Konspekt

Pracy zaliczeniowej z OCHRONY ŚRODOWISKA
Adrian Sroka gr.1.2

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Tytuł: ”Dziura ozonowa - przyczyny i skutki środowiskowe”

Motywacja wyboru tematu:

Wybierając ten temat kierowałem się przede wszystkim jego aktualnością i wagą konsekwencji jakie niosą za sobą wszelkie zmiany w naturalnym środowisku. Podążając za informacjami ze świata, przeglądając portale internetowe czy też oglądając wiadomości ciągle słyszy się o degradacji środowiska naturalnego. A wywołana jest ona głównie przez dążność człowieka do polepszenia swoich warunków bytowania, rozwój gospodarki a przy tym zwiększanie się liczby ludności i ekspansywna eksploatacja środowiska przyrodniczego, dlatego też jego ochrona jest coraz większym wyzwaniem dla ludzkości. Ograniczyłem się jednak tylko do problemu dziury ozonowej, który postaram się szerzej zaprezentować w swojej pracy.

Proponowany zakres opracowania:

1. Warstwa ozonowa i jej rola w atmosferze ziemskiej

2. Wstępna charakterystyka pojęcia- „Dziura ozonowa”

3. Przyczyny (charakterystyka chemiczna)

4. Wpływ działalności człowieka

5. Skutki

• Ustawodawstwo

• Konwencje międzynarodowe

• Udział motoryzacji

1. Sposoby przeciwdziałania

2. Ciekawostki

3. Wnioski

1. Warstwa ozonowa i jej rola w atmosferze ziemskiej

Warstwa ozonowa (Ozonosfera, powłoka ozonowa) – warstwa zwiększonej koncentracji ozonu w stratosferze. Znajduje się na wysokości ok. 15- nad Ziemią. Ozonosfera jest warstwą ochronną bardzo ważną dla życia na Ziemi. Chroni przed promieniowaniem ultrafioletowym, które pochodzi bezpośrednio ze Słońca i jest niewidoczne dla ludzkiego oka. Promieniowanie ultrafioletowe (zwane również nadfioletowym) jest szkodliwe dla organizmów żywych, ponieważ bardzo niekorzystnie oddziałuje na komórki skóry niszcząc ich materiał genetyczny i przyspiesza proces ich starzenia się, a także zwiększa ryzyko
m.in. występowania raka skóry oraz wyrządzają szkody w środowisku morskim. Dlatego też dzięki ozonosferze jest możliwe życie na lądzie.

2. Wstępna charakterystyka pojęcia- „Dziura ozonowa”

Dziura ozonowa – zjawisko spadku stężenia ozonu (O₃) w stratosferze atmosfery ziemskiej. Występuje głównie w obszarach podbiegunowych. Tworzenie się i rozpad O₃ zachodzi pod wpływem światła, którego natężenie różni się dla danego obszaru w poszczególnych porach roku. Naturalna zawartość ozonu zmienia się z szerokością geograficzną, dlatego trudno jest podać uniwersalną wartość stężenia granicznego, które określa pojawienie się dziury ozonowej. W przypadku Antarktyki graniczna wartość stężenia O₃ określająca naturalny stan ozonosfery i dziurę ozonową wynosi 220 DU.

3. Przyczyny (charakterystyka chemiczna)

Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego Słońca na cząsteczki atmosferycznego tlenu. Powstały ozon zanika w reakcji katalitycznego rozpadu z atomami chloru, uwolnionymi po rozpadzie freonów.
Problem dziury ozonowej pojawił się więc, gdy zaczęto używać związku CCl₂F₂, zwanego freonem-12, oraz innych fluoropochodnych metanu i etanu (nazwanych wspólnie freonami lub związkami CFC) do produkcji aerozoli.
Cząsteczki freonów nie wchodzą w reakcję z innymi substancjami i nie rozpadają się w troposferze, mogą więc pozostawać w atmosferze w stanie niezmienionym przez ponad 100 lat. Po przejściu do ozonosfery freony rozkładają się pod wpływem promieniowania ultrafioletowego na pierwiastki: węgiel, fluor i chlor. Wprawdzie węgiel spala się, a atomy fluoru łączą się ze sobą, jednak chlor, który jest katalizatorem rozkładu ozonu w zwykły tlen dwuatomowy pozostaje.

Reakcje chloru i ozonu. Kropki oznaczają rodniki. Objaśnienia: sunlight - światło słoneczne

4. Wpływ działalności człowieka

Związki te wykorzystywane były:

• w sprężarkach,

• w urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych,

• do produkcji lakierów,

• w przemyśle kosmetycznym,

• w medycynie.

Do powstawania dziury ozonowej przyczyniają się także inne gazy. Wśród nich możemy wymienić: halony oraz tlenki azotu. Halony są nietoksycznymi gazami lub cieczami, które nie ulegają spalaniu a stosowane są do produkcji gaśnic. Z kolei tlenki azotu dostają się do ozonosfery w wyniku spalania paliw przez silniki samolotów i rakiet oraz w wyniku wybuchów jądrowych.

5. Skutki

• Ustawodawstwo
  -umieszczenie freonu na liście związków chemicznych niebezpiecznych dla środowiska naturalnego. <??????????????????????>

• Konwencje międzynarodowe

-Protokół Montrealski (który podpisało 31 państw w tym również Polska. Zakładało się w nim 50 procentowe zmniejszenie produkcji freonów w ciągu 13 lat )

-Konwencja Wiedeńska w sprawie ochrony warstwy ozonowej. W myśl tej konwencji zakazuje się produkcji freonów i importu zagranicznych urządzeń chłodzących zawierających freony.

http://niezabijaj.eu/zapobieganie_powstawaniu_i_powiekszaniu_sie_dziury_ozonowej.html

• Udział motoryzacji

W dzisiejszych czasach producenci samochodów borykają się z problemem ochrony środowiska. Jak wiadomo silniki samochodowe produkują bardzo dużo spalin, które uwalniając się z silnika płyną do atmosfery powiększając tym samym dziurę ozonową i przyczyniają się do pogorszenia stanu naszej planety. Mieszanka paliwowa w każdym samochodzie wydalana jest w postaci spalin, zawierających tlenek węgla, tlenki azotu, niepalne węglowodory. Aby zmniejszyć zanieczyszczenie powietrza, producenci samochodów poszukują sposobów polepszenia spalania i zmniejszenia zużycia benzyny. Naprzeciw wychodzą nam pojazdy z tak zwanym silnikiem Diesla oraz pojazdy hybrydowe. (http://www.sym.com.pl/)

6. Sposoby przeciwdziałania

Już w 1971 roku dwóch chemików zauważyło i udowodniło niszczący wpływ freonów na warstwę ozonową atmosfery. Byli nimi prof. Sherwood Rowland i dr Mario Molina (laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z 1995 roku). Komisja do spraw ochrony środowiska ONZ zwróciła uwagę na to zjawisko dopiero w 1976 roku. Od tego czasu freony znalazły się na liście związków chemicznych niebezpiecznych dla środowiska naturalnego. Konkretne działania mające na celu niedopuszczenie do zmniejszania się warstwy ozonowej nad powierzchnią kuli ziemskiej zaczęto jednak podejmować dopiero od 1982 roku, kiedy to dr Joe Farman odkrył na Antarktydzie Zachodniej całkowity zanik ozonu w atmosferze. W 1987 roku w celu ochrony warstwy ozonowej z inicjatywy UNEP (Programu Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych) 31 państw (w tym Polska) podpisało Protokół Montrealski. Zakładano w nim 50 - procentowe ograniczenie produkcji freonów do 2000 roku w stosunku do wartości z 1986 roku. Od 1990 roku rzeczywiście obserwuje się zmniejszenie tempa wzrostu freonów w atmosferze - z 5% rocznie do mniej niż 3%. Ponadto 11 października 1990 roku Polska stała się członkiem Konwencji Wiedeńskiej w sprawie ochrony warstwy ozonowej, w myśl której zakazana jest produkcja freonów oraz import zagranicznych urządzeń chłodzących zawierających freony. Można więc mówić o znacznym wzroście świadomości władz i społeczeństwa, co jest pocieszającym zjawiskiem. W produkcji kosmetyków i dezodorantów nie stosowane są już praktycznie freony, a jako nośniki używane są inne, nieszkodliwe dla środowiska gazy - propan i butan. Kosmetyki te oznaczane są jako "CFC frez" lub "ozon friendly" (przyjazne ozonowi). Także nowoczesne lodówki i chłodziarki są urządzeniami bezfreonowymi.

Jednak pomimo wszelkich działań mających na celu niedopuszczenie do dalszej emisji freonów i halonów, w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat nie stanie się możliwe odbudowanie warstwy ozonu nawet do grubości sprzed 20 laty.

http://ekoproblemy.2ap.pl/ozon.htm

7. Ciekawostki

Dziura ozonowa i kosmiczne katastrofy

Symulacje astrofizyczne sugerują, że warstwa ozonowa mogłaby zostać zniszczona przez bliski Ziemi rozbłysk promieniowania gamma związany ze "śmiercią" gwiazdy. Źródło tego zjawiska nie jest do końca znane, ale szansa wystąpienia takiej katastrofy w ciągu najbliższego stulecia jest znikoma. Skutkiem oddziaływania na atmosferę promieni gamma zgodnie z symulacjami w zamkniętym obecnie instytucie fizyki pod Genewą w Szwajcarii miałoby być wytworzenie ogromnych ilości tlenków azotu, które weszłyby w reakcję z ozonem doprowadzając do jego rozpadu. Dziura ozonowa ogarnęłaby całą planetę na wiele miesięcy.

Istnieje też hipoteza, według której tzw. wymieranie permskie spowodowała emisja gazów wulkanicznych. Weszły one w reakcję z ozonem powodując powstanie dziury ozonowej, co (wg tej hipotezy) było jedną z przyczyn zagłady wielu gatunków. ( wikipedia>

Dziura ozonowa i inna teoria jej powstania

Jeśli chodzi o chlor, który niszczy ozon, to istnieje teoria, że nie jest to chlor będący skutkiem działalności człowieka. Normalna cyrkulacja powietrza atmosferycznego zawierająca zanieczyszczenia przemysłowe nie przekracza granicy troposfery, czyli śr. 10 km. Roczna produkcja freonów (CFC) do atmosfery wynosi ok. 750.000 ton w przeliczeniu na czysty chlor. Taką samą ilość chloru jest w stanie „wyprodukować” i „wpuścić” do atmosfery sam jeden wulkan Mount Erebus i to w ciągu tygodnia! Wszystkie wulkany świata wypuszczają w ciągu roku ok. 36 mln ton chloru. Gdy zdarzają się wielkie erupcje jest tego znacznie więcej (dochodzi jeszcze spalanie lasów i parowanie oceanów). Gdyby, więc uznać katastroficzne wizje entuzjastów „dziury”, należałoby się spodziewać, że życie na naszej planecie już wkrótce przestałoby istnieć  Dowodem są kwaśne deszcze w tych rejonach o mineralizacji 250 mg/l (http://pl.wikipedia.org/wiki/Mineralizacja) i odczynie 2,4-2,5 pH (czyli kwaśniejsze od soku cytrynowego). Jest to bardzo ważny i kapitalny argument w teorii, że czynnikiem odpowiedzialnym za destrukcję ozonu stratosferycznego są gazy wulkaniczne (erupcje piroklastyczne) i wznoszące prądy monsunowe. Obok dużej ilości pyłu, pary wodnej, gazów zawierających CO2,H2,N2,SO2,S2,Cl2,H2S,B(OH)3,NH3,CH4 oraz chlorków i fluorków metali m.in. rtęci. Drugi czynnik kształtujący omawiane zjawisko, to prądy wznoszące osiągające wysokość 25 km, gdzie temperatura powietrza w tropikalnych monsunach wynosi –40 stopni C. W takim wypadku powstaje azotan chloru (ClONO2), gdzie cząsteczki uprzednio wolnego chloru uwięzione są w kryształkach lodu, więc są nieaktywne z ozonem. Masy powietrza zwrotnikowego wraz z azotanem chloru przemieszczają się z obrębu antycyklonu zimowego w stratosferze w kierunku biegunów. Inaczej rzecz biorąc: zimowe powietrze wzbogacone w ClONO2 wysoko nad Ziemią leci ku najbardziej wysuniętym na północ punktom naszej planety. Przy ocieplaniu się powietrza następuje uwolnienie chloru i jego reakcja z ozonem. Freony, które są podstawą przemysłu chłodniczego i klimatycznego w świetle przedstawionych argumentów mają znikomy udział w powstawaniu i przyczynianiu się do „dziury ozonowej”. Ich wpływ (a w zasadzie produkt ich rozpadu – chlor) nie upoważnia do podjęcia radykalnych kroków na rzecz ograniczenia ich emisji. Regulowanie przemysłu, jak w każdym wypadku mogłoby doprowadzić do prawdziwej tragedii, zwłaszcza w krajach tropikalnych. Dziś znane zamienniki dla CFC (tzw. HCFC z dodatkowym atomem wodoru) są ponad dziesięciokrotnie droższe od freonów, a ich wymianie musiałoby podlec tysiące urządzeń (co wiąże się z setkami milionami $). Czy na taki ogromny obrót nie będzie stać jedynie największych i najbogatszych gigantów świata przemysłowego? Natężenie UV rośnie o 1% co każde 50 metrów wysokości. Na poziomie 5 km jest dwukrotnie większe niż na poziomie morza. Wg teoretycznych założeń 1% spadek ozonu odpowiada 2% wzrostowi promieniowania UV – a to odpowiada ok. 20 km wycieczce na południe. Jeśli miałby się spełnić czarny scenariusz freonowy (na co się nie zanosi) to spowodowałoby to wzrost UV równoważny przejażdżce ok. 100 km w kierunku równika np. z Gdańska do Grudziądza. Nie zmienia to faktu, że dziura istnieje i istniała od początku tworzenia się skomplikowanej formy organizacji materii, zwanej życiem. Źródło: KnowMore.pl

http://www.knowmore.pl/ekologia/dziura-ozonowa-fakty-i-mity

http://www.zielonydziennik.pl/ekologia/dziura-ozonowa-fakty-i-mity

8. Wnioski

Bibliografia:

• Nowa Encyklopedia powszechna PWN, części: „P-S”,”I-Ł”, „A-C”, „S-Z”,

• http://www.wikipedia.pl

• http://www.bryk.pl

• http://www.zadane.pl

• http://www.google.pl

• http://www.mos.gov.pl

• http:// http://www.zielonydziennik.pl

• Ozone Hole Watch, 2013 [online]) http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/facts/hole.html

• Dziura ozonowa: http://pl.wikipedia.org/wiki/Dziura_ozonowa