Что такое озоновая дыра и почему она может быть обманом

Причины разрушения озонового слоя

Озоновый слой разрушается, и это неизбежный факт. В некоторых случаях «виновата» сама природа, но чаще – земляне.

Естественные факторы

К природным факторам, убивающим озон в стратосфере, относятся:

вулканические извержения;
полярные вихри;
полярные стратосферные перламутровые облака;
отсутствие УФ-излучения в период полярных ночей.

Озоновый слой, разрушенный под действием природных факторов, быстро восстанавливается.

Антропогенные факторы

Промышленные выбросы в атмосферу – вот главная угроза для озонового экрана.

Масла в огонь подливает сельское хозяйство, авиация и космические полеты, добыча и обработка полезных ископаемых.

Выбросы фреона в атмосферу

Фреоны, или хладоны, – это газы, в составе которых хлор, фтор, бром, по отдельности либо в комбинации. Для человека они нетоксичны, но могут годами сохраняться в атмосфере и накапливаться, не прекращая разрушительную деятельность.

В настоящее время в атмосферу ежегодно попадает 1,4 млн т хладонов. Кроме уменьшения озонового слоя, они участвуют в создании парникового эффекта.

Название газа	Время жизни в атмосфере (лет)
Метан	-11
Оксид Озота	114
Фреон-11	45
Фреон-12	100
Фреон-115	1700
Галон-1301	65
Гексафторид серы	3200
Фреон-14	50000

С целью защиты озонового экрана в США и Европе запрещено использовать фреон R22. В кондиционерах для автомобилей вместо газа R12 используется менее опасный хладон R134. ЕЭС ужесточил правила транспортировки хладагентов, и теперь чаще используется газ R290 (пропан).

Маркировка продукции, не содержащей фреонов.

Ракеты и спутники

Ракетно-космическая техника не оказывает глобального влияния на концентрацию озона в стратосфере. Запуск таких мощных ракет, как «Спейс Шаттл» и «Энергия» хоть и воздействуют на атмосферный озон, но кратковременно и локально.

Озоновое облако, которое почти мгновенно разрушается в следе ракетоносителя, относительно быстро восстанавливается.

Исследования показали, что в большей мере вредят озоносфере твердотопливные ракеты, из-за хлорных соединений в продуктах сгорания. Кроме того, в выхлопных газах содержится почти треть оксида алюминия (Al₂O₃).

Его мелкие частицы становятся ядрами конденсации водяных паров и могут оказывать негативное влияние на озон, но это предположение пока не доказано. Даже несмотря на это, выброс хлорсодержащих газов космических ракет составляет менее 1% того хлора, который поставляют в стратосферу другие источники.

Авиатранспорт

Озон разрушают оксиды азота и диоксид углерода (СО₂), содержащиеся в выхлопных газах пассажирских и грузовых самолетов. Однако авиалайнеры летают на высоте 9-12 км, поэтому практически не доставляют вреда озоновому слою.

Ситуация может измениться, если увеличится парк сверхзвуковых самолетов. По предположениям ученых, при эксплуатации 500 таких авиалайнеров падение озона составит 1-2%.

Чтобы уменьшить этот показатель, конструкторы работают над созданием новых камер сгорания, с уменьшенным индексом эмиссии вредных газов.

Удобрения

Азотные удобрения, содержащие синтетический аммиак, высокоэффективны для развития растений, но настолько же вредны для озонового слоя.

Окислы азота, выделяемые при разложении этих веществ, разрушают молекулы озона, вступая с ними в реакцию.

Окислы Озота

Вред значительный, учитывая масштабы применения удобрений в сельском хозяйстве.

Опасные вещества

Главные «убийцы» озона:

Простые вещества: водород, бром, хлор, атомарный кислород.
Органические соединения: метан, фторхлор, галогеноалканы.
Неорганические соединения: оксид азота, хлороводород.

Самыми опасными считаются фторбромфреоны, хлорфторуглероды (ХФУ). Благодаря своей стабильности, они сохраняются в атмосфере десятки лет, накапливаясь и вступая в новые реакции с О₃.

Полный список озоноразрушающих веществ приведен в Постановлении Правительства РФ № 228.

Значение озонового слоя для человека и других организмов

Газ озон необходимая и опасная составляющая атмосферы. В нижних слоях атмосферы чрезмерное количество этого вещества опасно для живых организмов, поскольку озон токсичен. У людей О3 вызывает патологии:

усиление аллергической реакции;
повреждение слизистых оболочек;
нарушение работы органов дыхания;
повышение риска атеросклероза;
в больших дозах ведёт к бесплодию.

Но на высоте 20 км 3 миллиметровый барьер О3 становится жизненно необходимым, поскольку роль озонового слоя в атмосфере велика:

Защита всего живого от опасных коротких ультрафиолетовых лучей.
Отражение космической радиации.
Терморегулирование внутри биосферы.

Главное значение озонового слоя для Земли состоит в том, что он не только экранирует внешнее воздействие, но и удерживает баланс газов и температур внутри атмосферы. Снижение концентрации О3 на десятую часть приводит к:

уменьшению урожая сельскохозяйственных растений;
сокращению популяций животных;
изменению внутри наземных экосистем;
развитию нетипичных патологий у животных, людей;
обострению хронических заболеваний;
мутациям живых организмов на генетическом уровне.

Возможные последствия истончения озонового слоя

Озон задерживает значительную часть вредного и убийственного ультрафиолета, поступающего от Солнца. При этом страдает все живое на планете. Последствия разрушения озонового слоя катастрофичны. Резкое снижение количества озона или его полное отсутствие сделали бы жизнь на планете невозможной.

Воздействие на человека

Интенсивное ультрафиолетовое излучение поражает человеческий организм. Лучи УФ-А положительно воздействуют на него, способствуют загару и выработке витамина D. В то же время УФ-В и УФ-С губительны для здоровья. Чрезмерное облучение из-за истончения озонового слоя вызывает:

головную боль;
сонливость;
раздражительность;
нарушение состава крови;
задержку роста;
поражение иммунной системы;
ожоги;
раковые поражения кожи;
помутнение хрусталика;
фотоофтальмию (поражение роговицы и конънктивы).

Воздействие на экологию

Нарушение озонового слоя неблагоприятно воздействует на экологию. Это серьезнейшая проблема для морских обитателей

Фитопланктон является важной пищевой цепью для рыб и других жителей морей и океанов. Чрезмерное ультрафиолетовое излучение разрушает фитопланктон, разрывая пищевые цепочки

Оно изменяет форму, размер растений, снижают продолжительность их жизни, неблагоприятно сказывается на распределении питательных веществ. Все это приводит к снижению количества растительной массы, неблагоприятно сказывается на процессах фотосинтеза.

Полное отсутствие

Иными словами, пока светит солнце и в атмосфере есть кислород, будет существовать О3.

Однако можно допустить значительное уменьшение количества озона в атмосфере. Это может случиться, если человек продолжит столь безответственно использовать природные богатства, отравлять окружающую среду, выбрасывать в атмосферу газы, разрушающие озон. В таком случае погибнет значительная часть растений, а также микроорганизмов. Фотосинтез на планете почти прекратится, что повлечет резкое увеличение концентрации углекислоты и повышение температуры планеты.

Животные, люди будут получать сильные солнечные ожоги даже после нескольких минут пребывания под солнцем. В результате этого люди будут массово болеть раком, а животные – умирать. В итоге планетарная экосистема будет разрушена. Неконтролированное повышение температуры превратит Землю в безжизненную пустыню.

По расчетам ученых, уже к середине 21 века исчезло бы более 60 % стратосферного озона, если бы человечество не одумалось и не принимало меры по недопущению разрушения защитного экрана. В таком случае человек получал бы сильные ожоги всего лишь за несколько минут. Этого точно не произойдет, потому что действует несколько международных договоров, призванных защищать озоновый экран.

Озоновые дыры: как они появились и как мы их будем латать

Кто виноват в появлении озоновых дыр и сможем ли мы их теперь залатать – в колонке обозревателя Николая Гринько.

Фото: Роскосмос

На днях Международная служба мониторинга атмосферы Земли сообщила, что озоновая дыра над Арктикой, образовавшаяся несколько недель назад, самостоятельно затянулась. Внимательный читатель насторожится: погодите, как же так? Ведь долгие годы нам сообщали о том, что озоновый слой разрушается над Антарктидой, то есть над южным, а не над северным полюсом планеты!

Все верно. Северная озоновая дыра появилась впервые в истории наблюдений и исчезла так же неожиданно, как образовалась. Удивительно, но в ее возникновении ученые винят вовсе не человека, а природу, в частности сильный полярный вихрь. Нет заслуги человечества и в ее исчезновении: как только атмосфера успокоилась, количество озона в ней восстановилось.

А вот на противоположном полюсе Земли ситуация вовсе не такая успокаивающая, хотя в ней и наметились положительные изменения. Но давайте по порядку. Во второй половине XX века человечество стало массово использовать фреоны – химические вещества, применяемые в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей и так далее. Едва ли не каждый холодильник и баллончик дезодоранта тогда содержал фреон, уносящий в атмосферу гигантское количество фтора, хлора, брома…

Видео: YouTube/euronews (en español)

Когда в прошлом веке над Антарктидой было обнаружено сильное снижение количества озона, исследователи довольно быстро выяснили причину этого явления. Дело в том, что озон образуется в атмосфере под воздействием ультрафиолета, и именно этот процесс вызывает поглощение наиболее жесткой части ультрафиолетового излучения, опасного для живых организмов. Но во время полярных ночей солнце не освещает полюса. А раз нет ультрафиолета, значит, не появляется нового озона взамен распавшегося. Когда наступает полярный день, весь жесткий ультрафиолет проходит через озоновую дыру и достигает поверхности Земли.

Поначалу казалось, что это естественный процесс, но позже выяснилось, что хлор- и фторсодержащие фреоны, попадая в атмосферу, выступают катализаторами распада озона, во много раз ускоряя этот процесс. А ветра над Антарктидой во время полярной ночи движутся по замкнутой траектории, почти не допуская сюда атмосферу из других участков Земли. То есть полгода над континентом собирается фреон со всей планеты, а во время полярной зимы он концентрируется над полюсом, «прогрызая» в небе озоновую дыру.

Как только эти исследования были опубликованы, разразилась настоящая буря: экологи обрушились на производителей фреонов, обвиняя их в варварском отношении к природе, а химические предприятия тратили миллионы долларов на защиту фреонов в прессе. Производители хладагентов, спреев и аэрозолей во главе с компанией DuPont – одной из крупнейших химических компаний в мире – в один голос заявляли, что теория разрушения озона – «это научная фантастика, куча мусора и полная ерунда». Ничего удивительного: промышленники несли миллиардные убытки.

Фото: AP/Michel Euler

К счастью, здравый смысл все-таки победил. В 1985 году была согласована Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1989 году вступил в силу Монреальский протокол, в котором изложены цели и методы сокращения разрушающих озон веществ. К 2013 году протокол ратифицировали все страны ООН и Европейский союз. Фреоны попали под запрет. Правда, не все и не полностью, но корпорации теперь обязаны заменять их веществами, не наносящими вреда природе. За соблюдением этих условий строго следят международные комиссии, и в результате выброс фреонов в атмосферу постоянно сокращается.

Но на мгновенное восстановление озонового слоя Земли рассчитывать не стоит. За прошедшие десятилетия в атмосфере накоплен огромный объем фреонов, которые распадаются десятками и даже сотнями лет. Даже по самым оптимистичным прогнозам исчезновение озоновой дыры стоит ожидать не раньше 2050 года. Если, конечно, к этому моменту человечество не найдет новый способ уничтожения атмосферного озона.

Хотя…

Токсичные туманы

Еще один результат постоянного загрязнения атмосферы — это токсические туманы или смог. Впервые появившийся в Лондоне 20 века смог содержал большое количество взвешенных частиц угля, сажи и серы. За 5 дней значительно увеличилось количество смертей от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. Нужно отметить, что состав загрязнений стал куда более изощренным.

Сегодня смог можно увидеть в Нью-Йорке, Лондоне, Осаке или Пекине. Возникает это явление как следствие большого числа заводов, сосредоточенных в одном месте. Чем это грозит? Нарушением процессов обмена веществ в организме. К сожалению, раковые, респираторные и сердечно-сосудистые заболевания — это лишь часть картины.

В Китае в результате индустриализации в относительно короткие сроки, смог стал достаточно частым явлением. Над Пекином вообще каждое лето держится туман из выбросов, который сопровождается ухудшение качества воды. Все это привело к росту популярности процедуры кесарева сечения. Из-за нарушения обмена веществ в организме женщины центральной части страны вынуждены вынашивать ребенка до 12 месяцев в ожидании естественных родов.

Правительство Китая борется за чистоту города, много заводов покинули столицу, но когда это скажется на экологической ситуации непонятно.

причины возникновения и последствия для человечества

Всем известно, что нашу планету окутывает довольно плотный озоновый слой, располагающийся на высоте 12–50 км над поверхностью земли. Эта воздушная прослойка является надежной защитой всего живого от опасного ультрафиолета и позволяет избежать губительного воздействия солнечного излучения.

Именно благодаря озоновому слою когда-то микроорганизмы сумели выбраться из океанов на сушу и способствовали появлению высокоразвитых форм жизни. Однако с начала XX столетия озоновая прослойка начала разрушаться, в результате чего в некоторых местах стратосферы стали появляться озоновые дыры.

Что такое озоновые дыры?

Вопреки распространенному мнению обывателей, что озоновая дыра является брешью в небесном пространстве, на самом деле она представляет собой участок значительного снижения уровня озона в стратосфере. В таких местах ультрафиолетовым лучам легче проникать к поверхности планеты и оказывать свое разрушительное воздействие на все живущее на ней.

В отличие от мест с нормальной концентрацией озона в дырах содержание «голубого» вещества составляет всего около 30 %.

Где находятся озоновые дыры?

Первая большая озоновая дыра была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Ее диаметр составлял около 1000 км, причем она появлялась каждый год в августе, а к началу зимы исчезала. Тогда исследователи определили, что концентрация озона над материком снижена на 50 %, а наибольшее его уменьшение было зафиксировано на высотах от 14 до 19 км.

Впоследствии еще одна крупная дыра (меньших размеров) была обнаружена над Арктикой, сейчас же ученым известны сотни подобных явлений, хотя самой огромной по-прежнему остается та, что возникает над Антарктидой.

Как образуются озоновые дыры?

Поскольку на полюсах наблюдаются долгие полярные ночи, в этих местах происходит резкое снижение температуры и образуются стратосферные облака, содержащие ледяные кристаллики. Как следствие, в воздухе накапливается молекулярный хлор, внутренние связи которого разрываются с наступлением весны и появлением солнечного излучения.

Цепочка химических процессов, возникающих при устремлении в атмосферу атомов хлора, приводит к разрушению озона и образованию озоновых дыр. Когда Солнце начинает светить в полную силу, к полюсам направляются воздушные массы с новой порцией озона, благодаря чему дыра затягивается.

Почему появляются озоновые дыры?

Существует множество причин появления озоновых дыр, но важнейшая из них – загрязнение природной среды человеком. Помимо атомов хлора, молекулы озона разрушают водород, кислород, бром и другие продукты сгорания, попадающие в атмосферу из-за выбросов фабрик, заводов, дымовых газовых ТЭЦ.

Не меньшее влияние на слой озона оказывают ядерные испытания: при взрывах выделяется огромное количество энергии и образуются окислы азота, которые входят в реакцию с озоном и уничтожают его молекулы. Подсчитано, что только с 1952 по 1971 год при ядерных взрывах в атмосферу попало около 3 миллионов тонн этого вещества.

Возникновению озоновых дыр способствуют и реактивные самолеты, в двигателях которых также образуются окислы азота. Чем выше мощность турбореактивного двигателя, тем выше температура в камерах его сгорания и тем больше азотных окислов попадает в атмосферу. Согласно исследованиям, ежегодные объемы азота, выбрасываемого в воздух, составляют 1 миллион тонн, из них треть приходится на самолеты. Еще одна причина разрушения озонового слоя – минеральные удобрения, которые при внесении в землю вступают в реакцию с почвенными бактериями. В этом случае в атмосферу попадает закись азота, из которой образуются окислы.

К каким последствиям для человечества могут привести озоновые дыры?

В силу ослабления озонового слоя увеличивается поток солнечной радиации, что в свою очередь, может привести к гибели растений и животных. Влияние озоновых дыр на человека выражается прежде всего в увеличении числа раковых заболеваний кожи. Ученые подсчитали, что если концентрация озона в атмосфере упадет хотя бы на 1%, то число больных раком возрастет примерно на 7000 человек в год.

Именно поэтому сейчас экологи бьют тревогу и пытаются предпринять все необходимые меры для защиты озонового слоя, а конструкторы разрабатывают экологически безопасные механизмы (самолеты, ракетные системы, наземный транспорт), выбрасывающие в атмосферу меньшее количество окислов азота.

www.vseznaika.org

Озоновую дыру “заштопали”! Может, и климат отремонтируем?

16 сентября отмечается Международный день охраны озонового слоя. У ученых есть хорошие новости к празднику: брешь в нем стала меньше и скоро исчезнет

Фото: GLOBAL LOOK PRESS

ЗАБЫТАЯ ОЗОНОВАЯ ДЫРА

Праздник, конечно, не из тех, что мы отмечаем в семейном кругу с шампанским. Но все же: Международный день охраны озонового слоя появился уже четверть века назад, в 1994 году. Придумали его в ООН. Дата не случайная – 16 сентября был подписан Монреальский протокол.

Но вот что интересно. Про озоновую дыру было много шума в конце 20 века. От страшилок, что ничего уже сделать нельзя, нас всех погубит солнечная радиация, до скепсиса – мол, вся эта история выдумана для чьей-то выгоды.

А сейчас как-то все затихло. О глобальном потеплении говорят на каждом шагу. А про озоновую дыру как будто забыли. Что происходит? Был ли мальчик? Что празднуем-то 16 сентября?

Спокойно: дыра есть. Хотя постепенно затягивается. Ученые о ней не забывали. Всемирная метеорологическая организация регулярно составляет отчеты. Спутники NASA следят. Мало того – в 2021 году вступило в силу новое международное соглашение. А в ООН с гордостью говорят, что у человечества впервые появился повод действительно поздравить друг друга 16 сентября – кажется, разрушение озонового слоя удалось остановить.

В ЧЕМ ОПАСНОСТЬ И КТО ВИНОВАТ

Напомню на всякий случай, с чего начался озоновый сыр-бор и чем страшна дыра. Озон защищает нас от самого жесткого и вредного спектра ультрафиолетового излучения Солнца. Находится он в основном в стратосфере, на высоте 20 – 40 км. В 1980-х ученые забили тревогу: озона становится меньше, это опасно для кожи и глаз, может привести к онкологии, катаракте, а в морях погибнет фитопланктон, важнейшая часть пищевой цепочки.

В 1985 году над Антарктидой впервые была обнаружена гигантская озоновая дыра площадью 18 миллионов квадратных километров (будь она над Россией– накрыла бы всю страну!). К 2000 году дыра разошлась до рекордных 29,9 млн км кв – а это почти как площадь Африки.

В 2011 году впервые заговорили об озоновой дыре и над Арктикой – хотя есть версия, что над Северным полюсом несколько мини-дырочек в озоновом слое. Так или иначе, полярные области страдают больше всего. Но озоновый слой разрушается и в средних широтах.

Виноватых нашли быстро: холодильники, кондиционеры, дезодоранты-спреи, лаки для волос. Точнее, содержащиеся в них химические вещества. Решили запретить, страшно же. Приняли Монреальский договор, он вступил в силу в 1989 году, подписан 196 странами мира, в том числе и Россией. Человечество отказалось от 99% губительной для озона промышленной химии. Ученые, объяснившие механизм исчезновения озона, получили Нобелевскую премию.

ОЗОНОВАЯ ДЫРА ИСЧЕЗНЕТ К 2060 ГОДУ

И вот недавно Всемирная метеорологическая организация ООН отчиталась: не зря старались, помогает! Озоновый слой Земли с 2000 года начал восстанавливаться, хотя и очень медленно, на 1 – 3% за десятилетие. Почему только сейчас? В атмосфере накопилось слишком много вредных веществ, а срок их жизни – десятилетия.

Но позитивный процесс пошел. К 2030-м годам, то есть уже через десять лет, озоновый слой в умеренных широтах станет таким же, как в начале 1980-х. В Арктике он вернется к прежнему изобилию к 2050 году, а озоновая дыра над Антарктидой затянется к 2060 году. В 2017 году она была самой миниатюрной за тридцать лет.

А МОЖЕТ, И С ГЛОБАЛЬНЫМ ПОТЕПЛЕНИЕМ СПРАВИМСЯ?

Но вот какая засада. Вместо запрещенных Монреальским протоколом веществ стали использовать безвредные для озона гидрофторуглероды. Но оказалось, что это парниковые газы — как и углекислый. Те самые, что ведут к глобальному потеплению. В общем, решили и с ними бороться. На этот счет подписали Кигальскую поправку к Монреальскому протоколу, она вступила в силу с 2021 года. Чтоб ни дыры, ни потепления (у него Кигальская поправка “украдет” 0,4 градуса, надеются климатологи).

В целом же пример со спасением озонового слоя ученых и политиков очень вдохновил: можем, если захотим. И раз уж получилось “заштопать” озоновую дыру, может, и климат реально отремонтировать?

Механизм образования

Во время полярных ночей озон не образуется, т.к. ультрафиолет не воздействует на молекулы кислорода. Имея большую массу, молекулы озона опускаются к поверхности Земли и разрушаются, так как неустойчивы при нормальном давлении.

Роуланд и Молина предположили, что атомы хлора могут вызвать разрушение больших количеств озона в стратосфере. Их выводы были основаны на аналогичной работе Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна, которые показали, что оксид азота (II) (NO) может ускорять разрушение озона.

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, монооксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой, образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона, приведены в статье про озоновый слой.