Экология: биология взаимодействия. 6.10. Озон и разрушение озонового экрана

6.09. Глобальное потепление

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 6. Экология человека и охрана природы

6.11. Кислотные дожди

6.10. Озон и разрушение озонового экрана

Под воздействием ионизирующего излучения молекула кислорода (O2) может распадаться на атомарный кислород, который, присоединяясь к другим молекулам кислорода, образует озон (O3). Озон задерживает ионизирующие излучения (от дальнего ультрафиолета с длиной волны от 315 нм до γ-лучей) намного лучше, чем кислород. В результате этого в верхних слоях атмосферы (от 12–25 до 45 километров над поверхностью Земли) образуется слой с повышенным содержанием озона (с концентрацией около 0,001%). Именно благодаря этому слою резко уменьшается доза ионизирующего излучения, поступающего на поверхность Земли.

Озон — газ, который иногда встречается и на поверхности планеты. Это он ответственен за запах «свежести» после грозы. Его можно почувствовать возле работающих ультрафиолетовых ламп, а также возле неисправных лазерных принтеров и копировальных аппаратов. На поверхности земли озон — опасный загрязнитель. Его опасность проявляется как в том, что он является намного более сильным окислителем, чем кислород (и может поэтому повреждать живые клетки, вызывая, например, рак легких), так и в том, что он может участвовать в преобразовании других атмосферных загрязнителей.

В 1985 г. над Южным полюсом была обнаружена «озоновая дыра» (зона с содержанием озона в пределах 40-50% от нормы), равная по площади территории США. Согласно наиболее вероятным предположениям, ее образование связано с фреонами (хлорфторуглеродами). Это вещества, которые используются в холодильных агрегатах, аэрозольных баллонах, при вспенивании пластмасс и очистке компьютерных микросхем. Выпущенные в атмосферу, фреоны за 10-20 лет достигают верхней границы озонового слоя, где под действием ионизирующего излучения распадаются, образуя атомарный хлор и фтор. Реагируя с молекулами озона, фтор и хлор вызывают цепную реакцию их разрушения. Этот эффект проявляется особенно сильно при пониженных температурах (именно поэтому «озоновая дыра» образовалась над Антарктикой).

В настоящее время «озоновыми дырами» принято считать области, где содержание озона уменьшено на 30% по сравнению с нормой. В октябре 2000 года площадь «озоновой дыры» над Антарктикой достигла 29,53 млн. км2. В зону её действия уже попал чилийский город Пунта-Аренас, под угрозой оказались Новая Зеландия, Аргентина, Австралия и ЮАР.

Под «озоновой дырой» регистрировалось существенное увеличение поступления к поверхности Земли ультрафиолета, причем не только ближнего (УФ-А с длиной волны 400-315 нм), но и дальнего (УФ-В с длиной волны 315-280 нм и УФ-С с длиной волны менее 280 нм). Это приводит к нарушению фотосинтеза у растений, неконтролируемому изменению в экосистемах, росту числа заболеваний раком кожи и катарактой.

Есть опасность катастрофического сокращения количества озона и над Арктикой, так как сравнительно недавно «озоновая дыра» была обнаружена и над Шпицбергеном.

В 1985 году была заключена международная Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1987 году был подписан развивающий ее Монреальский протокол. Согласно этим соглашениям, развитые страны прекратили производство и продажу хлорфторуглеродных веществ, истощающих озоновый слой, а развивающиеся страны должны сделать это к 2010 году. Проведенные в 1998 году международные исследования показали эффективность Монреальского протокола. Суммарное содержание истощающих озоновый слой компонентов в тропосфере (нижний слой атмосферы) достигло наивысшего уровня в 1994 г. и начало снижаться. Если бы не были предприняты меры в соответствии с Протоколом, то озоновое истощение было бы гораздо сильнее. Хотя выбросы разрушающих озоновый слой веществ снизились, воздействие уже выпущенных в атмосферу химических веществ продолжается, а это означает, что истощение озонового слоя будет регистрироваться в течение длительного времени.

Разрушению озонового слоя способствуют также запуски баллистических и космических ракет и даже использование авиации. Так, во время Югославской войны авиация НАТО делала по 400-500 самолетовылетов ежедневно. Суммарная мощность использованных боеприпасов в несколько раз превысила мощность атомной бомбы, взорванной над Хиросимой. Действия авиации вызвали многочисленные пожары, в том числе на нефтеперерабатывающих и химических заводах. Выбросы авиации, продукты разрушения взрывчатых веществ и пожары создают соединения, способные разрушать озоновый слой. В 1999 г. по сравнению с 1998 г. над районом Косово содержание озона уменьшилось на 8-10%.

Осенью 2005 года Национальная администрация США по океанографическим и атмосферным явлениям сообщила, что состояние озонового слоя перестало ухудшаться. Хотя ситуация остается непростой, есть надежда на ее улучшение со временем.

Считается, что восстановление озонового слоя должно произойти к 2050 году при условии неукоснительного выполнения всех защитных мер. Успех Монреальского протокола — важный прецедент успеха международных природоохранных мер. Впрочем, успокаиваться рано: многие факторы могут вызвать обострение ситуации.

6.09. Глобальное потепление

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 6. Экология человека и охрана природы

6.11. Кислотные дожди