Слой атмосферы который задерживает губительные ультрафиолетовые лучи. Озон в атмосфере

Страница 4 из 5

Значение озонового слоя – озоносферы. Воздействие ультрафиолетовых лучей Солнца на человека и другие живые организмы.

Значение озонового слоя для биосферы — человека и других живых организмов.

Несмотря на ничтожно малое содержание озона в атмосфере, значение его поистине огромно. Жизнь на Земле, какой мы ее наблюдаем в настоящее время, была бы совсем другой, если бы ее не защищал тонкий трехмиллиметровый озоновый слой. А исчезни сегодня озоновый «экран», жизнь, возможно, сохранилась бы только глубоко под водой в Мировом океане или под землей.

Дело в том, что озоновый слой (озоносфера) поглощает особенно губительные коротковолновые ультрафиолетовые лучи, препятствуя тем самым повреждению живых систем.

Снижение концентрации озона в атмосфере в целом хотя бы на 10 % уже сказывается на живых организмах — снижается урожай растений, у животных и человека наблюдаются различного рода патологии, например нарушение легочной функции, увеличение хронических заболеваний легких, нервной и иммунной систем, рак кожи и сетчатки глаз. Заметные сдвиги под влиянием возросшего ультрафиолетового облучения могут наблюдаться и в состоянии целых экосистем, особенно наземной растительности и фитопланктона, а также осуществлении биогеохимических циклов.

Озон – активный газ и может неблагоприятно действовать на человека. Обычно его концентрация в нижней атмосфере незначительна и он не оказывает вредного влияния на человека. Большие количества озона образуются в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомашин.

Значение озонового слоя Земли. Спектры поглощения озона и нуклеиновых кислот.

Для наглядного представления значения озонового слоя для всего живого на планете рассмотрим спектры поглощения озона и важнейших составляющих живых организмов – нуклеиновых кислот и белков.

Любое вещество имеет свои полосы поглощения. И озон, и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), и белки интенсивнее всего поглощают в области спектра с длиной волны 200-300 нм. А губительные для живых организмов УФ-лучи как раз и занимают эту часть спектра солнечного излучения.

Рис 1. Спектральная кривая поражения генетического аппарата микроорганизмов ультрафиолетовыми лучами.

Чтобы не быть голословными и убедить самых недоверчивых в огромном значении озонового слоя, углубимся немного в теорию и докажем, что озоновый слой поглощает смертельные для всего живого ультрафиолетовые лучи. Для этого рассмотрим спектры поглощения озона (озонового слоя) и нуклеиновых кислот и белков.

Для начала определимся с понятиями.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА — уменьшение интенсивности оптического излучения при прохождении через какую-либо среду за счёт взаимодействия с ней, в результате которого световая энергия переходит в другие виды энергии или в оптическое излучение другого спектрального состава.

СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ - это совокупность частот, поглощаемых данным веществом.

Спектр поглощения озона.

Озон (O 3) имеет очень сложный спектр поглощения, где выделены полосы максимально интенсивного поглощения. Как и многие другие полосы поглощения в молекулярной спектроскопии, эти полосы носят имя исследователя, открывшего их.

Полосы поглощения озона:

• Полоса Хартли (200 — 300 нм; l max =255 нм);
• Полоса Хюггинса (320-340 нм);
• Полоса Шалона–Лефевра (330-350 нм);
• Полоса Шаппюи (500 — 650 нм; l max =600 нм).

Рис 2. Полосы поглощения озона.

Главная полоса поглощения – полоса Хартли . Максимальное поглощение у нее достигается на длине волны в 255 нм. Обратите внимание, на рисунке 1 максимум поражения генетического аппарата у живых организмов также приходится именно на эту длину волны. Следовательно, максимальное значение озонового слоя Земли для живых организмов проявляется именно в этой полосе.

При длинах волн более 300 нм к полосам Хартли примыкают более слабые полосы Хаггинса и Шалона–Лефевра (рис. 2). Коэффициент поглощения в этих полосах на несколько порядков меньше, чем у полос Хартли. Отдельные близко расположенные в этих системах полосы имеют хорошо различимые резкие максимумы и минимумы. Наконец, в видимом участке спектра расположена широкая полоса Шаппюи , с которой связана синяя окраска озона.

Очень сильное поглощение озона наблюдается также в области вакуумного ультрафиолета (100 – 200 нм). Вместе с поглощением в полосах Хартли это поглощение приводит к обрыву солнечного спектра на поверхности Земли при длинах волн меньше 290 нм, что очень важно для защиты жизни на нашей планете от коротковолновых излучений.

Спектры поглощения нуклеиновых кислот и белков.

Нуклеиновые кислоты поглощают только в УФ области (180-220 и 240-280 нм). Их хромофорами являются, в основном, пуриновые и пиримидиновые основания.

Рис 3. Спектр поглощения белков и нуклеиновых кислот.

Хромофоры — ненасыщенные группы атомов, обуславливающие цвет химического соединения и поглощающие электромагнитное излучение.

Белки имеют три типа хромофорных групп: собственно пептидные группы, боковые группы аминокислотных остатков и простетические группы. Первые две поглощают в УФ области и не поглощают в видимой области. Пептидные группы -CO-NH- поглощают в районе 190 нм. Боковые группы трех ароматических кислот — триптофана, тирозина и фенилаланина — также поглощают на этих длинах волн, причем значительно сильнее, чем пептидные группы. Кроме того они имеют полосу поглощения в диапазоне 260-280 нм.

Простетические группы (гем в гемоглобине и др. хромофоры) поглощают в УФ и в видимой области. Именно они придают белку цвет (например, красный цвет гемоглобину).

Значение озонового слоя, как терморегулятора атмосферы.

Озоновый слой имеет значение не только как экран биосферы от повреждения жестким ультрафиолетовым излучением, но и определяет термический режим атмосферы Земли . В инфракрасной области спектра у озона есть еще важная полоса поглощения с максимумом 960 нм. Благодаря этому, О 3 поглощает выделяемую Землей энергию инфракрасного диапазона (тепловую), не дает ей рассеяться в Космосе, и тем самым задерживает тепло в атмосфере нашей планеты.

Озон задерживает около 20% излучения Земли, повышая отепляющее действие атмосферы.

Воздействие ультрафиолетовых лучей Солнца на человека и другие живые организмы.

А чем же так опасны ультрафиолетовые лучи? Почему мы придаем такое большое значение озоновому слою, поглощающему их. Познакомимся с ультрафиолетовой частью спектра солнечного излучения поближе.

Как влияет на растения ультрафиолетовая часть солнечного спектра? Вернемся снова к теории. Ультрафиолетовый диапазон длин волн подразделяют на «дальний», при 100-200 нм (нам до него дела нет, этот «свет» поглощается молекулами кислорода в верхних слоях атмосферы и поверхности Земли не достигает) и «ближний», при 200-380 нм, который, в свою очередь, условно делят на 3 части.

УФА – «полезный», с длиной волны от 320 нм до привычного «фиолетового» (он начинается с 380 нм). Ультрафиолетовое излучение с этой длиной волны глубже всего проникает в ткани животных и растений. У человека, например, она участвует в выработке витамина D, некоторые виды ящериц его вообще видят глазами, не говоря уже о том, что УФА стимулирует некоторые виды рептилий во время брачного периода.

УФВ – 280-320 нм – диапазон среднего ультрафиолета. Он вызывает не только преждевременное старение кожи человека и замедление вегетативного роста большинства растений, но и несмолкающие споры о своем влиянии на биосферу. Благодаря УФВ европейцы получают золотисто-коричневый цвет кожи во время летних отпусков. Чем ближе к границе с УФС (280 нм), тем смертоноснее лучи.

И, наконец, УФС – «жесткий» ультрафиолет с длиной волны от 200 до 280 нм. Есть мнение, что на некоторых стадиях развития жизни на Земле УФС весьма активно участвовал в создании ДНК, потому что спектр поглощения нуклеиновых кислот имеет пик в области 254 нм. Продемонстрировано это на рис. 1. Как видно из рисунка, с УФС связано не только начало жизни на Земле, но и, при некоторых условиях, её конец. В диапазоне УФС, на длине волны 254 нм, излучают стерилизаторы – ртутные ультрафиолетовые лампы низкого давления, применяемые только в медицине.

Итак, ультрафиолетовая солнечная радиация по степени воздействия на живые организмы делится на три вида:

1. УФ-А (длина волны — 0,4–0,315 мкм) – наименее опасный для живого вещества вид ультрафиолетового излучения. До поверхности земли этих лучей доходит наибольшее количество.
2. УФ-В (длина волны — 0,315–0,280 мкм) – доходит до земли лишь в небольших дозах.
3. УФ-С (длина волны — 0,28–0,01 мкм) – наиболее опасный для живого вещества вид ультрафиолетовых лучей: даже в небольших дозах оказывает губительное воздействие на живые организмы. К счастью, УФ-С почти полностью поглощается озоновым слоем и до земли практически не доходит.

Вода, солнечные лучи и кислород, содержащийся в земной атмосфере – вот основные условия возникновения и факторы, обеспечивающие продолжение жизни на нашей планете. При этом уже давно доказано, что спектр и интенсивность солнечной радиации в космическом вакууме неизменны, а на Земле воздействие ультрафиолетового излучения зависит от очень многих причин: времени года, географического местоположения, высоты над уровнем моря, толщины озонового слоя, облачности и уровня концентрации естественных и промышленных примесей в воздухе.

Что такое ультрафиолетовые лучи

Солнце излучает лучи в видимых и невидимых для человеческого глаза диапазонах. К невидимому спектру относятся инфракрасные и ультрафиолетовые лучи.

Инфракрасное излучение – это электромагнитные волны длиной от 7 до 14 нм, которые несут на Землю колоссальный поток тепловой энергии, и поэтому их часто называют тепловыми. Доля инфракрасных лучей в солнечной радиации – 40%.

Ультрафиолетовое излучение представляет собой спектр электромагнитных волн, диапазон которых разделён условно на ближние и дальние ультрафиолетовые лучи. Дальние или вакуумные лучи полностью поглощаются верхними слоями атмосферы. В земных условиях они искусственно генерируются только в вакуумных камерах.

Ближние ультрафиолетовый лучи, разделены на три подгруппы диапазонов:

• длинный – А (UVA) от 400 до 315 нм;
• средний – В (UVB) от 315 до 280 нм;
• короткий – С (UVС) от 280 до 100 нм.

Чем измеряется ультрафиолетовое излучение? Сегодня существуют много специальных приборов, как для бытового, так и для профессионального применения, которые позволяют измерить частоту, интенсивность и величину полученной дозы УФ-лучей, и тем самым оценить их вероятную вредность для организма.

Несмотря на то, что ультрафиолетовое излучение в составе солнечного света занимает всего лишь около 10%, именно благодаря его воздействию произошёл качественны скачок в эволюционном развитии жизни – выход организмов из воды на сушу.

Основные источники ультрафиолетового излучения

Главный и естественный источник ультрафиолетового излучения – это конечно же Солнце. Но и человек научился «производить ультрафиолет» с помощью специальных ламповых приборов:

• ртутно-кварцевые лампы высокого давления, работающие в общем диапазоне УФ-излучения – 100-400 нм;
• витальные люминесцентные лампы, генерирующие длину волн от 280 до 380 нм, с максимальным пиком излучения между 310 и 320 нм;
• озонные и безозонные (с кварцевым стеклом) бактерицидные лампы, 80% ультрафиолетовых лучей которых приходится на длину 185 нм.

Как ультрафиолетовое излучение солнца, так и искусственный ультрафиолетовый свет обладают возможностью воздействовать на химическую структуру клеток живых организмов и растений, и на сегодняшний момент, известны только некоторые разновидности бактерий, которые могут обходиться и без него. Для всех остальных отсутствие ультрафиолетового излучения приведёт к неминуемой гибели.

Так каково же реальное биологическое действие ультрафиолетовых лучей, какова польза и есть ли вред от ультрафиолета для человека?

Влияние ультрафиолетовых лучей на организм человека

Самая коварная ультрафиолетовая радиация – это коротковолновое ультрафиолетовое излучение, поскольку оно разрушает любые виды белковых молекул.

Так почему на нашей планете возможна и продолжается наземная жизнь? Какой слой атмосферы задерживает губительные ультрафиолетовые лучи?

От жесткого ультрафиолетового излучения живые организмы защищают озоновые слои стратосферы, которые полностью поглощают лучи этого диапазона, и они просто не достигают поверхности Земли.

Поэтому, 95% общей массы солнечного ультрафиолета приходиться на длинные волны (А), а приблизительно 5% на средние (В). Но тут важно уточнить. Несмотря на то, что длинных УФ-волн гораздо больше, и они обладают большой проникающей способностью, оказывая воздействие на сетчатый и сосочковый слои кожи, именно 5% средних волн, которые не могут проникнуть дальше эпидермиса, обладают наибольшим биологическим воздействием.

Именно ультрафиолетовое излучение среднего диапазона интенсивно воздействует на кожный покров, глаза, а также активно влияет на работу эндокринной, центральной нервной и иммунной систем.

С одной стороны, облучение ультрафиолетом может вызвать:

• сильный солнечный ожог кожных покровов – ультрафиолетовая эритема;
• помутнение хрусталика, приводящее к слепоте – катаракта;
• рак кожи – меланома.

Помимо этого, ультрафиолетовые лучи обладают мутагенным действием и вызывают сбои в работе иммунной системы, которые становятся причиной возникновения других онкологических патологий.

С другой стороны, именно действие ультрафиолетового излучения оказывает значимое влияние на метаболические процессы, происходящие в человеческом организме в целом. Повышается синтез мелатонина и серотонина, уровень которых оказывает положительное воздействие на работу эндокринной и центральной нервной системы. Ультрафиолетовый свет активизирует выработку витамина D, который является главным компонентом для усвоения кальция, а также препятствует развитию рахита и остеопороза.

Облучение ультрафиолетом кожных покровов

Поражение кожи могут носить как структурный, так и функциональный характер, которые, в свою очередь, можно разделить на:

1. Острые повреждения – возникают из-за высоких доз солнечной радиации лучей среднего диапазона, полученных при этом за короткое время. К ним относятся острый фотодерматоз и эритема.
2. Отсроченные повреждения – возникают на фоне продолжительного облучения длинноволновыми ультрафиолетовыми лучами, интенсивность которых, кстати, не зависит ни от времени года и от времени светового дня. К ним относят хронические фотодерматиты, фотостарение кожи или солнечная геродермия, ультрафиолетовый мутагенез и возникновение новообразований: меланомы, плоскоклеточного и базальноклеточного рака кожи. Среди перечня отсроченных повреждений есть и герпес.

Важно отметить, что и острые, и отсроченные повреждения можно получить при чрезмерном увлечении принятия искусственных солнечных ванн, не ношении солнцезащитных очков, а также при посещении соляриев, использующих несертифицированное оборудование и/или не проводящих мероприятий по специальной профилактической калибровке ультрафиолетовых ламп.

Защита кожи от ультрафиолета

Если не злоупотреблять любыми «солнечными ваннами», то человеческое тело справится с защитой от излучения самостоятельно, ведь боле 20% задерживается здоровым эпидермисом. Сегодня защита от ультрафиолета кожных покровов сводиться к следующим приемам, которые минимизируют риск образования злокачественных новообразований:

• ограничение времени нахождения на солнце, особенно в полуденные летние часы;
• ношение лёгкой, но закрытой одежды, ведь для получения необходимой дозы, стимулирующей выработку витамина D, совсем не обязательно покрываться загаром;
• подбор солнцезащитных кремов в зависимости от конкретного ультрафиолетового индекса, характерного для данной местности, времени года и суток, а также от собственного типа кожи.

Внимание! Для коренных жителей средней полосы России, показатель УФ-индекса выше 8, не просто требует применения активной защиты, но и представляет реальную угрозу для здоровья. Измерение величины излучения и прогнозы солнечных индексов можно найти на ведущих сайтах погоды.

Воздействие ультрафиолета на глаза

Повреждение структуры глазной роговицы и хрусталика (электроофтальмия) возможны при зрительном контакте с любым источником ультрафиолетового излучения. Несмотря на то, что здоровая роговица не пропускает и отражает жесткий ультрафиолет на 70%, причин, которые могут стать источником возникновения серьёзных заболеваний достаточно много. Среди них:

• незащищённое наблюдении за вспышками, солнечными затмениями;
• случайный взгляд на светило на морском побережье или в высоких горах;
• фото-травма от вспышки фотоаппарата;
• наблюдение за работой сварочного аппарата ил пренебрежение техникой безопасности (отсутствие защитного шлема) при работе с ним;
• длительная работа стробоскопа на дискотеках;
• нарушение правил посещения солярия;
• длительное нахождение в помещении, в котором работают кварцевые бактерицидные озоновые лампы.

Каковы первые признаки электроофтальмии? Клинические симптомы, а именно покраснение глазных склер и век, болевой синдром при движении глазных яблок и ощущение инородного тела в глазе, как правило, наступают спустя 5-10 часов после перечисленных выше обстоятельств. Тем не менее, средства защиты от ультрафиолетового излучения доступны каждому, ведь даже обычные линзы из стекла, не пропускают большую часть УФ-лучей.

Использование защитных очков со специальным фотохромным покрытием на линзах, так называемые «очки-хамелеоны», станет оптимальным «бытовым» вариантом для защиты глаз. Вам не придется утруждать себя вопросом, а какого цвета и степени затемнения ультрафиолетовый фильтр действительно обеспечивает эффективную защиту в конкретных обстоятельствах.

И конечно же, что при ожидаемом зрительном контакте со вспышками ультрафиолета, необходимо заранее надевать защитные очки или использовать другие приспособления, которые задерживают губительные для роговицы и хрусталика лучи.

Применение ультрафиолета в медицине

Ультрафиолет убивает грибок и другие микробы, находящиеся в воздухе и на поверхности стен, потолков, пола и предметов, а после воздействия специальных ламп происходит очищение от плесни. Это бактерицидное свойство ультрафиолета люди используют для обеспечения стерильности манипуляционных и хирургических помещений. Но ультрафиолетовое излучение в медицине используется не только для борьбы с внутрибольничными инфекциями.

Свойства ультрафиолетового излучения нашло своё применение при самых различных заболеваниях. При этом возникают и постоянно совершенствуются новые методики. Например, придуманное около 50 лет назад ультрафиолетовое облучение крови, первоначально применялось для подавления роста бактерий в крови при сепсисе, тяжёлых пневмониях, обширных гнойных ранах и других гнойно-септических патологиях.

Сегодня, ультрафиолетовое облучение крови или очистка крови, помогает бороться с острыми отравлениями, передозировкой лекарств, фурункулёзом, деструктивным панкреатитом, облитерирующим атеросклерозом, ишемией, церебральным атеросклерозом, алкоголизмом, наркоманией, острыми психическими расстройствами и многими другими болезнями, список которых постоянно расширяется.

Заболевания, при которых показано применение ультрафиолетового излучения, и когда любая процедура с УФ-лучами вредна:

Для того, чтобы жить без боли, людям с поражением суставов, неоценимую помощь в общей комплексной терапии принесёт ультрафиолетовая лампа.

Влияние ультрафиолета при ревматоидных артритах и артрозах, совмещение методики ультрафиолетовой терапии с правильным подбором биодозы и грамотной схемой приёма антибиотиков – это 100% гарантия достижения системно-оздоровительного эффекта при минимальной лекарственной нагрузке.

В заключение отметим, что положительное влияние ультрафиолетового излучения на организм и всего одна единственная процедура ультрафиолетового облучения (очищения) крови + 2 сеанса в солярии, помогут здоровому человеку выглядеть и чувствовать себя на 10 лет моложе.

Атмосфера

Атмосфера - смесь различных газов, окружающих Землю. Эти газы обеспечивают жизнь всем живым организмам.
Атмосфера дает нам воздух и защищает от вредного воздействия солнечных лучей. Благодаря своей массе и земному притяжению она удерживается вокруг планеты. Кроме того, слой атмосферы (толщиной около 480 км) служит щитом от бомбардировки странствующими в космосе метеорами.

Что такое атмосфера?
Атмосфера состоит из смеси 10 различных газов, преимущественно азота (около 78%) и кислорода (21%). Оставшийся один процент приходится в основном на аргон плюс небольшие количества углекислого газа, гелия и неона. Данные газы являются инертными (они не вступают в химические реакции с другими веществами). Крошечную долю атмосферы составляют также двуокись серы, аммиак, угарный газ, озон (родственный кислороду газ) и водяные пары. И, наконец, в атмосфере содержатся загрязняющие вещества, такие как газообразные загрязнения, частицы дыма, соль, пыль и вулканический пепел.

Все выше и выше
Эта смесь газов и мельчайших твердых частиц состоит из четырех основных слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы. Первый слой - тропосфера - является самым тонким, заканчиваясь на высоте около 12 км над землей. Но даже этот потолок непреодолим для самолетов, которые летают, как правило, на высоте 9-11 км. Это самый теплый слой, поскольку солнечные лучи отражаются от земной поверхности и нагревают воздух. По мере удаления от земли температура воздуха падает до -55°С в верхней части тропосферы.
Далее идет стратосфера, которая простирается до высоты около 50 км над поверхностью. В верхней части тропосферы находится озоновый слой. Здесь температура выше, чем в тропосфере, так как озон задерживает значительную часть губительного ультрафиолетового излучения. Однако экологи обеспокоены тем, что загрязняющие вещества разрушают этот слой.
Над стратосферой (50-70 км) находится мезосфера. В пределах мезосферы, при температуре около -225°С, имеется мезопауза - самая холодная область атмосферы. Здесь так холодно, что образуются облака изо льда, которые можно наблюдать поздно вечером, когда заходящее солнце подсвечивает их снизу.
Метеоры, летящие к Земле, обычно сгорают в мезосфере. Несмотря на то, что воздух здесь очень разрежен, трение, возникающее при столкновении метеора с молекулами кислорода, создает сверхвысокую температуру.

На краю космоса
Последний основной слой атмосферы, отделяющий Землю от космоса, называется термосферой. Он находится на высоте примерно 100 км от земной поверхности и состоит из ионосферы и магнитосферы.
В ионосфере солнечная радиация вызывает ионизацию. Именно здесь частицы получают электрический заряд. Когда они проносятся через атмосферу, можно наблюдать находящееся на большой высоте полярное сияние. Кроме того, ионосфера отражает радиоволны, обеспечивая возможность дальней радиосвязи.
Выше расположена магнитосфера, которая представляет собой наружный край магнитного поля Земли. Она действует как гигантский магнит и защищает Землю, улавливая частицы большой энергии.
Термосфера имеет наименьшую плотность среди всех слоев, атмосфера постепенно исчезает и сливается с космическим пространством.

Ветер и погода
Системы формирования погоды всего мира находятся в тропосфере. Они возникают в результате совместного воздействия на атмосферу солнечной радиации и вращения Земли. Движение воздуха, известное как ветер, происходит, когда теплые воздушные массы поднимаются вверх, вытесняемые холодными. Воздух больше всего прогревается на экваторе, где солнце находится в зените, и становится холоднее по мере приближения к полюсам.
Часть атмосферы, наполненная жизнью, называется биосферой. Она простирается от высоты птичьего полета до поверхности и в глубь земли и океана. В границах биосферы происходит тонкий процесс обеспечения баланса между растительной и животной жизнью.
Животные потребляют кислород и выдыхают углекислый газ, который "впитывают" зеленые растения в результате фотосинтеза, используя энергию солнечного света для выделения кислорода в воздух. Так обеспечивается замкнутый цикл, от которого зависит выживание всех животных и растений.

Угроза для атмосферы
Атмосфера позволяла сохранять это естественное равновесие в течение сотен тысяч лет, однако теперь этому источнику жизни и защиты серьезно угрожают последствия деятельности человека: парниковый эффект, глобальное потепление климата, загрязнение воздуха, разрушение озонового слоя и кислотные дожди.
В результате всемирной индустриализации за последние 200 лет нарушился газовый баланс атмосферы. Сжигание ископаемых видов топлива (угля, нефти, природного газа) привело к колоссальным выбросам двуокиси углерода и других газов, особенно после появления автомобилей в конце XIX века. Прогресс в области агротехники также повлек за собой увеличение количества метана и оксидов азота, поступающих в атмосферу.

Парниковый эффект
Эти газы, уже присутствующие в атмосфере, задерживают тепло солнечных лучей, отражающихся от поверхности. Если бы их не было, на Земле царил бы такой холод, что океаны бы замерзли, а все живые организмы погибли бы.
Однако, когда содержание "парниковых газов" увеличивается из-за загрязнения воздуха, слишком большое количество тепла удерживается в атмосфере, что приводит к потеплению климата во всем мире. В результате, только за последнее столетие средняя температура на планете увеличилась на полградуса Цельсия. Сегодня ученые прогнозируют дальнейшее потепление примерно на 1,5-4,5°С к середине нынешнего века.
По оценкам, более миллиарда людей (около одной пятой населения Земли) дышат сегодня воздухом, сильно зараженным вредными газами. В основном речь идет об угарном газе и сернистом ангидриде. Это стало причиной резкого увеличения количества заболеваний грудной клетки и легких, особенно среди детей и пожилых людей.
Тревогу вызывает и возросшее количество людей, страдающих от рака кожи. Это результат воздействия ультрафиолетовых лучей, проникающих через разрушенный озоновый слой.

Озоновые дыры
Озоновый слой в стратосфере защищает нас путем поглощения ультрафиолетовых солнечных лучей. Однако широкое применение во всем мире хлор- и фторсодержащих углеводородов (ХФУ), используемых в аэрозольных баллончиках и холодильниках, а также многих видов бытовой химии и полистирола привело к тому, что по мере подъема вверх эти газы распадаются и образуют хлор, который, в свою очередь, разрушает озон.
Исследователи Антарктиды впервые сообщили об этом явлении в 1985 году, когда над частью южного полушария образовалась дыра в озоновом слое. Если это произойдет и в других местах планеты, мы будем подвергаться более интенсивному воздействию вредного излучения. В 1995 году ученые сообщили тревожную весть о появлении озоновой дыры над Арктикой и частью Северной Европы.

Кислотные дожди
Кислотный дождь (включающий серную и азотную кислоту) образуется в результате реакции сернистого ангидрида и окислов азота (промышленных загрязняющих веществ) с водяными парами в атмосфере. В местах выпадения кислотных дождей погибают растения и животные. Известны случаи, когда кислотные дожди уничтожали целые леса. Более того, кислотные дожди попадают в озера и реки, распространяя свое пагубное воздействие на большие площади и убивая даже мельчайшие формы жизни.
Нарушения естественного баланса атмосферы чреваты крайне негативными последствиями. Предполагается, что уровень Мирового океана повысится в результате глобального потепления, это приведет к затоплению низин суши. Такие города, как Лондон и Нью-Йорк, могут пострадать от наводнений. Это повлечет многочисленные жертвы, возникновение эпидемий в связи с заражением водных ресурсов. Изменится карта выпадения дождей, и огромные территории будут испытывать засуху, что вызовет повсеместный голод. За все это придется расплачиваться огромным количеством человеческих жизней.

Что еще можно сделать?
Сегодня все больше людей задумываются над проблемами окружающей среды, и правительства многих стран мира уделяют пристальное внимание вопросам экологии. Такие проблемы, как рациональное использование энергии, решаются в глобальном масштабе. Если мы будем потреблять меньше электроэнергии и ездить на несколько километров меньше, нам удастся сократить количество ископаемых видов топлива, используемого для производства электричества, бензина и дизельного топлива. Во многих странах работают над использованием альтернативных источников энергии, включая энергию ветра и солнечную энергию. Однако они еще не скоро смогут заменить ископаемое топливо в широком масштабе.
Деревья, как и другие растения, преобразуют углекислый газ в кислород и играют жизненно важную роль в регулировании содержания парниковых газов в атмосфере. В Южной Америке вырубаются колоссальные количества тропического леса. Уничтожение миллионов квадратных километров леса означает поступление меньшего количества кислорода в атмосферу и скопление большего количества углекислого газа, создающего эффект тепловой ловушки.

Всемирные кампании
Во всем мире проходят кампании с целью убедить правительства соответствующих стран прекратить уничтожение тропических лесов. В некоторых странах предпринимаются попытки восстановить природный баланс путем поощрения и субсидирования посадки деревьев.
Однако мы больше не можем быть уверены в чистоте воздуха, которым дышим. Благодаря давлению со стороны общественности, постепенно сокращается применение ХФУ, а вместо них используются альтернативные химические вещества. И тем не менее, атмосфера по-прежнему в опасности. Необходимо обеспечить жесткий контроль над действиями человека, чтобы гарантировать "безоблачное" будущее нашей атмосферы.

Озоновый экран - слой атмосферы с наибольшей концентрацией молекул озона Оз на высоте около 20 - 25 км, поглощающий жесткое ультрафиолетовое излучение, гибельное для организмов. Разрушение о.э. в результате антропогенного загрязнения атмосферы таит угрозу всему живому, и прежде всего человеку.
Озоновый экран (озоносфера) - это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию молекул) озона на высоте 22 - 26 км.
Озоновый экран - часть атмосферы, где находится в небольшой концентрации озон.
Содержание нитратов в продуктах растениеводства. Разрушение озонового экрана связывают с оксидом азота, который служит источником образования других оксидов, катализирующих фотохимическую реакцию разложения молекул озона.
Возникновение озонового экрана, отгородившего поверхность Земли от пронизывающей космическое пространство химически активной радиации, резко изменило ход эволюции живого вещества. В условиях протобиосферы (первичной биосферы) мутагенез имел весьма напряженный характер: бурно возникали и многообразно изменялись все новые формы живого вещества, происходило быстрое накопление генофондов.
Озоносфера (озоновый экран), лежащая выше биосферы, в слое от 20 до 35 км, поглощая ультрафиолетовое излучение, гибельное для живых существ биосферы, образуется за счет кислорода, биогенного по происхождению, т.е. также созданного живым веществом Земли. Однако живое вещество если и проникает в эти слои в виде спор или аэропланктона, то в них не воспроизводится и концентрация его ничтожна. Заметим, что, проникая в эту оболочку Земли и еще выше, в космос, человек берет с собой в космический корабль как бы частичку биосферы, т.е. всю жизнеобеспечивающую систему.
Расскажите, как формируется озоновый экран и что ведет к его разрушению.
Биосфера занимает пространство от озонового экрана, где на высоте 20 км встречаются споры бактерий и грибов, до глубины более 3 км под земной поверхностью и около 2 км под дном океана. Там, в водах месторождений нефти, обнаруживаются анаэробные бактерии. Самая большая концентрация биомассы сосредоточена на границах раздела геосфер, т.е. в прибрежных и поверхностных водах океана и на поверхности суши. Это объясняется тем, что источником энергии биосферы является солнечный свет, и аутотрофные, а за ними и гетеротрофные организмы, в основном, заселяют места, где солнечная радиация наиболее интенсивна.
Наиболее опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана - увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. В свою очередь, это, согласно официальным данным ООН, приводит к появлению в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи, а также снижению иммунитета как у человека, так и у животных.
Стена экологических запретов, достигшая глобального уровня (разрушение озонового экрана, закисление осадков, изменение климата и так далее), оказалась не единственным фактором общественного развития. Одновременно и параллельно изменилась экономическая структура.
Динамика озоновой дыры в пределах Антарктиды (по Н. Ф. Реймерсу, 1990г. (пространство без штриховки. Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана - увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. В свою очередь, это, согласно официальным данным ООН, приводит к появлению в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи, а также снижению иммунитета как у человека, так и у животных.
Примерно то же произошло с ростом производства фреонов, их воздействием на озоновый экран планеты.
Мы уже говорили, что жизнь сохраняется потому, что вокруг планеты образовался озоновый экран, защитивший биосферу от смертоносных ультрафиолетовых лучей. Но в последние десятилетия отмечено снижение содержания озона в защитном слое.

В результате фотосинтеза в атмосфере стало появляться все больше и больше кислорода и вокруг планеты образовался озоновый экран, ставший надежной защитой организмов от губительной ультрафиолетовой радиации солнца и коротковолнового космического излучения. Под его защитой стала бурно расцветать жизнь: скачала в поверхностных слоях океана стали развиваться взвешенные в воде растения (фитопланктон), выделяющие кислород. Из океа-н-а органическая жизнь переместилась на сушу; первые живые существа начали заселять землю примерно 400 млн. лет назад. Организмы, развивающиеся на земле и способные к фотосинтезу (растения), еще больше увеличили приток кислорода в атмосферу. Считают, что понадобилось не менее полумиллиарда лет, чтобы содержание кислорода в атмосфере достигло современного уровня, который не изменяется вот уже около 50 млн. лет.
Но высокая стоимость таких полетов настолько замедлила развитие сверхзвуковых перевозок, что теперь они не представляют существенной угрозы для озонового экрана.
Глобальный мониторинг проводится с целью получения информации о биосфере в целом или об отдельных биосферных процессах, в частности, изменении климата, состоянии озонового экрана и т.п. Конкретные цели глобального мониторинга, а также его объекты определяются в ходе международного сотрудничества в рамках различных международных соглашений и деклараций.
Мониторинг глобальный - слежение за общеми - овыми процессами и явлениями, включая антропогенные воздействия на биосферу, и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях, таких как ослабление озонового экрана планеты, и др. явлениях в экосфере Земли.
Наиболее коротковолновая (200 - 280 нм) зона этой части спектра (ультрафиолет С) активно абсорбируется кожей; по опасности УФ-С близок к JT-лучам, но практически полностью поглощается озоновым экраном.
Выход растений на сушу, по-видимому, был связан с достижением содержания кислорода в атмосфере примерно 10 % от современного. Теперь озоновый экран был способен хотя бы частично защитить организмы от ультрафиолетового излучения.
Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу.
У верхней границы тропосферы под влиянием космических излучений из кислорода образуется озон. Следовательно, озоновый экран, предохраняющий жизнь от смертоносных излучений, - также результат деятельности самого живого вещества.
Природные условия непосредственно не участвуют в материальной производств, и непроизводстн. Земли, озоновый экран планеты, защищающий все живое от космич. Многие природные условия с развитием производит, сил переходят в разряд ресурсов, поэтому граница между этими понятиями условна.
Нижняя граница биосферы проходит на глубине 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница - озоновый экран, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Основой органической жизни является углерод.
На этой глубине в нефтеносных водах найдены микроорганизмы. Верхней границей служит защитный озоновый экран, который предохраняет живые организмы на Земле от вредных влияний ультрафиолетовых лучей. К биосфере относится и человек.
Каковы механизмы удержания озоносферы как слоя в стратосфере с наибольшей плотностью озона на высотах 22 - 25 км над поверхностью Земли, пока не совсем ясно. Если воздействие человека на озоновый экран ограничено химическими веществами, то предохранение озоносферы от разрушения вполне реально путем запрещения хлорфторуглеводородов и других опасных для нее химических агентов. Если же истончение озоносферы связано с изменением магнитного поля Земли, как предполагают некоторые исследователи, то нужно установить причины этого изменения.
Фактически же, как видим, географическая оболочка включает в себя земную кору, атмосферу, гидросферу и биосферу. Границы географической оболочки определяются сверху озоновым экраном, а снизу - земной корой: под материками на глубине 30 - 40 км (в том числе под горами - до 70 - 80 км), а под океанами - 5 - 8 км.
В большинстве случаев в качестве верхней теоретической границы биосферы указывают озоновый слой без уточнения его границ, что вполне приемлемо, если не обсуждать разницу между нео - и палеобиосферой. Иначе следует учитывать, что озоновый экран образовался всего лишь около 600 млн лет назад, после чего организмы смогли выйти на сушу.

На высокой активности живого вещества основываются и регуля-торные процессы в биосфере. Так, продукция кислорода поддерживает озоновый экран и, как следствие, относительное постоянство потока лучистой энергии, достигающего поверхности планеты. Постоянство минерального состава океанических вод поддерживается деятельностью организмов, активно извлекающих отдельные элементы, что уравновешивает их приток с поступающим в океан речным стоком. Подобная регуляция осуществляется и во многих других процессах.
Ядерные взрывы оказывают разрушающее влияние на стратосферный озоновый экран, который, как известно, защищает живые организмы от губительного действия коротковолнового ультрафиолетового излучения.
Для сохранения озонового слоя Земли проводят мероприятия, направленные на снижение выбросов фреонов, замену их на экологически безопасные вещества. В настоящее время решение проблемы сохранения озонового экрана и уничтожения озоновых дыр необходимо для сохранения земной цивилизации. На Конференции ООН по окружающей среде и развитию, прошедшей в Рио-де - Жанейро, был сделан вывод, что наша атмосфера во все большей степени испытывает воздействие газов, вызывающих парниковый эффект и грозящих изменением климата, а также химических веществ, уменьшающих озоновый слой.
В верхних слоях стратосферы расположен в небольшой концентрации озон. Поэтому эту часть атмосферы часто называют озоновым экраном. Озон играет большую роль в формировании температурного режима нижележащих слоев атмосферы и, следовательно, воздушных течений. Над различными участками земной поверхности и в разное время года содержание озона неодинаково.
Биосфера - общепланетарная оболочка Земли, где существует жизнь. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном - тонким слоем озона на высоте 16 - 20 км. Океаь насыщен жизнью целиком. Биосфера представляет собой глобальную экосистему, поддерживаемую биологическим круговоротом вещества и потоками солнечной энергии. Все экосистемы Земли являются се составными частями.
Озон О3 - газ, молекула которого состоит из трех атомов кислорода. Активный окислитель, способный уничтожать болезнетворные микроорганизмы; озоновый экран в верхних слоях атмосферы предохраняет нашу планету от ультрафиолетового излучения Солнца.
Происходящее в наши дни постепенное увеличение ССЬ в атмосфере, связанное с промышленными выбросами, может быть причиной нарастания парникового эффекта и потепления климата. В то же время наблюдающееся сейчас частичное разрушение озонового экрана может в известной мере скомпенсировать этот эффект за счет увеличения потерь тепла с поверхности Земли. Одновременно увеличится поток коротковолнового ультрафиолетового излучения, что опасно для многих живых организмов. Как видим, антропогенное вмешательство в структуру атмосферы чревато непредсказуемыми и нежелательными последствиями.
Углеводороды в составе нефти и газа практически безвредны, но, выделяясь при использовании ископаемого топлива, они накапливаются в атмосфере, воде, почве и оказываются возбудителями опасных заболеваний. Производство и массовый выброс фреонов в атмосферу способны разрушить защитный озоновый экран.
Рассмотрим наиболее характерные последствия загрязнений атмосферы человеком. Типичными последствиями являются кислотные осадки, парниковый эффект, нарушение озонового экрана, пылевые и аэрозольные загрязнения от крупных промышленных центров.
Озон постоянно образуется в верхних частях атмосферы. Считают, что на высоте около 25 - 30 км озон образует мощный озоновый экран, который задерживает основную массу ультрафиолетовых лучей, защищая организмы от их губительного действия. Вместе с углекислым газом воздуха и парами воды он предохраняет Землю от переохлаждения, задерживает длинноволновое инфракрасное (тепловое) излучение нашей планеты.
Достаточно сказать, что кислород нашей атмосферы, без которого жизнь невозможна, озоновый экран, отсутствие которого погубило бы земную жизнь, почвенный покров, на котором развивается вся растительность планеты, залежи угля и месторождения нефти - все это результат длительной деятельности живых организмов.
В практике земледелия бесполезно теряется до 30 - 50 % всех вносимых минеральных удобрений. Выделение оксидов азота в атмосферу влечет за собой не только экономические потери, но и грозит нарушением озонового экрана планеты.
Конверсируемые предприятия должны быть нацелены на проектирование, производство и внедрение суперсовременных технологических систем для выпуска гражданской продукции на уровне мировых стандартов и массового спроса. Только специализированные научные учреждения и заводы ВПК способны решить, например, важнейшую задачу замены фреонов, уничтожающих озоновый экран Земли, на другие экологически более безопасные хладоагенты.
Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ-радиации. На высоте 25 - 30 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона - озоновый экран. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Атмосфера над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами, которые передвигаются в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20 - 22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1 - 1 5 км.
Предполагается, что глобальное загрязнение атмосферы некоторыми веществами (фреонами, оксидами азота и др.) может нарушить функционирование озонового экрана.

ОЗОНОСФЕРА ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН - слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7 - 8 (на полюсах), 17 - 18 (на экваторе) и 50 км (с наибольшей плотностью озона на высотах 20 - 22 км) над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для живого. Предполагается, что глобальное загрязнение атмосферы некоторыми веществами (фреонами, оксидами азота и др.) может нарушить функционирование озонового экрана.
Озоновый слой эффективно поглощает электромагнитное излучение с длинами волн в области 220 - 300 нм, выполняя функцию экрана. Таким образом, УФ с длиной волны до 220 нм полностью поглощается молекулами кислорода атмосферы, а в области 220 - 300 нм эффективно задерживается озоновым экраном. Важной частью солнечного спектра является область, примыкающая с обеих сторон к 300 нм.
Процесс фотодиссоциации лежит и в основе возникновения озона из молекулярного кислорода. Озоновый слой располагается на высоте 10 - 100 км; максимальная концентрация озона регистрируется на высоте около 20 км. Озоновый экран имеет громадное значение для сохранения жизни на Земле: в слое озона поглощается большая часть идущего от Солнца ультрафиолетового излучения, причем в его коротковолновой части, наиболее губительной для живых организмов. До поверхности Земли доходит лишь мягкая часть потока ультрафиолетовых лучей с длиной волны около 300 - 400 нм, относительно безвредных, а по ряду параметров необходимых для нормального развития и функционирования живых организмов. На этом основании некоторые ученые проводят границу биосферы именно на высоте озонового слоя.
Эволюционный фактор - это современный фактор среды, порожденный эволюцией жизни. Так, например, озоновый экран - ныне действующий экологический фактор, влияющий на организмы, популяции, биоценозы, экологические системы, в том числе и на биосферу, - существовал в прошлые геологические эпохи. Возникновение озонового экрана связано с появлением фотосинтеза и накоплением в атмосфере кислорода.
Еще одним лимитирующим фактором проникновения жизни вверх является жесткое космическое излучение. На высоте 22 - 24 км от поверхности Земли наблюдается максимальная концентрация озона - озоновый экран. Озоновый экран отражает губительные для живых организмов космические излучения (гамма - и рентгеновские лучи) и частично ультрафиолетовые лучи.
Биологические эффекты, вызываемые излучением разной длины волны. Важнейшим источником естественного излучения является солнечная радиация. Основная масса падающей на Землю солнечной энергии (примерно 75 %) приходится на долю видимых лучей, почти 20 % - на ИК-область спектра и только приблизительно 5 % - на УФ с длиной волны 300 - 380 нм. Нижний предел длин волн солнечной радиации, падающей на земную поверхность, определяется плотностью так называемого озонового экрана.