Истощение озонового слоя в стратосфере

В последние годы наблюдается устойчивая тенденция снижения содержания озона в верхних слоях атмосферы [13, с.352].

Проведенные наблюдения озонометрических станций показали, что в Северном полушарии (вплоть до 60^о с.ш.) отмечается отчетливая убыль содержания озона на 6–8 %, причем снижение концентрации озона происходит в конце полярной ночи (рис. 19), т.е. уменьшение концентрации озона в стратосфере подвержено сезонному колебанию.

Наиболее значительная потеря озона регистрируется над Антарктидой, где его содержание в слое за последние 30 лет уменьшилось на 40–50 %. Пространство, в пределах которого регистрируется заметное уменьшение концентрации озона, получило название «озоновые дыры». В настоящее время «озоновая дыра» вышла за пределы континента и по размерам (10 млн км²) превышает площадь США.

Это повторилось в 1992 г., когда также было зафиксировано значительное снижение содержания озона (примерно на 50 %) над Антарктидой и прилегающей зоной в Южной Америке (Чили и Аргентина).

годы

Рис. 19. Изменения содержания озона в атмосфере по годам

Невольно возникает вопрос: «Почему именно над Антарктидой, материком, столь удаленным от промышленных центров, наблюдается такое воздействие?». Предполагается, что фреоны, выброшенные в атмосферу в любой точке планеты, разносятся по всей атмосфере, а над Антарктидой они попадают в особые условия – изолированный полярный вихрь, где в течение всей южно-полярной зимы и начала весны не происходит обмена воздушными массами.

Меньшая по размерам «дыра» наблюдается и над Арктикой. Отмечается появление так называемых «блуждающих дыр» площадью от 10 до 100 тыс. км² и в других регионах, где потери озона достигают 20–40 % от нормального уровня (около 0,06 мг/м³). Беспрецедентная аномалия озона как по уровню его дефицита, так и по размерам затронутой территории, была отмечена в России. Согласно Росгидромету, в феврале 1995 г. над всем Северным полушарием, а особенно над рядом районов Восточной Сибири вплоть до Урала зафиксировано рекордное уменьшение концентрации озона – до 40 %, сохранявшееся в течение 25 суток. К середине марта в отдельных районах оно достигало 50 %. Как следствие, в апреле и декабре отклонение от климатических норм составило 15 %. Озонные аномалии существуют и в тропических и субтропических областях планеты. Это относительно недолго живущие образования (2–3 недели), а размер не достигает до 3000 км в диаметре. Специалисты склонны полагать, что озонные «мини-дыры» – это феномен не антропогенного, а природного характера, поскольку по своим параметрам они отражают атмосферные движения синоптического масштаба. Таким по размеру может быть циклон, зона антициклона.

Атака на озоновый слой антропогенной деятельностью ведется по нескольким направлениям. Сокращение выхода в атмосферу свободного кислорода из-за сокращения площадей лесов и вод Мирового океана, рек и озер, покрытых нефтяной пленкой, уменьшает и мощность озонового слоя. Ибо это вовсе не вековечное, раз и навсегда созданное образование, но постоянно обновляющаяся формация. Атакующие верхние границы этого слоя высокоэнергетические частицы солнечной радиации постоянно разбивают трехатомные молекулы на составные части – отдельные атомы кислорода, которые, высвобождаясь, уходят в космическое пространство. На их место должны поступать все новые и новые трехатомные защитники. Но ряды их редеют. И чем дальше мы будем идти по пути технологической цивилизации, сжигая кислород в топках и двигателях, в особенности реактивных и ракетных (пусть даже они запускаются в самых мирных и благих целях), способных в минуту сжечь столько кислорода, сколько дает огромный лесной массив в год, тем реже и реже будут ряды этих защитников.

Обратим внимание на процесс горения традиционного топлива. Горение природного газа (СН₄ + 2 О₂ = СО₂ + 2Н₂О + DН) происходит за счет изъятия кислорода из атмосферы (природный газ содержит до 98 % метана), причем 1 кг метана, сгорая, поглощает из атмосферы 4 кг кислорода, а весь добытый за год природный газ – свыше 11 млрд. т О₂. При сгорании 1 кг бензина

(2С₈Н₁₈ + 25 О₂ = 16 СО₂ + 18 Н₂О + DН₂)

из атмосферы поглощается 3,5 кг кислорода, так что используемые во всем мире в качестве топлива продукты нефтедобычи за год «забирают» еще 11,5 млрд. т. Для сгорания 1 кг угля

(2С + О₂ = 2СО + DН; 2СО + О₂ = 2СО₂ + DН₂)

понадобится 2,7 кг кислорода, и добытые в мире за год 4,5 млрд. т угля сокращают запасы атмосферного кислорода еще на 12 млрд. т. Следовательно, только сжигание традиционного топлива приводит к ежегодному изъятию из атмосферы 35 млрд. т кислорода!

Поредевшие ряды озонового слоя атакуют не только высокоэнергетические частицы космических излучений, но и выбросы промышленных и транспортных газов, содержащих самые разнообразные химические вещества. Многие из этих веществ вступают в реакцию с озоном, связывают его в стойкие химические соединения. Эта атака на озоновый слой с тыла, со стороны Земли, опасна также и тем, что образующиеся стойкие химические соединения перекрывают пути поступления и той части свободного кислорода, который мог бы обратиться в озон. Эти непрерывные и постоянные атаки фронта и тыла – и как результат брешь в озоновом щите.

По данным Всемирной организации здравоохранения, уменьшение содержания в атмосфере озона на 1 % приводит к увеличению кожных раковых заболеваний у людей на 6 %; происходит также угнетение иммунной системы человека.

Какие еще негативные последствия можно указать при убыли озона в атмосфере…

[1] снижение урожайности значительного числа сельскохозяйственных культур вследствие нарушения обмена веществ в них и воздействия микроорганизмов-мутантов;

[2] увеличение геоксинов в почве;

[3] формирование летучих аэрозолей;

[4] гибель фитопланктона в океане; нарушение глобального баланса диоксида углерода.