Истощение озонового слоя

Слой озона в стратосфере (около 90% озона находится между высотами приблизительно 10 и 50 км над поверхностью земли) защищает жизнь на земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.

Очевидно, что озон - важный компонент атмосферы, требующий особого внимания. Исследования по проблеме истощения озонового слоя ведутся давно, однако полной ясности до сих пор нет.

Внимание экологов приковано в первую очередь к причинам убыли озона в стратосфере. Вопрос возник после сообщения о том, что в южнополярной зоне над Антарктидой в 1985 году обнаружена "озоновая дыра" - область, где весной содержание озона снижается почти вдвое. В 1970 году П. Крутцен в числе первых показал, что оксиды азота, выбрасываемые в атмосферу при использовании сельскохозяйственных удобрений, а также дозвуковыми и сверхзвуковыми самолетами, могут разрушать озоновый слой. В 1974 году С. Роуленд и М. Молина указали на хлорофторуглеродные соединения- вещества, разрушающие озон; работы этих ученых в 1995 году были удостоены Нобелевской премии.

В результате продолжающегося антропогенно обусловленного разрушения озонового слоя ультрафиолетовое излучение на поверхности Земли увеличивается, что может привести к пагубным последствиям для человека и биосферы в целом. По данным ООН, сокращение озонового слоя всего на 1% приводит к появлению у людей 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи. Последствия убыли озона могут быть угрожающими, они могут привести к более чем 3 млн. смертельных случаев от рака кожи до 2030 года и 19 млн. - до 2060 года. Число глазных заболеваний (катаракты) может увеличиться на 130 млн. до 2060 года; примерно 50% из них придется на долю развивающихся стран.

Число этих заболеваний растет. В США за 7 лет количество случаев заболевания одним из самых опасных видов рака кожи (меланомой) возросло на 3-7%.

Кроме увеличения заболеваемости, существует множество других

трудно учитываемых воздействий на здоровье человека и животных (например, снижение иммунитета), на урожаи сельскохозяйственных культур, на водные экосистемы и др.

Благодаря открытию антропогенных причин изменений озонового слоя был принят ряд международных актов: Монреальский Протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (1987 г.), Венская Конвенция о защите озонового слоя (1985 г.), последующие поправки и дополнения к Протоколу. В Хельсинки принята Декларация о защите озонового слоя (1989 г.), которая содержит рекомендации отказаться от производства и потребления хлор- и фторуглеродсодержащих соединений (ХФУС) по возможности быстрее. Последующая Лондонская Поправка к Монреальскому Проотоколу содержит рекомендации о полном исключении выбросов в атмосферу озоноразрушающих веществ (ОРВ) с учетом оценок 1989 года.

Согласно документам, действующим в настоящее время, предусматривается контроль выбросов около 100 химических веществ, в том числе ХФУС, галогенов, гидрохлорофторуглеродов (ГХФУС), галогенированных бромфторуглеродов (ГБФУС), тетрахлорида углерода, 1,1,1-трихлороэтя на, метилхлороформа, метилбромида и др.

Мерами контроля химических веществ для промышленно развитых стран предусмотрено исключение галогенуглеводородов к 1994 году; ХФУС, тетрахлорида углерода, метилхлороформа и ГБФУС к 1996 году; метилбромида к 2005 году; ГХФУС к 2030 году. Для развивающихся стран соответствующие сроки таковы: исключение ГБФУС к 1996 году; ХФУС, тетрахлорида углерода к 2010 году; метилхлороформа и метил бромида к 2015 году; ГХФУС к 2040 году. Однако ситуация с метилбромидом (СНзВг, бромметан, МеВг) до сих пор достаточно спорна, из-за сложности химических процессов в атмосфере с участием метилбромида; вклад метилбромида оказался ниже, чем ожидалось в 1994 году. Основными источниками его являются: окуривание полей, сжигание биомасс и выхлопные выбросы от автотранспорта.

Хотя далеко не все намеченные меры были приняты, рост концентраций галогенуглеводородов в стратосфере начал снижаться.

Прогнозы, сделанные с учетом данных о прошлых выбросах ОРВ и максимальных уровней сокращения выбросов ОРВ согласно Монреальскому протоколу, показали, что полное восстановление озонового слоя может произойти лишь к середине XXI века, причем только при условии соблюдения всех договоренностей о сокращении выбросов ОРВ. Максимального разрушения слоя озона следует ожидать в течение первых двух десятилетий XXI века.

Проблемы озона стали важной частью ряда международных исследовательских программ: Всемирной программы исследований климата, Международной геосферно-биосферной программы, а также отдельных проектов по озону. Основные результаты, полученные за последние годы и представленные в отчете WMO/UNER-19981, свидетельствуют о следующем.

1. Скорость спада стратосферного озона в средних широтах замедлилась, поэтому реальные потери озона оказались меньше, чем прогнозируемые в 1994 году.

2. Наблюдавшееся в 1994 - 1997 г.г. снижение по сравнению с 1979 годом составило около 5,4% и 2,8% в умеренных широтах северного полушария зимой/весной и летом/осенью, соответственно, а в средних широтах южного полушария - 5,0% в течение всего года. В полосе экватора (20° ю. ш. - 20° с.ш.) статистически существенного тренда не наблюдалось.

3. Антарктическая озоновая дыра весной сохранялась каждый год при спаде общего содержания озона, обычно составлявшем 40 - 55% в сентябре-октябре, но в отдельные недели возраставшем до 70%. Максимальный спад имел место в 1998 году.

4. В умеренных широтах северного полушария тренд спада общего содержания озона был максимальным в слое 15-40 км (больше 7% за 10 лет) и минимальным (2% за 10 лет) на высоте около 30 км. Основная доля спада общего содержания тропосферного озона пришлась на слой между тропосферой и высотой 5 км. В понимании причин и роли изменений озонового слоя все еще существуют определенные неясности. Проведенные после извержения вулкана Пинатубо в 1991 году измерения привели к выводу о существенном влиянии этого важного события на стратосферный озон. Подтверждены новыми исследованиями данные о воздействии дозвуковых и сверхзвуковых самолетов на тропосферный и стратосферный (нижнего слоя) озон. Выбросы в атмосферу газов, обусловленные спутниками и сверхзвуковыми летательными аппаратами (один из наиболее важных компонентов - за счет твердотопливных ракет), являются на больших высотах единственным видом прямых антропогенных выбросов.

Совершенно очевидно, что озон влияет на ультрафиолетовую и длинноволновую радиацию, на атмосферную циркуляцию, оказывает прямое воздействие на растения и животных. Более того, озон является главным компонентом химических процессов с участием следовых газов, протекающих как в тропосфере, так и в стратосфере. Существуют связи между химическими, радиационными и динамическими процессами, ответственными за изменения озона, неполный учет которых вносит существенные неопределенности в оценке воздействий на слой озона.

Поведение озона очень сложно, и ряд явлений объяснить пока не удается. Пока, например, непонятен наблюдаемый в средних широтах незначительный рост ультрафиолетового излучения со временем. Замедление разрушения озонового слоя в атмосфере Земли над Северным полушарием, зарегистрированное в последнее время специалистами ВМО, объясняется естественными процессами - глобальным потеплением в стратосфере над Арктикой и изменением направления преобладающих воздушных потоков. Однако в Южном полушарии истощение озонового слоя в 2000 году (в октябре) тем не менее достигло рекордной отметки.

Некоторые специалисты полагают, что восстановление озонового слоя в атмосфере Земли может иметь неприятные последствия для человечества: загрязнение земной атмосферы усилится из-за снижения концентрации ОН-групп, которые, связываясь с S и СН₄, выводят их из атмосферы.

Совершенно иную роль играют изменения концентрации озона в приземном слое атмосферы, составляющего около 10% от общего содержания озона. Хотя эта роль пока окончательно не ясна, оценки показали, что с начала промышленной революции до настоящего времени произошло существенное увеличение содержания озона в тропосфере. Установлено, что он является важным парниковым газом, и вносит определенный вклад (10 - 20%) в потепление климата. Изучается вопрос о влиянии тропосферного озона на химию свободной тропосферы. Важной особенностью является связь тропосферного озона с образованием фотохимического смога.

Изменения стратосферного и тропосферного озона по-разному влияют на климат и экосистемы. Специфика их влияний создала определенную основу для того, чтобы считать, что стратосферный озон играет положительную роль, а тропосферный - отрицательную. В то же время есть точка зрения, что опасность, обусловленная наблюдаемым снижением содержания стратосферного озона, преувеличена.

По материалам исследовательских работ учащихся МОУ СОШ №57 г.Воронежа