Учебно-методический комплекс дисциплины. СД. Ф.7 Геоэкология и природопользование. Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) (стр. 20 )

       

Состояние озонового щита в России (Ясаманов, 2003. с.336).

       Озон (от греч. OZO - пахну).  О3 – трехатомная молекула. Впервые обнаружил в 1785г. гол. физик М. ван Марум по характерному запаху (свежести). Озон неустойчив, превращается в О2 с выделением тепла. При большой концентрации разлагается со взрывом.

Один из наиболее сильных окислителей. Окисляет все металлы  за исключением  золота и платиноидов.

Качественная реакция: вступает в реакцию с калий йодом, с кислородом не вступает.

Озонирование – убивает микроорганизмы.

Чрезвычайно ядовит (озонирование), более чем угарный газ СО. ПДК в воздухе 10-5%.

Сильно поглощает радиацию в различных участках спектра, в результате чего сильно повышается температура.

       Озон, находящийся в тропосфере, является не только парниковым газом. Главная  его особенность заключается в том, что на границе стратосферы и тропосферы он создает озоновый щит, защищающий Землю от губительного для живых организмов  ультрафиолетового излучения Солнца.  Установлено, что скорость уменьшения содержания озона в средних широтах обоих полушарий, начиная с 1984г, составляет 4-5% за 10 лет. Рекордно низкие значения  были отмечены в 1992-94г. В северном полушарии над густонаселенными районами содержание озона оказалось в 4 раза ниже нормы.

       Состояние озонового слоя над территорией России характериуется определенным  своеобразием. Пониженное содержание отмечается над Кольским п-ом и северо-западом  России - на 20-25% ниже по сравнению с Северо-Восточной Сибирью и Камчаткой. В январе 1995г снижение уровня озона на 15-20% было отмечено над Западной и Средней  Сибирью. В то же время на Северо-Западе России оно было ниже на 20%.

       Начиная с конца марта до середины мая 1997г, аномально низкое содержание озона, на 30% ниже обычной нормы, наблюдалось над Арктикой и значительной частью  Восточной Сибири. Размеры этой озоновой дыры достигли 3000 км в диаметре.

        Большаков, с.161. В настоящее время над Антарктидой зафиксирована озоновая дыра в весенние месяцы года. Она имеет обширные области с практически нулевой концентрацией озона. По оценкам специалистов, вклад каталитических процессов в разложении О3  пока невелик. Феномен  озоновой дыры пока непонятен по источникам  его образования (естественные или антропогенные), но натурными измерениями установлено почти двухкратное превышение хлорсодержащих частиц в зоне антарктической дыры по сравнению со средним значением.

       Если в 70-80-х г снижение уровня озона происходило эпизодически, то в 90-х г. озоновые дыры стали фиксироваться достаточно регулярно. Некоторые исследователи  связывают возникновение озоновых дыр над Арктикой и высокими широтами с вторжением холодных стратосферных фронтов.

       В 90г в России производилось почти 200 тыс. т (1/3 мирового проиводства) озоноразрушающих веществ (фреонов), из которых 41% шел на экспорт. Затем снизилось  почти в 2 раза. В 2000г должны были прекратить производство озоноразрушающих веществ для промышленных целей. Мировым сообществом рекомендовано России производить 226 т в год хлорфтороуглеводородов для медицинских целей.

       

Нарушение озонового экрана.

       Естественные процессы круговорота озона в стратосфере нарушаются из-за его разрушения катализаторами, значительная доля которых техногенного происхождения. Наиболее важными являются оксиды азота, а также атомы хлора.  Источниками NO являются двигатели внутреннего сгорания, высокотемпературные энергетические  установки, в которых сжигается топливо, ракеты и сверхзвуковые самолеты. Атомарный  хлор образуется в результате фотохимического разрушения фреонов (фторхлорметанов): CF2Cl2  и  CFCl3. Эти вещества чисто антропогенного происхождения, летучи, устойчивы в тропосфере. Их источниками являются холодильные установки и аэрозольные баллоны. С момента промышленного применения в 50-е годы ХХ в. содержание фреонов в атмосфере увеличилось на 5-10% в год.

       

       Большаков, с.162.Уменьшение озонового слоя, средняя толщина которого составляет 2.5-3.5 мм, может привести к изменению облачного покрова Земли,  нарушению теплового баланса атмосферы. Рост мощности ультрафиолетового излучения,  достигающего поверхности Земли может оказать существенное влияние на биологические  и геохимические процессы. При существующем в настоящее время уровне загрязнения атмосферы фторхлоруглеводородами и оксидами азота концентрация озона за 10-20 лет уменьшится примерно на 17%. При этом климатические условия у поверхности Земли  почти не изменятся, но уровень ультрафиолетового излучения возрастет на 30%. Действие этого излучения вызывает у организмов поверхностные ожоги, разрушает иммунную и генную системы, вызывает онкологические заболевания (рост дозы УФ-излучения на 1% ведет к увеличению раковых заболеваний на 2%).

Бахтеев,2001. с.97.

       Циклы химических преобразований озона, что приводит к разрушению озонового слоя:

       Кислородный цикл (анг. физик Сидни Чепмен, 1929). За счет кислородного цикла на высоте 20-40 км теряется до 20% атмосферного озона. Озон распадается на атомарный  кислород и молекулярный.

       Водородный цикл (озон взаимодействует с радикалом ОН - , который образуется  при взаимодействии Н, СН4, воды с атомарным кислородом).

       Азотный цикл (оксиды азота) (1970, голландский геохимик Пауль Крутцен). При низких температурах озон взаимодействует даже с относительно инертным азотом (полярные области).

       Хлорный (галоидный) цикл. 1974. Молина и Роуленд, в условиях низких температур.

       В 1995г Шервуд Роуланд, Марио Молини и Пауль Крутцен за исследования озонового слоя удостоены Нобелевской премии.

Егоренков, Кочуров,2005. с.96.

       В 1985г была принята Венская конвенция по защите озонового слоя Земли, а в 1987г Монреальский протокол, дополнение к нему материалы Лондонской (1990г) и Копенгагенской (1992г) конференций.

       В 1995г испольование агрессивных по отношению к озону фреонов в странах Европейского содружества было запрещено. Мировое сообщество рекомендовало: в 2000г Россия должна прекратить производство озоноразрушающих веществ для промышленных целей.

Охрана воздуха от загрязнения и нормирование загрязнителей.

       Мероприятия по санитарной охране атмосферного воздуха разделяются на: планировочные, эффективные, санитарно-законодательные. Для снижения  загрязненности воздуха применяют физические и химические методы  улавливания с перспективой изменения существующей технологии и перехода на замкнутые технологические циклы.  Химическая очистка: абсорбция - основанная на растворимости газов и химических реакциях, адсорбция - улавливание из газовой фазы вредных компонентов, каталитические методы очистки. Физическая очистка:  осаждение твердых частиц и жидких примесей по принципу сепарации, пылеулавливание. Усовершенствование двигателей внутреннего сгорания.

Вопросы для самоконтроля.

1. Геоэкологическая роль атмосферы.

2. Структура и состав атмосферы.

3. Источники и состав  загрязнителей атмосферы.

4. Кислотные осадки. Экологическая роль рН.

5. Смог.

6. Парниковый эффект.

7. Состояние озонового слоя.

8. Причины нарушения озонового слоя. Циклы химических преобразований озона.

9. Конференции по защите озонового слоя.

Лекция 10. Тема: Актуальные проблемы гидросферы

План лекции:

Актуальные проблемы гидросферы. Водные ресурсы. Особенности территориального распределения водных ресурсов. Единый государственный водный фонд и схемы  комплексного использования и охраны вод. Система органов управления водопользованием. Основные факторы антропогенного воздействия на водную среду. Типы загрязняющих веществ: физической, химической и биологической природы. Эвтрофикация. Трансгрессивные загрязнения водной среды и международное сотрудничество в области рационального водопользования и охраны вод. Классификация  водопользователей по целям,  по техническим условиям.

       Создание искусственных водоемов (водохранилищ) и водотоков (каналов) и их воздействие на естественные водоемы и водотоки, а также окружающую среду и климат.  Экологические проблемы развития систем орошения и осушенных земель.

Мониторинг состояния водной среды, виды мониторинга. Общегосударственная система наблюдений и контроля за природной средой.

Моря и океаны. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Пути попадания основных загрязнителей: с судов, вынос со стоком рек, выпадения с атмосферными осадками, при добыче нефти и газа.

Основные понятия и положения:

Вода – наиболее распространенный природный ресурс, составляющий гидросферу планеты Земля. Вода играет особую роль в истории планеты, так как она является таким природным телом (по выражению ), которое влияет на ход основных самых грандиозных геологических процессов в биосфере. Она является важнейшим фактором в глобальных биогеохимических циклах круговорота С, N, S, Р и др компонентов большого геологического цикла. Вода играет важную роль в глобальном цикле круговорота вещества, осуществляя эрозию и денудацию горных пород, перенос и отложение продуктов их разрушения.

       Вода является незаменимым компонентом эколого-географической среды, в отличие от других взаимозаменяемых видов сырьевых ресурсов. Без гидросферы не было бы жизни на Земле. Особенно велика роль пресной воды, которая используется для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и с рыбохозяйственной целью.

       Многие острые геоэкологические проблемы связаны с водными проблемамы, так как антропогенная нагрузка ведет к изменению водного режима и состояния качества воды. К водным ресурсам относятся такие водные объекты планеты как реки, озера, подземные воды, воды ледников и др. Водообеспеченность определяет развитие всей экономики региона. Вода является необходимым условием жизни, ресурсом для промышленности и сельского хозяйства. Сохранение высокого качества и достаточность водных ресурсов является первоочередным условием устойчивого развития России и сохранения нации. На Кольском п-ове водообеспеченность достаточно высокая и устойчивая. Вместе с тем, загрязнение природной среды и развитие горной и металлургической индустрии в регионе приводит к качественному истощению водных ресурсов.