1. Організаційний етап

2. Актуалізація опорних знань і мотивація

навчальної діяльності учнів

1. Чи залишається клімат Землі завжди незмінним?

2. До яких проблем може призвести зміна клімату в масштабах

планети?

3. Чи вплине зміна клімату на життя в Україні?

4. Які наслідки для людства матиме глобальне потепління?

3. Вивчення нового матеріалу

1985 р. фахівці з Британської Антарктичної Служби досліджен­ня атмосфери повідомили про абсолютно несподіваний факт: вес­няний уміст озону в атмосфері над станцією Халлі-Бей в Антарк­тиді зменшився за період з 1977 по 1984 р. на 40 %. Незабаром це підтвердили інші дослідники, які показали, що область зниженого вмісту озону йде за межі Антарктиди й за висотою охоплює шар від 12 до 24 км, тобто значну частину нижньої стратосфери. Найбільш докладним дослідженням озонового шару над Антарктидою був м

55

іжнародний Літаковий Антарктичний Озоновий Експеримент. Протягом експерименту вчені з чотирьох країн декілька разів під­німалися в зону зниженого вмісту озону й збирали детальні дані про її розміри й хімічні процеси, які там вібуваються. Фактично це означало, що в полярній атмосфері є озонова «дірка». На почат­ку 1980-х, за вимірюваннями із супутника «Німбус-7», аналогічна дірка була виявлена й у Арктиці, правда, вона охоплювала значно меншу площу і зниження рівня озону в ній було не таке суттєве — близько 9 %. У середньому на Землі з 1979 по 1990 р. вміст озону знизився на 5 %.

Зменшення концентрації озону на 1 % приводить у середньо­му до збільшення інтенсивності жорсткого ультрафіолету біля поверхні Землі на 2 % . Ця оцінка підтверджується вимірювання­ми,

проведеними в Антарктиді (правда, через низьке положення Сонця інтенсивність ультрафіолету в Антарктиді все ще нижче, ніж у середніх широтах). За своїм впливом на живі організми жорсткий ультрафіолет подібний до йонізуючих випромінювань, однак, через більшу, ніж у у-випромінювання, довжину хвилі він не здатний проникати глибоко в тканини, і тому уражає тільки поверхневі органи. Жорсткий ультрафіолет володіє достатньою енергією для руйнування ДНК та інших органічних молекул, що викликає рак шкіри, особливо швидкоплинну злоякісну мелано­му, катаракту й імунну недостатність. Природно, жорсткий уль­трафіолет здатний викликати і звичайні опіки шкіри й рогівки. Вже зараз у всьому світі помітне збільшення захворювання на рак шкіри, однак значна кількість інших чинників (наприклад, по­пулярність засмаги зросла, і це призвело до того, що люди біль­ше часу проводять на сонці, таким чином отримуючи велику дозу УФ-опромінення) не дозволяє однозначно стверджувати, що це спричинило зменшення вмісту озону. Жорсткий ультрафіолет по­гано поглинається водою й тому становить велику небезпеку для морських екосистем. Експерименти показали, що планктон, який мешкає в приповерхневому шарі, у разі збільшення інтенсивнос­ті жорсткого УФ може серйозно постраждати й навіть загинути повністю. Планктон є основою харчових ланцюжків практично всіх морських екосистем, тому без прикрас можна сказати, що практично все життя приповерхневих шарів морів і океанів може зникнути. Рослини менш чутливі до жорсткого УФ, але в разі збільшення дози можуть постраждати й вони. Якщо вміст озону в атмосфері значно зменшиться, людство легко знайде засіб за­хисту від жорсткого УФ-випромінювання, але при цьому ризикує померти від голоду.

Вперше думка про небезпеку руйнування озонового шару була висловлена ще в кінці 1960-х років. Тоді вважалося, що основну не­безпеку для атмосферного озону становлять викиди водяної пари й оксидів Нітрогену (МОХ) з двигунів надзвукових транспортних літаків і ракет. Однак, надзвукова авіація розвивалася значно менш бурхливими.темпами, ніж передбачалося. Зараз у комерційних ці­лях використовується тільки «Конкорд», що здійснює декілька рейсів на тиждень між Америкою й Європою, з військових літаків у стратосфері літають практично тільки надзвукові стратегічні бом­бардувальники, такі як В1-В або Ту-160, і розвідувальні літаки типу 8К-71. Таке навантаження навряд чи становить серйозну загрозу для озонового шару. Викиди оксидів Нітрогену з поверхні Землі внаслідок спалення викопного палива, масового виробництва й за­стосування азотних добрив також становить певну небезпеку для озонового шару, але оксиди Нітрогену нестійкі й легко руйнують­ся в нижніх шарах атмосфери. Запуски ракет також відбуваються не дуже часто, проте хлоратні тверді палива, що використовуються в сучасних космічних системах, наприклад у твердопаливних при­скорювачах «Спейс-Шаттл» або «Аріан», можуть завдавати серйоз­ної локальної шкоди озоновому шару в районі запуску.

1974 р. М. Моліна і Ф. Роуленд з Каліфорнійського універси­тету в Ірвіні довели, що хлорфлуорвуглеці (ХФВ) можуть руйну­вати озон. З того часу так звана хлорфлуорвуглецева проблема стала однією з основних у дослідженнях на забруднення атмосфе­ри. Хлорфлуорвуглеці вже понад 60 років використовуються як «холодагенти» в холодильниках і кондиціонерах, пропеленти для аерозольних сумішей, піноутворюючі агенти у вогнегасниках, очи­щувачі для електронних приладів, у хімічному чищенні одягу, ви­робництві пінопластиків. Колись вони розглядалися як ідеальні для практичного застосування хімічні речовини, оскільки є дуже стабільними й неактивними, а отже, нетоксичними. Як це не пародоксально, але саме інертність цих сполук робить їх небезпечними для атмосферного озону. ХФВ не розпадаються швидко в тропосфе­рі (нижньому шарі атмосфери, який має межі від поверхні Землі до висоти 10 км), як це відбувається з більшістю оксидів Нітрогену, і зрештою проникають у стратосферу, верхня межа якої розташо­вується на висоті близько 50 км. Коли молекули ХФВ підіймають­ся до висоти приблизно 25 км, де концентрація озону максималь­на, вони зазнають інтенсивного впливу ультрафіолетового випро­мінювання, яке не проникає на менші висоти через екрануючу дію озону. Ультрафіолет руйнує стійкі у звичайних умовах молекули ХФВ, які розпадаються на компоненти, що володіють високою реакційною здатністю, зокрема атомний хлор. Таким чином, ХФВ переносить хлор з поверхні Землі через тропосферу й нижні шари атмосфери, де менш інертні сполуки Хлору руйнуються, у страто­сферу, до шару з найбільшою концентрацією озону. Дуже важли­во, що хлор під час руйнування озону діє подібно до каталізатора: у ході хімічного процесу його кількість не зменшується.

Внаслідок цього один атом Хлору може зруйнувати до 100 000 мо­лекул озону, перш ніж буде дезактивований або повернеться в тро­посферу. Зараз викид ХФВ в атмосферу оцінюється мільйонами тонн, але потрібно зазначити, що навіть у гіпотетичному випадку повного припинення виробництва й використання ХФВ негайного результа­ту досягнути не вдасться: дія ХФВ, що вже потрапили в атмосферу, триватиме декілька десятиріч. Вважається, що час життя в атмосфе­рі для двох ХФВ — фреону-11 (СРС1₃) і фреону-12 (СГ₂С1₂) — стано­вить 75 і 100 років відповідно.

Б

58

еручи до уваги ці аргументи, багато країн почали вживати за­ходів, спрямованих на скорочення виробництва й використання ХФВ. З 1978 р. в СІЛА було заборонене використання ХФВ в аеро­золях. На жаль, використання ХФВ в інших галузях обмежене не було. У вересні 1987 р. 23 найрозвинутіші країни світу підписали в Монреалі конвенцію, що зобов’язує їх знизити споживання ХФВ. Згідно з досягнутою домовленістю, розвинені країни повинні до 1999 р. знизити споживання ХФВ до половини рівня 1986 р. Для використання як пронелента в аерозолях вже знайдений непога­ний замінник ХФВ — пропан-бутанова суміш. За фізичними пара­метрами вона практично не поступається фреонам, але, на відміну від них, вогненебезпечна. Проте такі аерозолі вже використовують у багатьох країнах світу. Складніше з холодильними установка­ми — другим споживачем фреонов. Справа в тому, що через поляр­ність молекули ХФВ мають високу теплоту випаровування, а це дуже важливо для робочого тіла в холодильниках і кондиціонерах. Кращим відомим на сьогодні замінником фреонов є

амоніак, але він токсичний і все ж поступається ХФВ за фізичними параметра­ми. Непогані результати отримані для повністю флуорованих вуг­леводнів. У багатьох країнах ведуться розробки нових замінників, і вже досягнуті непогані практичні результати, але повністю ця проблема ще не розв’язана.

До особливо небезпечних ворогів атмосфери, крім хладонів, на­лежить також метилбромід. Цей газ використовують у сільському господарстві як засіб для захисту рослин. Але метилбромід добре знищує не лише шкідників у грунті, а й озон у повітрі. Причому навіть у вищих шарах атмосфери.