Истощение озонового слоя Земли

Озоновый слой— часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О₂) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О₂, образуя озон (О₃). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20—25 км, наибольшая часть в общем объёме — на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

В результате таких антропогенных процессов, как ракетная доставка веществ в стратосферу, полеты сверхзвуковых самолетов, серии высотных ядерных взрывов, использование фреонов, общее техногенное загрязнение воздуха и др., нарушается процесс естественной генерации и диссоциации озона. Химические и фотохимические реакции между озоном и веществами, попа­дающими в стратосферу, протекают здесь очень быстро. Однако диффузия этих веществ от приземного слоя в стратосферу — медленный процесс. Все уже выпущенное в атмосферу ко­личество соединений, разлагающих озон, через 20...30 лет уменьшит толщину озонового слоя на 16...17%. Этот процесс имеет целый ряд негативных экологических последствий.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г. когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры».

С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 20 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4-6% в зимнее время и на З% - в летнее.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ - радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергия даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых - экологов, России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. В результате усиления воздействия УФ-лучей у водных организмов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения и развития, особенно на ранних стадиях. В этих условиях могут погибать и вытесняться полезные чувствительные формы организмов и усиленно размножаться устойчивые формы, токсичные для окружающей среды.

Расчеты показывают, что в случае 25 % разрушения стратосферного озона следует ожидать 35 %-ного снижения первичной продукции фитопланктона в поверхностных слоях океана и 10 %-ного во всем слое активного фотосинтеза. Фитопланктон утилизирует более половины углекислого газа в процессе гло­бального фотосинтеза, и лишь 10 % снижения интенсивности этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива.

Ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб-, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. В условиях истощения стратосферного озона прогнозируется увеличение патологии, рост гибели мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной про­дуктивности Мирового океана.

У высших растений в условиях 10...20 %-ного разрушения озонового слоя наблюдается торможение роста, уменьшение про­дуктивности и изменение состава, снижающие пищевую цен­ность. Из 200 тестированных видов растений около 2/3 оказа­лись чувствительными к ультрафиолету. Наибольшая чувстви­тельность характерна для семейства тыквенных (огурцов, тыкв и дынь), у которых при 20 %-ном разрушении озона потери уро­жая могут достигать 90 %, и бобовых (гороха, сои) — потери урожая до 25...30 %.

Наука еще до конца установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее по мнению большинства ученых. более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглероодов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с вьщелением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США - 30,85%, Япония - 12,42; Великобритания - 8,62 и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн. км², Япония - 3 млн. км², что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу Монреальской конФеренции (1987 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглеродов к 1998 г. на 50 %. В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей среды охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, на основе международных договоров Российской Федерации и ее законодательства. В будущем необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ - радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет.