Озоновый слой - это полоса газа на высоте десятков километров над Землей. Хорошо известны опасности, грозящие в случае его разрушения, и возможность принятия мер для его защиты является предметом горячих дискуссий.
Изображение концентрации озона,
полученное из космоса в 2001г. Темные участки (низкое содержание озона) четче
всего выражены над Антарктидой
Озон - голубоватый газ, каждая молекула которого состоит из трех атомов
кислорода (О3). Обычно молекулы кислорода состоят из двух атомов (О2).
Озон образуется под действием искр и электрических разрядов. Его используют в
промышленности в качестве отбеливателя, антисептика и окислителя, который
присоединяет кислород к другим веществам в ходе химических реакций. Он
выбрасывается в нижние слои атмосферы в виде загрязняющего вещества как продукт
промышленных процессов и в составе выхлопных газов автотранспорта.
При высоких концентрациях озон вреден, поражает растения и может вызвать
дыхательные расстройства.
В то же время озон поддерживает жизнь на Земле. Наша планета окружена слоем
озона, расположенным на большой высоте. Он задерживает примерно 2/3
ультрафиолетового излучения Солнца. Если бы все это из лучение попадало на Землю, жизнь на ней в
привычном виде не могло бы существовать.
Озоновый слой расположен в стратосфере, на высоте от 15 до 50 км но в основном
сконцентрирован на высоте примерно 20-25 км. В действительности это не чистый
озон, а богатый озоном воздух.
Внутри озонового слоя происходит непрерывный переход из одной формы кислорода в
другую. Молекулы О2 расщепляются на отдельные атомы кислорода (О). Эти атомы
соединяются с молекулами кислорода, образуя озон О3, а затем озон снова
распадается на кислород О, и отдельные атомы кислорода.
Необходимую для реакций энергию дает солнечное излучение. Поглощая эту энергию в
основном из ультрафиолетовой части спектра, озоновый слой не дает
ультрафиолетовому излучению достигать Земли.
Воздействие УФ
Незначительное количество ультрафиолета заставляет кожу человека вырабатывать
большее количество защитного пигмента меланина, вызывая появление загара. Более
высокие уровни этого излучения вызывают различные формы рака кожи, катаракту
глаз, приводящую к слепоте, и воздействуют на иммунную систему, уменьшая
сопротивляемость организма. Слишком большой его уровень оказывает также
губительное воздействие на растения и мельчайшие водные организмы, образующие
морской планктон -основу всех пищевых цепочек в океане. Нарушение экологического
равновесия в океанах - перспектива, о которой не хочется даже думать.
Количество различных газов в озоновом слое колеблется с изменениями температуры,
временем суток и года. Однако до недавнего времени - возможно, в течение многих
миллионов лет - существовало долговременное устойчивое равновесие.
В 1985 г. с помощью воздушных зондов и наземных приборов ученые измерили
озоновый слой. Они обнаружили, что весной над Антарктидой на несколько недель
появляется «озоновая дыра». На самом деле это больше похоже на разрежение, то
есть уменьшение количества молекул озона, которое приводит к попаданию большего
количества ультрафиолетового излучения на поверхность Земли. Считается, что
такое разрежение началось примерно в 1975 г.
Разрушители озона
В 1987 г. высотные самолеты взяли пробы воздуха над Антарктидой. Выяснилось, что
разрушение озона в основном вызвано присутствием химических соединений,
известных как хлорфторуглероды (ХФУ). Они применялись в холодильниках, аэрозолях
и моющих средствах, а также при производстве товаров из пенопласта.
Ученый на исследовательском судне НАСА использует лазерный радар для изучения дыры в озоновом слое. Согласно оценкам, уменьшение содержания озона в атмосфере всего на 1% приводит к серьезным последствиям для здоровья человека
ХФУ попадают
в верхние слои атмосферы в качестве примесей. Под действием солнечного света их
молекулы распадаются с высвобождением атомов хлора и его оксидов. Хлор
«отбирает» один атом кислорода у озона, превращая его в обычный кислород. Один
атом хлора
может проделать это со множеством (до 100 000) молекул озона.
Вскоре после этого над Арктикой также была обнаружена «озоновая дыра». В начале
1990-х годов разрежение было обнаружено в летнее время в атмосфере умеренных
широт, над Северной Америкой и Европой.
Почему такое существенное разрежение произошло над Антарктидой? Исчезла почти
половина озона, но через несколько недель он появился вновь. Считается, что в
зимнее время под действием низких температур высокие облака замерзают с
образованием кристалликов льда. На поверхностях кристалликов происходит
расщепление ХФУ с выделением хлора. Впоследствии, с появлением весеннего тепла,
хлор снова готов к «атаке» на озон.
Запрет ХФУ
В 1987 г. 24 страны подписали Монреальский протокол, призывавший к уменьшению
использования хладонов. Ученые провели исследования замены ХФУ менее вредными
веществами. Однако некоторые из стран, подписавших этот протокол, не выполнили
своих обязательств.
К 2003 г. многие страны прекратили использование ХФУ за исключением некоторых
специальных применений. Новые исследования показали, что дыра в озоновом слое
над Антарктидой с каждым годом уменьшается.
Однако ХФУ будут оставаться в атмосфере до 100 лет, а долгосрочные эффекты
снижения содержания озона только начинают проявляться. Румер Бойков из Всемирной
метеорологической организации так оцепил ситуацию: «Мы надеемся, что озоновый
слой восстановится, но это произойдет не ранее 2050-70 г. при условии, что
правила будут соблюдаться всеми».