Разрушение озонового слоя

Проблема озонового слоя и появления дыр настолько громкая, что давно у всех на слуху. Много говорят об экологических угрозах и методах предотвращения экологических катастроф. С 1980-х годов ученые начали массовый крестовый поход против фреонов, способных полностью разрушить экосистему. Предмет многих дискуссий – так называемая озоновая дыра.

Что случилось с озоновой дырой? Кажется, она собиралась всех нас убить? Как происходит разрушение озонового слоя, каковы способы его защиты? Первые факты, подтверждающие наличие озоновых дыр, механизм их образования – обо всем этом можно прочитать в статье.

Картинка «Главная»

Образование и функции озонового слоя

Озон – это всего лишь трехатомная молекула кислорода O3. Такие молекулы намного менее стабильны, чем «стандартная» двуокись, поэтому в атмосфере очень мало озона, в основном в двух областях:

• на поверхности Земли, где он появляется в результате взаимодействия различных типов загрязнителей (соединений азота, производимых автомобилями, или органических соединений, например, чистящих веществ) с солнечным светом,
• в стратосфере, где постоянно происходят реакции образования и разрушения молекул озона и кислорода.

Озоновый слой в тропосфере, скорее всего, сформировался около 500-400 миллионов лет назад и позволил появиться жизни на суше около 400 миллионов лет назад. Независимо от высоты, физические и химические свойства одинаковы – в частности, это парниковый газ. Человечество относится к этому по-разному, в зависимости от того, где он находится. На первом уровне – это нежелательный гость, потому что является сильным окислителем, его вдыхание вредно.

С другой стороны, присутствие в стратосфере чрезвычайно ценно – охрана от ультрафиолета. Большая часть озонового слоя (90%) находится в стратосфере – 10-50 км над поверхностью планеты. Озоновый слой не похож на скатерть – он неоднороден. Это окружающая Землю оболочка, толщиной в несколько километров.

Озоновые дыры

Озоновая дыра – явление, уменьшающее количество озона в стратосфере. Опасность этого процесса в том, что слой защищает планету от солнечного излучения, поглощая большую часть лучей, приходящих на Землю.

Картинка «Озоновая дыра»

Дополнительная информация! Последствия появления озоновых дыр:

• изменение климата,
• расширяющиеся пустыни,
• различные заболевания,
• высокая интенсивность излучения,
• опухоли,
• таяние ледников.

История обнаружения

В 1970-х годах ученые обнаружили истощение озонового слоя. Концентрация озона в атмосфере естественным образом изменяется в зависимости от температуры, климатических условий, погоды, широты и высоты. На уровни озона также могут влиять вещества, выделяемые в результате природных явлений, таких как извержения вулканов.

Однако эти явления не могли объяснить наблюдаемые уровни истощения. Из представленных научных данных следует, что они были вызваны определенными химическими веществами, произведенными человеком. Разрушающие вещества были введены в основном в 1970-х годах в широкий спектр промышленных и коммунальных приложений (холодильники, кондиционеры, огнетушители).

Отмечаются колебания образования озона в течение года. Ученые установили заметное снижение содержания озона в стратосфере в 1980-х годах и доказали, что это антропогенная потеря. Это означает, что люди и их деятельность виноваты в таком положении дел, а точнее в повышенном выбросе фреонов, используемых при производстве аэрозолей.

Картинка 3 «Из истории»

Механизм образования

Частицы фреона не разрушаются в тропосфере и не вступают в реакцию с другими веществами. Они могут циркулировать в атмосфере до 100 лет без каких-либо повреждений. Разлагаются только тогда, когда попадают в озоновую сферу. Было подсчитано, что содержание озона снижалось угрожающими темпами – В Африке на экваторе примерно на 0,2% в год, 0,8% – в умеренных широтах. Однако худшее было чуть выше Антарктиды, где потери увеличились в критический момент на целых 15%.

Антарктическая озоновая дыра

Наибольшее разрушение озона – на Южном полюсе. В основном это происходит в конце зимы и начале весны (с августа по ноябрь). Наиболее значимо в начале октября, когда большие площади слоя часто полностью разрушаются. Здесь самые большие «дыры» в озоносфере, особенно над Антарктидой. Какова причина уязвимости полярных регионов? К сожалению, газы, в том числе хлорфторорганические соединения, распространяются по атмосфере и достигают полюсов. Несмотря на то, что Антарктида очень далека от крупнейших источников выбросов (Европы и Соединенных Штатов), она по-прежнему отвечает за нарушения и ошибки, сделанные в высокоразвитых странах. Еще усложняет дело полярная ночь – из-за длительного периода недодержки, озон образуется гораздо медленнее, а его разложение из-за загрязнения не прекращается вовсе. Значит, озон разрушается быстрее, чем образуется. Это предвещает систематическое сокращение озонового слоя и экологическую катастрофу.

Картинка 4 «Дыра над Антарктидой»

Разрушение менее драматично в Северном полушарии, но уменьшение его толщины также наблюдается над Арктикой и даже над континентальной Европой.

Распространенные мифы об озоновых дырах

1. Поскольку в десятки лет озоновый слой истощается, это способствует глобальному потеплению. Мнение ученых: влияние озоновой дыры на количество радиации, достигающей поверхности Земли, невелико. Спутниковые измерения и наземные наблюдения показывают, что примерно в 1995 году слой перестал исчезать, а температура продолжала расти.
2. Озон разрушается только в районе Антарктиды. На самом деле, его уровень снижается во всей атмосфере.
3. Фреон – главный разрушитель. Утверждение касается средних и высоких широт. А вот в полярных дырах механизм отличается. Здесь он разрушается, вступая в реакцию с галогенами.
4. Дыра располагается над источниками фреонов. На самом деле фреоны легко достигают верхних слоев атмосферы.

Причины разрушения

Каковы причины разрушения озонового слоя. Стратосферный озон образуется под воздействием ультрафиолетовых лучей на молекулы кислорода. В то же время солнечные лучи воздействуют на фреон, попадающий в атмосферу, и разлагают их на фторхлоруглероды. Озон реагирует с атомами хлора, распадаясь на двухатомный кислород. Эти реакции продолжаются до тех пор, пока полностью не будет удален хлор или не исчезнут частицы озона.

Важно! Вещества, способствующие разрушению озонового слоя, выбрасываемые в результате деятельности человека, остаются в стратосфере на протяжении десятилетий, что делает регенерацию озона долгим медленным процессом.

Возможные последствия истончения озонового слоя

Процесс может иметь серьезные последствия для жизни человечества. Непоглощенные ультрафиолетовые лучи очень вредны для живых организмов:

• приводят к ожогам кожи и повреждению клеток;
• навсегда изменяют генетический материал и вызывают рак, включая меланому;
• вызывают ослабление иммунитета, делают организм более восприимчивым к заражению вирусами или паразитами;
• ухудшают состояние кожи (если не использовать солнцезащитный крем, человек рискует ускорить процессы старения);
• опасны для глаз, могут вызвать катаракту (вот почему так важно носить солнцезащитные очки).

УФ-излучение наносит вред животным, многим видам пищевых растений, ограничивая урожайность сельского хозяйства, особенно неблагоприятно влияют на составляющие пищевую цепь живые организмы, обитающие чуть ниже поверхности воды. Уменьшение количества озона в атмосфере вызывает значительное изменение климата.

Меры по восстановлению озонового слоя

Человечество выиграло битву, но не войну. Еще 25 лет назад фреоны использовались повсеместно (в лаках, косметической промышленности, в медицине, а также в компрессорах, кондиционерах и холодильных устройствах).

Вскоре после шокирующих открытий ученых (1985), Венская конвенция об охране озонового слоя обязала подписавшие страны сократить выбросы фреона и провести известные измерения. Два года спустя представители 20 стран подписали также разработанный Монреальский протокол, обязывающий полностью отказаться от фреонов. 160 стран согласились с условиями, и выбросы ХФУ сократились более чем на 90%.

В конце 1980-х годов в соответствии с Монреальским протоколом, правительства стран мира достигли соглашения о защите озонового слоя Земли путем постепенного отказа от использования антропогенных озоноразрушающих веществ. В Европе протокол реализуется в форме законодательства ЕС, которое не только отвечает его целям, но также включает более строгие и амбициозные меры.

В 2018 году на страницах Deutsche Welle опубликованы очень оптимистические новости – защитный озоновый слой, наконец, начал восстанавливаться. В то же время зафиксировано возобновление выбросов в районе Восточной Азии, и ООН призвала к точному определению источника загрязнения. Удалось сдержать огромную экологическую катастрофу, но это не означает, что следует терять бдительность – озоновая дыра остается реальной угрозой.

Картинка 5 «Восстановление слоя»

Обратите внимание! Эффективно ограничен рост парникового эффекта, предотвращены выбросы 135 миллиардов тонн эквивалента CO2 в период с 1990 по 2010 год. Кроме того, исследователи резюмировали:

• дыра над Антарктидой сужается,
• концентрация хлора в атмосфере достигла максимума около 2000 года, затем в результате принятых мер его количество стало снижаться. Ожидается, что к 2050 году уровень вернется к уровню 1980 года.

Международный день защиты озонового слоя должен стать источником вдохновения для решительных действий по внедрению альтернативных технологий, особенно в холодильной отрасли.

Защита озонового слоя в России

Благодаря занимаемой территории, природному потенциалу и высокой активности на международной арене, Россия является участником около 70 соглашений и многосторонних договоров в области охраны окружающей среды. Россия – одна из самых промышленно развитых стран мира. Из-за загрязнения пылью, выбросов углекислого газа, тяжелых металлов, защита воздуха является важной проблемой.

Россия (на тот момент СССР) подписала и ратифицировала в 1985 г. Протокол о долгосрочном финансировании совместной программы мониторинга и оценки загрязнителей воздуха на большие расстояния в Европе. Затем последовала Конвенция об охране озонового слоя, обязывающая измерять уровень озона в атмосфере, сократить выбросы вредных газов, провести исследования последствий разрушения озонового слоя. В 2004 r. Затем Федерация решила ратифицировать Киотский протокол.

Важно! Позиция России сделала возможным вступление этого акта в силу. Без нее на долю государств, ратифицировавших данный документ, приходилось всего 32% мировых выбросов углекислого газа (для вступления в силу необходимо 55%).

10 января 2002 года принят закон Российской Федерации «О защите окружающей среды» (ст. 54), установлен перечень вредных озоноразрушающих веществ, их допустимый объем производства и потребления, запреты на строительство объектов, выпускающих такие вещества.

Исследования доказали постепенное сокращение площади озоновой дыры и обновление озонового слоя в 21 веке. В зимние месяцы между 2005 и 2016 годами наблюдалось 20% уменьшение потери озонового слоя.

Вопросы наших читателей

Геннадий, 53 года, город Красноярск: «Какие вещества способствуют разрушению озонового слоя?»

Ответ:

• хлор — и бромсодержащие фреоны; они бесцветны и нетоксичны, используются в производстве устройств охлаждения и кондиционирования воздуха, и все реже – в создании косметики и дезодорантов;
• газ галон (используется при тушении пожаров),
• оксиды азота (образуются в озоносфере в результате сгорания топлива в авиационных и ракетных двигателях), также выбрасываются в озоносферу в результате ядерных взрывов;

Наталья, 35 лет, город Иваново: «Интересно, как измеряется количество озона?»

Ответ: «Способов много. Они делятся на прямые (проба воздуха всасывается непосредственно в прибор), и дистанционные (например, лазеры на борту самолета для обнаружения озона на расстоянии длины луча).