Реферат: Озоновий шар
Дослідження НМСА показали, що в середньому протягом всієї весни 1998 року спостерігалося на 40% менше озону, ніж у відповідний період 1976 року, який взято за основу виміру атмосферного явища скорочення даної речовини. Однак, як кажуть, усе пізнається в порівнянні. Останній рік минулого сторіччя й тисячоліття перевершив усі не лише сподівання, а й дослідження, бо навіть неосяжні злети невгамовної фантаз вчених.
Науковий департамент атмосфери й океанів факультету природничих наук Університету м. Буенос-Айреса оприлюднив дослідження про поведінку озонової дірки в 2000 році. Документ засвідчує, що в останній календарний рік минулого століття це атмосферне явище вело себе дуже незвичайно і викликало певний переполох. З одного боку показало швидке й невгамовне розширення, нестримно охоплюючи надто безкраї простори Південної Америки. З іншого — сталося це небагато раніше, в останній місяць місцевої зими, в серпні, тоді як практика за минуле десятиліття фіксувала його переважно на початку літа, в грудні.«Озонова дірка почала швидко розширюватися десь в середині серпня й набрала розмаху близько 25 мільйонів кв. км. Так же швидко й звузилася, аби незабаром знову прискорено розширитися 9 та 10 вересня аж до 30 млн. кв. км. — вказують аргентинські вчені. Додамо, що територія Антарктиди дорівнює 14.107.637 кв. км...
З дослідження випливає, що атмосферне явище над білим континентом 2000 року максимально проявилося на три тижні раніше, ніж передбачалося. До того ж його внутрішня динаміка відзначалася небаченими раніше відхиленнями й потрясіннями. Звичайно, в міру того, як дірка все більшала, видовжувалася в бік середніх широт. Однак, в останній рік минулого століття, особливо в жовтні, витягнутість з’являлася значно частіше й не слідувала ротації дірки. Іншими словами, форма явища під час цих діянь була не еліпсовою, а скоріше нагадувала майже трикутник, що дуже змістився в бік Південної Америки. Стосовно ультрафіолетової радіації (УФР), то було зафіксовано 430 одиниць за шкалою Добсона на півдні Австралії, що да підстави думати про двополюсний розподіл випромінювання. Це переміщення разом з незвичайними розладом та викривленнями в кінцевому рахунку привели до цілком аномальної поведінки атмосферного явища.
Фактично, стверджується в дослідженні, — у випадках, що відбувалися раніше «наскоки» озонової дірки за межі полярних регіонів не були такими тривалими. Однак завдяки хмаровій запоні тільки протягом кількох днів рівень УФР на поверхн планети піднімався вище середнього. Спостереження мережі НМСА показують, що в ясні дні в Ушуайї (Вогняна Земля) рівень УФР відповідав подібним даним у Буенос-Айресі чи Кордобі у січні місяці. І хоч ця доза радіації є цілком терпимою для людського організму, проте вважається зависокою для земних та морських екологічних систем. Також зафіксовано сонячні опіки в людей, які не звикли до таких змін.Місцеві науковці пояснення незвичайної поведінки загадкового явища пов’язують з тропосферним кліматом. Останній рік другого тисячоліття в багатьох регіонах безмежної аргентинської пампи був найвологішим, починаючи з 1860 року приніс небачену відтоді кількість дощових днів, і, як наслідок, жахлив повені, що поглинули близько 2 млн. га сільськогосподарських угідь. Озоновий шар обгортає планету, як щит, що захищає її поверхню від шкідливого сонячного ультрафіолетового проміння. На жаль, він щораз зменшується через різні фактори. Одним з найнебезпечніших є хлоро-фторо-водневий газ. Суміш перших двох присутня в аерозолях, кондиціонерах, охолоджувальному обладнанні взагалі. Але хлор — не диний руйнівник озону: його атакує також окис брому — продукт самої природи. В свою чергу хімічний склад озону дуже нестабільний: він має три кисневі атоми на відміну від звичайного кисню, що містить лише два атоми. Сполука хлору чи брому, ультрафіолетової радіації та озону спричиняє руйнування останнього.
Антарктида не диним місцем на планеті, де з озоновим шаром негаразд. Як повідомляв спеціалізований англомовний журнал «Сайєнс», група ізраїльських та німецьких дослідників довела, що соляні відкладення в Мертвому морі вивільнюють значну кількість окису брому — речовини, що знижує наявність озону в атмосфері. Бром, як і хлор, руйнує молекули озону, що захищають земну поверхню від ультрафіолетових променів. Проте між цими двома речовинами є суттєва різниця. Якщо хлор потрапив в атмосферу в основному внаслідок людської діяльності, то бром є частиною природи. Вчені відзначили, що найбільшим джерелом останнього в атмосфер морські солі. Однак, заміри, зроблені спеціалістами, показали, що наявність окису брому над арктичною територією планети походить не тільки з полярних морів. Відкриття в Мертвому морі може стати ключем до пояснення явища. Але дос залишається незрозумілим, яким чином бром переміщується з субтропічного регіону в надполюсну атмосферу — загадка, що потребує негайної розгадки... Чи не готу згубна діяльність людини її екологічне самогубство?
Слід підкреслити, що до 2000 року антарктична озонова дірка тривала найменше за всю свою історію: з’явилася значно раніше, нетрадиційно взимку, в серпні, й зникла повністю вже 19 листопада, тоді, як раніше все це відбувалося влітку, в спекотному грудні. Це явище полягає в надмірному скороченні кількості озонового газу в земній атмосфері над Антарктидою. Цього разу все було не схоже на попередні випадки.
Почалося з того, що озонова дірка з’явилася в серпні на три відсотки більшою, а в листопаді вже стала на 20 відсотків меншою, ніж у відповідні періоди попереднього року й зникла досі надто швидко, — стверджує аргентинський вчений атмосферних наук з Інституту генетичної інженерії та молекулярної біології Луїc Орсе.
Попри все дан супутникових станцій Національного космічного агентства США (НАСА) та Національної метеорологічної служби Аргентини (НМСА) свідчать, що незважаючи на вказані зміни в атмосферному явищі, є підстави сподіватися на краще. Відбувається дуже важливе підвищення вмісту озону в його над антарктичному шарі, — вважає сеньйор Орсе, — а це приведе до того що рівень УФР у прилеглих районах знизиться на 30 відсотків. Поки що немає даних, щоб вияснити, чи не є швидке зникнення озонової дірки наслідком обмежень, встановлену 1987 році [2].
2.1 СТАН ОЗОНОВОЇ ДІРИ НАД ПІВДЕННИМ ПОЛЮСОМ
Згідно з дослідженнями, проведеними фахівцями NASA й Національної океанічної й атмосферної адміністрації (NOAA), цього року озонова діра над південним полюсом побила рекорд і за площею, і за глибиною.
Рисунок 2.4—Озонова діра над південним полюсом.
У період з 21 по 30 вересня 2006 року середній розмір озонової діри перевищив 27 млн. кВ. км проти очікуваних 22-24 млн. кв. км. Її площа зрівнялася з площею Північно Америки.
Прилади для моніторингу озонового шару Землі, розміщені на супутнику NASA Aura, зафіксували низький показник товщини озонового шару над ділянкою східно-антарктичного крижаного щита. Вимірювання товщини озонового шару над південним полюсом підтвердили ці дані - вони показують, що в жовтні величина озонового шару склала 93 одиниці Добсона, тоді як у середині липня ця величина дорівнювала 300 одиницям Добсона.
Більше того, озоновий шар на висоті 13-20 км над землею був майже повністю зруйнований, його товщина склала всього 1,2 одиниць Добсона проти 125 одиниць Добсона, зафіксованих у липні-серпні цього року.
Розмір озоново діри безпосередньо залежить від температури повітря над Антарктидою: що нижча температура, то тонший озоновий шар і більша озонова діра, і навпаки. Цього року температура повітря над Антарктидою була нижча за середні показники на п'ять градусів цельсія, що позначилося на збільшенні розміру озонової діри.
Вчен прогнозують, що розмір озонової діри над Антарктидою щорічно скорочуватиметься на 0,1-0,2% протягом найближчих 5-10 років. Однак цей повільний процес може виявитися непомітним на тлі великомасштабних флуктуацій температури повітря над Антарктидою.
Японські вчені встановили, що озонова діра зникне до 2050 року. Такий прогноз зробив Ейдзі Акієсі з Національного інституту досліджень навколишнього середовища (Natіonal Іnstіtute for Envіronmental Studіes) у Японії. Причиною поступового зникнення озоново діри є зменшення викидів в атмосферу хлористого фторвуглецю та інших небезпечних для озонового шару газів. Стабільне зменшення діри розпочнеться близько 2020 року.
Правда, деяк фахівці мають сумнів в коректності розрахунку дати загоєння діри, вказуючи, що хоча в нових продуктах (таких, як холодильники та кондиціонери) інженери замінили небезпечні для озону речовини на безпечні, в експлуатації ще перебува чимало старих зразків такої техніки. А вона, після вичерпання ресурсу та викидання на смітник, ще випустить в атмосферу небезпечний хлорфторвуглець. За ншими прогнозами повністю озонова діра закриється до 2065 року [2].
3 ВПЛИВ ОПРОМІНЕННЯ НА ЖИВІ ОРГАНІЗМИ
Іонізуюче випромінення – невидимі оком випромінення високої енергії, що уявляють з себе потоки елементарних часток (електронів, позитронів, мезонів, протонів та нейтронів) , а також більш важких багатозарядних іонів (альфа-частки , ядра більш важких елементів , або мають електромагнітну природу (гамма- та рентгенівські промені). Всіх їх об’єднує схожість фізичних властивостей та , перш за все – аналогічний характер взаємодії з речовиною. Так, наприклад , кванти гамма- та рентгенівських променів при зустрічі з атомами речовини віддають їм частку своєї енергії, при цьому електрично нейтральний атом речовини перестає існувати перетворюючись у пару протилежно заряджених іонів . Частка або квант високої енергії вибиває один з електронів , що уносить з собою з атома один від’ємний заряд , тому атом стає позитивно зарядженим , а електрон приєднується до сусіднього атому утворюючи від’ємний іон .
На початку ХХ століття були спроби використовувати різні фактори зовнішнього середовища для отримання індукованих мутацій. Але на протязі довгого часу всі спроби були марними, почали навіть припускати, що мутації виникають виключно під впливом внутрішніх факторів, повністю автономно і абсолютно незалежно від впливу зовнішнього середовища.
Для спростування цієї хибної думки вирішальними були перші ж успіхи, які нарешті, були отримані у дослідах, спрямованих на отримання індукованих мутацій за допомогою дії різними факторами зовнішнього середовища.
Перші індукован мутації отримані в 1920 році академіком Надсоном у деяких бактерій та грибів під впливом променевої енергії (Х-проміння, еманція радію). Після проведення дослідів, виявилося, що виникають такі мутації, які різко підвищують життєздатність організму. Але виявлялися і летальні мутації, які призводили до загибелі організму. А отримувати тільки якісь певні, корисні мутації не вдавалось. Характер мутацій був спонтанним і не передбачувальним.
Після дослідів по опроміненню організмів для отримання індукованих мутацій, вчені зацікавилися механізмом дії радіоактивного випромінення.
Спочатку, коли з мутагенних факторів були відомі в основному рентгенівське, або Х-проміння, пропускалося, що зміна будови генів і розриви хромосом викликаються проходженням іонізуючо частинки, в результаті якого в хромосомах виникає іонізація — електрони вибиваються з одних атомів і приєднуються до інших, що призводить до утворення позитивних негативних іонів.
В наслідок цього в молекулі ДНК виникають різні перегрупування, які призводять до зміни в будов генів та точковим мутаціям, а у крайніх випадках призводять до поперечних розривів хромосом та появі частинок (фрагментів) хромосом. При такому тлумаченні механізму виникнення мутацій гени розглядалися як мішені, влучення в які викликає появу точкових мутацій та хромосомних аберацій. Прихильники такого тлумачення механізму появи мутацій, відомого під назвою “теорія мішені”, вважали, що мутації завжди катастрофічний процес, який відбувається практично миттєво, і наводили розрахунки ймовірності виникнення мутації головним чином на основі встановлення розмірів “мішені” та дози опромінення іонізуючої радіації, використаної для опромінення організму.
Інші ж дослідники пропонували, як альтернативну “теорії мішені”, гіпотезу вільних радикалів. Згідно цієї гіпотези, вирішальну роль для утворення індукованих мутацій має непряма дія рентгенівського проміння (а також інших форм іонізуючої радіації), викликаючи появу в поживному середовищі (наприклад ґрунті) чи в клітинах живих організмів появу вільних радикалів типу ОН та НО2 . Ці вільні радикали можуть взаємодіяти як з молекулами ДНК хромосом, так і з молекулами цитоплазми клітини та молекулами поживного середовища, змінюючи їх. А такі змінені молекули в свою чергу взаємодіють з молекулами ДНК, призводячи до змін в їх будові.
Результати ц взаємодії значною мірою залежить від того, яким запасом енергії володіють вільні радикали. В тих випадках, коли ця енергія значна, виникають сильні зміни в будові молекул ДНК, призводячи до летальних мутацій чи до розлому хромосом. В тих випадках, коли енергія вільних радикалів незначна, то їх взаємодія з молекулами ДНК призводить до появи видимих точкових мутацій. На користь цій гіпотезі говорить те, що умови при яких проводилося опромінення (температура, наявність чи відсутність вільного кисню тощо), значною мірою впливають на частоту виникнення індукованих мутацій.
Особливо яскраво гіпотезу вільних радикалів підтверджувала поява індукованих мутацій у деяких мікроорганізмів після вирощування їх в поживному середовищі, яке попередньо було піддано опроміненню великими дозами іонізуючої радіації. В цих випадках індуковані мутації могли виникнути тільки під дією вільних радикалів поживного середовища, які виникли під час його опромінення.
На сьогоднішній день найбільш ймовірним є те, що індуковані мутації виникають як в результат безпосередньої іонізації атомів в молекулі ДНК іонізуючими частинками, так і в результаті взаємодії з молекулами ДНК вільних радикалів, виникаючих під впливом опромінення в ядерному соці, в цитоплазмі клітини и навіть в поживному середовищі. Але все ж у виникненні індукованих мутацій найбільш важливу роль, напевно, відіграють вільні радикали.
Коли було встановлено, що виникнення індукованих мутацій може бути спричинено не тільки рентгенівським промінням, але також і іншими видами іонізуючої радіац (наприклад гамма-проміння, ультрафіолетове проміння), багато вчених-дослідників приступили до порівняльного аналізу і вивченню якісних особливостей індукованих мутацій, виникаючих під впливом різних мутагенних факторів.
Експериментально доведено, що одним з найсильніших мутагенів є радіоактивне опромінення. Вплив радіоактивного проміння на живий організм характеризується дозою опромінення. Поглинутою дозою опромінення називається відношення поглинутої енергії іонізуючого проміння до маси опроміненої речовини. У міжнародній системі одиниць СІ поглинуту дозу радіації виражають у греях. Один грей дорівнює поглинутій дозі опромінення при якій опроміненій речовині масою 1 кг. Передається енергія 1 Дж.
Природний фон радіац (космічне проміння, радіоактивність навколишнього середовища і тіла людини) за рік становить дозу опромінення приблизно 2*10-3 Гр. на людину. Міжнародна комісія у справах радіаційного захисту встановила для тих, хто має справу з випроміненням, гранично допустиму дозу на рік 0,005 Гр. Доза опромінення в 3-10 Гр. смертельна, якщо вона прийнята за короткий час.
Враховуючи згубну для всього живого дію радіоактивного випромінення, під час роботи з джерелом радіації (радіоактивні ізотопи, реактори тощо) потрібно вживати заходів для радіаційного захисту всіх людей, які можуть потрапити в зону дії проміння. [3]
Опромінення впливає на різні види організмів це можна побачити в таблиці 3.1
Таблиця 3.1 Вплив опроміння на різні види організмів
| Види організмів | Доза опромінення | Види організмів | Доза опромінення |
| Віруси | 62 - 4600 | Молюски | 120 - 200 |
| Бактерії | 17 - 3500 | Рептилії | 15 - 500 |
| Найпростіші | 100 - 3500 | Риби | 6 - 55 |
| Водорості, лишайники | 300 - 17000 |
Птахи |
6 - 14 |
| Покритонасінні | 10 - 1500 | Гризуни | 8 - 15 |
| Голонасінні | 4 - 150 | Велика рогата худоба | 1, 5 - 2,7 |
| Комахи | 580 - 2000 | Людина | 2,5 - 3,0 |
Причини різно чутливості організмів до іонізуючого опромінення досконало ще не вивчено. Низьку чутливість комах і ракоподібних намагаються пояснити підвищеним вмістом в них сполук, які мають радіопротекторні властивості: у комах це каталаза, що розщеплює перекиси, а у ракоподібних - амінокислоти, аміни і поліпептиди, що беруть участь у регуляції осмотичного тиску. Чутливість ссавців до опромінення залежить від індивідуальних особливостей організмів і умов їхньо життєдіяльності. Найчутливішими до дії радіації є ембріони і немовлята, клітини яких мають високу активність росту. Підвищеною є також радіочутливість у старих особин, оскільки у них погіршуються процеси відновлення.
