Екологія: біологія взаємодії. VI-10. Озон і руйнування озонового екрану

VI-10. Озон та руйнування озонового екрану

Під впливом іонізуючого випромінювання молекула кисню (O₂) може розпадатись на атомарний кисень, який, приєднуючись до інших молекул кисню, утворює озон (O₃). Озон затримує іонізуючі випромінювання (від далекого ультрафіолету з довжиною хвилі від 315 нм до γ-променів) набагато краще, ніж кисень. Внаслідок цього у верхніх шарах атмосфери (від 12–25 до 45 кілометрів над поверхнею Землі) утворюється шар із підвищеним вмістом озону (з концентрацією близько 0,001%). Саме завдяки цьому шару різко зменшується доза іонізуючого випромінювання, що надходить на поверхню Землі.

Озон — газ, який іноді трапляється і на поверхні планети. Це він відповідальний за запах свіжості після грози. Його можна відчути біля працюючих ультрафіолетових ламп, а також біля несправних лазерних принтерів та копіювальних апаратів. На поверхні землі озон — небезпечний забруднювач. Його небезпека проявляється як у тому, що він є набагато сильнішим окислювачем, ніж кисень (і може тому ушкоджувати живі клітини, викликаючи, наприклад, рак легень), так і в тому, що він може брати участь у перетворенні інших атмосферних забруднювачів.

У 1985 р. над Південним полюсом було виявлено «озонову діру» (зону із вмістом озону в межах 40–50% від норми), рівну за площею території США. Згідно з найімовірнішими припущеннями, її утворення пов'язане з фреонами (хлорфторвуглецями). Це речовини, які використовуються в холодильних агрегатах, аерозольних балонах, при спінюванні пластмас та очищенні комп'ютерних мікросхем. Випущені в атмосферу, фреони за 10–20 років досягають верхньої межі озонового шару, де під дією іонізуючого випромінювання розпадаються, утворюючи атомарний хлор та фтор. Реагуючи з молекулами озону, фтор та хлор викликають ланцюгову реакцію їх руйнування. Цей ефект проявляється особливо сильно за знижених температур (саме тому «озонова діра» утворилася над Антарктикою).

Нині «озоновими дірками» прийнято вважати області, де вміст озону зменшено на 30% порівняно з нормою. У жовтні 2000 року площа «озонової дірки» над Антарктикою досягла 29,53 млн км². У зону її дії вже потрапило чилійське місто Пунта-Аренас, під загрозою опинилися Нова Зеландія, Аргентина, Австралія та ПАР.

Під «озоновою дірою» реєструвалося суттєве збільшення надходження до поверхні Землі ультрафіолету, причому не лише ближнього (УФ-А з довжиною хвилі 400–315 нм), але й далекого (УФ-В з довжиною хвилі 315–280 нм та УФ-С з довжиною хвилі менше ніж 280 нм). Це призводить до порушення фотосинтезу у рослин, неконтрольованої зміни в екосистемах, зростання кількості захворювань на рак шкіри та катаракту.

Існує небезпека катастрофічного скорочення кількості озону і над Арктикою, оскільки порівняно недавно «озонова діра» була виявлена і над Шпіцбергеном.

У 1985 році була укладена міжнародна Віденська конвенція про охорону озонового шару, а в 1987 році був підписаний Монреальський протокол, що її розвиває. Згідно з цими угодами, розвинені країни припинили виробництво і продаж хлорфторвуглецевих речовин, що виснажують озоновий шар, а країни, що розвиваються, повинні зробити це до 2010 року. Проведені 1998 року міжнародні дослідження показали ефективність Монреальського протоколу. Сумарний вміст компонентів, що виснажують озоновий шар у тропосфері (нижній шар атмосфери), досяг найвищого рівня у 1994 р. і почав знижуватися. Якби не було вжито заходів згідно з Протоколом, то озонове виснаження було б набагато сильнішим. Хоча викиди речовин, які руйнують озоновий шар, знизилися, вплив хімічних речовин, вже випущених в атмосферу, триває, а це означає, що виснаження озонового шару буде реєструватися ще протягом тривалого часу.

Руйнуванню озонового шару сприяють також запуски балістичних і космічних ракет і навіть використання авіації. Так, під час Югославської війни авіація НАТО робила по 400–500 вильотів літака щодня. Сумарна потужність використаних боєприпасів у кілька разів перевищила потужність атомної бомби, яка вибухнула над Хіросимою. Дії авіації викликали численні пожежі, зокрема на нафтопереробних та хімічних заводах. Викиди авіації, продукти руйнування вибухових речовин та пожежі створюють сполуки, здатні руйнувати озоновий шар. У 1999 р. порівняно з 1998 р. над районом Косово вміст озону зменшився на 8–10%.

Восени 2005 року Національна адміністрація США з океанографічних та атмосферних явищ повідомила, що стан озонового шару перестав погіршуватися. Хоча ситуація залишається непростою, є надія на її покращення з часом.

Вважається, що відновлення озонового шару має відбутися до 2050 року за умови неухильного виконання всіх захисних заходів. Успіх Монреальського протоколу є важливим прецедентом успіху міжнародних природоохоронних заходів. Втім, заспокоюватися зарано: багато чинників можуть спричинити загострення ситуації.