Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)
Оценка 4.8

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Оценка 4.8
Исследовательские работы
doc
экология
8 кл
06.06.2019
Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)
Реферат по теме "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса). Реферат выполнен ученицей 8 класса Сысоевой Марией для представления на Всероссийский конкурс по экологии. Работа заняла 3 место. Руководитель работы Чижикова Татьяна Михайловна учитель химии и биологии МБОУ "Кулаевская СОШ"
Сысоева М.А.-реферат.doc
Сысоева Мария Александровна  (ученица 8 класса МБОУ «Кулаевская СОШ»  (руководитель Чижикова Татьяна Михайловна  учитель биологии и химии ) МБОУ «Кулаевская СОШ»  Дегазация Земли и разрушение озонового слоя (история вопроса) 2019г. Содержание: 1. ТЕХНОГЕННО­ФРЕОНОВАЯ    КОНЦЕПЦИЯ: «ЗА» И «ПРОТИВ». 2. НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ. 3. ОБЩЕПЛАНЕТАРНАЯ  СИСТЕМА РИФТОВ. 4. ХАРАКТЕР ГАЗОВОГО ДЫХАНИЯ ЗЕМЛИ. 5. РАЗРУШЕНИЕ   ОЗОНОВОГО   СЛОЯ — МОЩНЫЙ                                                 ПРИРОДНЫЙ     ПРОЦЕСС. ПРОБЛЕМУ разрушения озонового слоя Земли пытаются решить как много­ численные научные коллективы, так и отдельные исследователи, работающие в самых разных областях науки. Почти все эти исследования базируются на общепринятом  представлении о разрушении озона хлорсодержащими техногенными газами —  фреонами, которые в значительных количествах выпускаются промышленностью и  используются как хладагенты и аэрозольные пропелленты. Убежденность  большинства специалистов в разрушающем влиянии этих веществ на стратосферный  озон привела к принятию ряда международных соглашений и правительственных  решений об ограничении, а затем и полном прекращении их производства и  потребления. В ближайшие годы только на разработку заменителей фреонов запад­ ные страны намерены израсходовать 4,5 млрд. долл. Правительства Германии и США уже приняли решение о прекращении производства фреонов., Аналогичные задачи по переоснащению фреоновых производств и замене технологий стоят перед Россией,  как перед страной, подписавшей все международные протоколы и соглашения о  сокращении и прекращении выпуска озонразрушающих веществ. Но не слишком ли поспешно международное сообщество выделяет огромные  средства «на борьбу» с фреонами? Ведь фреоновая модель разрушения озонового  слоя несет в себе немало противоречий, как скрытых, так и явных. ТЕХНОГЕННО­ФРЕОНОВАЯ    КОНЦЕПЦИЯ: «ЗА» И «ПРОТИВ» Господствующая ныне концепция основана на высокой эффективности хлорного  цикла разложения озона и большой длительности жизни фреоновых молекул в  тропосфере. Согласно этой концепции вся масса произведенных фреонов (фтортри­ хлорметана и дифтордихлорметана) в конце концов, должна попасть в стратосферу,  где при фотолизе из фторхлорметанов выделяется хлор, вступающий затем в  реакцию с озоном. Эта столь логичная и убедительная, на первый взгляд, концепция  не способна, однако, объяснить многие факты и  данные, связанные с рассматриваемой проблемой. Например, с позиций техногенно­ фреоновой концепции необъяснима удаленность наиболее устойчивых минимумов  стратосферного озона от промышленных центров, Минимальные концентрации  зафиксированы над Антарктидой, тогда как более 90 % населения Земли  сосредоточено в Северном полушарии. Схема распределения давления и ветра над поверхностью земного шара показывает,  что между средними широтами Северного полушария, где сосредоточены основные  источники техногенных фреонов, и высокими широтами Южного, где максимально  проявляется феномен озонной дыры, существуют две глобальные высокобарические  области. Они­то и препятствуют эффективному обмену воздушными массами между  этими областями планеты на уровне тропосферы. Стратосферные же течения,  имеющие широтную направленность, тоже не способствуют переброске фреонов. Тем более, что фреоны, поднявшиеся в стратосферу в Северном полушарии, должны там  же израсходовать содержащийся в них хлор.          Схема циркуляции атмосферы, представленная в вертикальном разрезе от полярных  областей до экватора (по А. X. Перри и Дж. М. Уоркеру, 1979). Характер  тропосферных течений не способствует активному обмену воздушными массами  между средними широтами и экваториальной областью, где наиболее вероятны  «прорывы» приземного воздуха в стратосферу.   Да и сам подъем фреонов (наиболее легкий, из которых в четыре раза тяжелее  воздуха) от земной поверхности до стратосферы, судя по схеме общей атмосферной  циркуляции, также представляет определенную проблему. Дело в том, что прорывы  тропосферного воздуха в стратосферу наиболее вероятны в экваториальных районах, удаленных от основных источников техногенных фреонов. Мировая система рифтов. Основные стволы океанских рифтов максимально  сближаются вблизи Антарктиды и сливаются здесь в единый  циркумантарктический рифт. Поскольку рифты — это главные каналы дега­ зации Земли и к тому же южные сегменты рифтов особенно активны,  Антарктида оказалась областью наибольшей дегазации. Именно поэтому она  подвержена столь интенсивной «продувке» восстановленными  озонразрушающими газами, приведшей к образованию пресловутой озонной  дыры. Хорошо видно, что все зафиксированные устойчивые снижения  концентрации стратосферного озона четко коррелируют с наиболее  активными участками рифтовых систем и горячими точками, в которых  интенсивный современный вулканизм сопровождается поступлением  водорода и метана (цифрами обозначены центры вулканической активности:  1 — Исландский, 2 — Гавайский, 3 — Афарский, 4 — Южно­Шетландский, 5 — Эребус­Бэрд). Стрелкой показан примерный маршрут самолета с  приборами, с помощью которых была установлена корреляция между  концентрацией стратосферного озона и окисью хлора. Эти соображения можно подтвердить хотя бы тем, что пока ядерные испытания  проводились только в Северном полушарии, в атмосфере Южного их продуктов  почти не отмечалось. И если основные объемы техногенного газа — ацетилена —  выбрасываются в атмосферу в Северном полушарии, то здесь он и содержится в  больших количествах, чем в атмосфере Южного полушария. Удивительно, но с  фреонами ситуация обратная: над Антарктидой и восточной частью Тихого океана  зафиксированы концентрации фреонов куда более высокие, чем над промышленно  развитыми странами Западной Европы. Перечисленных противоречий, пожалуй, достаточно, чтобы усомниться в не­ погрешимости техногенно­фреоновой концепции разрушения озонового слоя. Впро­ чем, стоит добавить еще одно соображение, которое касается предсказательной силы модели, составляющей ядро данной концепции. Модель, опирающаяся на точные  количественные данные по выпуску техногенных фреонов, должна по сути своей  предсказывать изменение концентрации стратосферного озона во времени. Однако  реальные наблюдения резко расходятся с модельными расчетами, что не раз отмеча­ лось ведущими специалистами Центральной аэрологической обсерватории. НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ. Суть авторской модели состоит в разрушении озонового слоя за счет дегазации Земли.  Данная гипотеза основывается на возможности взаимодействия эндогенным  флюидов — водорода, метана и азота — со стратосферным озоном. Азотный и водородный циклы разложения озона весьма эффективны и к тому же  хорошо изучены. Так, влияние техногенных окислов азота исследовалось  американцами в связи с программой создания сверхзвуковых пассажирских  самолетов. В результате выяснилось, что влияние инжектируемых сверхзвуковым  транспортом окислов азота на стратосферный озон несущественно. Природные  потоки азота и их влияние на озоновый слой, насколько нам известно, серьезно не  изучались. Водородный цикл разложения озона, суммарная реакция которого может быть  записана в виде: Н2+03­Н20+02, как природное явление также серьезно не рассматривался. Мотивом послужило  «отсутствие» серьезных источников природного водорода. Однако подобная мотивировка, на наш взгляд, ошибочна, поскольку именно водород  является главным газом Земли, определяющим основные планетарные процессы.  Значительные его запасы находятся в жидком ядре планеты. Флюидные потоки,  идущие из ядра, существенным образом влияют на геохимические процессы в ее  внешних оболочках, в частности в стратосфере. Главными каналами дегазации Земли служат гигантские по своим масштабам  трещины литосферы — рифтовые системы. Именно через рифты основная масса  эндогенных газов попадает в гидросферу и атмосферу. Именно над рифтовыми  зонами максимально проявляется эффект взаимодействия эндогенных и  атмосферных газов. Поэтому, прежде чем переходить к самой проблеме разрушения  озонового слоя, остановимся на строении мировой рифтовой системы. Наш интерес к ней вызван еще и тем, что тектонический анализ может послужить  основой территориального прогноза «ультрафиолетовой опасности». В первую  очередь это относится к территории России. Распределение давления |В —  области высокого давления, Н  — области низкого давления! и  господствующие направления  ветра над поверхностью  земного шара {по А. X. Перри и  Дж. М. Уоркеру, 1979). Судя по  этой схеме, антарктическая  область, в которой максимально проявился феномен озонной  дыры, отделена от средних  широт Северного полушария,  где сконцентрированы  основные выбросы техногенных фреонов, двумя глобальными  высокобарическими зонами,  «запрещающими» активный  воздушный обмен между этими  участками планеты. представ­ планеты,  ОБЩЕПЛАНЕТАРНАЯ СИСТЕМА РИФТОВ Важным вкладом в развитие лений о тектоническом строении "стало выделение Западно­ Тихоокеанского рифтового пояса, Основываясь на данных сейсмографии, Е. Е.  Милановский и А. М. Никишин обнаружили, что от циркумантарктической области  аномально разогретой мантии отходят четыре «языка». Три из них расположены под  известными океаническими рифтовыми поясами, а четвертый проходит вдоль  западной окраины Тихого океана. Эти исследования убедительно показали, что здесь существует система рифтовых  структур, почти полностью совпадающих с окраинными морями, и что ее можно про­ следить от Новой Зеландии до Камчатки. Таким образом, было завершено построение общепланетарной системы рифтовых поясов, примечательной  особенностью которой является расположение ее частей примерно через 90° на  поверхности земного шара. Характерно, что Западно­Тихоокеанский рифтовый пояс, прослеженный  Милановским и Никитиным до Охотского моря, продолжается в глубь Азиатского  материка в виде системы субмеридиональных глубинных разломов. Они проходят  вдоль восточного берега о. Сахалин, через устье р. Охоты, по долине р. Индигирки до ее устья, где разломы переходят в рифтовую структуру хребта Ломоносова.  Индигиро­Охотская структура отличается повышенной сейсмичностью и  проявлениями современной вулканической деятельности, что позволяет включить ее  в состав мировой рифтовой системы. В Южном полушарии в 90° к западу от Западно­Тихоокеанского рифтового пояса  находится Индо­Аравийская рифтовая структура. В Северном полушарии на том же  расстоянии к западу от него расположены меридиональные складчатые системы  Урала с северным продолжением в структурах о. Новая Земля, которые  причленяются к циркумарктическому рифтовому поясу. Примерно в 90° к западу от  Урала расположен и Срединно­Атлантический хребет. Южное продолжение Уральской системы можно найти в меридионально вытянутой  впадине Каспийского моря (включая Прикаспийскую синеклизу). Структуры эти  смещены относительно уральских к западу по трансформному разлому, который  маркируется в настоящее время субширотным участком долины р. Урал. Еще дальше на юг Урало­Каспийский палеорифт продолжается в структурах Индо­Аравийского  рифта, отделяясь от него складчатыми зонами Эльбруса и Загроса. Примечательно, что южная часть Каспия имеет океаническое строение земной коры  — факт, подтверждающий рифтовую природу этого бассейна. Ту же природу имеет,  вероятно, и Печорская синеклиза, которая, как и Прикаспийская, находится в зонах  трансформных смещений Уральского рифта. (Меридиональное продолжение  уральских структур, пересечение ими альпийского пояса и слияние с оманскими  структурами было отмечено еще в 1970 г. космонавтами А. Г. Николаевым и В. И.  Севастьяновым при визуальных наблюдениях с борта корабля «Союз­9».) Основу мировой рифтовой системы — ее каркас — составляют четыре меридио­ нальных ствола: Срединно­Атлантический, Индо­Уральский, Западно­Тихоокеанский и Восточно­Тихоокеанский. Между ними расположены столь же протяженные, почти  от полюса до полюса, разломные структуры меридионального простирания, имеющие рифтовую природу. Такова, например, структура Западно­Индийского хребта,  которая находит продолжение в системе долин азиатских крупных рек: Инда,  Сырдарьи, Ишима, Иртыша и Оби. Восточно­Индийский хребет прослеживается  через долину Ганга, систему высокогорных озер и впадин в пределах Тибета и Тянь­ Шаня и продолжается долиной Енисея. Похоже, это не просто геоморфологические  совпадения. В фундаменте Западно­Сибирской плиты также прослеживаются меридиональные  системы крупных разломов, грабенов и рифтов. Хорошо известна и меридиональная  система Великих Африканских разломов, которая продолжается рифтами и  грабенами Европы, а в южном направлении переходит в структуры подводного  Мозамбикского хребта. В эту же планетарную систему меридиональных разломов рифтовой природы входят  окраинно­океанические разломы в западной части Тихого океана. Они как бы  отсекают впадины окраинных морей от Азиатского материка. На это указывает, в  частности, меридиональное простирание береговых линий всех окраинных морей  Азии: от Берингова на востоке до Аравийского на западе. Одинаковая  протяженность этих морей по широте определяет шаг планетарной разломной сети,  равный приблизительно 10° (т. е. между основными стволами мировой рифтовой  системы можно обнаружить   как  минимум  восемь  структур  меньшего ранга). Глобальное понижение общего  содержания озона в земной  стратосфере по данным  наблюдений мировой сети  станций (цветные крестики) и  теоретическим оценкам  (сплошная линия). Из этой  схемы можно сделать вывод,  что техногенно­фреоновая  модель не способна  прогнозировать процессы  разрушения озонного слоя во  времени, хотя, исходя из  основных ее постулатов, она  обязана «уметь» это делать. Объединение в единую планетарную систему и современных меридиональных  рифтов, и древних складчатых зон того же простирания предполагает, что все они  имеют единую природу, но находятся на разных стадиях развития. Близкие идеи бы­ ли высказаны ранее Л. П. Зоненшайном. Примечательно также, что рифтогенез в этих зонах развивается циклически: комплекс тектономагматических явлений, связанных  с этим процессом, возобновляется на одном и том же месте неоднократно, по  крайней мере, в течение фанерозоя. Таким образом, можно говорить о существовании планетарной системы рифтов­меридианов на протяжении сотен миллионов лет. ХАРАКТЕР ГАЗОВОГО ДЫХАНИЯ ЗЕМЛИ В последнее время появилось немало работ, в которых обосновывается связь  скоплений углеводородов с глубинными рифтовыми структурами. Рассмотренная вы­ ше концепция мировой рифтовой системы согласуется с этими взглядами. Сопряжен­ ность рифтовых структур и крупнейших нефтегазоносных поясов видна на примере  Индо­Уральского пояса. Практически сплошная полоса нефтегазоносных бассейнов  сопровождает этот рифт от шельфовых зон арктических морей до недавно открытых  месторождений Сейшельских о­вов. Нами в этот нефтяной пояс включаются также  месторождения Прикаспия, Дагестана, Баку, северо­запада Казахстана и Ближнего Востока. Примечательно, что несколько крупнейших нефтегазоносных провинций — Ниж­ неиндская, Бенгальская, Сычуаньская — находятся в той же геотектонической по­ зиции (они расположены в местах пересечения рифтов меридионального простирания с субширотными складчатыми структурами Альпийско­Гималайского пояса). Любо­ пытно, что Нижнеиндская провинция находится на одном меридиане с Западно­Си­ бирской. Карта окрестностей вулкана Эребус в  Антарктиде (по Г. Тазиеву, 1987).  Полярные исследовательские станции  Мак­Мердо и Скотта, где проводятся  наблюдения за изменением химического состава атмосферы Антарктиды,  расположены недалеко от одного из  самых активных вулканов планеты —  Эребуса, а также в зоне действия  группы других активных вулканов.  Однако, при интерпретации химических процессов в стратосфере над  Антарктидой эти факты не  учитываются. и на  во  этом  Несомненная связь рифтовых структур с выходом углеводородов указывает на ха­ рактер Газового дыхания Земли значительную роль глубинных флюидов в самом рифтогенезе, всяком случае, в его маг­ матических проявлениях. При интенсивность потока флюидов определяется глубинными процессами, идущими,  возможно, на уровне внешнего ядра. Степень же раскрытия рифта, которая может  быть обусловлена набором самых разных факторов, и в первую очередь реологическими свойствами данного участка литосферы, прямо сказывается на  флюидном давлении, определяя тем самым интенсивность и характер магматических процессов. В  целостном  виде мировая рифтовая система включает три широтных пояса  (приэкваториальный и два приполярных), четыре основных меридиональных пояса и  более тридцати подобных структур меньшего порядка. В районе Антарктиды, где основные стволы мировой рифтовой системы максимально сближены и сливаются своими южными, наиболее активными, сегментами в единый  циркумантарктический рифт, их газовые потоки суммируются. Именно поэтому  стратосфера над Антарктидой подвержена максимальной в земных условиях  «продувке» восстановленными газами. Эндогенная активность Антарктиды проявляется в современном вулканизме:  действующие вулканы расположены как в пределах материка, так и на  вулканических островах возле его побережья. Обнаружены здесь и признаки  подледной вулканической деятельности (вулканы Берлин и Хэптон). Чрезвычайной  активностью отличается базальтовый щитовой вулкан Эребус. В его кальдере  расположен самый крупный в мире гейзер Маунт­Бэрд, а в кратере — лавовое озеро. К действующим вулканам, по мнению известного французского вулканолога Г.  Тазиева, относятся и расположенные в одной группе с Эребусом горы Террор, Терра­ Нова и Бэрд. В этой связи интересно извержение, которое произошло 8 сентября  1908 г. на перевале, разделяющем горы Эребус и Бэрд. Наблюдатель — Дж. Мюррей  — описал его так: «Колоссальная струя пара ударила оттуда на высоту, по меньшей  мере, дважды превосходившую высоту Эребуса. Несмотря на сильную пургу, дувшую в это время, напор струи был столь могуч, что она держалась совершенно вертикаль­ ной». «Странно,— пишет после этих слов Мюррея Тазиев,— что никто не вспомнил  об этих наблюдениях и ничтоже сумняшеся зачислил Бэрд в разряд потухших  вулканов». Странно, добавим мы, что никто не вспомнил об этих наблюдениях, в то  время как крупнейшая в Антарктиде исследовательская станция Мак­Мердо, где  проводится большой объем исследований антарктической стратосферы, расположена у подножья активнейшего вулкана планеты. И не просто странно, а непостижимо, почему изменения химического состава стратосферы над этим районом нужно  связывать с производством фреонов в Северном полушарии, напрочь игнорируя  вышеприведенные наблюдения. Поскольку основная площадь Антарктиды перекрыта мощным ледовым панцирем и мало исследована, здесь можно ожидать последней  разгрузки эндогенных флюидов без видимых проявлений вулканических процессов на поверхности. Важно отметить, что зоны активного вулканизма Антарктиды являются продолжением основных стволов мировой рифтовой системы,— это подтверждается  характером вулканических продуктов. Так, вулканиты Эребуса близки по составу к  эффузивным породам африканских вулканов, расположенных в пределах Восточно­ Африканского рифта. В зимнее время в атмосфере Антарктиды господствует устойчивый циклонический вихрь. Обмен с воздушными массами сред­ Распределение областей с  разным содержанием озона в  атмосфере Северного  полушария при западной  форме циркуляции  воздушных масс в холодный  период (по Г. У. Карм­мовой и К. И. Чуканину, 1983). Даже  при краткосрочных (10— 14  дней) наблюдениях за состоя­ нием озонного слоя  выявляется четкая  корреляция между снижением концентрации  стратосферного озона и  активной дегазацией недр:  территории, охваченные  этими процессами, обычно  совпадают (А — Урало­ Каспийская область, Б — Ин­ дигирская область). них широт прерывается. Все это приводит к повышенным концентрациям вулканических  газов в стратосфере и разрушению озонового слоя. Поскольку озонразрушающие ре­ акции в основном фотохимические, пик процесса приходится на весенние месяцы,  когда усиливается солнечная радиация. Продолжаются эти реакции вплоть до разру­ шения циркумантарктического вихря, снижающего концентрацию эндогенных газов в стратосфере Антарктиды за счет перемешивания воздушных масс. Реальность взаимодействия в стратосфере Антарктиды восстановленных вулкани­ ческих флюидов и озона подтверждается обнаружением под озонными дырами специ­ фических облаков, состоящих из кристалликов льда с вмороженными каплями  азотных соединений. Похоже, что эти облака — продукт водородного и азотного  циклов разложения озона. Обнаруженные в 1986 г. повышенные содержания окиси хлора в пределах антарк­ тической озонной дыры, которые преподносятся сторонниками техногенной  гипотезы, как ее триумф, гораздо легче объяснить вулканическим происхождением  окиси хлора. Дело в том, что изменения в химическом составе стратосферы были  зафиксированы после пролета исследовательского самолета (с борта которого  проводились замеры) над группой действующих вулканов, расположенных на Южно­ Шетландских о­вах. Обработка данных мировой сети озонометрических станций за длительный период  наблюдений выявила три центра снижения концентраций стратосферного озона в  северном полушарии. В каждом из них концентрация озона понижается до 180—200  е. Д. Центры располагаются в октябре над Исландией, Гавайскими о­вами и Красным морем. Нетрудно заметить, что все названные пункты максимально удалены от промыш­ ленных районов, но являются при этом наиболее активными участками рифтовых си­ стем — центрами толеитового вулканизма. Их отличает интенсивная современная  вулканическая деятельность, которая сопровождается потоками восстановленных  газов. Важная особенность этих центров — чрезвычайно высокие отношения  концентраций изотопов гелия 3Не/4Не (10­ 5 по порядку величины по сравнению с 10­7  в районах, удаленных от рифтовой системы). Это указывает на глубинную природу газовых потоков. В центрах Северного полушария, расположенных в умеренных и низких широтах,  отсутствуют специфические условия антарктической атмосферы. Здесь резко  возрастает мощность тропосферы, более интенсивны воздушные течения,  усиливающие обмен воздушных масс, и поэтому реально возникает проблема  транспорта газов — разрушителей озона на стратосферные высоты. В этой связи  интересны два транспортных фактора. Первый — это легкость эндогенных газов:  водород в 14, метан в 1,8 раза легче воздуха. Все фреоны, как уже отмечалось,  тяжелее воздуха. Второй транспортный фактор — само вулканическое извержение,  способное выбрасывать свои продукты, в том числе и газы, на многие километры  ввысь» Разрушение озонового слоя связано с рифтовым вулканизмом, т. е. приурочено к  зонам раздвига. Здесь глубинные восстановленные газы могут достигать земной  поверхности, не окисляясь. Островодужные (известково­щелочные) вулканы  приурочены к геодинамическим зонам сжатия. Поскольку выход магмы на  поверхность в этих зонах затруднен, образуется серия промежуточных очагов, в том  числе и приповерхностных, в которых происходит окисление восстановленных  флюидов до воды и углекислого газа. Такие окисленные флюиды заметного  воздействия на стратосферный озон не оказывают. Над островодужными вулканами не обнаружены озоновые минимумы, хотя именно к  ним приурочены повышенные выбросы хлорных соединений, в том числе природных  фреонов, суммарные потоки которых заведомо превышают потоки из техногенных  источников. Попытки увязать разрушение озонового слоя с фреонами вулка­ нического происхождения неоднократно предпринимались различными исследовате­ лями. Тщетность таких попыток связана, на наш взгляд, с неэффективностью хлор­ ного цикла в стратосферных условиях. Во всяком случае, нередки публикации, в  которых упоминаются находки фторхлоруглеродов (в том числе и фреонов F­11 и F­ 12) в вулканических эманациях. Это позволяет понять, почему концентрации данных  газов над некоторыми безлюдными районами иногда превышают таковые над  промышленно развитыми странами. И в завершение этого раздела — несколько слов о работах отечественных ис­ следователей Г. У. Каримовой и К. И. Чука­нина6, изучавших распределение озона в  нижней стратосфере при различных формах атмосферной циркуляции в Арктике  (1983 г.). Периоды их наблюдений довольно короткие (10—14 дней), что определяется есте­ ственной длительностью циклонических процессов. Анализ серии карт концентраций  озона, приведенных в этой работе, показал, что даже при такой длительности  наблюдений проявляется четкая корреляция между концентрацией стратосферного  озона и тектонических элементов. Примечательно, что в пределах России наиболее устойчивы две области пониженных  концентраций озона — это Урало­Каспийская и Индигирская, Иными словами, в  картах распределения озона подтвердилась правомерность включения названных  тектонических структур в единую мировую рифтовую систему. Кроме того,  замкнутые Урало­Каспийская и Индигирская рифтовые системы продолжают  оставаться зонами интенсивной дегазации, способными заметным образом влиять на  концентрацию стратосферного озона, хотя, конечно, не столь эффективно, как в  центрах толеитового вулканизма. В целом же в распределении концентраций  стратосферного озона, как на фотопластинке, проявляется строение мировой  рифтовой системы, указывая на наиболее активные участки дегазации. Этот  любопытный факт может быть положен в основу геоэкологического районирования  планеты. РАЗРУШЕНИЕ   ОЗОНОВОГО   СЛОЯ — МОЩНЫЙ     ПРИРОДНЫЙ      ПРОЦЕСС. Образование современных озонных дыр за счет водородной «продувки» стратосферы может быть достаточно простым алгоритмом катастрофических эпох, прояв­ ляющихся в кратковременном (1—5 млн. лет) оживлении планетарной рифтовой  системы. Каждые 30—35 млн. лет наступают эпохи рифтогенеза, которые  воспринимаются планетой как глобальные катастрофы. Рифтогенез сопровождается  мощными, огромными по площади базальтовыми излияниями, изменением уровня  Мирового океана, гибелью одних организмов и зарождением новых видов. Синхронность перечисленных глобальных событий наиболее естественно, на наш  взгляд, объясняется дегазацией Земли. Уничтожение озонового экрана планеты неизбежно вызывает гибель некоторой части  биоты, а мутагенное воздействие биологически активного ультрафиолета может  способствовать зарождению новых видов организмов. Продувка восстановленными  газами толщи вод и морей ведет к изменению их газового режима, что может  оказаться гибельным для морских организмов. Горизонты черных сланцев,  обогащенные углеродом, халькофильными и сидерфильными элементами, в том  числе иридием, являются маркерами таких безкислородных событий, т. е. эпох  дегазации. (Естественно, что иридий в нашей концепции поступает из недр Земли,  вероятнее всего в виде металлоорганических комплексов.) Попробуем теперь подтвердить наши предположения о решающем воздействии на  озоновый слой эндогенных газов, оценив количественно их потоки. К сожалению,  данные по наиболее интересующему нас газу — водороду, крайне скудны. Из бесед со специалистами сложилось впечатление, что скудость эта определяется, по  крайней мере, двумя причинами: отсутствием исследовательских задач «под  водород» и сложностью методик. Из общих соображений, казалось бы, можно компенсировать отсутствие данных по  водороду довольно многочисленными замерами потоков его космического близнеца  — гелия. Однако тут же встает проблема корреляции содержания двух этих газов в  конкретных потоках, поскольку гелий инертен, а большая часть водорода связана в  химических соединениях с иными диффузионными свойствами. Обратимся, в рамках поставленной задачи, к оценке потоков метана. Метан (СН4)  при фотолизе в стратосфере выделяет водород, который, реагируя с озоном, разру­ шает озоновый слой, т. е. действует в совокупности с потоками эндогенного водо­ рода. Другое важное свойство метана, на которое стоит обратить особое внимание,— его противодействие реакции озона с хлором. В присутствии метана этот цикл пре­ рывается по схеме: СН4+СI=СНз+НСI, что на наш взгляд, играет определяющую роль в реакциях между малыми компонен­ тами стратосферы. Общее содержание метана в атмосфере Земли около 5 * 1012 кг. Пребывание  молекулы метана в атмосфере составляет от одного года до пяти лет.  Следовательно, его ежегодное поступление в атмосферу должно оцениваться  величиной от 1 • 1012 до 5 * 1012 кг. Как считает Г. И. Войтов, изотопный состав  углерода атмосферного метана близок к изотопному составу углерода метана,  поступающего из зоны катагенеза (а13С=39,1 ±0,1 0/00 и 41— 43 0/00 соответственно),  в то время как для биогенного метана соответствующее значение составляет 66—100 0/00. Из сопоставления вышеприведенных цифр следует вывод об эндогенной  природе основной части атмосферного метана. Оценка его общего содержания в  земной коре (6 *1016 кг) делает такой вывод правомерным. В составе глубинных газов содержание метана колеблется от 0,1 до 98 % (по  объему), максимум приходится на грязевые вулканы Альпийской складчатой области. Максимальная газонасыщенность пластовых вод достигает 8 м3/м в Индоло­ Кубанском прогибе. Извержение Толбачика вынесло в атмосферу 5 *108 кг  эндогенного метана. В составе глубинных газов его содержание редко снижается более чем вдвое. В  срединно­океанических хребтах интервал колебаний составляет 20—75 % (по  объему) при среднем содержании 45 %. В этих же структурах отмечаются  максимальные концентрации водорода: от 5 до 25 % при средней величине 10 %. На Земле имеются очень мощные источники биогенного метана. По данным Эххалта,  ежегодно выделяется следующее количество метана (n * 109 кг): 280 рисовыми  полями; 130—260 болотами и топями; 1,25—25 пресноводными озерами; 10,4 поля­ ми и лесами; 1,3—13 тундрами; 5—20,7 морями и океанами; 110—220 животными (в  основном домашними). Следовательно, суммарный поток биогенного метана  ежегодно может составлять от 529 * 109  до 825 * 109 кг. Сюда следует добавить  метан из термитников (150 * 109 кг/год) и выделяющийся при лесных пожарах (25— 110 * 109 кг/год). (На долю техногенных выбросов приходится 97 * 109 кг/год!). Таким образом, ежегодный поток биогенного метана составляет от 554 * 109 до 1225  * 109кг. И это еще не самые высокие оценки потоков биогенного метана, известные в  литературе, Тем не менее, очевидно противоречие с данными по изотопному составу  углерода в атмосферном метане, указывающими на эндогенную природу его  основной массы. Обращают на себя внимание и низкие (2 * 1011 кг/год) оценки потока эндогенного  метана, что в 2—5 раз ниже биогенного. Чтобы приемлемым образом согласовать все эти данные, следует, вероятно, ориентироваться на нижнюю границу биогенного  потока, т, е. 5 * 1011 кг/год, а оценку потока эндогенного метана следует признать  резко заниженной. Нам представляется, что вывод о заниженных значениях потоков эндогенного метана должен быть распространен на все эндогенные газы и, прежде всего на водород,  поэтому выяснение истинных потоков этих газов представляется нам важнейшей  задачей, стоящей перед исследователями. Можно предположить, что места наиболее  интенсивной эндогенной дегазации локализованы и, возможно, скрыты в глубинах Мирового океана, а сами процессы дегазации неравномерны, (т, е. импульсивны), и,  вероятно, связаны с сейсмическими и вулканическими, процессами. Местоположение аномально высоких концентраций метана в тропосфере подтверждает вышесказанное (Карибское море, Центральная Атлантика), Важно отметить, что метан фактически не имеет стока е тропосфере и все его  количество попадает в стратосферу, где становится участником интересующих нас  реакций. Поскольку в господствующих ныне представлениях хлорному циклу  отводится ведущая роль в разрушении стратосферного озона, попытаемся оценить  справедливость этих опасений. Один из наиболее мощных природных поставщиков хлора в атмосферу — хлористый  метил (СНзСI). Основное его количество образуется в океане, причем глобальный  вклад приходится на восточную часть Тихого океана. Другой существенный  источник хлористого метила — лесные пожары, дающие 2,7 * 108—6 * 108 кг/год.  Суммарный же поток оценивается в 5,6 * 109 кг/год. Считается, что сток происходит  в тропосфере за счет реакции с ОН ­ и составляет 5,2 * 109 кг/год. Таким образом,  некоторое количество хлористого метила (до 4 * 108 кг/год) может попадать в стра­ тосферу и участвовать в фотохимических реакциях. Вулканические извержения ежегодно могут давать 4 * 108—11 * 108 кг хлористо­ водородной (НСI) и 6 * 107—6 * 109 кг фтористоводородной (НF) кислот. Большая  часть этих кислот «стекает» в тропосфере, но что­то, вероятно, доходит до  стратосферы. По самым приблизительным оценкам, природные источники  поставляют в стратосферу до 2 * 109 кг хлорсодержащих веществ. Общее количество фреонов F­11 и F­12, произведенное с начала 30­х до середины  70­х годов, составило 3,4 * 109 и 5 * 109 кг, а годовой поток этих веществ в 1978 г, — 4 * 108 и 4,5  * 108 кг, соответственно. Это, вероятно, максимальный показатель,  составляющий 10 % от количества, произведенного за все предшествующие годы. С  1979 г. производство этих фреонов стало снижаться. По последним оценкам западных специалистов, природные источники ежегодно  поставляют в атмосферу от 5 * 1011 до 15 * 1011 кг хлора, большая часть которого  «стекает» в тропосфере. Порядок цифр убедительно говорит о масштабах естественного круговорота веществ. Во всяком случае, можно смело констатировать, что пока природные источники хлора превышают антропогенные и связывать  разрушение озонового слоя с производством фреонов, по меньшей мере,  преждевременно. Более того, фтортрихлорметан и дифторхлорметан образуются не  только техногенным путем, но и при вулканических процессах, и оценить удельный  вес каждого из этих источников в глобальном бюджете фреонов затруднительно.  Любопытно также, что фреоны F­11 и F­12 были обнаружены в керне  антарктического льда, возраст которого исключает их антропогенную природу. Против фреоновой концепции работают и данные Пака с соавторами, которые  обнаружили прирост концентрации фтортри­хлорметана с 1970 по 1975 годы,  составляющий ежегодно 13,2 % в Северном полушарии и 14,6 % — в Южном.  Поскольку население сосредоточено в северном полушарии, эти цифры говорят не в  пользу техногенной природы фреонов. Необъяснимы с позиции техногенезиса и более высокие фоновые концентрации фреонов над Восточной частью Тихого океана и  Антарктидой по сравнению с их фоновыми концентрациями над Западной Европой. Но наиболее существен, на наш взгляд, тот факт, что фреоны любого генезиса вряд  ли определяют глобальный баланс хлора в атмосфере, в том числе и в стратосфере.  Как уже отмечалось, потоки других хлорсодержащих газов превосходят их, по край­ ней мере, на порядок. Впрочем, и эти потоки хлора в стратосферу на несколько  порядков меньше, чем потоки метана. Поэтому главный вывод, вытекающий из  сопоставления данных по потокам рассмотренных нами газов, состоит в том, что  стратосфера «продувается» метаном, и что в таких условиях хлорный цикл  разложения озона не может быть эффективным как геохимический процесс. Итак, баланс озона в стратосфере определяется метаном и водородом. Как  распределены роли между этими газами, еще предстоит выяснить. Возможно, метан в большей степени ответствен за фоновый поток, а водородные струи, приуроченные к  горячим точкам, определяют локальные понижения концентрации озона — озонные  дыры. Остается добавить, что разрушение озонового слоя — это мощный природный  процесс, закономерный итог дегазации планеты. И разработка программ борьбы с этим явлением, как нам представляется, обречена на провал. Реферат подготовлен по данным исследований Владимира Леонидовича  Сывороткина, научного сотрудника кафедры петрологии с геологического  факультета Московского государственного университета им. М.В.  Ломоносова.

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)

Реферат "Дегазация Земли и разрушение озонового экрана (история вопроса)
Скачать файл