Содержание
Каждый школьник знает, что солнечный ультрафиолетовый луч является источником жизни на Земле. Однако избыток УФ-излучения может стать губительным для всех обитателей планеты.
Баланс между пользой и вредом ультрафиолета возможен исключительно за счёт озонового слоя Земли, который находится в её стратосфере на высоте 12-50 км. Наиболее плотный его пласт расположен на высоте 25 км. Благодаря сложному устройству пятого океана, на землю проникает дозированное количество УФ-излучения. Толщина озонового слоя в общем объёме атмосферы ничтожно мала, но его биолого-экологическая роль бесценна.
Как образуется озон?
Озон – производная кислорода. Находясь в стратосфере, молекула последнего попадает под химическое воздействие УФ-лучей и распадается на свободные атомы. Они, в свою очередь, имеют способность вступать в соединение с его другими молекулами. Такое взаимодействие атомов и молекул кислорода при наличии третьего тела приводит к возникновению нового вещества – озона.
Находясь в стратосфере, он стоит на страже теплового режима Земли и здоровья её обитателей, поглощая излишний ультрафиолет. Попадая в атмосферу нижних слоёв в большом количестве, он является вредоносным для тканей и дыхательных путей человека. Однако образоваться в тропосфере этот газ может в основном при помощи грозовых разрядов, что бывает не так часто.
Неприятное открытие
Разрушение озонового слоя стало предметом для обсуждения учёных всего мира ещё в конце 60-х годов. Тогда экологами начала подниматься проблема извержения в атмосферу реактивными двигателями ракет и самолётов продуктов сгорания в виде водяного пара и оксидов азота.
Тревогу вызвала способность оксида азота, который выбрасывается воздушным транспортом на высоте 25 км, как раз в области распространения щита Земли, уничтожать озон. В 1985-м Британская служба в Антарктике зафиксировала факт уменьшения содержания этого газа в атмосферных слоях на 40 % над станцией под названием «Халли Бей». Эти показатели были опубликованы экологами на основании многолетних исследований, проведённых с 1977 по 1984 гг.
Вслед за британскими учёными эта проблема была освещена группой исследователей из других стран. Они очертили зону пониженного содержания озона уже в более значительной части стратосферы, за границами Антарктиды. В связи с этими событиями стала подниматься проблема озоновых «дыр». Почему «дыр»? Потому что вскоре ещё одна была выявлена спутником Земли уже в зоне Арктики. Правда, она была меньше по размеру, а утечка озона составляла только около 9%.
Позднее выяснилось, что брешь может менять своё место расположения. Так, изучая атмосферу над Австралией, исследователи заметили перманентное возникновение озоновой дыры, вызывающее во время своего появления вспышку такого онкологического заболевания, как рак кожи. В целом принято считать, что с 1979 по 1990 гг. содержание этого газа в атмосфере Земли снизилось приблизительно на 5%.
Чтобы лучше представить себе озоновый щит, его обычно мысленно сжимают до плотности воды и накрывают им землю. Толщина покрова составляет 3-4мм, его максимум ложится на полюса, а минимум на область экватора. Самая большая концентрация газа приходится на 25-й километр стратосферы. Эта область находится над Арктикой. Плотный слой встречается также иногда на высоте 70 км, как правило в зоне тропиков. Тропосфера не имеет большого количества озона, так как она сильнее подвержена сезонным изменениям и загрязнениям различного характера. Стоит концентрации уменьшиться на один процент, как ровно на два процента увеличивается интенсивность агрессивного ультрафиолета возле земной поверхности. Действие жёсткого ультрафиолета на органику планеты можно сравнить с ионизирующими излучениями. Воздействие УФ отличается лишь большей длиной волны, а значит, меньшей глубиной проникновения и повреждения живых тканей.
Разрушение озонового слоя может создать причины для ЧС, связанных с избыточным нагревом, увеличением скорости ветра и циркуляцией воздушных масс, что обычно приводит к образованию новых пустынных областей и снижению урожайности сельского хозяйства.
Недруги озона
Газ, который закрывает в виде щита нашу планету, разрушается, потому что его повреждают вещества, такие как хлорфторуглероды – фреоны, окислы азота, окислы алюминия.
Всё это, как ни грустно, результат технического прогресса. Становится очевидным, что виновником повреждения озонового слоя является человек и его деятельность на земле. Существует, как минимум, три причины возникновения озоновых дыр антропогенного характера:
- Выброс в воздух хлорфторуглеродов в процессе производства и использования бытовой техники, химических продуктов и косметической продукции.
- Выброс в стратосфере отработанных газов суперлайнерами и ракетоносителями.
- Полёты на высоте вредоносны для озона.
Трудно себе представить современную жизнь без холодильников, кондиционеров, огнетушителей, растворителей и очистителей, без косметических средств в виде ароматных дезодорантов в аэрозольных баллончиках. Однако все эти блага цивилизации содержат вещества под названием «фреоны», которые являются причиной истончения и разрыва озонового слоя Земли.
Учёные Калифорнийского университета в 1974 году высказали гипотезу, которая вскоре стала научным фактом. По их мнению, основным разрушителем озонового слоя является хлорфторуглерод. В 1996 году теория подтвердилась. Этот исследовательский труд был отмечен Нобелевской премией. Проблема разрушения озона опасна ещё и тем, что фреоны, попадая в атмосферу, очень долго, в течение десятилетий, взаимодействуют с ультрафиолетом, выделяя при распаде свободный хлор, который и губит молекулы озона. В докладе Гринпис 1995 года внимание общественности было обращено на тот факт, что разрушение озонового слоя есть следствие функционирования 3 развитых экономик мира. Озоновые дыры на 31% создаются промышленностью США, на 12% – Японии и на 9% – Великобритании.
Покорение и изучение космического пространства стало вызовом для человечества и двигателем к прогрессу. Сегодняшний день ставит на одну чашу весов пользу и вред, которые может получить цивилизация, продолжая исследовать неизведанное и, одновременно, создавая проблему для существования жизни на своей родной планете в виде выбросов вредных газов, разрушающих защиту в атмосфере. В течение одного полёта «СпейсШатл», выделяя больше сотни тонн хлора и его соединений, способен уничтожить 10 млн тонн озона. Триста запусков могут совершенно уничтожить весь озоновый слой. Однако следует отметить, что не все ракетные системы одинаково опасны для целостности атмосферы Земли.
Меры для защиты и восстановления озонового слоя
Преобразование климата планеты, потери урожайности в сельском хозяйстве и продуктивности в области животноводства, необратимые изменения на поверхности и уменьшение видового разнообразия Мирового океана, снижение иммунитета людей и распространение онкологических заболеваний – таковыми могут быть последствия разрушения озонового слоя т.е. избыточного жёсткого ультрафиолета,
В результате подтверждения факта, что каждый атом хлора является убивающим для 100 тыс. молекул озона, начались выступления и протесты активных защитников окружающей среды против применения аэрозольных баллончиков, которые выделяют хлофторуглероды.
Это привело к тому, что в 1978 году их производство окончательно запретили. Поисками замены ХФУ учёные занялись, как только была экспериментально доказана их способность распадаться в стратосфере на атомы хлора и разрушительно действовать на озон. Для наполнения аэрозолей уже найдена альтернатива фреону в виде пропан-бутановой смеси. Она не уступает по своим качествам ХФУ, поэтому используется в химической и косметической промышленности многих стран.
Сложнее оказалось выявить вещества для замены фреона в хладоустановках, хотя и эта проблема постепенно находит своё решение. Одним из них является аммиак, несмотря на то, что он уступает ХФУ по физическим показателям.
После официального заявления о нежелательных последствиях для жизнедеятельности планеты по причине разрушения озонового слоя стало понятным, что этой проблемой следует заниматься серьёзно и без международного сотрудничества здесь не обойтись. 1977 год запомнился программой Организации Объединённых Наций относительно защиты окружающей среды. Появился план действий по восстановлению озонового слоя. Составлен список, в котором перечислены вещества агрессивного характера, которых следует избегать в производстве и принимать меры по сокращению их применения.
В 1987 году был подписан протокол в Монреале, согласно которому установили контроль за использованием и производством фреонов, которое к 2010 году предполагалось завершить. И хотя выпуск такого ХФУ, как фреон R12, всё-таки прекратился к 2010 году, это вещество всё ещё способно попадать и сохранять свою вредоносную активность в стратосфере на протяжении ста лет. Максимальная концентрация хлора в атмосфере отмечалась в 1993 году. На протяжении всех последующих лет его содержание снизилось до 15 %. К 1997 году содержание озона в стратосфере постепенно стало увеличиваться.
Мировое сообщество ведёт последовательную борьбу за озоновый слой. Так в 2007 году все подписанты Монреальского протокола проголосовали за ускорение исключения из обращения ХФУ, сокращение производства и применения хлорфторуглеродов до 2015 года на 90%.
Говорить о полном восстановлении озонового слоя ещё преждевременно. Однако при условии участия в устранении этой проблемы стран всего мира перспективы её решения становятся обозримыми в ближайшем будущем.
