Psychologie

Wozu führen Ozonlöcher? Ozonlöcher: Ursachen und Folgen für die Menschheit

Ozonloch – eine Lücke in der Ozonosphäre (mit einem Durchmesser von über 1000 km), die über der Antarktis entstand und sich in besiedelte Gebiete Australiens ausbreitet. Viele Menschen verstehen nicht, warum sich das Ozonloch in der Antarktis bildet, wenn die meisten FCKW-Emissionen auf der Nordhalbkugel auftreten. Ein Ozonloch mit einem Durchmesser von über 1000 km wurde erstmals 1985 von einer Gruppe britischer Wissenschaftler unter der Leitung von George Farman auf der Südhalbkugel über der Antarktis entdeckt.

Ein Ozonloch ist ein lokaler Abfall der Ozonkonzentration in der Ozonschicht der Erde. Über der nördlichen Hemisphäre in der Arktis bildete sich ein weiteres Loch, allerdings von geringerer Größe. In diesem Stadium der menschlichen Entwicklung haben Wissenschaftler aus aller Welt bewiesen, dass es auf der Erde eine große Anzahl von Ozonlöchern gibt. Aber der gefährlichste und größte liegt oberhalb der Antarktis.

Wie entstehen Ozonlöcher? Wie kann man sie reparieren?

Rowland und Molina vermuteten, dass Chloratome die Zerstörung großer Mengen Ozon in der Stratosphäre verursachen könnten. Manchmal wird argumentiert, dass Freonmoleküle, da sie viel schwerer als Stickstoff und Sauerstoff sind, nicht in nennenswerten Mengen in die Stratosphäre gelangen können. Daher verteilen sich auch so schwere Gase wie Edelgase oder Freone gleichmäßig in der Atmosphäre und erreichen auch die Stratosphäre.

Aufgrund ihrer geringen Reaktivität werden sie in den unteren Schichten der Atmosphäre praktisch nicht verbraucht und haben eine Lebensdauer von mehreren Jahren oder sogar Jahrzehnten. Zu diesem Zeitpunkt wird die Polarregion nicht von der Sonne beleuchtet und es entsteht dort kein Ozon.

Die Entdecker der Ozonschicht waren die französischen Physiker Charles Fabry und Henri Buisson. 1912 konnten sie durch spektroskopische Messungen ultravioletter Strahlung die Existenz von Ozon in erdfernen Schichten der Atmosphäre nachweisen. Das Wiener Übereinkommen zum Schutz der Ozonschicht wurde 1985 und das Montrealer Protokoll 1987 verabschiedet. Einige von ihnen können die Erdoberfläche erreichen und durch Risse in die Atmosphäre diffundieren.

Das Jahr 1992 war für Wissenschaftler von der Tatsache geprägt, dass sich über der Nordhalbkugel in der Antarktis ein weiteres Ozonloch mit viel kleinerem Durchmesser gebildet hatte. Und im Jahr 2008 erreichte der Durchmesser des ersten in der Antarktis entdeckten Ozonphänomens seine maximale Rekordgröße – 27 Millionen Quadratkilometer. Da die Ozonschicht die Oberfläche unseres Planeten vor übermäßiger ultravioletter Sonnenstrahlung schützen soll, können Ozonlöcher als ein wirklich gefährliches Phänomen für lebende Organismen angesehen werden.

In der Atmosphäre befindet sich 20 – 50 Kilometer über der Erdoberfläche eine Ozonschicht. Ozon ist eine besondere Form von Sauerstoff. Die Ozonschicht der Atmosphäre ist sehr dünn. Würde das gesamte verfügbare atmosphärische Ozon gleichmäßig eine Fläche von 45 Quadratkilometern bedecken, ergäbe sich eine 0,3 Zentimeter dicke Schicht.

Was ist die Ozonschicht und warum ist ihre Zerstörung schädlich?

Basierend auf Daten über die Wirkung von Freonen auf die Ozonschicht der Atmosphäre verbot die Regierung der Vereinigten Staaten von Amerika (USA) 1978 die Herstellung und den Verkauf von Aerosolen, die Freone enthalten. Zwar halten Aerosolhersteller und mit ihnen viele Wissenschaftler die Theorie der Zerstörung der Ozonschicht für nicht überzeugend. 1985 machten britische Wissenschaftler eine erstaunliche Entdeckung. Sie entdeckten ein riesiges „Loch“ in der Ozonschicht über der Antarktis. Dieses Loch, so groß wie die Vereinigten Staaten, erscheint jedes Frühjahr.

Die Fläche des sogenannten Ozonlochs, das sich jährlich in der Stratosphäre über der Antarktis bildet, ist 1,7-mal größer als die Fläche des Kontinents selbst, berichtete die National Meteorological Administration of Japan. Das Ozonloch entsteht durch den Abbau der Ozonschicht durch Gase wie Freon und entsteht jedes Jahr zwischen August und Dezember.

Ozonlöcher – Ursachen und Folgen

Es erschien jedes Jahr im August und hörte im Dezember-Januar auf zu existieren. Daher ist Fluor nicht an den Ozonzersetzungsreaktionen beteiligt. Jod zerstört auch nicht das stratosphärische Ozon, da jodhaltige organische Substanzen fast vollständig in der Troposphäre verbraucht werden.

Halogenkohlenwasserstoffe sind auch in Gasen aus hydrothermalen Quellen enthalten. So tragen Feststoffpartikel, die bereits 1991 beim Ausbruch des Mount Pinatubo auf den Philippinen in die Stratosphäre gelangten, noch immer zur Entstehung von Ozonlöchern bei. Das Ozonloch stellt eine Gefahr für lebende Organismen dar, da die Ozonschicht die Erdoberfläche vor übermäßigen Dosen ultravioletter Strahlung der Sonne schützt.

Die Geschichte der Entdeckung von Ozonlöchern in der Atmosphäre

Das Ozonloch (Abnahme der Ozonkonzentration in der Atmosphäre) existiert ständig über der Antarktis; nimmt im Winter zu und erreicht im Frühjahr ein Maximum. Und es kann keine „vollständige Wiederherstellung der Ozonschicht“ geben. Es ist zu beachten, dass Ozon ein instabiles Gas ist und seine Moleküle ziemlich schnell zerfallen. Das antarktische Ozonloch wird seit 1987 kontinuierlich überwacht; Es wurde festgestellt, dass seine Abmessungen ungefähr stabil sind – von 21 bis 30 Millionen km².

Die Ozonschicht befindet sich in der Stratosphäre in einer Höhe von etwa 25 Kilometern über der Erdoberfläche. Und wieder sind die Menschen für die Entstehung von Ozonlöchern verantwortlich. Nein, natürlich haben sie die Ozonschicht nicht buchstäblich zerstört.

Aufgrund der fehlenden Sonneneinstrahlung wird in Polarnächten kein Ozon gebildet. Diese Aussage gilt für mittlere und hohe Breiten. Im Übrigen ist der Chlorkreislauf nur für 15–25 % des Ozonverlusts in der Stratosphäre verantwortlich. Nachdem DuPont Daten über die Beteiligung von Freonen an der Zerstörung des stratosphärischen Ozons veröffentlicht hatte, nahm er diese Theorie mit Feindseligkeit auf und gab Millionen von Dollar für eine Pressekampagne zum Schutz von Freonen aus.

Experimentelle Messungen ihrer Konzentrationen in der Atmosphäre bestätigen dies, siehe beispielsweise rechts die Grafik der Verteilung von CFC-11-Freon nach Höhe. Aber das ist nicht so. Sowohl Krypton mit der Atommasse 84 als auch Helium mit der Atommasse 4 haben die gleiche relative Konzentration, sowohl in der Nähe der Oberfläche als auch in bis zu 100 km Höhe.

Dieses jährlich im August auftretende Ozonloch verschwand zwischen Dezember und Januar. Im Gegensatz beispielsweise zu Hydrofluorfreonen, die zu Fluoratomen zerfallen, die wiederum schnell mit Wasser zu stabilem Fluorwasserstoff reagieren. Tatsache ist, dass Freone in der Troposphäre und Stratosphäre gut gemischt sind. An der Stelle einer solchen Wechselwirkung wird die Ozonschicht zerstört und verschwindet. Das Ozonloch wurde erstmals 1985 von einer Gruppe britischer Wissenschaftler unter der Leitung von Joe Farman entdeckt.

Die Erdatmosphäre besteht aus mehreren Schichten, die sich in unterschiedlichen Höhen befinden. Eine der wichtigsten ist die Ozonschicht, die sich in der Stratosphäre befindet. Um herauszufinden, was das Ozonloch ist, müssen Sie die Funktion dieser Schicht und die Bedeutung ihrer Existenz für das Leben auf dem Planeten verstehen.

Beschreibung

Die Höhe der Ozonschicht variiert je nach Temperaturregime eines bestimmten Gebiets, beispielsweise liegt sie in den Tropen im Bereich zwischen 25 und 30 km und an den Polen zwischen 15 und 20 km. Ozongas entsteht, wenn Sauerstoffmoleküle der Sonnenstrahlung ausgesetzt werden. Der Prozess der Ozondissoziation führt zur Absorption des größten Teils der gefährlichen ultravioletten Strahlung der Sonne.
Die Dicke der Schicht wird üblicherweise in Dobson-Einheiten gemessen, die jeweils einer Ozonschicht von 10 Mikrometern bei normalem Druck und normaler Temperatur entsprechen. Die Mindestdicke, unterhalb derer die Schicht nicht mehr existiert, wird mit 220 Einheiten angenommen. Dobson. Das Vorhandensein der Ozonschicht wurde von den französischen Physikern Charles Fabry und Henri Buisson zu Beginn des 20. Jahrhunderts mithilfe spektroskopischer Analysen nachgewiesen.

Ozonlöcher

Es gibt viele Theorien darüber, was genau die Ausdünnung der Ozonschicht auf dem Planeten verursacht. Manche Wissenschaftler machen dafür anthropogene Faktoren verantwortlich, andere halten es für einen natürlichen Prozess. Ozonlöcher sind eine Abnahme oder ein vollständiges Verschwinden dieses Gases aus der Stratosphäre. Dieses Phänomen wurde erstmals 1985 registriert; es erstreckte sich über eine Fläche von etwa 1.000 Quadratkilometern in der Antarktis.
Das Auftreten dieses Lochs erfolgte zyklisch; es erschien im August und verschwand im Dezember. Gleichzeitig entstand in der Arktisregion ein weiteres, etwas kleineres Loch. Mit der Entwicklung der Technologie ist es möglich geworden, die Entstehung von Lücken in der Ozonschicht in Echtzeit zu erfassen, und Wissenschaftler können mittlerweile mit Sicherheit sagen, dass es auf dem Planeten mehrere Hundert davon gibt. Die größten befinden sich an den Polen.

Ursachen und Folgen von Ozonlöchern

Es gibt eine Theorie, dass Ozonlöcher natürliche Ursachen haben. Da die Umwandlung von Sauerstoff in Ozon durch die Einwirkung von Sonnenstrahlung erfolgt, entsteht dieses Gas demnach nicht, wenn es während des Polarwinters nicht vorhanden ist. Während einer langen Nacht gelangt das bereits gebildete Ozon aufgrund seiner großen Masse in die unteren Schichten der Atmosphäre, wo es durch Druck zerstört wird. Diese Version erklärt perfekt das Auftreten von Löchern über den Polen, klärt jedoch in keiner Weise die Entstehung ihrer großflächigen Analoga über den Gebieten Kasachstans und Russlands, wo keine Polarnächte beobachtet werden.
Vor kurzem ist sich die wissenschaftliche Gemeinschaft darüber einig, dass es sowohl natürliche als auch vom Menschen verursachte Ursachen für Ozonschichtbrüche gibt. Der anthropogene Faktor umfasst einen Anstieg der Konzentration bestimmter Chemikalien in der Erdatmosphäre. Ozon wird durch Reaktionen mit Chlor, Wasserstoff, Brom, Chlorwasserstoff, Stickstoffmonoxid, Methan sowie Freon und seinen Derivaten zerstört. Die Ursachen und Folgen von Ozonlöchern sind noch nicht vollständig geklärt, doch fast jedes Jahr bringt neue Entdeckungen in diesem Bereich.

Warum sind Ozonlöcher gefährlich?

Ozon absorbiert äußerst gefährliche Sonnenstrahlung und verhindert so, dass sie die Planetenoberfläche erreicht. Wenn die Schicht dieses Gases dünner wird, ist alles auf der Erde der normalen radioaktiven Strahlung ausgesetzt. Dies provoziert das Wachstum von Krebs, der hauptsächlich auf der Haut lokalisiert ist. Auch für Pflanzen ist das Verschwinden von Ozon schädlich; bei ihnen kommt es zu verschiedenen genetischen Mutationen und einem allgemeinen Rückgang der Vitalität. In letzter Zeit ist sich die Menschheit der Gefahren von Ozonlöchern für das Leben auf der Erde immer bewusster geworden.

Abschluss

Die internationale Gemeinschaft erkannte die Gefahr der Ozonzerstörung und ergriff eine Reihe von Maßnahmen, um die negativen Auswirkungen auf die Atmosphäre zu verringern. 1987 wurde in Montreal ein Protokoll unterzeichnet, das dazu verpflichtet, den Einsatz von Freon in der Industrie zu minimieren, da dieses Gas die Bildung von Löchern außerhalb der Polarregionen provoziert. Allerdings wird die Zersetzung des bereits in die Atmosphäre freigesetzten Freons etwa hundert Jahre dauern, so dass die Zahl der Ozonlöcher in der Erdatmosphäre in naher Zukunft wahrscheinlich nicht abnehmen wird.

Einer der bemerkenswertesten „grünen“ Mythen ist die Behauptung, dass die Ozonlöcher über den Erdpolen durch die Emission bestimmter vom Menschen verursachter Substanzen in die Atmosphäre verursacht werden. Tausende Menschen glauben immer noch daran, auch wenn jedes Schulkind, das den Chemie- und Geographieunterricht nicht geschwänzt hat, diesen Mythos entlarven kann.

Der Mythos, dass menschliche Aktivitäten das sogenannte Ozonloch wachsen lassen, ist in vielerlei Hinsicht bemerkenswert. Erstens ist es äußerst plausibel, das heißt, es basiert auf realen Tatsachen. Zum Beispiel das Vorhandensein des Ozonlochs selbst und die Tatsache, dass eine Reihe von vom Menschen produzierten Substanzen Ozon zerstören können. Und wenn ja, dann hat ein Laie keinen Zweifel daran, dass menschliche Aktivitäten für den Abbau der Ozonschicht verantwortlich sind – schauen Sie sich einfach die Diagramme des Lochwachstums und der Zunahme der Emissionen relevanter Substanzen in die Atmosphäre an.

Und hier kommt ein weiteres Merkmal des „Ozon“-Mythos zum Vorschein. Aus irgendeinem Grund vergessen diejenigen, die den oben genannten Beweisen glauben, völlig, dass das bloße Zusammentreffen zweier Diagramme nichts bedeutet. Schließlich kann es auch nur ein Unfall sein. Um unbestreitbare Beweise für die anthropogene Theorie der Entstehung von Ozonlöchern zu erhalten, ist es notwendig, nicht nur den Mechanismus der Ozonzerstörung durch Freone und andere Substanzen, sondern auch den Mechanismus der anschließenden Wiederherstellung der Schicht zu untersuchen.

Nun, hier kommt der lustige Teil. Sobald ein interessierter Laie anfängt, all diese Mechanismen zu studieren (für die man nicht tagelang in der Bibliothek sitzen muss – man muss sich nur ein paar Absätze aus Schulbüchern zu Chemie und Geographie merken), versteht er sofort, dass es sich um diese Version handelt nichts weiter als ein Mythos. Und wenn er sich daran erinnert, welche Auswirkungen dieser Mythos auf die Weltwirtschaft hatte, indem er die Produktion von Freonen einschränkte, versteht er sofort, warum er entstanden ist. Betrachten wir die Situation jedoch von Anfang an und der Reihe nach.

Aus dem Chemiekurs erinnern wir uns, dass Ozon eine allotrope Modifikation von Sauerstoff ist. Seine Moleküle enthalten nicht zwei, sondern drei O-Atome. Ozon kann auf unterschiedliche Weise entstehen, am häufigsten kommt es in der Natur jedoch vor: Sauerstoff absorbiert einen Teil der ultravioletten Strahlung mit einer Wellenlänge von 175–200 nm und 280–315 nm und wird in Ozon umgewandelt. Genau auf diese Weise entstand in der Antike (vor etwa 2–1,7 Milliarden Jahren) die Ozonschutzschicht, und so bildet sie sich auch heute noch.

Aus dem oben Gesagten folgt übrigens, dass fast die Hälfte der gefährlichen UV-Strahlung tatsächlich von Sauerstoff und nicht von Ozon absorbiert wird. Ozon ist lediglich ein „Nebenprodukt“ dieses Prozesses. Sein Wert liegt jedoch darin, dass es auch einen Teil des ultravioletten Lichts absorbiert, dessen Wellenlänge zwischen 200 und 280 nm liegt. Aber was passiert mit dem Ozon selbst? Das ist richtig – es verwandelt sich wieder in Sauerstoff. Somit gibt es in den oberen Schichten der Atmosphäre einen gewissen zyklischen Gleichgewichtsprozess – ultraviolettes Licht einer Art fördert die Umwandlung von Ozon in Sauerstoff und verwandelt sich durch Absorption von UV-Strahlung einer anderen Art wieder in O 2.

Daraus ergibt sich eine einfache und logische Schlussfolgerung: Um die Ozonschicht vollständig zu zerstören, müssen wir unserer Atmosphäre Sauerstoff entziehen. Denn egal wie viel vom Menschen produzierte Freone (chlor- und bromhaltige Kohlenwasserstoffe, die als Kältemittel und Lösungsmittel verwendet werden), Methan, Chlorwasserstoff und Stickstoffmonoxid Ozonmoleküle zerstören, die ultraviolette Bestrahlung von Sauerstoff wird die Ozonschicht wieder wiederherstellen – schließlich Diese Stoffe sind nicht „abschaltbar“! Außerdem wird die Menge an Sauerstoff in der Atmosphäre reduziert, da Bäume, Gräser und Algen Hunderttausende Male mehr davon produzieren als die Menschheit – die oben genannten Ozonzerstörer.

Wie Sie sehen, ist kein einziger von Menschen geschaffener Stoff in der Lage, die Ozonschicht zu zerstören, solange Sauerstoff in der Erdatmosphäre vorhanden ist und die Sonne ultraviolette Strahlung aussendet. Aber warum entstehen dann Ozonlöcher? Ich möchte gleich sagen, dass der Begriff „Loch“ selbst nicht ganz richtig ist – es geht nur um die Ausdünnung der Ozonschicht in bestimmten Teilen der Stratosphäre und nicht um deren völlige Abwesenheit. Um die Frage zu beantworten, müssen Sie sich jedoch nur daran erinnern, wo genau auf dem Planeten die größten und hartnäckigsten Ozonlöcher existieren.

Und hier gibt es nichts zu merken: Das größte der stabilen Ozonlöcher liegt direkt über der Antarktis, das andere, etwas kleinere, über der Arktis. Alle anderen Ozonlöcher auf der Erde sind instabil; sie bilden sich schnell, werden aber genauso schnell „verflixt“. Warum hält die Ausdünnung der Ozonschicht in den Polarregionen noch recht lange an? Ja, einfach weil die Polarnacht an diesen Orten sechs Monate dauert. Und während dieser Zeit erhält die Atmosphäre über der Arktis und Antarktis nicht genügend ultraviolettes Licht, um Sauerstoff in Ozon umzuwandeln.

Nun, O 3 wiederum beginnt, ohne „Nachschub“ schnell zu kollabieren – schließlich ist es eine sehr instabile Substanz. Aus diesem Grund wird die Ozonschicht über den Polen erheblich dünner, wenn auch mit einiger Verzögerung: Zu Beginn des Sommers entsteht ein sichtbares Loch, das mitten im Winter verschwindet. Wenn jedoch der Polartag kommt, beginnt die Ozonproduktion wieder und das Ozonloch wird langsam geschlossen. Stimmt, nicht ganz – dennoch ist die Zeit der intensiven UV-Strahlung in diesen Gebieten kürzer als die Zeit ihres Mangels. Deshalb verschwindet das Ozonloch nicht.

Aber warum wurde in diesem Fall der Mythos geschaffen und reproduziert? Die Antwort auf diese Frage ist nicht nur einfach, sondern sehr einfach. Tatsache ist, dass das Vorhandensein eines permanenten Ozonlochs über der Antarktis erstmals 1985 nachgewiesen wurde. Und Ende 1986 starteten Spezialisten des amerikanischen Unternehmens DuPont (also DuPont) die Produktion einer neuen Klasse von Kältemitteln – Fluorkohlenwasserstoffen, die kein Chlor enthalten. Dadurch wurden die Produktionskosten erheblich gesenkt, die neue Substanz musste jedoch noch auf den Markt gebracht werden.

Und hier finanziert DuPont die Verbreitung eines Mythos über böse Freone, die die Ozonschicht zerstören, in den Medien, der von einer Gruppe Meteorologen in seinem Auftrag geschaffen wurde. Infolgedessen forderte eine verängstigte Öffentlichkeit die Behörden zum Handeln auf. Und diese Maßnahmen wurden Ende 1987 ergriffen, als in Montreal ein Protokoll zur Begrenzung der Produktion ozonschichtzerstörender Stoffe unterzeichnet wurde. Dies führte zum Ruin vieler Unternehmen, die Freone herstellten, und auch dazu, dass DuPont für viele Jahre zum Monopolisten auf dem Kältemittelmarkt wurde.

Übrigens war es gerade die Schnelligkeit, mit der das DuPont-Management die Entscheidung traf, das Ozonloch für seine Zwecke zu nutzen, die dazu führte, dass sich der Mythos als so unvollendet herausstellte, dass er von einem normalen Schulkind, das dies tat, entlarvt werden konnte Lassen Sie den Chemie- und Geographieunterricht nicht aus. Wenn sie mehr Zeit gehabt hätten, hätten sie eine überzeugendere Version verfasst. Dennoch konnte auch das, was die Wissenschaftler auf Wunsch von DuPont schließlich „geboren“ haben, viele Menschen überzeugen.

„Wir können vielleicht sagen, dass der Zweck des Menschen sozusagen darin besteht, seine Rasse zu zerstören, nachdem er zuvor den Globus unbewohnbar gemacht hat.“

J. B. Lamarck.

Seit der Entstehung einer hochindustrialisierten Gesellschaft haben gefährliche menschliche Eingriffe in die Natur stark zugenommen, sie sind vielfältiger geworden und drohen zu einer globalen Gefahr für die Menschheit zu werden. Auf der Welt droht die reale Gefahr einer globalen Umweltkrise, die der gesamten Weltbevölkerung bewusst ist. Die wahre Hoffnung für die Prävention liegt in der kontinuierlichen Umwelterziehung und Aufklärung der Menschen.

Die Hauptgründe, die zu einer Umweltkatastrophe führen, können identifiziert werden:

· Verschmutzung;

· Vergiftung der Umwelt;

· Sauerstoffmangel in der Atmosphäre;

· Bildung von Ozonlöchern.

Diese Nachricht fasst einige Literaturdaten zu den Ursachen und Folgen der Zerstörung der Ozonschicht sowie Möglichkeiten zur Lösung des Problems der Bildung von „Ozonlöchern“ zusammen.

Chemische und biologische Eigenschaften von Ozon

Ozon ist eine allotrope Modifikation von Sauerstoff. Die Art der chemischen Bindungen im Ozon bestimmt seine Instabilität (nach einer gewissen Zeit wandelt sich Ozon spontan in Sauerstoff um: 2O 3 → 3O 2) und seine hohe Oxidationsfähigkeit. Die oxidative Wirkung von Ozon auf organische Stoffe ist mit der Bildung von Radikalen verbunden: RH + O 3 → RО 2. +OH.

Diese Radikale lösen radikalische Kettenreaktionen mit bioorganischen Molekülen (Lipide, Proteine, Nukleinsäuren) aus, die zum Zelltod führen. Die Verwendung von Ozon zur Sterilisierung von Trinkwasser basiert auf seiner Fähigkeit, Mikroben abzutöten. Auch für höhere Lebewesen ist Ozon wichtig. Eine längere Exposition gegenüber einer ozonhaltigen Umgebung (z. B. in Physiotherapieräumen und Quarzbestrahlung) kann zu schweren Schäden am Nervensystem führen. Daher ist Ozon in großen Dosen ein giftiges Gas. Die maximal zulässige Konzentration in der Luft des Arbeitsbereichs beträgt 0,1 mg/m3.

Es gibt sehr wenig Ozon in der Atmosphäre, das bei einem Gewitter so wunderbar riecht – 3-4 ppm (Promille) – (3-4) * 10 -4 %. Seine Anwesenheit ist jedoch äußerst wichtig für die Flora und Fauna des Planeten. Schließlich konnte das Leben, das in den Tiefen des Ozeans entstand, erst nach der Bildung des Ozonschildes vor 600–800 Millionen Jahren an Land „kriechen“. Durch die Absorption biologisch aktiver ultravioletter Sonnenstrahlung sorgte es für ein sicheres Niveau auf der Oberfläche des Planeten. Das Leben auf der Erde ist ohne die Ozonschicht, die alle Lebewesen vor der schädlichen ultravioletten Strahlung der Sonne schützt, undenkbar. Das Verschwinden der Ozonosphäre würde unvorhersehbare Folgen haben – einen Ausbruch von Hautkrebs, die Zerstörung von Plankton im Ozean, Mutationen in Flora und Fauna. Daher ist es so wichtig, die Ursachen des Ozonlochs über der Antarktis und des Rückgangs der Ozonwerte auf der Nordhalbkugel zu verstehen.

Ozon entsteht in der oberen Stratosphäre (40–50 km) bei photochemischen Reaktionen mit Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Chlor. Atmosphärisches Ozon konzentriert sich auf zwei Bereiche – die Stratosphäre (bis zu 90 %) und die Troposphäre. Was die troposphärische Ozonschicht betrifft, die in einer Höhe von 0 bis 10 km verteilt ist, so ist sie gerade aufgrund unkontrollierter Industrieemissionen immer häufiger anzutreffen. In der unteren Stratosphäre (10–25 km), wo Ozon am häufigsten vorkommt, spielen Luftmassentransferprozesse die Hauptrolle bei saisonalen und längerfristigen Änderungen seiner Konzentration.

Die Dicke der Ozonschicht über Europa nimmt rasant ab, was die Wissenschaftler beunruhigt. Im vergangenen Jahr hat die Dicke der Ozonschicht um 30 % abgenommen und die Zerstörungsrate der natürlichen Schutzhülle hat den höchsten Stand seit 50 Jahren erreicht. Es wurde festgestellt, dass chemische Reaktionen, die Ozon zerstören, auf der Oberfläche von Eiskristallen und anderen Partikeln ablaufen, die in der hohen Stratosphäre über den Polarregionen eingeschlossen sind. Welche Gefahr stellt dies für den Menschen dar?

Die dünne Ozonschicht (2-3 mm bei weltweiter Verteilung) kann das Eindringen kurzwelliger ultravioletter Strahlen, die Hautkrebs verursachen und für Pflanzen gefährlich sind, nicht verhindern. Aufgrund der hohen Sonnenaktivität ist das Sonnenbaden heute weniger sinnvoll. Generell sollten Umweltzentren der Bevölkerung Handlungsempfehlungen in Abhängigkeit von der Sonnenaktivität geben, doch in unserem Land gibt es kein solches Zentrum.

Der Klimawandel geht mit einem Rückgang der Ozonschicht einher. Es ist klar, dass es nicht nur in dem Bereich, über den sich das Ozonloch „ausdehnt“, zu Veränderungen kommen wird. Die Kettenreaktion wird Veränderungen in vielen tiefgreifenden Prozessen unseres Planeten mit sich bringen. Das bedeutet nicht, dass überall eine rasante globale Erwärmung einsetzen wird, wie sie uns in Horrorfilmen Angst macht. Dennoch ist dies ein zu komplexer und zeitaufwändiger Prozess. Es kann aber auch zu anderen Katastrophen kommen, zum Beispiel wird die Zahl der Taifune, Tornados und Hurrikane zunehmen.

Es wurde festgestellt, dass über der Arktis und der Antarktis „Löcher“ in der Ozonschicht entstehen. Dies wird dadurch erklärt, dass sich an den Polen Säurewolken bilden, die die Ozonschicht zerstören. Es stellt sich heraus, dass Ozonlöcher nicht, wie allgemein angenommen wird, durch die Aktivität der Sonne entstehen, sondern durch die täglichen Aktivitäten aller Bewohner des Planeten, einschließlich Ihnen und mir. Dann verlagern sich die „Säurelücken“, am häufigsten nach Sibirien.

Mithilfe eines neuen mathematischen Modells war es möglich, Daten aus Boden-, Satelliten- und Flugzeugbeobachtungen mit den voraussichtlichen künftigen Emissionen ozonschädigender Verbindungen in die Atmosphäre, dem Zeitpunkt ihres Transports in die Antarktis und dem Wetter in südlichen Breiten zu verknüpfen . Mithilfe des Modells wurde eine Prognose erstellt, nach der sich die Ozonschicht über der Antarktis im Jahr 2068 und nicht wie angenommen im Jahr 2050 erholen wird.

Es ist bekannt, dass der Ozongehalt in der Stratosphäre in polfernen Gebieten derzeit etwa 6 % unter dem Normalwert liegt. Gleichzeitig kann der Ozongehalt über der Antarktis im Frühjahr um 70 % im Vergleich zum Jahresdurchschnitt sinken. Das neue Modell ermöglicht eine genauere Vorhersage der Konzentrationen ozonschädigender Gase über der Antarktis und ihrer zeitlichen Dynamik, die die Größe des Ozonlochs bestimmen.

Die Verwendung ozonschädigender Substanzen ist durch das Montrealer Protokoll begrenzt. Es wurde angenommen, dass dies zu einer raschen „Verschärfung“ des Ozonlochs führen würde. Neue Untersuchungen zeigen jedoch, dass sich der Rückgang tatsächlich erst im Jahr 2018 bemerkbar machen wird.

Geschichte der Ozonforschung

Die ersten Beobachtungen von Ozon stammen aus dem Jahr 1840, doch das Ozonproblem entwickelte sich in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts rasant, als in England und der Schweiz spezielle Bodenstationen auftauchten.

Eine zusätzliche Möglichkeit, die Zusammenhänge zwischen Ozonübertragung und atmosphärischer Schichtung zu untersuchen, wurde durch Luftfahrzeugsondierungen von atmosphärischem Ozon und Freisetzungen von Ozonsonden eröffnet. Die neue Ära ist durch die Entstehung künstlicher Erdsatelliten gekennzeichnet, die das atmosphärische Ozon beobachten und eine Fülle von Informationen liefern.

1986 wurde das Montrealer Protokoll unterzeichnet, um die Produktion und den Verbrauch ozonschädigender Substanzen, die zum Abbau der Ozonschicht führen, zu begrenzen. Bisher sind 189 Länder dem Montrealer Protokoll beigetreten. Für die Einstellung der Produktion anderer ozonschädigender Stoffe wurden Fristen festgelegt. Modellprognosen zufolge wird der Chlorgehalt der Atmosphäre bei Einhaltung des Protokolls bis 2050 auf das Niveau von 1980 sinken, was zum Verschwinden des antarktischen „Ozonlochs“ führen könnte.

Gründe für die Entstehung des „Ozonlochs“

Im Sommer und Frühling steigt die Ozonkonzentration. Über den Polarregionen ist sie immer höher als über den Äquatorregionen. Darüber hinaus ändert es sich in einem 11-Jahres-Zyklus, der mit dem Sonnenaktivitätszyklus zusammenfällt. All dies war bereits in den 1980er Jahren bekannt. Beobachtungen haben gezeigt, dass über der Antarktis die stratosphärische Ozonkonzentration von Jahr zu Jahr langsam, aber stetig abnimmt. Dieses Phänomen wurde „Ozonloch“ genannt (obwohl es natürlich kein Loch im eigentlichen Sinne des Wortes war).

Später, in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts, begann der gleiche Rückgang über der Arktis. Das Phänomen des antarktischen „Ozonlochs“ ist noch nicht klar: Ob das „Loch“ durch anthropogene Verschmutzung der Atmosphäre entstanden ist oder ob es sich um einen natürlichen geoastrophysikalischen Prozess handelt.

Zu den Versionen der Entstehung von Ozonlöchern gehören:

· Einfluss von Partikeln, die bei Atomexplosionen emittiert werden;

· Flüge von Raketen und Höhenflugzeugen;

· Reaktionen bestimmter Stoffe aus Chemieanlagen mit Ozon. Dies sind in erster Linie chlorierte Kohlenwasserstoffe und insbesondere Freone – Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffe, in denen alle oder die meisten Wasserstoffatome durch Fluor- und Chloratome ersetzt sind.

Fluorchlorkohlenwasserstoffe werden häufig in modernen Haushalts- und Industriekühlschränken (deshalb werden sie „Frone“ genannt), in Aerosoldosen, als chemische Reinigungsmittel, zum Löschen von Bränden im Transportwesen, als Schaummittel und zur Synthese von Polymeren verwendet. Die weltweite Produktion dieser Stoffe hat fast 1,5 Millionen Tonnen pro Jahr erreicht.

Da Fluorchlorkohlenwasserstoffe leicht flüchtig und gegenüber chemischen Einflüssen recht beständig sind, gelangen sie nach Gebrauch in die Atmosphäre und können dort bis zu 75 Jahre verbleiben und dabei die Höhe der Ozonschicht erreichen. Hier zersetzen sie sich unter dem Einfluss von Sonnenlicht und setzen dabei atomares Chlor frei, das als wichtigster „Ordnungsstörer“ in der Ozonschicht dient.

Die weit verbreitete Nutzung fossiler Ressourcen geht mit der Freisetzung großer Mengen verschiedener chemischer Verbindungen in die Atmosphäre einher. Die meisten anthropogenen Quellen konzentrieren sich auf Städte und nehmen nur einen kleinen Teil des Territoriums unseres Planeten ein. Durch die Bewegung der Luftmassen auf der Leeseite von Großstädten entsteht eine mehrere Kilometer lange Schadstoffwolke.

Die Quellen der Luftverschmutzung sind:

1) Straßentransport. Es ist davon auszugehen, dass der Beitrag des Verkehrs zur Luftverschmutzung mit zunehmender Anzahl an Autos zunehmen wird.

2) Industrielle Produktion. Die Grundprodukte der organischen Grundsynthese sind Ethylen (auf seiner Basis wird fast die Hälfte aller organischen Stoffe hergestellt), Propylen, Butadien, Benzol, Toluol, Xylole und Methanol. Emissionen aus der chemischen und petrochemischen Industrie enthalten ein breites Spektrum an Schadstoffen: Bestandteile des Einsatzstoffs, Zwischenprodukte, Nebenprodukte und Zielsyntheseprodukte.

3) Aerosole. Fluorchlorkohlenwasserstoffe (Freonen) werden häufig als flüchtige Bestandteile (Treibmittel) in Aerosolverpackungen verwendet. Für diese Zwecke wurden etwa 85 % der Freone verwendet und nur 15 % in Kühl- und künstlichen Klimaanlagen. Die Besonderheit der Verwendung von Freonen besteht darin, dass 95 % ihrer Menge 1–2 Jahre nach der Produktion in die Atmosphäre gelangen. Es wird angenommen, dass fast die gesamte Menge des produzierten Freons früher oder später in die Stratosphäre gelangen und in den Katalysekreislauf der Ozonzerstörung einbezogen werden muss.

Die Erdkruste enthält verschiedene Gase in freiem Zustand, die von verschiedenen Gesteinen sorbiert und in Wasser gelöst werden. Einige dieser Gase gelangen durch tiefe Verwerfungen und Risse an die Erdoberfläche und diffundieren in die Atmosphäre. Das Vorhandensein einer Kohlenwasserstoffatmung in der Erdkruste wird durch den im Vergleich zum globalen Hintergrund erhöhten Methangehalt in der Bodenschicht der Luft über Öl- und Gasbecken angezeigt.

Studien haben gezeigt, dass die Gase der Vulkane Nicaraguas erhebliche Mengen an HF enthalten. Die Analyse von Luftproben aus dem Krater des Masaya-Vulkans zeigte neben anderen organischen Verbindungen auch das Vorhandensein von Freonen. Halogenkohlenwasserstoffe sind auch in Gasen aus hydrothermalen Quellen enthalten. Diese Daten erforderten den Nachweis, dass die nachgewiesenen Fluorkohlenwasserstoffe nicht anthropogenen Ursprungs waren. Und solche Beweise wurden erlangt. Freone wurden in Luftblasen im 2.000 Jahre alten Eis der Antarktis entdeckt. NASA-Spezialisten führten eine einzigartige Untersuchung der Luft aus einem hermetisch verschlossenen Bleisarg durch, der in Maryland entdeckt und zuverlässig auf das 17. Jahrhundert datiert wurde. Darin wurden auch Freone gefunden. Eine weitere Bestätigung für die Existenz einer natürlichen Freonquelle wurde aus dem Meeresboden „gehoben“. CFCl 3 wurde in Wasser gefunden, das 1982 aus Tiefen von mehr als 4.000 Metern im äquatorialen Atlantischen Ozean, am Grund des Aleutengrabens und in einer Tiefe von 4.500 Metern vor der Küste der Antarktis geborgen wurde.

Missverständnisse über Ozonlöcher

Über die Entstehung von Ozonlöchern gibt es mehrere weit verbreitete Mythen. Trotz ihrer Unwissenschaftlichkeit tauchen sie häufig in den Medien auf – mal aus Unwissenheit, mal unterstützt von Verschwörungstheoretikern. Einige davon sind unten aufgeführt.

1) Die wichtigsten Ozonzerstörer sind Freone. Diese Aussage gilt für mittlere und hohe Breiten. Im Übrigen ist der Chlorkreislauf nur für 15–25 % des Ozonverlusts in der Stratosphäre verantwortlich. Es ist zu beachten, dass 80 % des Chlors anthropogenen Ursprungs sind. Das heißt, durch menschliches Eingreifen wird der Beitrag des Chlorkreislaufs erheblich erhöht. Vor dem Eingreifen des Menschen befanden sich die Prozesse der Ozonbildung und -zerstörung im Gleichgewicht. Durch menschliche Aktivitäten freigesetzte Freone haben dieses Gleichgewicht jedoch in Richtung einer Verringerung der Ozonkonzentration verschoben. Der Mechanismus der Ozonzerstörung in den Polarregionen unterscheidet sich grundlegend von dem in höheren Breiten; der entscheidende Schritt ist die Umwandlung inaktiver Formen halogenhaltiger Substanzen in Oxide, die auf der Oberfläche von Partikeln polarer Stratosphärenwolken stattfindet. Infolgedessen wird bei Reaktionen mit Halogenen fast das gesamte Ozon zerstört (Chlor ist für 40–50 % verantwortlich und Brom ist für etwa 20–40 % verantwortlich).

2) Freone sind zu schwer, um die Stratosphäre zu erreichen .

Manchmal wird argumentiert, dass Freonmoleküle, da sie viel schwerer als Stickstoff und Sauerstoff sind, nicht in nennenswerten Mengen in die Stratosphäre gelangen können. Allerdings werden atmosphärische Gase vollständig gemischt und nicht getrennt oder nach Gewicht sortiert. Schätzungen über die erforderliche Zeit für die Diffusionsschichtung von Gasen in der Atmosphäre gehen von Zeiten in der Größenordnung von Tausenden von Jahren aus. In einer dynamischen Atmosphäre ist das natürlich unmöglich. Daher verteilen sich auch so schwere Gase wie Edelgase oder Freone gleichmäßig in der Atmosphäre und erreichen auch die Stratosphäre. Experimentelle Messungen ihrer Konzentrationen in der Atmosphäre bestätigen dies. Wenn sich die Gase in der Atmosphäre nicht vermischen würden, würden so schwere Gase aus ihrer Zusammensetzung wie Argon und Kohlendioxid eine mehrere Dutzend Meter dicke Schicht auf der Erdoberfläche bilden, die die Erdoberfläche unbewohnbar machen würde. Glücklicherweise ist dies nicht der Fall.

3) Die Hauptquellen für Halogene sind natürlicher und nicht anthropogener Natur

Chlorquellen in der Stratosphäre

Es wird angenommen, dass natürliche Halogenquellen wie Vulkane oder Ozeane für den Prozess der Ozonzerstörung eine größere Bedeutung haben als die vom Menschen erzeugten. Ohne den Beitrag natürlicher Quellen zum Gesamtgleichgewicht der Halogene in Frage zu stellen, ist anzumerken, dass diese im Allgemeinen nicht in die Stratosphäre gelangen, da sie wasserlöslich sind (hauptsächlich Chloridionen und Chlorwasserstoff) und aus der Stratosphäre ausgewaschen werden Atmosphäre, die als Regen auf den Boden fällt.

4) Das Ozonloch muss sich über den Freonquellen befinden

Dynamik der Veränderungen der Größe des Ozonlochs und der Ozonkonzentration in der Antarktis pro Jahr.

Viele Menschen verstehen nicht, warum sich das Ozonloch in der Antarktis bildet, wenn die meisten FCKW-Emissionen auf der Nordhalbkugel auftreten. Tatsache ist, dass Freone in der Troposphäre und Stratosphäre gut gemischt sind. Aufgrund ihrer geringen Reaktivität werden sie in den unteren Schichten der Atmosphäre praktisch nicht verbraucht und haben eine Lebensdauer von mehreren Jahren oder sogar Jahrzehnten. Daher gelangen sie leicht in die oberen Schichten der Atmosphäre. Das antarktische „Ozonloch“ existiert nicht für immer. Es erscheint am Ende des Winters – Anfang des Frühlings.

Die Gründe für die Entstehung des Ozonlochs in der Antarktis hängen mit dem lokalen Klima zusammen. Die niedrigen Temperaturen des antarktischen Winters führen zur Bildung eines Polarwirbels. Die Luft in diesem Wirbel bewegt sich hauptsächlich auf geschlossenen Flugbahnen um den Südpol. Zu diesem Zeitpunkt wird die Polarregion nicht von der Sonne beleuchtet und es entsteht dort kein Ozon. Mit Beginn des Sommers nimmt die Ozonmenge zu und erreicht wieder ihr vorheriges Niveau. Das heißt, Schwankungen der Ozonkonzentration über der Antarktis sind saisonabhängig. Wenn wir jedoch die jährliche gemittelte Dynamik der Veränderungen der Ozonkonzentration und der Größe des Ozonlochs über die letzten Jahrzehnte hinweg verfolgen, dann gibt es eine genau definierte Tendenz zum Rückgang der Ozonkonzentration.

5) Ozon wird nur über der Antarktis zerstört

Dynamik der Veränderungen der Ozonschicht über Arosa, Schweiz

Das stimmt nicht; auch in der gesamten Atmosphäre sinken die Ozonwerte. Das zeigen die Ergebnisse von Langzeitmessungen der Ozonkonzentrationen in verschiedenen Teilen der Erde. Sie können sich die Grafik der Veränderungen der Ozonkonzentration über Arosa (Schweiz) ansehen.

Wege zur Lösung von Problemen

Um eine globale Erholung einzuleiten, ist es notwendig, den Zugang aller Substanzen, die Ozon sehr schnell zerstören und dort lange gespeichert werden, in die Atmosphäre zu reduzieren. Die Menschen müssen dies verstehen und der Natur helfen, den Prozess der Wiederherstellung der Ozonschicht in Gang zu setzen. Insbesondere sind neue Waldpflanzungen erforderlich.

Um die Ozonschicht wiederherzustellen, muss sie wieder aufgeladen werden. Zu diesem Zweck war zunächst geplant, mehrere bodengestützte Ozonfabriken zu errichten und Ozon mit Frachtflugzeugen in die oberen Schichten der Atmosphäre zu „werfen“. Dieses Projekt (wahrscheinlich war es das erste Projekt zur „Behandlung“ des Planeten) wurde jedoch nicht umgesetzt. Einen anderen Weg schlägt das russische Konsortium Interozon vor: Ozon direkt in der Atmosphäre zu erzeugen. Gemeinsam mit dem deutschen Unternehmen Daza ist geplant, in naher Zukunft Ballons mit Infrarotlasern auf eine Höhe von 15 km zu heben, mit deren Hilfe sie aus zweiatomigem Sauerstoff Ozon erzeugen können. Sollte sich dieses Experiment als erfolgreich herausstellen, ist geplant, in Zukunft die Erfahrungen der russischen Orbitalstation Mir zu nutzen und mehrere Weltraumplattformen mit Energiequellen und Lasern in einer Höhe von 400 km zu schaffen. Laserstrahlen werden in den zentralen Teil der Ozonschicht gerichtet und füllen diese ständig wieder auf. Die Energiequelle können Sonnenkollektoren sein. Astronauten auf diesen Plattformen werden nur für regelmäßige Inspektionen und Reparaturen benötigt.

Die Zeit wird zeigen, ob das grandiose Friedensprojekt verwirklicht wird.

Angesichts der Dringlichkeit der Lage erscheint es notwendig:

Erweitern Sie den Komplex theoretischer und experimenteller Forschung zum Problem der Erhaltung der Ozonschicht;

Schaffen Sie mit aktiven Mitteln einen internationalen Fonds zur Erhaltung der Ozonschicht;

Organisieren Sie ein internationales Komitee, um eine Strategie für das Überleben der Menschheit unter extremen Bedingungen zu entwickeln.

Referenzliste

1. (ru -).

2. ((Web zitieren - | url = http://www.duel.ru/200530/?30_4_2 - | title = „Duell“ Lohnt es sich? - | Zugriffsdatum = 03.07.2007 - | lang = ru - ) )

3. I.K.Larin. Die Ozonschicht und das Klima der Erde. Irrtümer des Geistes und ihre Korrektur...

4. National Academy of SciencesHalocarbons: Effects on Stratospheric Ozone. - 1976.

5. Babakin B. S. Kältemittel: Entstehungsgeschichte, Klassifizierung, Anwendung.

6. Zeitschrift „Ökologie und Leben“. Artikel von E.A. Zhadina, Kandidatin der physikalischen und mathematischen Wissenschaften.

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VERKEHRSMINISTERIUM DER RUSSISCHEN FÖDERATION

FSOUVPO ULJANOWSK HÖHERE LUFTFAHRTSCHULE

ZIVILLUFTFAHRT (INSTITUT)

FAKULTÄT FÜR FLUGBETRIEB UND FLUGVERKEHRSMANAGEMENT

ABTEILUNG PASSOP

ABSTRAKT

zum Thema:Ozonlöcher: UrsachenUndFolgen

Abgeschlossen von: Bazarov M.A.

Leitung: Morozova M.M.

Uljanowsk 2012

Einführung

1. Gründe

2. Konsequenzen

3. Geografischer Standort

4. Die Rolle ziviler und militärischer Flugzeuge bei der Entstehung von Ozonlöchern

5. Möglichkeiten zur Lösung von Problemen

Abschluss

Einführung

Mit der Entstehung der menschlichen Zivilisation erschien ein neuer Faktor, der das Schicksal der belebten Natur beeinflusste. Es hat im laufenden Jahrhundert und insbesondere in jüngster Zeit eine enorme Macht erlangt. 5 Milliarden unserer Zeitgenossen wirken auf die Natur in einem Ausmaß ein, wie es die Menschen der Steinzeit hätten haben können, wenn ihre Zahl 50 Milliarden Menschen betragen hätte, und die Menge der freigesetzten Energie wird von der Sonne auf die Erde übertragen.

Seit der Entstehung einer hochindustrialisierten Gesellschaft haben gefährliche menschliche Eingriffe in die Natur stark zugenommen, die Reichweite dieser Eingriffe hat sich ausgeweitet, sie sind vielfältiger geworden und drohen nun zu einer globalen Gefahr für die Menschheit zu werden.

Der Verbrauch nicht erneuerbarer Rohstoffe steigt, immer mehr Ackerflächen verlassen die Wirtschaft, da darauf Städte und Fabriken entstehen. Die Biosphäre der Erde ist derzeit zunehmenden anthropogenen Einflüssen ausgesetzt. Gleichzeitig lassen sich einige der bedeutendsten Prozesse identifizieren, von denen keiner den Zustand des Luftraums unseres Planeten verbessert.

Auch die Anreicherung von Kohlendioxid in der Atmosphäre schreitet voran. Die Weiterentwicklung dieses Prozesses wird den unerwünschten Trend zu einem Anstieg der durchschnittlichen Jahrestemperatur auf dem Planeten verstärken.

Infolgedessen entstand vor der Gesellschaft ein Dilemma: Entweder gedankenlos ihrem unvermeidlichen Tod in einer drohenden Umweltkatastrophe entgegenzurollen oder die mächtigen Kräfte der Wissenschaft und Technologie, die durch das Genie des Menschen geschaffen wurden, bewusst aus einer Waffe umzuwandeln, die zuvor gegen die Natur und den Menschen selbst gerichtet war. zu einer Waffe ihres Schutzes und Wohlstands, zu einer Waffe eines rationalen Umweltmanagements.

Über der Welt droht eine reale Gefahr einer globalen Umweltkrise, die von der gesamten Weltbevölkerung verstanden wird, und die wahre Hoffnung für ihre Verhinderung liegt in der kontinuierlichen Umwelterziehung und Aufklärung der Menschen.

Die Weltgesundheitsorganisation hat festgestellt, dass die menschliche Gesundheit zu 20 % von der Vererbung, zu 20 % von der Umwelt, zu 50 % vom Lebensstil und zu 10 % von der Medizin abhängt. In einer Reihe von Regionen Russlands wird bis 2005 die folgende Dynamik von Faktoren erwartet, die die menschliche Gesundheit beeinflussen: Die Rolle der Ökologie wird auf 40 % zunehmen, die Wirkung des genetischen Faktors wird auf 30 % zunehmen, die Fähigkeit, die Gesundheit zu erhalten Der Lebensstil wird auf 25 % zurückgehen und die Rolle der Medizin wird auf 5 % zurückgehen.

Indem wir den aktuellen Zustand der Ökologie als kritisch charakterisieren, können wir die Hauptgründe identifizieren, die zu einer Umweltkatastrophe führen: Umweltverschmutzung, Umweltvergiftung, Sauerstoffmangel in der Atmosphäre, Ozonlöcher.

Der Zweck dieser Arbeit bestand darin, die Literaturdaten zu den Ursachen und Folgen der Zerstörung der Ozonschicht sowie Möglichkeiten zur Lösung des Problems der Bildung von „Ozonlöchern“ zusammenzufassen.

Ozonschichtloch Umwelt

1. Ursachen

Ein Ozonloch ist ein lokaler Abfall der Ozonkonzentration in der Ozonschicht der Erde. Nach der in der Wissenschaft allgemein anerkannten Theorie führte der zunehmende Einfluss des anthropogenen Faktors in Form der Freisetzung chlor- und bromhaltiger Freone in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zu einer deutlichen Ausdünnung der Ozonschicht .

Einer anderen Hypothese zufolge könnte der Prozess der Entstehung von „Ozonlöchern“ weitgehend natürlich sein und nicht ausschließlich mit den schädlichen Auswirkungen der menschlichen Zivilisation in Verbindung gebracht werden.

Ein Ozonloch mit einem Durchmesser von über 1000 km wurde erstmals 1985 in der südlichen Hemisphäre über der Antarktis von einer Gruppe britischer Wissenschaftler entdeckt: J. Shanklin (Englisch), J. Farman (Englisch), B. Gardiner (Englisch). ), der den entsprechenden Artikel in der Zeitschrift Nature veröffentlichte. Jeden August erschien es und von Dezember bis Januar hörte es auf zu existieren. Über der nördlichen Hemisphäre in der Arktis bildete sich ein weiteres Loch, allerdings von geringerer Größe. In diesem Stadium der menschlichen Entwicklung haben Wissenschaftler aus aller Welt bewiesen, dass es auf der Erde eine große Anzahl von Ozonlöchern gibt. Aber der gefährlichste und größte liegt oberhalb der Antarktis.

Eine Kombination von Faktoren führt zu einer Abnahme der Ozonkonzentration in der Atmosphäre, wobei der Hauptgrund das Absterben von Ozonmolekülen bei Reaktionen mit verschiedenen Substanzen anthropogenen und natürlichen Ursprungs sowie das Fehlen von Sonnenstrahlung während des Polarwinters, einem besonders stabilen Polarwinter, ist Wirbel, der das Eindringen von Ozon aus subpolaren Breiten verhindert, und die Bildung polarer Stratosphärenwolken (PSC), deren Oberfläche Ozonzerfallsreaktionen katalysiert. Diese Faktoren sind besonders charakteristisch für die Antarktis; in der Arktis ist der Polarwirbel aufgrund der fehlenden Kontinentaloberfläche viel schwächer, die Temperatur ist um mehrere Grad höher als in der Antarktis, und PSOs sind seltener und neigen auch dazu, sich aufzulösen Frühherbst. Da Ozonmoleküle chemisch aktiv sind, können sie mit vielen anorganischen und organischen Verbindungen reagieren. Die Hauptstoffe, die zur Zerstörung von Ozonmolekülen beitragen, sind einfache Stoffe (Wasserstoff-, Sauerstoff-, Chlor-, Bromatome), anorganische (Chlorwasserstoff, Stickstoffmonoxid) und organische Verbindungen (Methan, Fluorchlor und Fluorbromfreone, die Chlor- und Bromatome freisetzen). . Im Gegensatz beispielsweise zu Hydrofluorfreonen, die zu Fluoratomen zerfallen, die wiederum schnell mit Wasser zu stabilem Fluorwasserstoff reagieren. Daher ist Fluor nicht an den Ozonzersetzungsreaktionen beteiligt. Jod zerstört auch nicht das stratosphärische Ozon, da jodhaltige organische Substanzen fast vollständig in der Troposphäre verbraucht werden. Die wichtigsten Reaktionen, die zur Zerstörung von Ozon beitragen, werden im Artikel über die Ozonschicht beschrieben.

Chlor „frisst“ aufgrund relativ schneller Reaktionen sowohl Ozon als auch atomaren Sauerstoff:

O3 + Cl = O2 + ClO

СlO + O = Cl + O2

Darüber hinaus führt die letztere Reaktion zur Regenerierung von aktivem Chlor. Chlor wird somit gar nicht erst verbraucht und zerstört die Ozonschicht.

Zu den Versionen der Entstehung von Ozonlöchern gehören:

der Einfluss von Partikeln, die bei Atomexplosionen emittiert werden;

Flüge von Raketen und Höhenflugzeugen;

Reaktionen mit Ozon bestimmter Stoffe, die in Chemiefabriken hergestellt werden. Dabei handelt es sich in erster Linie um chlorierte Kohlenwasserstoffe und insbesondere um Freone – Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffe, bei denen alle oder die meisten Wasserstoffatome durch Fluor- und Chloratome ersetzt sind.

Da Fluorchlorkohlenwasserstoffe leicht flüchtig und relativ resistent gegenüber chemischen Einflüssen sind, gelangen sie nach Gebrauch in die Atmosphäre und können dort bis zu 75 Jahre verbleiben und die Höhe der Ozonschicht erreichen. Hier zersetzen sie sich unter dem Einfluss von Sonnenlicht und setzen dabei atomares Chlor frei, das als wichtigster „Ordnungsstörer“ in der Ozonschicht dient.

2. Folgen

Das Ozonloch stellt eine Gefahr für lebende Organismen dar, da die Ozonschicht die Erdoberfläche vor übermäßigen Dosen ultravioletter Strahlung der Sonne schützt. Die Schwächung der Ozonschicht erhöht den Einfluss der Sonnenstrahlung auf die Erde und führt zu einem Anstieg der Zahl von Hautkrebserkrankungen beim Menschen. Auch Pflanzen und Tiere leiden unter erhöhter Strahlung.

Ozon in der Stratosphäre schützt die Erde vor zerstörerischer UV- und Sonnenstrahlung. Durch den Abbau der Ozonschicht gelangt mehr Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche.

Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde führt jedes Prozent verlorenes stratosphärisches Ozon zu einem Anstieg der Exposition gegenüber ultravioletter Sonnenstrahlung um 1,5 bis 2 Prozent. Für den Menschen ist eine Erhöhung der Intensität der ultravioletten Strahlung vor allem aufgrund der Auswirkungen der Sonnenstrahlung auf Haut und Augen gefährlich.

Strahlung mit Wellenlängen im Spektrum von 280 bis 320 Nanometern – UV-Strahlen, die teilweise durch Ozon blockiert werden – kann zu vorzeitiger Alterung und einer Zunahme von Hautkrebserkrankungen sowie Schäden an Pflanzen und Tieren führen.

Strahlung mit einer Wellenlänge größer als 320 Nanometer, das UV-Spektrum, wird von Ozon praktisch nicht absorbiert und ist für den Menschen tatsächlich notwendig, um Vitamin D zu bilden. UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Spektrum von 200 – 280 Nanometern kann schwerwiegende Folgen für biologische Organismen haben . Strahlung aus diesem Spektrum wird jedoch fast vollständig von Ozon absorbiert. Somit ist die „Achillesferse“ des irdischen Lebens die Strahlung eines eher schmalen Spektrums von UV-Wellen mit einer Länge von 320 bis 280 Nanometern. Wenn die Wellenlängen kürzer werden, steigt ihre Fähigkeit, lebende Organismen und DNA zu schädigen. Glücklicherweise nimmt die Fähigkeit von Ozon, ultraviolette Strahlung zu absorbieren, mit abnehmender Wellenlänge der Strahlung zu.

· Steigende Häufigkeit von Hautkrebs.

· Unterdrückung des menschlichen Immunsystems.

· Augenschaden.

Ultraviolette Strahlung kann die Hornhaut, das Bindegewebe des Auges, die Linse und die Netzhaut schädigen. Ultraviolette Strahlung kann Photokeratose (oder Schneeblindheit) verursachen, ähnlich einem Sonnenbrand der Hornhaut oder des Bindegewebes des Auges. Eine erhöhte Belastung durch ultraviolette Strahlung infolge des Ozonabbaus wird laut den Autoren von How to Save Our Skin zu einem Anstieg der Zahl von Menschen mit Katarakten führen. Katarakte bedecken die Augenlinse, verringern die Sehschärfe und können zur Erblindung führen.

· Zerstörung von Ernten.

3. Geografische Position

Die Ausdünnung der Ozonschicht begann in den 70er Jahren zu beobachten. Besonders stark nahm es über der Antarktis ab, was zur Entstehung des gebräuchlichen Ausdrucks „Ozonloch“ führte. Auch auf der Nordhalbkugel sind kleine Löcher zu verzeichnen – über der Arktis, im Bereich der Kosmodrome Plesetsk und Baikonur. Im Jahr 1974 stellten zwei Wissenschaftler der University of California – Mario Molina und Sherward Rowland – die Hypothese auf, dass Freongase, die in der Kühl- und Parfümindustrie verwendet werden, der Hauptfaktor für die Ozonzerstörung seien. Weniger bedeutende ozonschädigende Faktoren sind die Flüge von Raketen und Überschallflugzeugen.

Die Lage der „Ozonlöcher“ neigt dazu, positive globale magnetische Anomalien zu lokalisieren. Auf der Südhalbkugel ist dies die Antarktis und auf der Nordhalbkugel die globale magnetische Anomalie Ostsibiriens. Darüber hinaus nimmt die Stärke der sibirischen Anomalie so stark zu, dass selbst in Nowosibirsk die vertikale Komponente des Erdmagnetfelds jährlich um 30 Gamma (Nanotesla) zunimmt.

Der Verlust der Ozonschicht über dem arktischen Becken war in diesem Jahr so bedeutend, dass wir zum ersten Mal in der Geschichte der Beobachtungen von der Entstehung eines „Ozonlochs“ ähnlich dem antarktischen sprechen können. In Höhen über 20 km betrug der Ozonverlust etwa 80 %. Die wahrscheinliche Ursache dieses Phänomens ist das ungewöhnlich lange Anhalten relativ niedriger Temperaturen in der Stratosphäre in diesen Breiten.

4. Die Rolle der zivilen und militärischen Luftfahrt in der BildungOzonlöcher

Die Zerstörung der Ozonschicht wird nicht nur durch Freone erleichtert, die in die Atmosphäre freigesetzt werden und in die Stratosphäre gelangen. An der Zerstörung der Ozonschicht sind auch Stickoxide beteiligt, die bei nuklearen Explosionen entstehen. Aber auch in den Brennkammern von Strahltriebwerken von Höhenflugzeugen entstehen Stickoxide. Aus dem dort vorkommenden Stickstoff und Sauerstoff entstehen Stickoxide. Je höher die Temperatur, also je größer die Motorleistung, desto höher ist die Geschwindigkeit der Stickoxidbildung.

Dabei kommt es nicht nur auf die Leistung des Triebwerks eines Flugzeugs an, sondern auch auf die Höhe, in der es fliegt und ozonschädigende Stickoxide freisetzt. Je höher das Lachgas oder Oxid gebildet wird, desto zerstörerischer ist es für das Ozon.

Die Gesamtmenge an Stickoxiden, die pro Jahr in die Atmosphäre ausgestoßen wird, wird auf 1 Milliarde Tonnen geschätzt. Etwa ein Drittel dieser Menge wird von Flugzeugen oberhalb der durchschnittlichen Tropopausenhöhe (11 km) ausgestoßen. Was Flugzeuge betrifft, so stammen die schädlichsten Emissionen von Militärflugzeugen, deren Zahl sich auf Zehntausende beläuft. Sie fliegen hauptsächlich in Höhenlagen der Ozonschicht.

5. Wege zur Lösung von Problemen

Um mit der globalen Wiederherstellung zu beginnen, ist es notwendig, den Zugang aller Substanzen, die Ozon sehr schnell zerstören und dort lange gespeichert werden, in die Atmosphäre zu reduzieren.

Außerdem müssen wir – alle Menschen – dies verstehen und der Natur helfen, den Prozess der Wiederherstellung der Ozonschicht einzuleiten. Es sind neue Waldanpflanzungen erforderlich. Stoppen Sie die Abholzung von Wäldern für andere Länder, die aus irgendeinem Grund ihre Wälder nicht abholzen, sondern Geld verdienen wollen aus unseren Wäldern.

Einen anderen Weg schlägt das russische Konsortium Interozon vor: Ozon direkt in der Atmosphäre zu erzeugen. Gemeinsam mit dem deutschen Unternehmen Daza ist geplant, in naher Zukunft Ballons mit Infrarotlasern auf eine Höhe von 15 km zu heben, mit deren Hilfe sie aus zweiatomigem Sauerstoff Ozon erzeugen können.

Sollte sich dieses Experiment als erfolgreich herausstellen, ist geplant, in Zukunft die Erfahrungen der russischen Orbitalstation Mir zu nutzen und mehrere Weltraumplattformen mit Energiequellen und Lasern in einer Höhe von 400 km zu schaffen. Laserstrahlen werden in den zentralen Teil der Ozonschicht gerichtet und füllen diese ständig wieder auf. Die Energiequelle können Sonnenkollektoren sein. Astronauten auf diesen Plattformen werden nur für regelmäßige Inspektionen und Reparaturen benötigt.

Abschluss

Das Potenzial menschlicher Eingriffe in die Natur nimmt stetig zu und hat bereits ein Ausmaß erreicht, das zu irreparablen Schäden in der Biosphäre führen kann. Es ist nicht das erste Mal, dass sich ein Stoff, der lange als völlig harmlos galt, als äußerst gefährlich herausstellt. Vor zwanzig Jahren hätte sich kaum jemand vorstellen können, dass eine gewöhnliche Aerosoldose eine ernsthafte Gefahr für den gesamten Planeten darstellen könnte. Leider ist es nicht immer möglich, rechtzeitig vorherzusagen, wie sich diese oder jene Verbindung auf die Biosphäre auswirken wird. Im Fall von FCKW bestand jedoch eine solche Möglichkeit: Alle chemischen Reaktionen, die den Prozess der Ozonzerstörung durch FCKW beschreiben, sind äußerst einfach und seit geraumer Zeit bekannt. Aber selbst nachdem das FCKW-Problem im Jahr 1974 formuliert wurde, waren die Vereinigten Staaten das einzige Land, das Maßnahmen zur Reduzierung der FCKW-Produktion ergriffen hat, und diese Maßnahmen waren völlig unzureichend. Es bedurfte einer ausreichend starken Demonstration der Gefahren von FCKW, um ernsthafte Maßnahmen auf globaler Ebene ergreifen zu können. Es sei darauf hingewiesen, dass auch nach der Entdeckung des Ozonlochs zeitweise die Ratifizierung des Montrealer Übereinkommens gefährdet war. Vielleicht lehrt uns die FCKW-Problematik, mit allen Stoffen, die durch menschliche Aktivitäten in die Biosphäre gelangen, mit größerer Aufmerksamkeit und Vorsicht umzugehen.

Das Problem des historischen und modernen Klimawandels hat sich als sehr komplex erwiesen und findet keine Lösung in den Schemata des Einfaktordeterminismus. Neben dem Anstieg der Kohlendioxidkonzentration spielen Veränderungen in der Ozonosphäre, die mit der Entwicklung des Erdmagnetfelds einhergehen, eine wichtige Rolle. Die Entwicklung und Prüfung neuer Hypothesen ist eine notwendige Voraussetzung für das Verständnis der Muster der allgemeinen atmosphärischen Zirkulation und anderer geophysikalischer Prozesse, die sich auf die Biosphäre auswirken.

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