego artykułu. Co grozi nam zubożeniem warstwy ozonowej Ziemi?

Konsekwencje niszczenia i zubożenia warstwy ozonowej Ziemi.

Zniszczenie warstwy ozonowej zwiększa przepływ promieniowania słonecznego do Ziemi.

Według lekarzy każdy procent utraconego ozonu w skali planety powoduje:

do 150 tysięcy dodatkowych przypadków ślepoty z powodu zaćmy,

wzrost liczby nowotworów skóry o 2,6 proc.,

znacznie wzrasta liczba chorób spowodowanych osłabieniem układu odpornościowego człowieka.

Ale nie tylko ludzie cierpią. Promieniowanie ultrafioletowe jest również niezwykle szkodliwe dla planktonu, narybku, krewetek, krabów, glonów żyjących na powierzchni oceanu i innych organizmów żyjących w biosferze.

Problem zubożenia warstwy ozonowej został odkryty dawno temu, ale w latach 80. naukowcy podnieśli alarm. Jeśli ozon zostanie znacznie zredukowany w atmosferze, ziemia straci swój normalny reżim temperaturowy i przestanie się ochładzać. W rezultacie w różnych krajach podpisano ogromną liczbę dokumentów i umów w celu ograniczenia produkcji freonów. Ponadto wynaleziono zamiennik freonu - propan-butan. Zgodnie ze swoimi parametrami technicznymi substancja ta ma wysoką wydajność, może być stosowana tam, gdzie używane są freony.

Dziś problem zubożenia warstwy ozonowej jest bardzo istotny. Mimo to nadal stosuje się technologie wykorzystujące freony. W tej chwili ludzie zastanawiają się, jak zmniejszyć ilość emisji freonu, szukają zamienników, aby uratować i przywrócić warstwę ozonową.

20. Kwaśne deszcze: przyczyny, mechanizmy występowania, wpływ na florę i faunę, struktury.

Kwaśne deszcze to wszelkie opady atmosferyczne (deszcz, śnieg, grad) zawierające dowolną ilość kwasów. Obecność kwasów prowadzi do obniżenia poziomu pH. Indeks wodorowy (pH) - wartość odzwierciedlająca stężenie jonów wodorowych w roztworach. Im niższy poziom pH, im więcej jonów wodorowych w roztworze, tym bardziej kwaśne jest środowisko.

Dla wody deszczowej średnia wartość pH wynosi 5,6. W przypadku, gdy pH opadów jest mniejsze niż 5,6, mówią o kwaśnych deszczach. Związkami obniżającymi pH osadów są tlenki siarki, azotu, chlorowodór i lotne związki organiczne (LZO).

Przyczyny kwaśnych deszczy

kwaśny deszcz z natury ich pochodzenia są dwa typy: naturalne (powstają w wyniku działania samej przyrody) i antropogeniczne (wywołane działalnością człowieka).

naturalny kwaśny deszcz

Istnieje kilka naturalnych przyczyn kwaśnych deszczy:

aktywność mikroorganizmów, aktywność wulkaniczna, wyładowania atmosferyczne, spalanie drewna i innej biomasy.

Antropogeniczne kwaśne deszcze

Główną przyczyną kwaśnych deszczy jest zanieczyszczenie powietrza. Jeśli około trzydzieści lat temu przedsiębiorstwa przemysłowe i elektrociepłownie wymieniano jako globalne przyczyny, które powodują pojawianie się w atmosferze związków „utleniających” deszcz, dziś tę listę uzupełnił transport drogowy.

Elektrociepłownie i przedsiębiorstwa metalurgiczne „dają” przyrodzie około 255 mln ton tlenków siarki i azotu.

Rakiety na paliwo stałe również wniosły i wnoszą znaczący wkład: wystrzelenie jednego kompleksu wahadłowca prowadzi do uwolnienia do atmosfery ponad 200 ton chlorowodoru, około 90 ton tlenków azotu.

Antropogeniczne źródła tlenków siarki to przedsiębiorstwa produkujące kwas siarkowy i rafinujące olej.

Spaliny z transportu drogowego - 40% tlenków azotu przedostających się do atmosfery.

Głównym źródłem LZO w atmosferze są oczywiście przemysł chemiczny, magazyny ropy naftowej, stacje benzynowe i stacje benzynowe, a także różne rozpuszczalniki stosowane zarówno w przemyśle, jak iw życiu codziennym.

Efekt końcowy jest następujący: działalność człowieka dostarcza do atmosfery ponad 60% związków siarki, około 40-50% związków azotu i 100% lotnych związków organicznych.

Tlenki dostając się do atmosfery reagują z cząsteczkami wody tworząc kwasy. Tlenki siarki dostające się do powietrza tworzą kwas siarkowy, tlenki azotu tworzą kwas azotowy. Należy również wziąć pod uwagę fakt, że atmosfera nad dużymi miastami zawsze zawiera cząsteczki żelaza i manganu, które działają jak katalizatory reakcji. Ponieważ w przyrodzie istnieje obieg wody, woda w postaci opadów prędzej czy później spada na ziemię. Wraz z wodą wchodzi również kwas.

Skutki kwaśnego deszczu

Utlenianie zasobów wodnych. Najbardziej wrażliwe są rzeki i jeziora. Ryby umierają. Chociaż niektóre gatunki ryb mogą tolerować lekkie zakwaszenie wody, giną również z powodu utraty zasobów pokarmowych. W tych jeziorach, gdzie poziom pH jest mniejszy niż 5,1 nie złowiono ani jednej ryby. Tłumaczy się to nie tylko faktem, że dorosłe osobniki ryb giną – przy pH 5,0 większość nie może wykluć się narybku z jaj, co skutkuje spadkiem liczebności i składu gatunkowego populacji ryb.

Szkodliwy wpływ na roślinność. Kwaśne deszcze wpływają bezpośrednio i pośrednio na roślinność. Bezpośrednie uderzenie występuje w regionach wysokogórskich, gdzie korony drzew są dosłownie zanurzone w kwaśnych chmurach. Nadmiernie kwaśna woda niszczy liście i osłabia rośliny. Oddziaływanie pośrednie następuje z powodu obniżenia poziomu składników odżywczych w glebie, a w konsekwencji wzrostu udziału substancji toksycznych.

Zniszczenie ludzkich tworów. Fasady budynków, zabytki kultury i architektury, rurociągi, samochody – wszystko narażone jest na kwaśne deszcze. Przeprowadzono wiele badań i wszystkie one wskazują na jedno: w ciągu ostatnich trzech dekad proces narażenia na kwaśne deszcze znacznie się nasilił. W efekcie zagrożone są nie tylko marmurowe rzeźby, witraże starożytnych budowli, ale także wyroby skórzane i papierowe o wartości historycznej.

Ludzkie zdrowie. Same kwaśne deszcze nie mają bezpośredniego wpływu na zdrowie człowieka – wpadając w taki deszcz lub pływając w zbiorniku z zakwaszoną wodą, człowiek nic nie ryzykuje. Zagrożeniami dla zdrowia są związki, które powstają w atmosferze na skutek przedostawania się do niej tlenków siarki i azotu. Powstałe siarczany są przenoszone przez prądy powietrzne na znaczne odległości, są wdychane przez wiele osób i, jak pokazują badania, wywołują zapalenie oskrzeli i astmę. Inną kwestią jest to, że człowiek zjada dary natury, nie wszyscy dostawcy mogą zagwarantować normalny skład produktów spożywczych.

21. Smogi: rodzaje, mechanizm powstawania

Smog to mieszanka dymu, mgły i niektórych zanieczyszczeń.

Jednym z globalnych problemów środowiskowych, które wymagają radykalnego rozwiązania, jest zniszczenie warstwy ozonowej. Termin ten odnosi się do szczytowego stężenia ozonu w stratosferze, które służy jako skuteczny ekran niszczący promieniowanie ultrafioletowe. Ozon to rodzaj tlenu, który powstaje, gdy gazowy tlen jest wystawiony na działanie światła ultrafioletowego w górnej atmosferze. Warstwa ozonowa, znajdująca się na wysokości około 24 km, chroni powierzchnię ziemi przed szkodliwymi promieniami ultrafioletowymi słońca.

Obawy dotyczące stanu warstwy ozonowej pojawiły się po raz pierwszy w 1974 r., kiedy odkryto, że freony mogą niszczyć warstwę ozonową chroniącą Ziemię przed promieniowaniem ultrafioletowym. Emitowane do atmosfery fluorowane i chlorowane węglowodory (FCH) oraz związki halogenowe (halony) niszczą kruchą strukturę tej warstwy. Warstwa ozonowa jest zubożona, co prowadzi do pojawienia się tak zwanych „dziur ozonowych”. Przenikające promienie ultrafioletowe słońca są niebezpieczne dla wszelkiego życia na Ziemi. Mają szczególnie negatywny wpływ na zdrowie człowieka, jego układ odpornościowy i genowy, powodując raka skóry i zaćmę. Zniszczenie warstwy ozonowej prowadzi do wzrostu promieniowania ultrafioletowego, co z kolei doprowadzi do wzrostu chorób zakaźnych.

Promienie ultrafioletowe mogą niszczyć plankton, maleńkie organizmy stanowiące podstawę łańcucha pokarmowego w oceanie. Są również niebezpieczne dla flory na lądzie, w tym upraw. Szacuje się, że 25% spadek ozonu powoduje utratę 10% głównych substancji w oświetlonej, ciepłej i bogatej biologicznie górnej warstwie oceanu oraz 35% stratę w pobliżu powierzchni wody. Ponieważ plankton stanowi podstawę morskiego łańcucha pokarmowego, zmiany w jego liczebności i składzie gatunkowym wpłyną na zbiory ryb i skorupiaków. Straty tego rodzaju będą miały bezpośredni wpływ na zaopatrzenie w żywność. Oznacza to, że zmieniające się poziomy promieniowania ultrafioletowego w wyniku zubożenia warstwy ozonowej Ziemi mogą mieć znaczący wpływ na produkcję żywności. Według badań Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk w wyniku wpływu tego czynnika plony soi spadły o 20-25% przy spadku ozonu o 25%. Zmniejsza się również zawartość białka i oleju w ziarnach. Lasy również okazały się wrażliwe, zwłaszcza drzewa iglaste.

Etapy niszczenia warstwy ozonowej:

1)Zagadnienia: w wyniku działalności człowieka, a także w wyniku naturalnych procesów na Ziemi wydzielają się (uwalniają) gazy zawierające halogeny (brom i chlor), tj. substancje zubożające warstwę ozonową.

2)Przechowywanie(Wyemitowane gazy zawierające halogeny gromadzą się (akumulują) w dolnych warstwach atmosfery i pod wpływem wiatru i prądów powietrznych przemieszczają się w rejony, które nie znajdują się w bezpośredniej bliskości źródeł tych emisji.

3)poruszający(nagromadzone gazy zawierające halogeny przemieszczają się do stratosfery za pomocą prądów powietrza).

4)transformacja(Większość gazów zawierających halogeny, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ze Słońca w stratosferze, przekształca się w łatwo reagujące gazy halogenowe, w wyniku czego niszczenie warstwy ozonowej jest stosunkowo bardziej aktywne w obszarach polarnych glob).

5)reakcje chemiczne(łatwo reagujące gazy halogenowe powodują zubożenie warstwy ozonowej w stratosferze; czynnikiem przyczyniającym się do reakcji są polarne chmury stratosferyczne).

6)Usuwanie(pod wpływem prądów powietrza łatwo reagujące gazy halogenowe powracają do troposfery, gdzie pod wpływem wilgoci i deszczu obecnych w chmurach są one oddzielane, a tym samym całkowicie usuwane z atmosfery).

7.Zanieczyszczenie wody

Zanieczyszczenie wody objawia się zmianą właściwości fizycznych i organoleptycznych (naruszenie przezroczystości, barwy, zapachów, smaku), wzrostem zawartości siarczanów, chlorków, azotanów, toksycznych metali ciężkich, zmniejszeniem rozpuszczonego w wodzie tlenu z powietrza, pojawieniem się pierwiastki promieniotwórcze, bakterie chorobotwórcze i inne zanieczyszczenia.

Główne zanieczyszczenia wody. Ustalono, że ponad 400 rodzajów substancji może powodować zanieczyszczenie wody. W przypadku przekroczenia dopuszczalnej normy przez co najmniej jeden z trzech wskaźników szkodliwości: sanitarno-toksykologicznego, ogólnego sanitarnego lub organoleptycznego, wodę uznaje się za skażoną.

Wyróżnić chemiczne, biologiczne i fizyczne zanieczyszczenia (P. Bertoks, 1980). Wśród chemiczny Do najczęstszych zanieczyszczeń należą oleje i produkty ropopochodne, surfaktanty (syntetyczne surfaktanty), pestycydy, metale ciężkie, dioksyny itp. (Tabela 14.1). Bardzo niebezpieczne zanieczyszczenie wody zanieczyszczenia biologiczne takie jak wirusy i inne patogeny oraz fizyczny- substancje radioaktywne, ciepło itp.

Główne rodzaje zanieczyszczenia wody. Najczęstsze to zanieczyszczenia chemiczne i bakteryjne. Znacznie rzadziej obserwuje się zanieczyszczenia radioaktywne, mechaniczne i termiczne.

zanieczyszczenie chemiczne- najczęstsze, wytrwałe i dalekosiężne. Może być organiczny (fenole, kwasy naftenowe, pestycydy itp.) i nieorganiczny (sole, kwasy, zasady), toksyczny (arsen, związki rtęci, ołów, kadm itp.) i nietoksyczny. Po osadzaniu się na dnie zbiornika lub podczas filtracji w zbiorniku szkodliwe chemikalia są pochłaniane przez cząstki skał, utleniane i redukowane, wytrącane itp., jednak z reguły nie dochodzi do całkowitego samooczyszczania się zanieczyszczonych wód. Źródło chemicznego zanieczyszczenia wód gruntowych w glebach o wysokiej przepuszczalności może sięgać do 10 km lub więcej.

bakteryjny zanieczyszczenie wyraża się pojawieniem się w wodzie chorobotwórczych bakterii, wirusów (do 700 gatunków), pierwotniaków, grzybów itp. Ten rodzaj zanieczyszczenia ma charakter przejściowy.

Zawartość w wodzie, nawet w bardzo niskich stężeniach, substancji radioaktywnych, które powodują radioaktywny skażenie

Zanieczyszczenia mechaniczne charakteryzuje się wnikaniem do wody różnych zanieczyszczeń mechanicznych (piasek, szlam, muł itp.). Zanieczyszczenia mechaniczne mogą znacznie pogorszyć właściwości organoleptyczne wody.

ZANIECZYSZCZENIE WÓD PODZIEMNYCH

spowodowane przez człowieka pogorszenie jakości wód podziemnych (o wskaźniki fizyczne, chemiczne lub biologiczne) w stosunku do stanu naturalnego, co prowadzi lub może prowadzić do niemożności ich wykorzystania zgodnie z przeznaczeniem

Problem zanieczyszczenia wód gruntowych pogłębia fakt, że w warunkach beztlenowego środowiska redukcyjnego charakterystycznego dla poziomów podziemnych, stale niskich temperatur i braku światła słonecznego procesy samooczyszczania ulegają gwałtownemu spowolnieniu.

główne rodzaje źródeł zanieczyszczeń wód podziemnych, .Tereny przemysłowe przedsiębiorstw związane z produkcją lub wykorzystaniem jako surowców substancji zdolnych do migracji z wodami gruntowymi Miejsca przechowywania i transportu produktów przemysłowych i odpadów produkcyjnych.

Szczególnie niebezpieczne dla zanieczyszczenia wód gruntowych są przechowywanie pestycydów, w tym te objęte zakazem użytkowania, a także nieczynne studnie w gospodarstwach hodowlanych.

Cechy zanieczyszczenia wód gruntowych wynikają z faktu, że w niskich temperaturach, braku światła słonecznego, braku lub braku tlenu procesy samooczyszczania przebiegają niezwykle wolno, a często rozwijają się procesy wtórne, które wzmacniają efekt zanieczyszczenia.

8.EUTROFIA ANTROPOGENICZNA.

Chociaż eutrofizacja zbiorników wodnych jest procesem naturalnym, a jej rozwój ocenia się w ramach geologicznych skal czasowych, to jednak w ciągu ostatnich kilku stuleci człowiek znacznie zwiększył wykorzystanie składników pokarmowych, zwłaszcza w rolnictwie jako nawozy i detergenty. W wielu zbiornikach wodnych w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zaobserwowano wzrost trofii, któremu towarzyszył gwałtowny wzrost liczebności fitoplanktonu, przerost płytkich wód przybrzeżnych przez roślinność wodną oraz zmiany jakości wody. Proces ten został nazwany eutrofizacją antropogeniczną.

Shilkrot G.S. (1977) definiuje eutrofizację antropogeniczną jako wzrost pierwotnej produkcji zbiornika i związaną z tym zmianę szeregu cech jego reżimu w wyniku rosnącego dodawania składników mineralnych do zbiornika. Na Międzynarodowym Sympozjum Eutrofizacji Wód Powierzchniowych (1976) przyjęto następujące sformułowanie – „eutrofizacja antropogeniczna to wzrost dopływu roślinnych składników pokarmowych do wody w wyniku działalności człowieka w zlewniach akwenów i wynikający z tego wzrost produktywności glonów i wyższych roślin wodnych."

Antropogeniczną eutrofizację zbiorników wodnych zaczęto uważać za niezależny proces, zasadniczo różniący się od naturalnej eutrofizacji zbiorników wodnych.

Eutrofizacja naturalna jest procesem bardzo powolnym w czasie (tysiące, dziesiątki tysięcy lat), rozwija się głównie w wyniku nagromadzenia osadów dennych i wypłycenia zbiorników wodnych.

Eutrofizacja antropogeniczna jest procesem bardzo szybkim (lata, dekady), jej negatywne konsekwencje dla zbiorników wodnych często objawiają się w bardzo ostrej i brzydkiej formie.

KONSEKWENCJE EUTROFII

Wśród najbardziej oczywistych przejawów konsekwencji eutrofizacji jest „rozkwit” wody. W wodach słodkich jest to spowodowane masowym rozwojem sinic, w morskich - bruzdnic. Czas kwitnienia wody waha się od kilku dni do 2 miesięcy. Okresowa zmiana maksimów liczebności poszczególnych masowych gatunków glonów planktonowych w zbiornikach wodnych jest zjawiskiem naturalnym, wynikającym z sezonowych wahań temperatury, oświetlenia, zawartości składników pokarmowych, a także uwarunkowanych genetycznie procesów wewnątrzkomórkowych. Wśród glonów, które tworzą liczne populacje do skali „rozkwitu” wody, niebiesko-zielone z rodzajów Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Oscillatoria odgrywają największą rolę pod względem tempa reprodukcji, biomasy i konsekwencji ekologicznych. Naukowe badanie tego zjawiska rozpoczęło się w XIX wieku, a racjonalne wyjaśnienie i analizę mechanizmów masowej reprodukcji niebiesko-zielonych kwiatów podano dopiero w połowie. XX wiek w USA przez szkołę limnologiczną J. Hutchinsona. Podobne badania przeprowadził w IBVV RAS (Borok) Gusiewa K.A. aw latach 60-70 przez pracowników Instytutu Hydrobiologii (Ukraina), pod koniec lat 70 - przez Instytut Wielkich Jezior (USA).

Glony powodujące „zakwitanie” wody należą do gatunków zdolnych do ograniczania nasycenia swoich biotopów. W zbiornikach Dniepru, Wołgi i Donu dominują Microcystis aeruginosa, M. wesenbergii, M. holsatica, Oscillatoria agardhii, Aphanizomenoen flos-aquae, gatunki z rodzaju Anabaena.

Ustalono, że pierwotny biofundusz Microcystis znajduje się zimą w powierzchniowej warstwie osadów mułowych. Microcystis hibernuje w postaci oślizgłych kolonii, wewnątrz których nagromadzenie martwych komórek pokrywa jedyną żywą. Wraz ze wzrostem temperatury komórka centralna zaczyna się dzielić, aw pierwszym etapie źródłem pożywienia są martwe komórki. Po rozpadzie kolonii komórki zaczynają wykorzystywać organiczne i biogenne substancje zawarte w osadzie.

Aphanizomenon i Anabaena hibernują jako zarodniki, budząc się do aktywnego życia, gdy temperatura wzrasta do +6 C ⁰. Innym źródłem biofundamentu sinic są ich nagromadzenia wyrzucane na brzeg i hibernujące w warstwie suchej skorupy. Wiosną nasiąkają i rozpoczyna się nowy cykl wegetacyjny.

Początkowo glony żywią się osmotycznie, a biomasa gromadzi się powoli, następnie unoszą się i zaczynają aktywnie fotosyntetyzować. W krótkim czasie glony mogą przechwycić cały słup wody i utworzyć ciągły dywan. Anabaena dominuje zwykle w maju, Aphanizomenon w czerwcu, a Microcystis i Aphanizomenon od końca czerwca-lipca-sierpnia. Mechanizm wybuchowego charakteru rozmnażania glonów ujawniły prace Instytutu Wielkich Jezior (USA). Biorąc pod uwagę ogromny potencjał hodowlany sinic (do 10 ²⁰ potomków jednej komórki na sezon), można wyraźnie wyobrazić sobie skalę tego procesu. Dlatego czynnikiem pierwotnej eutrofizacji zbiorników jest ich zaopatrzenie w fosfor w wyniku zalewania żyznych terenów zalewowych i rozkładu roślinności. Czynnikiem wtórnej eutrofizacji jest proces zamulania, ponieważ muły są idealnym podłożem dla glonów.

Po intensywnym namnażaniu pod działaniem zwężających sił elektrostatycznych rozpoczyna się tworzenie kolonii, kurczenie się kolonii w agregaty i ich łączenie w filmy. Tworzą się „pola” i „miejsca kwitnienia”, migrujące przez akwen pod wpływem prądów i kierowane do brzegów, gdzie tworzą się rozkładające się nagromadzenia o ogromnej biomasie – do setek kg/m ³.

Rozkładowi towarzyszy szereg niebezpiecznych zjawisk: niedobór tlenu, uwalnianie toksyn, skażenie bakteryjne, tworzenie się substancji aromatycznych. W tym okresie mogą wystąpić zakłócenia w dostawie wody z powodu zatkania filtrów w wodociągach, rekreacja staje się niemożliwa i dochodzi do śmiertelności ryb. Woda nasycona produktami przemiany materii alg jest alergenna, toksyczna i nie nadaje się do picia.

Może powodować ponad 60 chorób, zwłaszcza przewodu pokarmowego, i podejrzewa się, choć nie udowodniono, że jest onkogenny. Narażenie na niebiesko-zielone metabolity i toksyny powoduje u ryb i zwierząt stałocieplnych „choroba Gaffa”, której mechanizm działania sprowadza się do pojawienia się B ₁ beri-beri.

Wraz z masowym wymieraniem niebieskozielonych roślin następuje szybki rozpad i liza kolonii, zwłaszcza w nocy. Przypuszcza się, że przyczyną masowego wymierania może być masowe zatrucie własnymi toksynami, a impulsem są symbiotyczne wirusy, które nie są zdolne do niszczenia komórek, ale zdolne do osłabiania ich życiowej aktywności.

Spiętrzone, zapadające się masy sinic nabierają nieprzyjemnego żółtobrązowego koloru i w postaci śmierdzących skupisk rozlewają się po akwenie, stopniowo niszczejąc jesienią. Cały ten kompleks zjawisk nazwano "samozanieczyszczeniem biologicznym". Niewielka liczba mulistych kolonii osiada na dnie i zimuje. Ta rezerwa jest wystarczająca do reprodukcji nowych pokoleń.

Sinice to najstarsza grupa organizmów występująca nawet w złożach archaiku. Współczesne warunki i obciążenie antropogeniczne tylko ujawniły ich potencjał i dały im nowy impuls do rozwoju.

Niebieskozielone alkalizują wodę i stwarzają dogodne warunki do rozwoju patogennej mikroflory oraz patogenów chorób jelit, w tym Vibrio cholerae. Wymierając i przechodząc w stan fitodetrytu, glony wpływają na tlen głębokich warstw wody. Niebieskozielone w okresie kwitnienia silnie pochłaniają krótkofalową część światła widzialnego, nagrzewają się i są źródłem ultrakrótkiego promieniowania, które może wpływać na reżim termiczny zbiornika. Zmniejsza się wartość napięcia powierzchniowego, co może powodować śmierć hydrobiontów żyjących w filmie powierzchniowym. Utworzenie warstwy powierzchniowej, która osłania przed wnikaniem promieniowania słonecznego do słupa wody, powoduje głód światła u innych glonów i spowalnia ich rozwój.

Np. sumaryczna biomasa sinic, wytwarzających się w okresie wegetacyjnym w zbiornikach naddnieprzańskich, osiąga wartości rzędu 10 ⁶ t (w suchej masie). Odpowiada to masie chmury szarańczy, którą V.I. Vernadsky nazwał „skałą w ruchu” i porównał ją z masą miedzi, ołowiu i cynku wydobywaną w XIX wieku na całym świecie.

Wpływ eutrofizacji na fitoplankton

Eutrofizacja antropogeniczna prowadzi do zmiany charakteru sezonowej dynamiki fitoplanktonu. Wraz ze wzrostem trofii zbiorników wodnych wzrasta liczba szczytów sezonowej dynamiki ich biomasy. W strukturze zbiorowisk zmniejsza się rola okrzemek i złocistych glonów, wzrasta natomiast rola sinic i dinofitów. Dinoflagellates są charakterystyczne dla warstwowych jezior głębinowych. Wzrasta również rola zielonych i euglenoidowych glonów chlorokokowych.

Wpływ eutrofizacji na zooplankton. Przewaga gatunków o krótkim cyklu życiowym (wiołkoczuby i wrotki), przewaga form małych. Wysoka produkcja, mały udział drapieżników. Struktura sezonowa gmin jest uproszczona – krzywa unimodalna z maksimum w lecie. Mniej dominujących gatunków.

Wpływ eutrofizacji na fitobentos. Zwiększony rozwój glonów nitkowatych. Zanik ramienic, które nie tolerują wysokich stężeń składników odżywczych, zwłaszcza fosforu. Cechą charakterystyczną jest poszerzenie obszarów zarastania trzciny pospolitej, ożypałki szerokolistnej i manny, rdestnicy grzebieniastej.

Wpływ eutrofizacji na zoobentos.

Naruszenie reżimu tlenowego w dolnych warstwach prowadzi do zmiany składu zoobentosu. Najważniejszą oznaką eutrofizacji jest zmniejszenie liczebności larw jętek heksanii w jeziorze. Erie to ważny produkt spożywczy dla łososia w jeziorze. Coraz większego znaczenia nabierają larwy niektórych owadów dwuskrzydłych, które są mniej wrażliwe na niedobór tlenu. Zwiększa się gęstość populacji skąposzczetów. Bentos staje się uboższy i bardziej monotonny. W składzie dominują organizmy przystosowane do niskiej zawartości tlenu. W późnych stadiach eutrofizacji tylko nieliczne organizmy pozostają w głębokim rejonie zbiorników wodnych przystosowanych do warunków metabolizmu beztlenowego.

Konsekwencje eutrofizacji dla ichtiofauny.

Eutrofizacja zbiorników wodnych wpływa na populację ryb w 2 głównych formach:

bezpośredni wpływ na ryby

bezpośredni wpływ jest stosunkowo rzadki. Objawia się jednorazową lub masową śmiercią ikry i młodocianych ryb w strefie przybrzeżnej i pojawia się na skutek przedostawania się ścieków zawierających śmiertelne stężenia związków mineralnych i organicznych. Zjawisko to ma zwykle charakter lokalny i nie obejmuje całego zbiornika.

pośredni wpływ przejawiający się różnymi zmianami w ekosystemach wodnych

najczęstszy jest wpływ pośredni. Podczas eutrofizacji może wystąpić strefa o niskiej zawartości tlenu, a nawet strefa martwa. W tym przypadku zmniejsza się siedlisko ryb i zmniejsza się dostępna dla nich podaż pokarmu. Zakwit wody tworzy niekorzystny reżim hydrochemiczny. Zmiana zbiorowisk roślinnych w strefie przybrzeżnej, której często towarzyszy wzrost procesów bagiennych, prowadzi do zmniejszenia powierzchni tarlisk i żerowisk dla larw i młodych ryb.

Zmiany w ichtiofaunie zbiorników wodnych pod wpływem eutrofizacji przejawiają się w postaci:

Spadek liczebności, a następnie zanik najbardziej wymagających gatunków ryb (stenobiontów) pod względem jakości wody.

Zmiany produktywności ryb akwenu lub jego poszczególnych stref.

Przejście zbiornika z jednego typu łowiska na inny według schematu:

łosoś-sieja → leszcz-okoń → leszcz-płoć → płoć-okoń-karaś.

Schemat ten jest podobny do transformacji ichtiocenoz jeziornych w trakcie historycznego rozwoju ekosystemów wodnych. Jednak pod wpływem antropogenicznej eutrofizacji ma miejsce przez kilkadziesiąt lat. W rezultacie sieja (i w rzadkich przypadkach łosoś) znikają jako pierwsze. Zamiast tego prym wiodą karpiowate (leszcz, płoć itp.) oraz, w mniejszym stopniu, okonie (szczupak, okoń). Ponadto z karpia stopniowo wypiera płoć, z okonia dominuje okoń. W skrajnych przypadkach zbiorniki wodne przechodzą w stan wyginięcia i są zamieszkiwane głównie przez karaś.

Na rybach potwierdzono ogólne prawidłowości zmian w strukturze zbiorowisk – gatunki o długim cyklu zastępowane są przez gatunki o krótkim cyklu. Następuje wzrost produktywności ryb. Jednocześnie jednak cenne gatunki siei są zastępowane gatunkami o niskich walorach handlowych. Najpierw duże cząstki – leszcz, sandacz, potem małe cząstki – płoć, okoń.

Często konsekwencje dla populacji ryb są nieodwracalne. Kiedy poziom trofeów powraca do swojego pierwotnego stanu, nie zawsze pojawiają się wymarłe gatunki. Ich przywrócenie jest możliwe tylko wtedy, gdy istnieją dostępne sposoby zasiedlenia z sąsiednich zbiorników wodnych. W przypadku cennych gatunków (sieja, sielawa, sandacz) prawdopodobieństwo takiego zasiedlenia jest niewielkie.

KONSEKWENCJE EUTROFII ZBIORNIKÓW WODNYCH DLA LUDZI

Głównym konsumentem wody jest człowiek. Jak wiadomo, przy nadmiernej koncentracji glonów jakość wody pogarsza się.

Na szczególną uwagę zasługują toksyczne metabolity, w szczególności sinice. Algotoksyny wykazują znaczną aktywność biologiczną w stosunku do różnych hydrobiontów i zwierząt stałocieplnych. Algotoksyny są bardzo toksycznymi związkami. Niebiesko-zielona toksyna działa na ośrodkowy układ nerwowy zwierząt, co objawia się występowaniem paraliżu kończyn tylnych, desynchronizacją rytmu ośrodkowego układu nerwowego. W przewlekłych zatruciach toksyna hamuje układy enzymatyczne redoks, cholinoesterazę, zwiększa aktywność aldolazy, w wyniku czego zaburzony jest metabolizm węgla i białka, a niecałkowicie utlenione produkty przemian węglowodanów gromadzą się w środowisku wewnętrznym organizmu. Spadek liczby erytrocytów, zahamowanie oddychania tkanek powoduje niedotlenienie typu mieszanego. W wyniku głębokiej ingerencji w procesy metaboliczne i oddychanie tkankowe zwierząt stałocieplnych niebiesko-zielona toksyna wykazuje szerokie spektrum działania biologicznego i może być zaklasyfikowana jako trucizna protoplazmatyczna o wysokiej aktywności biologicznej. Wszystko to świadczy o niedopuszczalności wykorzystywania wody do picia z miejsc nagromadzenia glonów i zbiorników podlegających silnym zakwitom, gdyż toksyczna substancja glonów nie jest neutralizowana przez konwencjonalne systemy uzdatniania wody i może przedostać się do sieci wodociągowej zarówno w postaci rozpuszczonej oraz wraz z pojedynczymi komórkami glonów, nieopóźnione filtry.

Zanieczyszczenie i pogorszenie jakości wody może wpływać na zdrowie człowieka poprzez szereg powiązań troficznych. Tak więc zanieczyszczenie wody rtęcią było przyczyną jej akumulacji w rybach. Spożywanie takich ryb spowodowało w Japonii bardzo niebezpieczną chorobę - chorobę Minimata, w wyniku której odnotowano liczne zgony, a także narodziny dzieci niewidomych, głuchych i sparaliżowanych.

Stwierdzono związek między występowaniem methemoglobinemii w dzieciństwie a zawartością azotanów w wodzie, co skutkuje ponad 2-krotnym wzrostem śmiertelności małych dziewczynek urodzonych w miesiącach, w których poziom azotanów był wysoki. Wysokie poziomy azotanów zostały odnotowane w odwiertach w amerykańskim pasie kukurydzianym. Często wody gruntowe nie nadają się do picia. Występowanie zapalenia opon i mózgu u młodzieży wiąże się z długą kąpielą w stawie lub w rzece w ciepły letni dzień. Zakłada się związek między chorobą aseptycznym zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych, zapaleniem mózgu a pływaniem w zbiornikach wodnych, co wiąże się ze zwiększonym wirusowym zanieczyszczeniem wody.

Choroby zakaźne stały się powszechnie znane z powodu mikroskopijnych grzybów, które dostają się do ran z wody, powodując poważne uszkodzenia skóry u ludzi.

Kontakt z glonami, picie wody z wód kwitnących lub jedzenie ryb żywiących się toksycznymi algami powoduje chorobę Haffa, zapalenie spojówek i alergie.

W ostatnich latach epidemie cholery często zbiegały się z okresem „kwitnienia”.

Masowy rozwój glonów w zbiorniku wraz z zakłóceniami w zaopatrzeniu w wodę i pogorszeniem jakości wody znacznie utrudnia rekreacyjne korzystanie ze źródła wody, a także powoduje zakłócenia w zaopatrzeniu w wodę techniczną. Nasila się rozwój biofoulingu na ściankach rur wodociągów i układów chłodzenia. Gdy medium ulega alkalizacji na skutek rozwoju alg, tworzą się stałe osady węglanowe, a na skutek osiadania cząstek i glonów zmniejsza się przewodność cieplna rurek wymienników ciepła.

Nadmierna akumulacja glonów w okresie intensywnego „zakwitu” wód jest więc przyczyną biologicznego zanieczyszczenia zbiorników wodnych i znacznego pogorszenia jakości wód naturalnych.