Свободный кислород атмосферы. Озоновый слой, его функции и опасность его разрушения. Роль кислорода в циклах элементов (азота и серы)

1)Переоценить роль кислорода в природе сложно, поскольку это прежде всего, элемент, необходимый для дыхания всего живого, во-вторых, элемент, входящий в состав воды – вещества, необходимого для жизни на Земле, а в-третьих – элемент, активнейшим образом участвующий в процессах окисления на планете, и просто элемент, входящий в состав сложных веществ, в том числе живого органического вещества.

2)Кислород в природе находится:

– В атмосфере в свободном (молекулярном и атомарном) виде,

в виде озона, оксидов, кислородсодержащих анионов, растворенных в ат-

мосферных осадках (например, СО₃^2-).

– На суше в биомассе, в неживом веществе.

– В воде – в Мировом океане – в составе воды, в растворенном виде

(O2), в виде растворенных оксидов и кислородсодержащих анионов.

– В геосфере в гранитном слое и осадочной оболочке в виде окси-

дов и кислородсодержащих анионов.

3) Необходимо отметить, что представить глобальный круговорот кислорода крайне сложно, поскольку, как указано выше, он входит в состав оксидов (вода, песок и др.), сложных неорганических (соли, минералы и др.) и органических (кислоты, альдегиды, спирты и др.) веществ, которые включены в другие круговороты. Поэтому интересно проследить цикл образования и потребления молекулярного кислорода, который представлен на рисунке:

Основной круговорот кислорода в природе осуществляется в результате жизнедеятельности живого вещества: с одной стороны, процесса фотосинтеза кислорода, с другой стороны, – дыхания, горения и других окислительных процессов.

4)Лишь 25 % синтезируемого кислорода выделяется растительностью суши, а остальное количество – фотосинтезирующими организмами Мирового океана.

Дыхание растений, животных, человека, выполнение микроорганизмами окислительных реакций расходует свободный кислород. Например, клеточное дыхание протекает согласно уравнению:

где АДФ – аденозиндифосфорная кислота, а АТФ – аденозинтрифосфорная кислота.

5) Процессы окисления неорганических веществ представляются, на-

пример, реакцией

а процесс горения, реакциями:

6) Процесс горения, как любая реакция окисления, потребляет кислород. Это происходит в результате природных пожаров, а особенно в результате антропогенной деятельности. Причем деятельность человека – сжигание топлива и др. окислительные процессы в промышленности и быту – являются неотъемлемой частью круговорота кислорода.

Часть органического вещества, содержащего кислород, захоранивается, вследствие чего из годичного круговорота выводится часть кислорода в связанном виде.

В 2000 г. с учетом всех видов расхода ежегодное потребление кислорода составило 210–230 млрд. т. (из них 2,6 млрд. т. в год на дыхание человечества, а 50 млрд. т. в год на промышленные, бытовые нужды и транспорт), тогда как вся фитосфера ежегодно продуцирует около 240 млрд. т. этого газа.

Влияние человека на круговорот кислорода в природе отражается в каждом пункте потребления кислорода, а из приведенных выше цифр виден масштаб использования кислорода в хозяйственной деятельности человека. Обращает на себя внимание тот факт, что процессов потребления кислорода много, а образования – только один – фотосинтез.

7) Озоновый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О₂) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О₂, образуя озон (О³):

8) Механизм образования, а также расходования озона был предложен Сидни Чепменом в 1930 году и носит его имя.

Реакции образования озона:

О₂ + hν → 2О

О₂ + O → О₃

Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом:

О₃ + hν → О₂ + О.

О₃ + O → 2О₂.

9) Озоновый слой атмосферы очень тонок. Его масса в 2 миллиона раз меньше массы атмосферы.

Когда озон находится — на большой высоте, то он очень полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, от которых кожа становится загорелой. Но если на кожу падает избыток ультрафиолетового излучения, то можно получить солнечный ожог или заболеть раком кожи.

Но дыхание озоном очень опасно, так как этот газ (трехатомный кислород) разрушает легкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, начинают задыхаться и ощущать боль в груди. Деревья и кусты, окружающие загазованные магистрали, при высоких концентрациях озона в воздухе перестают нормально расти.

10) Человек воздействует на озоновый слой различными способами – проявлениями его хозяйственной деятельности: проведением ядерных взрывов, полетами высотных самолетов и космических аппаратов, производством и функционированием холодильных агрегатов и бытовых аэрозолей. Наиболее опасными загрязнителями атмосферы являются промышленные выбросы (окиси и двуокиси серы, окиси азота, свинца); к ним присоединяются продукты сгорания топлива на транспорте: каждый автомобиль выбрасывает за год 1 кг свинца, воздушный лайнер за 7 часов полета сжигает 35 т кислорода, необходимого для образования озона.

11) Было сделано открытие, что производные хлор фтор углерода (фреоны) — соединения, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллонах — уничтожают озон. Фреоны выделяются в атмосферу при каждом использовании баллончика с дезодорантом или лаком для волос. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает – появляются озоновые дыры, чреватые необратимыми последствиями. Сначала они наблюдались ближе к южному полюсу Земли, но недавно были замечены и над азиатской частью России.

12) Еще более тревожит то, что истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод.

13) Для спасения озонового слоя международное сообщество подписало Монреальский протокол о веществах, разрушающих озоновый слой, который вступил в действие в 1989 году. Договор призывал к прекращению производства и потребления веществ, вызывающих истощение озонового щита.

Старший научный сотрудник отдела природоохранных исследований атмосферы Всемирной метеорологической организации Гейр Брутен говорит, что озоновый слой вернется к уровню 1980 года к середине этого столетия.

15) Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.

Поиск по сайту: