4.5: Кислотні дощі та озон (II)
- Page ID
- 29663
Введення в озон
Озон (O 3) - триатомний молекульний газ кисню, який зустрічається як у верхній атмосфері Землі, так і на рівні землі. Озон може бути хорошим чи поганим, залежно від того, де він знаходиться: Це синюватий газ, який шкідливий для дихання. Тому він погано стоїть на рівні землі. Малюнок 4.5.1 містить більше інформації про озон.
Малюнок 4.5.1. Озон в атмосфері Землі
Озоновий цикл
На відео нижче показаний процес руйнування озонового шару. Зрушення озону викликається хлорфторуглеродами (ХФУ) та іншими озоноруйнівними речовинами.
Виробництво та руйнування озону
Озон постійно виробляється і руйнується в природному циклі, як показано на малюнку нижче. Однак загальна кількість озону по суті стабільна. Цей баланс можна розглядати як глибину потоку в певному місці. Хоча окремі молекули води рухаються повз спостерігача, загальна глибина залишається постійною. Аналогічно, в той час як виробництво і руйнування озону збалансовані, рівень озону залишається стабільним. Така ситуація склалася до останніх кількох десятиліть. Наступне відео розповідає більше про руйнування озону.
Однак значне збільшення стратосферного хлору та брому порушило баланс озону. По суті, вони додали сифон нижче за течією, видаляючи озон швидше, ніж природні реакції створення озону можуть йти в ногу. Тому рівень озону падає.
Оскільки озон фільтрує шкідливе випромінювання UVB, менше озону означає більш високий рівень UVB на поверхні. Чим більше буде виснажений озон, тим більшим буде збільшення вхідного UVB-випромінювання. UVB був пов'язаний з:
- рак шкіри;
- катаракта;
- пошкодження таких матеріалів, як пластмаси;
- шкоду певним культурам і морським організмам.
Хоча деякі UVB досягають поверхні навіть без руйнування озонового шару, його шкідливий вплив посилиться в результаті цієї проблеми.
Додаткова інформація
Озоноруйнівна речовина (и) (ODS) є:
- ХФУ;
- ГХФУ (використовуються в енергетиці, пов'язаній з охолодженням і кондиціонуванням повітря в будинках, комерційних будівлями та автомобілями, а також виробництві пінопластових виробів);
- галони (використовуються в вогнегасниках);
- Бромід метил, чотирихлористий вуглець;
- Метилхлороформ (використовується як розчинники в хімічній промисловості).
Озонова діра
Останні дослідження НАСА та інших показали, що близько 40 відсотків озону в Антарктиді було знищено і що близько 7 відсотків озону знищено з Полярного кола. Руйнування озону ще називають «Озонова діра».
Озонова діра не означає, що в регіоні немає озону. Озонова діра визначається як площа, що має менше 220 добсон одиниць (DU) озону (концентрації) у верхній колоні (тобто між землею і простором).
На малюнку 4.5.2 і 4.5.3 показано зниження концентрації озону над Антарктидою. Цей отвір в Антарктиді, на жаль, дозволяє більшій кількості австралійців піддаватися впливу УФ-випромінювання. Однак, якщо такий вид руйнування озону коли-небудь відбудеться в Арктичній зоні, більше людей (у Північній півкулі) зазнають впливу більш високих рівнів УФ-випромінювання.
Малюнок 4.5.2. Концентрації озону в Антарктиці
Кредит: Концентрації озону в Антарктиці від NASA Ozone Watch, доступні для громадського використання.
Малюнок 4.5.3. Карта Антарктиди, що показує загальний озон (DU) /загальний озон (UD) станом на 12 вересня 2011
Кредит: Озон Антарктиди від NASA Ozone Watch, доступний для громадського використання.
Веселий факт
Одиниця Добсона - це міра кількості або товщини озону в атмосфері. Він заснований на вимірі, зробленому безпосередньо над певною точкою на поверхні Землі. Одна одиниця Добсона відноситься до шару озону, який буде товщиною 0,001 см в умовах стандартної температури (0 градусів С) і тиску (середній тиск на поверхні Землі). Підрозділ Добсона був названий на честь Г.М.Б.Добсона, який був дослідником Оксфордського університету в 1920-х роках. Він побудував перший прилад (тепер його називають вимірювачем Добсона) для вимірювання загального озону з землі.
Розмір озонової діри Південної півкулі в залежності від року показаний на малюнку нижче. На малюнку 4.5.4 порівнюються розміри отвору за двадцятирічний період, з 1980 по 2010 рік. Видно, що розмір збільшувався з кожним роком. Щороку навесні озонова діра знаходиться на своїй найбільшій.
Малюнок 4.5.4. Площа озонової діри Південної півкулі
Вплив виснаження озонового шару на шкіру
Ефекти виснаження озонового шару можуть призвести до 1) збільшення випадків раку шкіри, 2) пошкодження шкіри, 3) катаракти та інших пошкоджень очей та 4) придушення імунітету.
Рак шкіри
Захворюваність на рак шкіри в США досягла епідемічних масштабів. Кожен п'ятий американець буде розвивати рак шкіри протягом свого життя, а один американець помирає щогодини від цієї руйнівної хвороби.
Медичні дослідження допомагають нам зрозуміти причини та наслідки раку шкіри. Багато груп охорони здоров'я та освіти працюють над зниженням захворюваності на цю хворобу, з яких 1,3 мільйона випадків було прогнозовано лише на 2000 рік, повідомляє Американське товариство раку. На малюнку 4.3.11 показані джерела озоноруйнівних речовин.
<insert pie chart>
Малюнок 4.5.5. Різні джерела, що виробляють ОРВ
Меланома
Меланома, найбільш серйозна форма раку шкіри, також є одним з найбільш швидко зростаючих видів раку в Сполучених Штатах. Багато дерматологи вважають, що може бути зв'язок між дитячими сонячними опіками та меланомою пізніше в житті. Випадки меланоми в цій країні збільшилися більш ніж удвічі за останні 2 десятиліття, і очікується, що зростання продовжиться.
Non-меланома Рак шкіри
Рак шкіри немеланоми менш смертельний, ніж меланоми. Проте, залишившись без лікування, вони можуть поширюватися, викликаючи спотворення і більш серйозні проблеми зі здоров'ям. Більше 1,2 мільйона американців розвинуть немеланомний рак шкіри в 2000 році, тоді як понад 1,900 помруть від хвороби. Існує два первинних типи немеланомного раку шкіри.
- Базально-клітинні карциноми - найпоширеніший тип пухлин раку шкіри. Зазвичай вони з'являються у вигляді невеликих м'ясистих горбків або вузликів на голові та шиї, але можуть виникати і на інших ділянках шкіри. Базальноклітинний рак росте повільно, і рідко поширюється на інші частини тіла. Він може, однак, проникнути до кістки і завдати значної шкоди.
- Плоскоклітинні карциноми - це пухлини, які можуть з'являтися у вигляді вузликів або як червоні, лускаті плями. Цей рак може перерости у великі маси, і на відміну від базаліоми, він може поширитися на інші частини тіла.
Ці два види раку мають рівень лікування до 95 відсотків, якщо вони виявлені та лікуються рано. Головне - стежити за ознаками та звертатися за медичною допомогою.
Інші пошкодження шкіри
Інші шкірні захворювання, пов'язані з УФ, включають актинічні кератози та передчасне старіння шкіри.
- Актініческіе кератози - це шкірні нарости, які виникають на ділянках тіла, що піддаються впливу сонця. Особливо схильні до цього виду ураження обличчя, кисті рук, передпліччя, «V» шиї. Хоча передзлоякісні, актініческіе кератози є фактором ризику плоскоклітинного раку. Шукайте підняті, червонуваті, грубо текстуровані нарости і негайно зверніться за медичною допомогою, якщо ви їх виявите.
- Хронічне перебування на сонці також викликає передчасне старіння, яке з часом може зробити шкіру товстою, зморшкуватою та шкірястою. Оскільки це відбувається поступово, часто проявляючись через багато років після більшості перебування людини на сонці, передчасне старіння часто розглядається як неминуча, нормальна частина дорослішання. При належному захисті від УФ-випромінювання, однак, більшості передчасного старіння шкіри можна уникнути.
Примітка
Захистіть себе від сонячних опіків. Мінімізуйте перебування на сонці в полуденні години (з 10 ранку до 4 вечора). Носіть сонцезахисні окуляри, капелюх з широкими полями і захисний одяг з щільним переплетенням. Використовуйте сонцезахисний крем широкого спектру дії з фактором захисту від сонця (SPF) не менше 15. Щоб бути безпечніше, краще 30.
Вплив виснаження озонового шару на очі та імунну систему
Катаракта та інші пошкодження очей
Катаракта - це форма ураження очей, при якій втрата прозорості в кришталику ока хмари зору. Якщо її не лікувати, катаракта може призвести до сліпоти. Дослідження показали, що УФ-випромінювання збільшує ймовірність виникнення певної катаракти. Незважаючи на те, що виліковна сучасна хірургія ока, катаракта зменшує зір мільйонів американців і коштує мільярди доларів медичної допомоги щороку. Наступне відео містить більше інформації про катаракту.
Інші види ураження очей включають птеригіум (тобто ріст тканин, які можуть блокувати зір), рак шкіри навколо очей та дегенерацію макули (тобто тієї частини сітківки, де зорове сприйняття є найбільш гострим). Всі ці проблеми можна зменшити за допомогою належного захисту очей від ультрафіолетового випромінювання.
Придушення імунітету
Вчені виявили, що надмірне вплив УФ-випромінювання може пригнічувати правильне функціонування імунної системи організму та природних захисних сил шкіри. Всі люди, незалежно від кольору шкіри, можуть бути вразливі до наслідків, включаючи порушення реакції на імунізацію, підвищену чутливість до сонячного світла та реакції на певні ліки.
Захист навколишнього середовища - руйнування озонового шару
Ваша «сила» в захисті навколишнього середовища від руйнування озонового шару включає в себе:
- Переконавшись, що технічні працівники, що працюють на вашому автомобільному кондиціонері, домашньому кондиціонері або холодильнику сертифіковані програмою, затвердженою EPA для відновлення холодоагенту (це вимагається законом).
- Перевірка кондиціонерів та холодильника вашого автомобіля та будинку на герметичність. По можливості відремонтуйте діряві кондиціонери перед їх заправкою.
- Звернення до місцевих органів влади для належної утилізації холодильного або кондиціонерного обладнання.
Міжнародні дії щодо захисту довкілля від руйнування озонового шару
У 1987 році Монреальський протокол, міжнародна екологічна угода, встановила вимоги, які розпочали всесвітню поетапну відмову від озоноруйнівних ХФУ (хлорфторуглеродів). Ці вимоги були пізніше змінені, що призвело до поетапного відмови від виробництва ХФУ в 1996 році у всіх розвинених країнах.
Наземний озон і фотохімічний смог
Озон є вторинним забруднювачем, який утворюється з первинних забруднювачів, таких як леткі органічні сполуки (вуглеводні) та оксиди азоту (NO x) у присутності сонячного світла, як показано на малюнку 4.5.6. Його утворення відбувається головним чином від автомобільних викидів.
Малюнок 4.5.6. Утворення озону
Нижче наведено демонстрацію того, як озон утворюється на рівні землі (зверніть увагу на рівень землі озон також відомий як «поганий» озон).
Як згадувалося раніше, утворення озону відбувається головним чином від автомобільних викидів. Типовий профіль забруднюючих речовин у повітрі великих міст добре повторюється і показаний на малюнку нижче. Зверніть увагу, як змінюється формування протягом доби, як показано на малюнку 4.5.7:
- Рано вранці - У години пік руху NO та вуглеводні викидаються разом із CO.
- Середина ранку - NO повільно окислюється до NO 2.
- Середина дня - При наявності сонячного світла NO x реагують з ЛОС з утворенням озону.
Малюнок 4.5.7. Типовий профіль забруднюючих речовин і утворення озону протягом доби
Сам по собі озон завдає шкоди здоров'ю, а також навколишньому середовищу. Озон викликає різні проблеми зі здоров'ям навіть на дуже низьких рівнях і може спричинити постійне пошкодження легенів після тривалого впливу. Озон також призводить до утворення смогу або серпанок, викликаючи додаткові проблеми, такі як зменшення видимості, а також пошкодження рослин та екосистем.