Воскресенье , 5 декабря 2021
Главная / Разное / Проблема озоновых дыр: Проблема озоновых дыр в атмосфере Земли. Проект ЮНИДО/ГЭФ Минприроды России

Проблема озоновых дыр: Проблема озоновых дыр в атмосфере Земли. Проект ЮНИДО/ГЭФ Минприроды России

Содержание

Проблема озоновых дыр в атмосфере Земли. Проект ЮНИДО/ГЭФ Минприроды России

Концентрация стратосферного озона стала предметом серьезного изучения лишь в 70–80-х годах прошлого столетия. Вред, который наносит озоновому слою утечка в атмосферу таких веществ, как хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), был обнаружен почти случайно.

В 1974 году химики из Калифорнийского университета Марио Молина (Mario Molina) и Фрэнк Шервуд Роланд (Frank Sherwood Rowland) предположили, что долгоживущие галогеносодержащие соединения, такие, как повсеместно использовавшиеся в то время хлорфторуглероды (ХФУ), попадая в атмосферу, могут разрушать стратосферный озон. Незадолго до этого с похожей гипотезой, касающейся, правда, другого вещества – закиси азота – выступил голландский физик Пол Крутцен (Paul Crutzen).

К тому времени были накоплены данные, согласно которым количество поступающего на Землю ультрафиолетового излучения значительно возросло по сравнению с 1925 годом.

Опасность ультрафиолета для живых организмов уже была хорошо изучена. Было достоверно установлено, что повышение интенсивности УФ-излучения затрудняет процесс фотосинтеза у растений и ведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур; от ультрафиолета гибнет фитопланктон – кормовая база обитателей Мирового океана; негативно влияет интенсивное УФ-излучение и на человека – растет восприимчивость к болезням, изменяется структура и пигментация кожи, повышается вероятность возникновения болезней глаз, раковых заболеваний, повреждения молекул ДНК.

Опасность озоновых дыр. Уязвимость человека для солнечного ультрафиолета

Однако связь этих воздействий с разрушением озона вследствие человеческой деятельности казалась неочевидной. Более того, производители хладагентов и часть ученых выступили с жесткой критикой гипотезы, предполагавшей такую связь, отрицая само существование проблемы озоновых дыр.

Доказательства правоты Крутцена, Роланда и Молины были получены в 1985 году.

Анализ данных, собранных в рамках программы Антарктического управления Великобритании, показал, что значение наименьшей концентрации озона, обычно наблюдаемой в стратосфере над Антарктидой в середине октября, за период с 1975 по 1984 годы снизилось на 40%. Постепенно были установлены некоторые закономерности этого явления. В Южном полушарии сентябрь и октябрь — первые весенние месяцы, в это время солнце после долгой полярной зимы появляется над горизонтом и инициирует множество фотохимических реакций между молекулами озона и атомами хлора и брома, выделившихся из попавших в стратосферу органических соединений природного и антропогенного происхождения. Так гипотеза, высказанная десятью годами ранее, получила практическое подтверждение. То, что проблема озоновых дыр в атмосфере Земли действительно существует, было доказано полевыми исследованиями.

Средняя площадь озоновой дыры за период
с 7 сентября по 13 октября 1979-2017 годов.
Источник: ozonewatch.gsfc.nasa.gov/meteorology

— Я думаю, что во многом мы обязаны простой удаче, как и в случае многих других научных открытий. Нашу группу убедил график минимальных значений 11-дневных средних измерений, на котором было четко видно, что весеннее снижение концентрации носит систематический характер», — признался Джонатан Шанклин (Jonatan Shanklin), который вместе со своими коллегами из Антарктического управления Великобритании, Джо Фарманом (Joe Farman) и Брайаном Гардинером (Brian Gardiner), собрал основные полевые данные. Фарман в общих чертах разработал химическую теорию, объяснявшую результаты наблюдений, и связал спады содержания озона с увеличением концентрации ХФУ, а Гардинер провел необходимый контроль качества данных.

Результаты исследований оказались пугающими и в некоторой степени невероятными для ученых США, проводивших мониторинг озонового слоя при помощи сложных спутниковых систем. Первоначально проведенный ими анализ не показал никаких изменений в озоновом слое, но после повторного изучения данных со спутников его истощение было подтверждено.

Толщина озонового слоя над Антарктикой в сентябре 2018 года.16 молекул озона в атмосферном столбе с площадью основания в 1 квадратный сантиметр поверхности Земли (0,447 миллимоля на квадратный метр).

Уже в начале 1980-х ученым стало понятно: чтобы из атмосферы исчезли озоноразрушающие вещества и проблема озоновых дыр на Земле была бы решена, потребуются десятилетия, поскольку процессы разложения ОРВ идут медленно: так, срок жизни в атмосфере хладагента R12, одного из самых распространенных ХФУ, — около 100 лет. Ждать окончательного подтверждения этой теории было слишком опасно, и осознание этого побудило международное сообщество к принятию незамедлительных мер.

причины появления и последствия озоновых дыр

Земля – несомненно самая уникальная планета в нашей солнечной системе. Это единственная планета приспособленная для жизни. Но мы не всегда ценим это и считаем что мы не в силах изменить и нарушить то, что создавалось на протяжении миллиардов лет. За всю историю существования еще никогда наша планета не получала таких нагрузок которые дал ей человек.

Озоновая дыра над Антарктидой

На нашей планете есть озоновый слой, который так необходим для нашей жизни. Он защищает нас от воздействия ультрафиолетовых лучей исходящих от солнца. Не будь его, жизнь на этой планете была бы не возможной.

Озон – это голубой газ с характерным запахом. Каждый из нас знает этот резкий запах, который особенно слышен после дождя. Не зря озон в переводе с греческого означает “пахнущий”. Образуется он на высоте до 50 км от поверхности земли. Но большая его часть находится на 22 – 24 км.

Причины озоновых дыр

В начале 70-х годов ученые начали замечать уменьшения озонового слоя. Причиной этому является попадание в верхние слои стратосферы озоноразрушающих веществ, использующихся в промышленности, запуск ракет, вырубка лесов и много других факторов. В основном это молекулы хлора и брома. Хлорфторуглероды и другие вещества, выпущенные человеком, достигают стратосферы, где под влиянием солнечных лучей распадаются на хлор и сжигают молекулы озона. Доказано что одна молекула хлора может сжечь 100000 молекул озона. А держится она в атмосфере от 75 до 111 лет!

В результате падения озона в атмосфере происходят озоновые дыры. Первая была обнаружена в начале 80-х в Арктике. Диаметр ее был не сильно велик, а падение озона составило на 9 процентов.

Озоновая дыра в Арктике

Озоновая дыра – это сильное падение процента озона в определенных местах атмосферы. Само слова “дыра” нам дает понять это без лишних объяснений.

Весной, 1985-го года в Антарктиде, над станцией Халли-Бей содержание озона упало на 40%. Дыра оказалась огромной и продвинулась уже за пределы Антарктиды. По высоте ее слой достигает до 24-х км. В 2008-м году подсчитали, что ее размер уже составляет более 26 млн км2. Это ошеломило весь мир. Стало ясно? что наша атмосфера в наиболее большей опасности, чем мы предполагали. С 1971-го года по всему миру слой озона упал на 7%. В результате этого на нашу планету стало попадать ультрафиолетовое излучение Солнца, которое биологически опасно.

Последствия озоновых дыр

Врачи считают что в результате уменьшения озона вырос процент заболевания раком кожи и слепоты из-за катаракты. Также падает иммунитет человека, что приводит к различным видам иных заболеваний. Больше всего страдают жители верхних слоев океанов. Это креветки, крабы, водоросли, планктон и т.д.

Сейчас подписано международное соглашение ООН об уменьшении использования озоноразрушающих веществ. Но даже если перестать их использовать. чтобы закрыть дыры понадобиться более 100 лет.

Озоновая дыра над Сибирью

Можно ли восстановить озоновые дыры?

Чтобы сохранить и восстановить озоновый слой, было принято решение регулировать процесс выброса озоноразрушающих элементов. Они содержат бром и хлор. Но это не решит основную проблему.

На сегодняшний день ученые предложили один способ восстановления озона при помощи летательных аппаратов. Для этого необходимо на высоте 12-30 километров над Землей выпускать кислород либо озон, созданный искусственным путем, и рассеивать его специальным распылителем. Так понемногу могут заполняться озоновые дыры. Недостаток этого метода в том, что он требует существенных экономических растрат. К тому же невозможно за один раз выпустить в атмосферу большое количество озона. Также сам процесс транспортировки озона является сложным и небезопасным.

Мифы об озоновых дырах

Поскольку проблема озоновых дыр остается открытой, вокруг нее сформировалось несколько заблуждений. Так истощение озонового слоя стремились превратить в вымысел, который выгоден промышленности якобы из-за обогащения. Наоборот все хлорфторуглеродные вещества были заменены на дешевые и более безопасные компоненты природного происхождения.

Еще одно ложное утверждение о том, что якобы фреоны, разрушающие озон, слишком тяжелые, чтобы достигать озонового слоя. Но в атмосфере все элементы перемешиваются, и загрязняющие компоненты способны достигнуть уровня стратосферы, в которой находится озоновый слой.

Не стоит доверять и утверждению, что озон разрушают галогены природного происхождения, а не антропогенного. Это не так, именно деятельность человека способствует выделению различных вредных веществ, которые разрушают озоновый слой. Последствия взрыва вулканов и другие природные катастрофы практически не влияют на состояние озона.

И последний миф о том, что озон разрушается только над Антарктидой. На самом деле озоновые дыры образовываются повсюду в атмосфере, из-за чего количество озона уменьшается в целом.

Прогнозы на будущее

С тех пор, как озоновые дыры стали глобальной экологической проблемой планеты, за ними ведется пристальное наблюдение. В последнее время ситуация сложилась совсем неоднозначная. С одной стороны во многих странах небольшие озоновые дыры то появляются, то исчезают, особенно в индустриально развитых районах, а с другой стороны наблюдается позитивная динамика сокращения некоторых крупных озоновых дыр.

В ходе наблюдений исследователи зафиксировали, что наибольшая озоновая дыра нависла над Антарктидой, и она достигла максимальных размеров в 2000 году. С тех пор, судя по снимкам, сделанным спутниками, дыра постепенно затягивается. Данные утверждения изложены в научном журнале «Science». Экологи подсчитали, что ее площадь уменьшилась на 4 млн. кв. километров.

Исследования показывают, что постепенно из года в год количество озона в стратосфере увеличивается. Этому способствовало подписание Монреальского протокола в 1987 году. В соответствии с этим документом все страны стараются уменьшать выбросы в атмосферу, сокращается количество транспорта. Особенно в этом вопросе преуспел Китай. Там регулируется появление новых автомобилей и существует понятие квоты, то есть в год может быть зарегистрировано определенное число номерных знаков автомобилей. Кроме того, определенные успехи в улучшении атмосферы достигнуты, потому что постепенно люди переходят на альтернативные источники энергии, происходит поиск эффективных ресурсов, которые бы помогли сохранить экологию.

После 1987 года проблема озоновых дыр поднималась не единожды. Данной проблеме посвящено много конференций и собраний ученых. Также вопросы экологии обсуждаются на встречах представителей государств. Так в 2015 году в Париже состоялась Конференция по климату, целью которой было выработать действия, направленные против изменения климата. Это также будет способствовать понижению выбросов в атмосферу, а, значит, озоновые дыры будут постепенно затягиваться. К примеру, ученые прогнозируют, что к концу 21 века озоновая дыра над Антарктидой полностью исчезнет.

Где находятся озоновые дыры (ВИДЕО)

как они появились и как мы их будем латать – Москва 24, 02.05.2020

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…

Читайте также

причины, последствия и пути решения проблемы

Проблема озоновых дыр стала актуальной в середине XX века. Наблюдения ученых подтвердили их наличие и опасность, которую несет такое явление. В частности, уже с 70-х годов специалисты обратили внимание, что наблюдается устойчивое снижение озона в стратосфере, которая состоит из озонового слоя. А именно последний предотвращает попадание чрезмерного ультрафиолетового излучения на поверхность Земли. Также отмечалось, что больше всего этоn слой разрушен на полюсах – южном и северном.

Содержание статьи

Причины возникновения озоновых дыр в атмосфере

Основной фактор разрушения озонового слоя – хлорфторуглерод.

Ученые установили, что основной причиной озоновой дыры являются газы, которые содержат хлорфторуглероды (ХФУ), галоны и фреоны. Обнаруженные обычно в аэрозольных баллончиках и выпускаемые многими электронными приборами, они снижают уровень озона в стратосфере. Все эти газы содержат хлор, который является основной причиной истончения озонового слоя.

Для справки! Присутствие хлора в ХФУ разрушает озоновые газы в озоновом слое, что увеличивает вероятность его разрушения. Установлено, что к 2020 году на ХФУ приходится около 80% истощения озонового слоя.

Как образуются озоновые дыры?

Разрушение озонового слоя вызвано тем, что количество газов, содержащих хлор, начинает увеличиваться в окружающей среде. Когда эти газы поднимаются, они подвергаются воздействию ультрафиолета. Это вызывает химическую реакцию, которая создает атомы хлора. Они влияют на атомы озона и вызывают истощение озонового слоя.

Хотя этот процесс длится в течение нескольких лет, у озонового слоя есть свойство восстанавливался естественным образом. При заметном увеличении выбросов этих газов озоновая дыра над Антарктидой не восстанавливается, становится постоянной частью слоя. Для его восстановления в этом месте потребуется несколько десятилетий и значительное сокращения выбросов.

ХФУ не вымываются обратно на землю и даже не разрушаются в результате реакции с другими химическими веществами. А значит они могут оставаться в атмосфере в течение длительного периода времени, который может составлять от 20 до 120 лет и более. В результате они транспортируются обратно в стратосферу, где в конечном итоге разрушаются ультрафиолетовыми лучами солнца, высвобождая свободный хлор.

Каковы последствия расширения озоновых дыр?

Рак кожи.

Истончение озонового слоя увеличивает непосредственный контакт с ультрафиолетовыми лучами, которые могут вызвать рак или раздражение кожи. А это может привести к смерти. Уменьшение на 1% озонового слоя может привести к 5% увеличению случаев рака кожи.

Воздействие ультрафиолетовых лучей также увеличило количество случаев катаракты, что, в свою очередь, влияет на зрение людей и может привести к увеличению слепоты. Расширение озоновых дыр приводит к повреждению ДНК, последствия которого может быть катастрофическими.

Водные растения и животные тоже подвержены опасному воздействию. Ультрафиолетовые лучи могут проникать через воду и убивать маленькие растения и животных. Если озоновая дыра продолжит расширяться, растительность постепенно исчезнет, уменьшая количество пищи во всем мире. Итог – гибель всего живого на планете.

Последствия озоновых дыр, причиненные ими повреждения до сих пор не очень хорошо поняты. Помимо постепенного уменьшения озонового слоя во всем мире, имеется мало поддающихся количественной оценке свидетельств появления новых дыр. Несмотря на это, ряд стран работает над уменьшением ущерба.

Как предупредить дальнейшее разрушение озонового слоя?

Борьба с этим явлением заключается в том, что ХФУ были запрещены, особенно в аэрозольных баллончиках и различных электрических приборах. Было заключено много соглашений, направленных на то, чтобы постепенно прекращать использование газов. Тем не менее, это встретило большое сопротивление со стороны отраслей промышленности, которые основаны на производстве и использовании газов.

Одновременно началась масштабная акция, направленная на информирование общества об экологических проблемах, стоящих перед планетой. В результате закладывается основа для общественного мнения и соответствующих действий по таким вопросам, как загрязнение, парниковые газы, глобальное потепление и климатический кризис.

Финансируются исследования ученых, которые ищут ответ на вопрос, как погодные условия и природные явления могут быть нарушены небольшими изменениями в атмосфере. Разрушение озона не так серьезно, как когда-то, но тем не менее оно оказало влияние на планету.

Стоит обратить внимание, что в XXI веке озоновые дыры появляются и расширяются с меньшими темпами, чем в прошлом столетии. Озоновый слой больше не подвергается такой яростной атаке газов, приводящих его к истончению. Причина – большинство правительств и природоохранных ведомств на законодательном уровне добились сокращения выбросов ХФУ. Были введены ограничения, направленные на то, как предупредить появление озоновых дыр.

Этого оказалось достаточно на этом этапе, чтобы предотвратить глобальную катастрофу, заложило основу для дальнейшей работы по сокращению опасных выбросов.

Озоновый слой. Озоновые дыры. Возможная катастрофа.

Нынешняя озоновая дыра над Антарктикой – самая крупная за последние несколько лет

В этом году озоновая дыра в Южном полушарии росла наиболее быстро с середины августа и уже к началу октября достигла своего пика в 24 миллиона квадратных километров, что больше среднего показателя за последние десять лет. Сейчас она простирается почти над всей территорией Антарктиды.  

 

Озоновая дыра – область озонового слоя, в которой содержание озона находится ниже отметки 220 единиц Добсона, – образуется над Антарктидой ежегодно. Но каждый год ее размеры и время появления меняются. 

 

В этом году самое низкое содержание озона – 95 единиц Добсона – было зафиксировано 1 октября. Ученые считают, что к этому моменту истощение озонового слоя по масштабам достигло своего пикового значения в 2020 году.  

 

«Озоновая дыра 2020 года похожа на ту, что мы наблюдали в 2018 году – она также была довольно крупной…», – сообщил директор Службы мониторинга атмосферы «Коперник» Винсент-Анри Пех. Он добавил, что в связи с наступлением светлого времени года на Южном полюсе в последние недели наблюдается дальнейшее истощение озонового слоя.  

 

«После необычайно небольшого и кратковременного сокращения озонового слоя в 2019 году, вызванного особыми метеорологическими условиями, в этом году мы снова зарегистрировали довольно крупную дыру, что подтверждает необходимость строгого соблюдения Монреальского протокола», — добавил Винсент-Анри Пех. 

 

Монреальский протокол запрещает производство и использование целого ряда озоноразрушающих химикатов. На сегодняшний день в «черный список» включено уже более 100 таких веществ, в том числе хлорфторуглероды. Но поскольку они остаются в атмосфере в течение нескольких десятилетий, их концентрация все еще достаточно высока, и это продолжает приводить к разрушению озона. 

 

В 2018 году ученые пришли к выводу, что озоновый слой планеты восстанавливается, и это может замедлить глобальное потепление. Они отметили, что скорость его восстановления составляет 1-3 процента за десять лет и что при таких темпах он должен полностью восстановиться над Северным полушарием к 2030-м годам, над Южным — к 2050-м, а над полюсами – к 2060 году.  

 

Эксперты считают, что крупная озоновая дыра в 2020 году над Антарктидой была вызвана сильным, стабильным и холодным полярным вихрем. 

 

Озоновый слой защищает Землю от солнечной радиации, а ультрафиолетовое излучение является основной причиной меланомы и других раковых заболеваний кожи.  

Озоновые дыры или озоновая афера?

Любая трансформация защитной озоновой оболочки Земли не может не тревожить, тем более что «озоновые дыры», хотя и в меньшей степени, были обнаружены и над Северным полюсом. Ученые сконцентрировались на изучении явления. «Озоновые дыры» стали первой глобальной экологической проблемой, оказавшейся в центре внимания мирового сообщества.

Первый ответ на вопрос «В чем причины?» прозвучал довольно быстро. Виновником опасного процесса назывался антропогенный фактор, а именно — воздействие на атмосферу вредных химических веществ — хлорфторуглеродов, бромсодержащих фреонов. В то время они широко применялись при изготовлении холодильников, кондиционеров, различных вспенивателей при производстве пластмасс, пенопластов и др. От этих технологий надо было отказываться.

22 марта 1985 года появилась Венская конвенция об охране озонового слоя. Это был рамочный документ, содержащий констатации, предупреждения и призывы, однако этого было недостаточно для кардинального решения проблемы. Более жесткий, обязывающий к конкретным действиям документ был подписан 16 сентября 1987 года — Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой.  В нем незыблемо сохранялась идея Венской конвенции: озоновый слой нужно беречь как зеницу ока, дабы избежать неблагоприятных последствий для здоровья людей и окружающей среды. Стороны, подписавшие Протокол, среди которых был и Советский Союз, обязались прекратить производство, применение, перевозки и прочие операции  с озоноразрушающими веществами.

Выполнены ли эти обещания сегодня? «Проблема снята полностью, озоноразрушающим веществам найдены озонобезопасные заменители, производство которых налажено во всем мире, — рассказал «РИА Новости» член-корреспондент Российской Академии наук Виктор Данилов-Данильян, бывший министр экологии. — И не только передовые страны, но и развивающиеся государства прекратили какие бы то ни было операции с веществами, негативно воздействующими на озоновый слой».

Каковы последствия этой меры, прекратилось ли разрушение озонового слоя? «Процесс пошел вспять, однозначно, — считает Виктор Данилов-Данильян. — Озоновый слой хотя и остается истощенным, по сравнению с тем, как он выглядел 30 лет назад, но все же он начинает восстанавливаться. Таких «озоновых дыр», какие наблюдались в конце 90-х годов, уже нет».

Но не все ученые придерживаются подобной точки зрения. Существует, например, мнение, что страх перед «озоновыми дырами» посеян в процессе борьбы за новые технологии. Другие утверждают, что «озоновые дыры» — ничто иное, как естественная «хроническая болезнь» Земли, явление природы, при котором колебание определенного фактора в атмосфере то увеличивается, то уменьшается.

 «Для такого утверждения нужны сравнительные данные о том, каким был озоновый слой в прошлые эпохи, — возражает Виктор Данилов-Данильян. — Пока не удается найти палеогеологических, палеонтологических, палеоботанических и других следов и признаков, по которым можно было бы судить, каким был озоновый слой раньше: колебалась его толщина или нет. Ничего, кроме догадок на этот счет не существует».

Самую радикальную точку зрения в беседе с «РИА Новости» высказал Григорий Крученицкий, заведующий лабораторией по озоновому мониторингу Центральной аэрологической обсерватории: «Ученые, специализирующиеся на проблеме, имеют убедительные естественные объяснения причинности «озоновых дыр». Аномалии озонового слоя над обитаемыми территориями Земли имеют редкий, кратковременный характер и  являются естественными флуктуациями. Изменчивость состояния озонового слоя в основном связана с изменениями в экваториальном ветре. Поэтому в ряде районов Земли, особенно там, где собираются полярные стратосферные облака, такое нестойкое соединение, как озон, разрушается из-за прямого стока на эти облака». По словам ученого, долговременная изменчивость озона никуда не делась, и в будущем нас снова могут ожидать периоды появления «озоновых дыр».

Россия, имеющая в конце прошлого века над головой «озоновые дыры» от Крыма до Чукотки, выполнила свои обязательства по Монреальскому протоколу с большим опозданием — в 2001 году. Комментируя этот факт, Григорий Крученицкий подчеркнул: «Россия стала жертвой Монреальского протокола, поскольку деньги, которые были выделены на модификацию химического производства, фактически пошли на уничтожение химического сектора оборонной промышленности государства». Он назвал Монреальский протокол «документом, не имеющим под собой научного основания, грандиозной аферой, очерченной финансовыми целями».

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Проблема образования «озоновых дыр»

Общее ослабление стратосферного озонового экрана, образование «озоновой дыры» над Антарктидой и в Северном полушарии.

Озоновым экраном называется слой газа озона, который находится в атмосфере Земли и предохраняет живые организмы от губительного воздействия жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

В молекуле озона соединены вместе 3 атома кислорода (О3) (в обычной молекуле кислорода имеются лишь 2 атома (О2). Озон обладает огромной реакционной способностью и легко реагирует со многими веществами. В нижних слоях атмосферы, где подобных веществ много, озон является недолговечным загрязняющим веществом. Но в стратосфере, веществ, с которыми может реагировать молекула озона не так много, поэтому там он сохраняется в течение длительного времени. Образуется озон из обычных молекул кислорода под воздействием солнечной радиации.

O2 + gуф >> 2O;

O+O2 + (O2 или N2) >> O3 + (O2 или N2).

(Реакция была открыта в 1930 г. Сиднеем Чепманом)

 

Основная масса озона сосредоточена в слое 15 — 55 км с максимумом концентрации в слое 20 - 25 км. Общее содержание озона в вертикальном столбе атмосферы колеблется от 1 до 6 мм. (Содержание озона в атмосфере измеряется в специальных «единицах Добсона» (ЕД,DU). Слой озона в 3 мм составляет 300 ЕД). Таким образом, даже в самом озоновом слое только одна молекула из 100 000 является молекулой озона. Несмотря на такое малое количество, он играет исключительно важную роль в биологических процессах Земли.

Ультрафиолетовые лучи обладают высокой биологической активностью: они убивают многие виды бактерий, разрушают органические макромолекулы, в том числе и ДНК.

Когда-то давно, миллиарды лет назад, в атмосфере Земли не было озона и сильное ультрафиолетовое излучение, беспрепятственно проникавшее сквозь земную атмосферу, убивало все живые организмы на поверхности планеты. Постепенно в атмосфере Земли накапливался кислород, который выделяли морские водоросли. Из него, с течением времени, образовался озоновый экран и жизнь смогла на сушу. Затем, еще через миллионы лет, появился человек, и не ведая всех возможностей своих изобретений, стал ненамеренно разрушать озоновый слой. Следствием, естественно, стало усиление ультрафиолетового излучения (уменьшение концентрации озона на 1% ведет к увеличению интенсивности ультрафиолетового излучения на 1,5%), что может привести к печальным последствиям. Так, например, увеличение потока ультрафиолетового излучения на 1% может привести к снижению урожайности и общей продуктивности наземных и водных растений на 1%.

Cуществует несколько механизмов разрушения озонового слоя.

1. Азотный фотохимический механизм.

Под влиянием солнечного излучения (особенно сильно это выражено в годы с максимальной солнечной активностью) в мезосфере увеличивается содержание оксидов азота. Оксиды опускаются на высоту 20 — 30 км и вступают в реакцию с озоном.

2N2О + O2 + gуф >> 4NO;

NO + O3 >> NO2 + O2;

NO2 + O >> NO + O2;

———————

О3 + О >> 2О2.

(Процесс был описан в 1970 г. Паулем Крутценом)

Оксиды азота попадают в атмосферу разными путями. Во-первых, естественным путем, при котором оксиды образуются на определенных стадиях природного азотного цикла. Во-вторых, при антропогенном загрязнении воздуха. В этом случае оксиды выбрасываются автомобильным и авиационным транспортом, а также космическими ракетами при запусках.

 

2. Хлорный механизм.

Этот механизм описан в 1973 году исследователями из Калифорнийского университета Марио Молина и Шерри Роуленд (эти исследователи получили за свое открытие Нобелевскую премию 1995 года по химии). Главная роль в процесс разрушения озонового слоя принадлежит здесь сложным химическим веществам — хлорфторуглеводородам, которые часто называют фреонами. Эти вещества производятся человеком и особенно важными являются два из них — фреон-11 (CFCl3) и фреон-12 (CF2Cl2). С земной поверхности они попадают в верхние слои атмосферы. Там под действием ультрафиолетового излучения фреоны разрушаются, высвобождая свободный хлор. Свободные атомы хлора вступают в реакцию с озоном.

CFCl3 (CF2 Cl2) + gуф >> Cl + остаток;

Cl + O3 >> ClO + O2;

ClO + O >> Cl + O2;

———————-

О3 + О >> 2О2.

Это цепная реакция, поэтому один атом хлора может разрушить 100 000 атомов озона, пока не уйдет из стратосферы (атомы хлора могут, например, реагировать с метаном с образованием соляной кислоты (HCl), которая либо опускается в тропосферу и выпадает на поверхность в виде кислого дождя, либо опять разрушается и выпускает атом хлора).

 

Впервые «озоновую дыру» обнаружили над Антарктидой. В 1984 г. Джорж Фарман, член Британской антарктической экспедиции отметил снижение концентрации стратосферного озона над станцией Халли-Бей в Антарктиде на 40%. При уточнении данных со спутника Nimbus (США), выяснилось, что сокращение концентрации озона над Антарктидой продолжается уже 10 лет.

Озоновая «дыра» существует не постоянно. Она появляется в начале антарктической весны в середине октября и исчезает через месяц. На высотах 13-24 км озоновый слой разрушается полностью, а на других сильно уменьшается. Общая потеря озона может достигать 97%, а размер «дыры» нескольких миллионов квадратных километров.

C 1987 года были проведены крупные исследования и механизмы образования озоновой дыры над Антарктидой были выяснены

Антарктида со всех сторон окружена океаном и ветры могут беспрепятственно циркулировать вокруг континента. Во время зимы вокруг Антарктиды возникает околополюсной вихрь — своеобразная воронка из ветров, которая собирает воздух над Антарктидой и не дает ему смешиваться с остальной атмосферой.

В стратосфере при температуре ниже -100°С происходит конденсация азотной кислоты, появляющейся в результате взаимодействия окислов азота и воды. Образуются, так называемые, полярные стратосферные облака. Поверхность мельчайших кристаллов этих облаков катализирует реакции высвобождения хлора из фреонов, соляной кислоты и других галогенсодержащих веществ. В темноте антарктической зимы атомы хлора не сразу вступают в цепную реакцию по разрушению озона, а образуют димер оксида хлора.

Cl + O3 >> ClO + O2;

ClO + ClO >> ClO-ClO.

Когда наступает весна, солнечная радиация разрушает накопившийся димер, хлор высвобождается и начинается цепная реакция разрушения озона. Постепенно околополярный вихрь рассеивается и обедненный озоном воздух перемешивается с нормальным — концентрация озона опять повышается.

 

Тщательные исследования атмосферы выявили снижение концентрации озона и в Северном полушарии.

C 1969 года содержание озона над Северной Евразией и Америкой снизилось на 14%. Сейчас в течение зимы убыль озона над Арктикой достигает 12% на высоте 17-20 км, в 1995 году с января по март, уменьшение озонового слоя над Северным полушарием достигало 50%. (В 1996 году — 40-50%).

Основным путем предотвращения надвигающейся озоновой катастрофы является прекращение производства и выбросов фреонов.

Фреоны (хлорфторуглеводороды) были открыты в 1928 г. химиком концерна «Дюпон де Немур» Томасом Мигдли (им же придуман и тетраэтилсвинец — добавка к бензину). Производство было впервые налажено компанией «Дженерал Моторс». Основным производителем фреонов до недавнего времени являлась компания «Дюпон» (США). Крупнейшие страны-производители: США — 31% от общего объема производства, Западная Европа — 30%, Япония — 12%, Россия — 8%. Среди неучтенных стран крупнейший производитель — Китай.

Мировое производство фреонов.

Выбросы фреонов в атмосферу росли очень быстро до начала 1970-х годов, пока некоторые страны не ввели ограничения на их использование. Однако затем использование фреонов увеличилось вновь, что, видимо, связано с интенсивным производством в развивающихся странах.

Вообще, быстрый рост концентрации фреонов в атмосфере связан с их медленным разрушением. Так время жизни Ф-11 составляет 80 лет, а Ф-12 — 170 лет, так что к 2000-му году фреоны , выброшенные в 1990 году, останутся в прежнем количестве, к 2100-му году их останется 39%, к 2300-му году - 7%.

Было заключено несколько международных соглашений о запрещении производства фреонов.
1980 г. — Венская конвенция по сокращению выпуска хлорфторуглеводородов.
1987 г. — Монреальский протокол о замораживании производства и потребления хлорфторуглеводородов к 1990 г. на уровне 1986 года, сокращении производства на 20% к 1994 г., на 30% к 1999 г.
1990 г. — Лондонский протокол о 50% сокращении производства и потребления хлорфторуглеводородов к 1995 г. и полном прекращении к 2000 году.

Факты и информация об истощении озонового слоя

За последние 30 лет люди добились прогресса в предотвращении разрушения озонового слоя за счет ограничения использования определенных химикатов. Но еще многое предстоит сделать для защиты и восстановления атмосферного щита, который находится в стратосфере на высоте от 9 до 18 миль (от 15 до 30 километров) над поверхностью Земли.

Атмосферный озон поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение солнца, особенно вредные лучи типа UVB. Воздействие УФ-В излучения связано с повышенным риском рака кожи и катаракты, а также с повреждением растений и морских экосистем.Атмосферный озон иногда называют «хорошим» озоном из-за его защитной роли, и его не следует путать с тропосферным или приземным «плохим» озоном, ключевым компонентом загрязнения воздуха, которое связано с респираторными заболеваниями.

Озон (O 3 ) — это газ с высокой реакционной способностью, молекулы которого состоят из трех атомов кислорода. Его концентрация в атмосфере, естественно, колеблется в зависимости от времени года и широты, но в целом она была стабильной, когда в 1957 году начались глобальные измерения.Новаторские исследования 1970-х и 1980-х годов выявили признаки проблем.

Озоновые угрозы и «дыра»

В 1974 году два химика из Калифорнийского университета в Ирвине Марио Молина и Шервуд Роуленд опубликовали статью в журнале « Nature », в которой подробно описывались угрозы озоновому слою со стороны хлорфторуглеродов (ХФУ). газы. В то время ХФУ широко использовались в аэрозольных баллончиках и в качестве охлаждающих жидкостей во многих холодильниках. Когда они достигают стратосферы, солнечные ультрафиолетовые лучи расщепляют ХФУ на вещества, в состав которых входит хлор.

Новаторское исследование, за которое они были удостоены Нобелевской премии по химии 1995 года, пришло к выводу, что атмосфера обладает «конечной способностью поглощать хлор» в стратосфере.

Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона, по данным Агентства по охране окружающей среды США, уничтожая озон гораздо быстрее, чем его можно заменить.

Работа Молины и Роуленда получила поразительное подтверждение в 1985 году, когда группа английских ученых обнаружила дыру в озоновом слое над Антарктидой, которая позже была связана с ХФУ.«Дыра» на самом деле представляет собой область стратосферы с чрезвычайно низкими концентрациями озона, которая повторяется каждый год в начале весны в Южном полушарии (с августа по октябрь). Весна приносит солнечный свет, который выделяет хлор в стратосферные облака.

Аэрозоль из баллончиков иногда содержит озоноразрушающие вещества, называемые хлорфторуглеродами или CFC.

Фотография Марка Тиссена

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Состояние озонового слоя сегодня

Признание вредного воздействия ХФУ и других озоноразрушающих веществ привело к подписанию в 1987 году Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, знаменательного соглашения о поэтапном отказе от тех веществ, которые были ратифицирована всеми 197 странами-членами ООН.Без пакта в США было бы еще 280 миллионов случаев рака кожи, 1,5 миллиона смертей от рака кожи и 45 миллионов катаракт — и в мире было бы как минимум на 25 процентов жарче.

Спустя более 30 лет после Монреальского протокола ученые НАСА задокументировали первое прямое доказательство того, что озон в Антарктике восстанавливается из-за поэтапного отказа от ХФУ: истощение озонового слоя в регионе снизилось на 20 процентов с 2005 года. А в конце 2018 года Организация Объединенных Наций подтвердила в своей научной оценке, что озоновый слой восстанавливается, прогнозируя, что он полностью заживет в (неполярном) Северном полушарии к 2030-м годам, затем в Южном полушарии в 2050-х годах и полярных регионах к 2060 году.

Мониторинг озонового слоя продолжается, и выясняется, что восстановление может оказаться не таким простым, как хотелось бы. Исследование, проведенное в начале 2018 года, показало, что содержание озона в нижних слоях стратосферы неожиданно и необъяснимо упало с 1998 года, в то время как другое указало на возможные продолжающиеся нарушения Монреальского пакта.

Когда речь идет о вредных газах охлаждающих жидкостей, мир еще не ясен. Некоторые гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), переходные заменители, которые менее разрушительны, но все же вредны для озона, все еще используются.Развивающимся странам необходимо финансирование из Многостороннего фонда Монреальского протокола для ликвидации наиболее широко используемого из них — хладагента R-22. Следующее поколение охлаждающих жидкостей, гидрофторуглеродов (ГФУ), не разрушает озон, но они являются мощными парниковыми газами, которые удерживают тепло, способствуя изменению климата.

Хотя ГФУ составляют небольшую долю выбросов по сравнению с углекислым газом и другими парниковыми газами, их эффект потепления планеты побудил в 2016 году добавить к Монреальскому протоколу Кигалийскую поправку.Поправка, вступившая в силу в январе 2019 года, направлена ​​на сокращение использования ГФУ более чем на 80 процентов в течение следующих трех десятилетий. Тем временем компании и ученые работают над экологически безопасными альтернативами, включая новые охлаждающие жидкости и технологии, которые уменьшают или устраняют зависимость от химикатов.

Озоновая дыра — Открытие Антарктиды

Знакомство с озоном: основы

Молекула озона состоит из трех атомов кислорода вместо обычных двух (кислород, которым мы дышим, O2, составляет 21% атмосферы).Он существует только в атмосфере в следовых количествах (менее 0,001%), но его эффекты очень важны. Молекулы озона создаются взаимодействием ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца с молекулами O2: когда молекула O2 расщепляется, два свободных атома кислорода связываются с другими молекулами O2, образуя молекулы O3. Поскольку ультрафиолетовое излучение более интенсивно на больших высотах, где воздух тоньше, именно в стратосфере вырабатывается большая часть озона, что приводит к образованию так называемого «озонового слоя».Озоновый слой, содержащий более 90% всего атмосферного озона, простирается на высоте от 10 до 40 км, достигая пика примерно на 25 км. (Выше этого уровня концентрация кислорода, доступного для преобразования в озон, снижается, поэтому образуется меньше озона, несмотря на обилие УФ-излучения.)

Озоновый слой очень важен для жизни на Земле, потому что он обладает свойством поглощать наиболее разрушительную форму УФ-излучения — УФ-В-излучение с длиной волны от 280 до 315 нанометров.Поскольку УФ-излучение поглощается озоном в стратосфере, оно нагревает окружающий воздух, вызывая температурную инверсию стратосферы , которая показана на следующей диаграмме.

В нижних слоях атмосферы температура снижается с высотой из-за резкого падения давления от уровня моря вверх. Это называется адиабатическим изменением температуры и — воздух охлаждается просто из-за расширения с высотой (и, наоборот, воздух под большим давлением сжимается и нагревается).Однако выше тропосферы, где атмосферное давление составляет небольшую часть его значения на уровне моря, присутствие озона вызывает повышение температуры с высотой до тех пор, пока не будет достигнута высота стратопаузы. Выше стратосферы температура снижается с высотой в мезосфере, но снова повышается в термосфере из-за воздействия излучения и заряженных частиц от Солнца на то немногое атмосферы, которое осталось около границы с космосом.

Узнайте больше о том, как ученые в Антарктиде собирают данные об изменении атмосферы с высотой.

Большая часть стратосферного озона производится в тропических широтах, но высокогорные ветры разносят его по всей планете. Он постоянно формируется и разрушается, и его распределение по планете не является равномерным или постоянным. Вместо этого существуют сезонные и более долгосрочные колебания количества стратосферного озона в разных частях мира. Однако в долгосрочной перспективе естественные процессы образования и разрушения уравновешиваются: только в последние десятилетия деятельность человека привела к тому, что озон разрушается намного быстрее, чем он может образоваться, тем самым создавая озоновую дыру, которая существует сегодня.

Озон также может образовываться на уровне земли для образования «фотохимического смога»; и, поскольку озон является токсичным газом, высокий уровень содержания озона опасен для здоровья. Эта проблема возникает в основном летом в городах с интенсивным движением, когда солнечный свет взаимодействует с выхлопными газами автомобилей, содержащими оксиды азота.

Есть ирония в том, что деятельность человека разрушает озон высоко в атмосфере там, где мы этого хотим, в то же время создавая озон на уровне земли, где мы этого не хотим!

Влияние разрушения озонового слоя на здоровье и окружающую среду

Связь между истощением озонового слоя и УФ-излучением

Пониженный уровень озона в результате разрушения озона Разрушение озона Химическое разрушение стратосферного озонового слоя, выходящее за рамки естественных реакций.Стратосферный озон постоянно создается и разрушается в результате природных циклов. Однако различные озоноразрушающие вещества (ОРВ) ускоряют процессы разрушения, что приводит к снижению уровня озона по сравнению с нормальным. На научной странице (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) предлагается гораздо больше подробностей о науке об истощении озонового слоя. означает меньшую защиту от солнечных лучей и большее воздействие UVB UVB Полоса ультрафиолетового излучения с длинами волн 280-320 нанометров, производимая Солнцем.UVB — это вид ультрафиолетового света от солнца (и солнечных ламп), который имеет несколько вредных эффектов. UVB особенно эффективен при повреждении ДНК. Это причина меланомы и других видов рака кожи. Это также было связано с повреждением некоторых материалов, сельскохозяйственных культур и морских организмов. Озоновый слой защищает Землю от большинства солнечных лучей UVB. Всегда важно защитить себя от ультрафиолета B, даже при отсутствии истощения озонового слоя, надев головные уборы, солнцезащитные очки и солнцезащитный крем. Однако эти меры предосторожности станут более важными по мере усугубления разрушения озонового слоя.НАСА предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). радиация на поверхности Земли. Исследования показали, что в Антарктике количество УФ-В, измеряемое на поверхности, может удвоиться во время ежегодной озоновой дыры.

Влияние на здоровье человека

Истощение озонового слоя увеличивает количество ультрафиолетового излучения B, достигающего поверхности Земли. Лабораторные и эпидемиологические исследования показывают, что УФ-В вызывает немеланомный рак кожи и играет важную роль в развитии злокачественной меланомы.Кроме того, UVB связывают с развитием катаракты, помутнением хрусталика глаза.

Источник: Рисунок Q3-1 от Микаэлы И. Хегглин (ведущий автор), Дэвида В. Фейи, Мак МакФарланда, Стивена А. Монцки и Эрика Р. Нэша, «Двадцать вопросов и ответов об озоновом слое: обновление 2014 г.», «Научная оценка состояния озонового слоя». Разрушение озона: 2014 г., 84 стр., Всемирная метеорологическая организация, Женева, Швейцария, 2015 г. Поскольку весь солнечный свет содержит некоторое количество ультрафиолета B даже при нормальном уровне стратосферного озона, всегда важно защищать кожу и глаза от солнца.См. Более подробное объяснение последствий для здоровья, связанных с воздействием УФ-В излучения.

EPA использует Рамочную модель воздействия на атмосферу и здоровье человека для оценки пользы для здоровья от более сильной защиты озонового слоя в соответствии с Монреальским протоколом. Обновленная информация о преимуществах усилий EPA по решению проблемы разрушения озонового слоя доступна в отчете за 2015 год «Обновление расчетов озона и профилей выбросов для использования в рамочной модели воздействия на атмосферу и здоровье человека».

Воздействие на растения

UVB-излучение влияет на физиологические процессы и процессы развития растений.Несмотря на механизмы уменьшения или восстановления этих эффектов и способность адаптироваться к повышенным уровням УФ-В, УФ-В-излучение может напрямую влиять на рост растений.

Косвенные изменения, вызванные УФ-В (например, изменение формы растения, распределения питательных веществ в растении, времени фаз развития и вторичного метаболизма), могут быть в равной степени или иногда более важными, чем повреждающие эффекты УФ-В. Эти изменения могут иметь важные последствия для конкурентного баланса растений, травоядности, болезней растений и биогеохимических циклов.

Воздействие на морские экосистемы

Фитопланктон составляет основу водных пищевых сетей. Продуктивность фитопланктона ограничена эвфотической зоной, верхним слоем водной толщи, в котором достаточно солнечного света для поддержания чистой продуктивности. Было показано, что воздействие солнечного УФ-В излучения влияет как на ориентацию, так и на подвижность фитопланктона, что приводит к снижению выживаемости этих организмов. Ученые продемонстрировали прямое сокращение производства фитопланктона из-за увеличения УФВ, связанного с истощением озонового слоя.

Было обнаружено, что излучение

UVB вызывает повреждение на ранних стадиях развития рыб, креветок, крабов, земноводных и других морских животных. Наиболее серьезные последствия — снижение репродуктивной способности и нарушение развития личинок. Небольшое увеличение воздействия УФ-В излучения может привести к сокращению популяции мелких морских организмов с последствиями для всей морской пищевой цепи.

Влияние на биогеохимические циклы

Увеличение УФ-В излучения может повлиять на наземные и водные биогеохимические циклы, тем самым изменяя как источники, так и поглотители парниковых и химически важных микрогазов (например,g., двуокись углерода, окись углерода, сульфид карбонила, озон и, возможно, другие газы). Эти потенциальные изменения будут способствовать возникновению обратных связей между биосферой и атмосферой, которые уменьшают или увеличивают атмосферные концентрации этих газов.

Воздействие на материалы

Синтетические полимеры, биополимеры природного происхождения, а также некоторые другие материалы, представляющие коммерческий интерес, подвергаются неблагоприятному воздействию УФ-В излучения. Современные материалы в некоторой степени защищены от UVB специальными добавками.Тем не менее, повышение уровня УФ-В ускорит их распад, ограничивая время, в течение которого они полезны на открытом воздухе.

В чем проблема с отверстием в озоновом слое?

Озоновый слой представляет собой тонкий защитный слой газа на высоте 10-50 км над землей, в верхних слоях стратосферы. Он действует как фильтр для ультрафиолетового (УФ) излучения солнца. Высокий уровень УФ-излучения может вызвать рак кожи, катаракту, а также повлиять на рост растений.

Над Антарктидой образовалась дыра в озоновом слое.Его размер меняется в зависимости от времени года, и аналогичные условия недавно сложились в Арктике, где каждую весну наблюдается небольшая дыра в озоновом слое. Это более серьезно, потому что северные полярные регионы гораздо более густонаселены, чем их южный эквивалент. В 2011 году ученые наблюдали рекордное снижение уровней стратосферного озона в Арктике (38%). Считается, что смесь низких температур, хлора и необычайно сильного арктического водоворота вызвала необычное истончение.Затем в 2015-2016 годах произошло еще одно значительное истощение — 27%. Химические модели климата предсказывают будущее похолодание нижних слоев стратосферы, если тенденции к увеличению выбросов парниковых газов сохранятся. До тех пор, пока уровни ПГ не вернутся к уровням 1960 г., могут происходить аналогичные события значительного истощения.

В целом по миру уменьшение количества озона незначительно. Дыры на севере и юге планеты считаются важными ранними предупреждениями о том, что может произойти, если озоновый слой продолжит разрушаться.Часто путают истощение озонового слоя и антропогенное изменение климата. Дыра в озоновом слое находится в верхних слоях атмосферы Земли, тогда как антропогенное изменение климата — это неестественное потепление нижних слоев атмосферы в результате деятельности человека. Основная связь заключается в том, что хлорфторуглероды (ХФУ) способствуют как истощению озонового слоя, так и глобальному потеплению.

Преступники

К сожалению, за разрушение озонового слоя ответственны химические соединения, созданные человеком.ХФУ являются главными виновниками, поскольку эти химические вещества сохраняются в атмосфере более 100 лет, а это означает, что они не повреждаются, когда мигрируют в озоновый слой. Там вредные частицы разделяются солнечным УФ-излучением, высвобождая атомы хлора и брома. Затем эти атомы вступают в реакцию с молекулами озона, разрушая их в процессе.

ХФУ

были очень популярны в промышленности, потому что они не пахнут и не влияют на цвет жидкостей, как дезодоранты, и не токсичны.Они использовались в качестве пропеллентов в аэрозолях, в качестве чистящих жидкостей для электрических компонентов и в качестве охлаждающих жидкостей в холодильниках и системах кондиционирования воздуха.

Решение?

В 1987 году был подписан международный договор под названием Монреальский протокол, в котором основные участники договорились резко сократить использование ХФУ с целью ликвидации дыры в озоновом слое в течение 50 лет.

Затем, в мае 1989 года, 82 страны и Европейское сообщество приняли в Хельсинки решение о поэтапном прекращении производства всех ХФУ до конца века.Все продукты (аэрозольные пропелленты, охлаждающие жидкости для холодильников, ингаляторы от астмы и т. Д.) Теперь не содержат ХФУ. Промышленность разработала альтернативную группу продуктов — гидрофторуглероды (ГФУ), которые предлагали преимущества ХФУ без потенциала разрушения озонового слоя. Постановление ЕС по веществам, разрушающим озоновый слой (Регламент ОРВ, 1005/2009 / EC), которые во многих Аспекты идут дальше, чем Монреальский протокол, а также ускорили поэтапный отказ от гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) с 2020 года (EEA, 2019).Большинство (98%) озоноразрушающих веществ было выведено из обращения (EPA, 2014). Дополнительную информацию о производстве и потреблении озоноразрушающих веществ см. Здесь.

Мы также можем помочь: .

  • Проведите обследование использования озоноразрушающих средств в вашем доме или школе.
  • Если ваша семья покупает холодильник, выберите тот, который более безопасен для озона и который можно обслуживать без выброса охлаждающего газа в воздух.

Защита озонового слоя при одновременном предотвращении изменения климата — Европейское агентство по окружающей среде

Многие аэрозольные пропелленты содержали ХФУ до того, как их использование было ограничено международными соглашениями. Изображение © Скотт Витт

Что такое озоновый слой и как он был поврежден?

Озоновый слой находится в стратосфере на высоте от 15 до 30 км над землей. Он поглощает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения (УФ-В), ограничивая количество этого излучения, которое достигает поверхности Земли.Поскольку это излучение вызывает рак кожи и катаракту, озоновый слой играет важную роль в защите здоровья человека. Он также предотвращает радиационное повреждение растений, животных и материалов.

В 1970-х годах ученые заметили, что озоновый слой истончается. Исследователи обнаружили доказательства того, что истощение озонового слоя связано с присутствием в стратосфере хлорфторуглеродов (ХФУ) и других газов, являющихся источниками галогенов. Озоноразрушающие вещества (ОРВ) — это синтетические химические вещества, которые использовались во всем мире в широком спектре промышленных и потребительских приложений.В основном эти вещества применялись в холодильном оборудовании и оборудовании для кондиционирования воздуха, а также в огнетушителях. Другие важные области применения включают аэрозольные пропелленты, растворители и пенообразователи для изоляционных пен.

Истощение озонового слоя (синие цвета) в Южном полушарии в 2006 году.

Источник: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) — Центр космических полетов Годдарда

Международные действия оказались эффективными в защите озонового слоя

Чтобы остановить разрушение озонового слоя, страны всего мира согласились прекратить использование озоноразрушающих веществ.Это соглашение было оформлено в Венской конвенции об охране озонового слоя в 1985 году и Монреальском протоколе по веществам, разрушающим озоновый слой в 1987 году. В 2009 году Венская конвенция и Монреальский протокол стали первыми договорами в истории Организация Объединенных Наций для достижения всеобщей ратификации. Вещества, подпадающие под действие протокола, называются «контролируемыми веществами». Основные вещества включают хлорфторуглероды (CFC), гидрохлорфторуглероды (HCFC), галоны, четыреххлористый углерод, метилхлороформ и бромистый метил.Ущерб озоновому слою, причиненный каждым из этих веществ, выражается их озоноразрушающей способностью (ODP).

Рисунок 1: Потребление контролируемых озоноразрушающих веществ


2007 г., правительства взяли на себя дополнительное обязательство, согласившись заморозить производство ГХФУ в развивающихся странах к 2013 г. и перенести окончательный срок поэтапного отказа от этих химикатов до 2030 г.

Эти международные соглашения помогли значительно сократить всемирное использование озоноразрушающих веществ в Европе и во всем мире (Рисунок 1).Научный мониторинг показывает признаки того, что озоновый слой начинает восстанавливаться. Ожидается, что полное восстановление произойдет не раньше середины 21 века.

Защита озонового слоя защищает и климат

Уменьшение количества озоноразрушающих веществ также имело положительный побочный эффект. Озоноразрушающие вещества также являются очень мощными парниковыми газами, способствуя этому явлению, так как другие вещества, широко известные как обладающие парниковым эффектом, такие как углекислый газ (CO 2 ), метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 ). О).Таким образом, сокращая выбросы озоноразрушающих веществ, Монреальский протокол одновременно защищает и озоновый слой, и климат.

Размер этой выгоды весьма существенен. Ожидаемое сокращение выбросов ОРВ в результате соблюдения Монреальского протокола оценивается в глобальном масштабе в 10-12 гигатонн CO 2 , что эквивалентно в период с 1985 по 2010 год (Velders et al. 2007). Напротив, целевой показатель сокращения выбросов парниковых газов согласно Киотскому протоколу (при условии полного соблюдения всеми развитыми странами) оценивается в 1-2 гигатонны CO 2 -эквивалента в среднем в год в период с 2008 по 2012 год по сравнению с выбросы за базовый год.Поэтапный отказ от изменяющих климат ОРВ в рамках Монреальского протокола, таким образом, позволил избежать выбросов парниковых газов в размере, в 5-6 раз превышающем целевой показатель Киотского протокола на 2008-2012 годы.

Заменители ОРВ вызывают беспокойство

Снижение выбросов ОРВ — не всегда позитивная история. Фактически это косвенно привело к новым проблемам. Фторированные газы (F-газы) были внедрены в качестве заменителей ОРВ во многих секторах, таких как холодильная техника и кондиционирование воздуха.Фторсодержащие газы включают гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ) и гексафторид серы (SF 6 ). Эти газы не разрушают озоновый слой, но являются парниковыми газами. Это означает, что эти новые газы также способствуют изменению климата. И что еще хуже, эти F-газы часто оказывают гораздо большее влияние на климат, чем «традиционные» парниковые газы, такие как углекислый газ (CO 2 ). Например, некоторые фторсодержащие газы обладают парниковым эффектом, который в 23 000 раз сильнее, чем такое же количество углекислого газа.К счастью, выбросы фторсодержащих газов намного меньше, чем выбросы CO 2 , но использование фторсодержащих газов и их присутствие в атмосфере увеличилось с 1990-х годов. В результате значительный вклад Монреальского протокола в борьбу с изменением климата находится под угрозой исчезновения из-за растущего значения выбросов фторсодержащих газов.

Глобальные и европейские соглашения об ограничении фторсодержащих газов

Выбросы фторсодержащих газов контролируются в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) и Киотским протоколом к ​​ней, но в настоящее время не рассматриваются в Монреальском протоколе.В настоящее время на фторированные газы приходится около 2% мировых выбросов парниковых газов. Несколько стран начали принимать меры по фторсодержащим газам под руководством Европейского союза (ЕС), который взял на себя обязательство сократить использование ГФУ, наиболее важных фторсодержащих газов, на 80% от сегодняшнего уровня к 2030 году.

Существует два подхода к сокращению выбросов фторсодержащих газов. Первый подход состоит в том, чтобы полностью отказаться от использования фторсодержащих газов за счет использования газов или технологий, которые менее вредны для климата. Второй подход заключается в сокращении использования фторсодержащих газов в продуктах и ​​оборудовании.ЕС впервые сформулировал конкретную политику по сокращению выбросов фторсодержащих газов в 2006 году с помощью так называемого Регламента по фторсодержащим газам 2006 года и директивы, ограничивающей использование фторсодержащих газов в кондиционерах в автомобилях, так называемой Директивы MAC. В отсутствие этого законодательства выбросы фторсодержащих газов должны увеличиться (Рисунок 2, оранжевая линия).

В 2014 году было принято пересмотренное Постановление о фторсодержащих газах 2014 года, которое приведет к значительной дополнительной экономии (рис. 2, синяя линия) в основном за счет следующих новых мер:

  • Постепенное «сокращение» ГФУ с 2015 года и далее, осуществляемое путем поэтапного ограничения количества, которое может быть размещено на рынке ЕС.
  • Ряд сопутствующих запретов.

Эти новые меры приведут к экономии 70 Мт CO 2 экв. В год, или двух третей выбросов 2013 года, к 2030 году. Ожидаемые общие совокупные предотвращенные выбросы оцениваются в 1,5 Гт CO 2 к 2030 году и 5 Гт CO 2 к 2050 г.

Рисунок 2: Прогнозируемая эволюция выбросов фторсодержащих газов из всех источников выбросов в ЕС-27 в 1995-2050 годах в сценарии «без мер» (то есть без политики ЕС в отношении фторсодержащих газов), сценарии «с мерами» (т.е. исходная политика ЕС по фторсодержащим газам) и дополнительные меры (например, новая политика по фторсодержащим газам).

С учетом общих выбросов

Поскольку фторсодержащие газы способствуют изменению климата, предприятия стремятся заменить их другими веществами. Альтернативы, которые не повреждают озоновый слой и не способствуют изменению климата, стали доступны в последние годы для различных применений, таких как охлаждение, кондиционирование воздуха, пенообразование и аэрозоли. Многие из этих альтернатив приводят также к более высокой энергоэффективности, что важно, поскольку косвенные выбросы от использования энергии в течение срока службы продукта часто значительно выше, чем прямые выбросы фторсодержащих газов.

Необходима дальнейшая работа по сокращению ГФУ и ОРВ На

ГФУ приходится 98% выбросов фторсодержащих газов, и их использование продолжает расти, несмотря на то, что существуют экологически безопасные альтернативы ГФУ. Следовательно, необходимы меры, которые дополнительно ограничивают использование и выбросы ГФУ.

В ЕС критически важно обеспечить полное выполнение нового Регламента по фторсодержащим газам (и, в частности, предусматриваемое им поэтапное сокращение использования ГФУ).

И хотя большинство ОРВ выводится из обращения, Монреальский протокол по-прежнему позволяет производить и использовать некоторые количества ОРВ для определенных нишевых приложений (например,грамм. использование исходного сырья). Для этих нишевых приложений необходимо разработать экономически эффективные альтернативы.

Кроме того, большие количества ОРВ все еще содержатся в старом оборудовании (холодильные системы и кондиционеры) и зданиях (пенопласт) и будут выброшены в атмосферу, если не будут должным образом переработаны и уничтожены. Поэтому также необходимы меры, обеспечивающие безопасное извлечение оставшихся ОРВ.

Дополнительная информация

ЕАОС поддерживает Европейскую комиссию и государства-члены в ежегодной отчетности компаний о производстве и использовании ОРВ и фторсодержащих газов в Европейском Союзе.Представленная информация резюмируется в следующих годовых отчетах ЕАОС:

ЕАОС также публикует два связанных показателя:

Когда мир действительно разрешил экологический кризис

В 1985 году атмосферные ученые в Антарктиде заметили кое-что тревожное. На протяжении десятилетий они измеряли толщину озонового слоя в верхних слоях атмосферы, слоя газа, который отражает большую часть солнечного излучения. Начиная с 1970-х годов он начал стремительно падать.К середине 1980-х годов они заметили, что в ближайшие несколько десятилетий он будет уничтожен.

Их открытие вызвало тревогу и беспрецедентные действия во всем мире. Вскоре международное сообщество мобилизовало свои ресурсы — научные, экономические, дипломатические — для проведения кампании по запрещению химического вещества, вызвавшего ущерб, хлорфторуглеродов (ХФУ) и восстановления озонового слоя.

Перенесемся в сегодняшний день: озон находится на пути к восстановлению, если не восстановится полностью. Этот прогресс не обошелся без неудач. Озоновая дыра в среднем сокращается, но некоторые годы бывают плохими — дыра была заметно больше в 2020 году после 2019 года, когда она была необычно маленькой. Исследователи также высказали подозрения, что скорость падения содержания ХФУ в атмосфере предполагает, что не все стороны, подписавшие соглашение о запрещении нового производства ХФУ, соблюдают это соглашение. И были непредвиденные последствия поэтапного отказа от ХФУ с другим химическим веществом, которое нанесло ущерб нашей борьбе с изменением климата (подробнее об этом ниже).

Но ущерб, который мы нанесли в прошлом веке, был обращен вспять. Даже с учетом осложнений и предостережений, реакцию мира на озоновый кризис следует рассматривать как поучительную, даже вдохновляющую историю успеха — историю, которая, возможно, может дать информацию о наших ответах на климатический кризис.

В этом суть премии Future of Life Award этого года от Future of Life Institute, некоммерческой организации, изучающей способы снижения рисков для нашего мира. Награда 2021 года , , врученная в прошлом месяце, досталась трем людям, сыгравшим значительную роль в нашей победе над истощением озонового слоя: химику атмосферы Сьюзан Соломон, геофизику Джозефу Фарману и сотруднику Агентства по охране окружающей среды Стивену Андерсену.

Награда, которая включает в себя 50 000 долларов для каждого получателя, присуждается невоспетым героям, которые сделали наш мир безопаснее от экзистенциальных или глобальных катастрофических рисков. В прошлом году институт вручил награду Уильяму Фоге и Виктору Жданову, сыгравшим ключевые роли в борьбе с оспой. В прошлом году он достался Мэтью Мезельсону за его работу над Конвенцией о биологическом оружии.

В этом году награда восходит к кризису, который нервировал — и вдохновлял — человечество в 1980-х и 90-х годах.Озоновый слой уменьшает количество радиации, попадающей на поверхность Земли. Без него солнечный свет был бы значительно опаснее для жизни на планете. Исследователи обнаружили, что основной причиной его разжижения были ХФУ, химическое соединение, которое присутствовало во всем: от аэрозольных баллончиков до холодильников и растворителей. Поскольку ХФУ разлагают в верхних слоях атмосферы, они могут разрушать озон.

Aqua Net, любимый бренд лаков для волос 1980-х годов, был одним из продуктов, которые были связаны с озоновой дырой из-за хлорфторуглеродов, или ХФУ, химического соединения, которое присутствовало во всем, от аэрозольных баллончиков до холодильников. Мусс Aqua Net для коммерческого использования

«Согласно прогнозам, озоновый слой разрушится к 2050 году», — сказала мне Джорджиана Гилгаллон из Института будущего жизни. «У нас будут разрушающиеся экосистемы, сельское хозяйство, генетические дефекты». Внезапное падение озона в атмосфере предвещало надвигающуюся катастрофу.

Но мир ответил. Благодаря бойкотам потребителей, политическим действиям, важному международному соглашению под названием Монреальский протокол и огромным инвестициям в новые технологии для замены ХФУ во всех их коммерческих и промышленных целях производство нового ХФУ было фактически остановлено в 1990-х годах и в начале. 2000-е гг.Потребовалось время, чтобы поэтапно отказаться от существующих устройств, в которых использовались ХФУ, но выбросы ХФУ неуклонно сокращались с тех пор, как протокол вступил в силу.

«Мы рассматриваем это как потенциально первый случай, когда человечество осознало глобальный катастрофический риск и обратилось к нему», — сказал мне Гилгаллон. Еще многое предстоит сделать и решить некоторые новые проблемы, но измерения, проведенные в наши дни, ясно показывают, что процесс исцеления озонового слоя идет полным ходом.

Озоновая «дыра», объяснение

Озон — это молекула, состоящая из трех атомов кислорода.(Кислород, которым мы дышим, состоит всего из двух). В слое атмосферы, которым мы дышим, плавает не так много озона — это хорошо, поскольку на самом деле он раздражает легкие и связан с респираторными заболеваниями.

Но его много в стратосфере (по крайней мере, в сравнительном смысле; это все еще лишь малая часть всего воздуха). Это тот слой озона, который поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение, особенно волны определенной длины, называемые УФ-В.

УФ-В излучение вызывает солнечные ожоги, а в высоких концентрациях оно вызывает больше проблем.Это может привести к разным видам рака, повреждая нашу ДНК; большинство растений и животных также страдают при выращивании в среде с высоким уровнем УФ-излучения.

В 1970-х годах исследователи заметили, что озоновый слой начал истончаться, особенно вокруг полюсов. (С учетом того, что озоновый слой в стратосфере составляет всего около трех из миллиона атомов, слово «дыра» технически неправильное — «озоновая дыра» на самом деле была просто областью, где уровень озона упал более чем на 30 процентов в десятилетие.)

К тому времени, когда было измерено истончение озонового слоя , исследователи Марио Молина и Шерри Роуленд уже установили вероятную причину: ХФУ.

ХФУ были повсюду, и, насколько всем было известно, они были идеальным химическим веществом: инертным, дешевым и очень эффективным в самых разных производственных областях. Они накапливались в атмосфере, но считалось, что, поскольку они не реагируют, это не может быть проблемой.

Молина и Роуленд поняли, что это предположение неверно. . Существует (возможно, апокрифическая) история о том, как жена Роуленда спрашивает его, как продвигается его работа, и Роуленд отвечает: «Ну, работа фантастическая, но я думаю, что Земля кончается».

Проблема заключалась в том, что ХФУ разрушаются в верхних слоях атмосферы. А хлор в CFC на самом деле был реактивным, связываясь с озоном, образуя кислород и монооксид хлора.

Статья Молины и Роуленда 1974 года в Nature , в которой излагается проблема, вызвала дискуссии и дебаты, и активисты-экологи начали настаивать на изменениях.Но это не побудило правительства к скоординированным международным действиям. В то время горячо оспаривались точные значения теории Молины и Роуленда . Многие исследователи полагали, что истощение озонового слоя будет проблемой только в масштабе веков. Были некоторые ранние тревожные измерения, которые были отвергнуты как случайность.

Измерения в Антарктике, проведенные десятью годами позже , окончательно показали, что это происходило намного, намного быстрее, чем это.«Где-то в конце 70-х он начал падать, как камень — [там] истощение озонового слоя было больше, чем Молина и Роуленд когда-либо могли себе представить», — сказал Соломон.

От диагностики к глобальным действиям

Борьба 80-х годов против истощения озонового слоя состояла из нескольких этапов, которые могут показаться знакомыми тем, кто пытается объединить мир для борьбы с другими проблемами.

Во-первых, стояла задача определить, действительно ли угроза существует и что причиной являются ХФУ.Первоначальная работа была проделана Молиной и Роулендом. Но из измерений 1985 года, проведенных Джозефом Фарманом — геофизиком из Британской антарктической службы и его коллегами, казалось, что озоновый слой исчезает намного быстрее, чем предсказывали их модели.

Сьюзан Соломон была ведущим исследователем в команде, которая выяснила, как хлор из CFC разрушает столько озона. В 1986 и 1987 годах она возглавляла Национальную озоновую экспедицию в Антарктиду, чтобы собрать доказательства, подтверждающие ее теорию.Ученые первоначально думали, что, хотя хлор будет взаимодействовать с озоном, этот процесс был естественным образом ограничен — в конце концов, не так много атомов хлора было свободным.

Соломон и ее команда утверждали, что процесс расщепления озона хлором на самом деле не был таким ограниченным, как первоначально предполагалось, и что распад озона может быстро выйти из-под контроля: монооксид хлора, образовавшийся в результате взаимодействия хлора с озоном, затем распадется. , высвобождая атом хлора, чтобы расщепить больше озона.

«Вы можете уничтожить сотни тысяч молекул озона одним атомом хлора из молекулы CFC в масштабе времени, в котором это вещество находится в стратосфере», — сказал Соломон.

Следующий этап борьбы заключался в том, чтобы убедить мир что-то сделать с проблемой. В 1986 году в ООН начались переговоры по договору о запрещении веществ, вступающих в реакцию с озоном в верхних слоях атмосферы, в основном ХФУ. Стивен Андерсен, в то время служивший в Агентстве по охране окружающей среды США , был главной фигурой на переговорах.«Он действительно сделал это, — говорит директор программы Future of Life Institute Дэвид Николсон.

Профессор Массачусетского технологического института Марио Молина (слева) со своей женой, химиком Луизой Молина, после получения Нобелевской премии по химии за исследования воздействия искусственных химикатов на озоновый слой. Молина была со-реципиентом вместе с Фрэнком «Шерри» Роуленд. AFP через Getty Images

Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, был согласован и открыт для подписания в 1987 году.Он вступил в силу в 1989 году. Страны постепенно начали отказываться от ХФУ. Команда Андерсена, по словам Николсона, «систематически находила сотни решений по поэтапному отказу от ХФУ в сотнях промышленных секторов», что позволило перенести производственные процессы во всем мире на химические вещества, не разрушающие озоновый слой.

Эти химические вещества в некоторых случаях представляют свои собственные проблемы. Что касается хладагентов, мир перешел на гидрофторуглероды (ГФУ), которые гораздо меньше угрожают озоновому слою.Однако, как и ХФУ, которые они заменили, ГФУ являются мощными парниковыми газами — в тысячи раз эффективнее, чем углекислый газ, улавливая тепло в нашей атмосфере. Двадцать лет назад ГФУ были экологическим шагом вперед, позволившим нам постепенно отказаться от ХФУ. Сегодня политики и ученые также пытаются постепенно отказаться от ГФУ. Человеческая изобретательность может решить наши проблемы, но она также может создавать новые.

Но с точки зрения основной цели — исцеления озонового слоя — всемирные усилия увенчались огромным успехом.Потребление ХФУ снизилось с более чем 800 000 метрических тонн в 1980-х годах до примерно 156 метрических тонн в 2014 году. По оценкам экспертов, к 2050 году озоновый слой вернется в состояние, в котором он был в 1980 году.

Падение потребления ХФУ (синий) и других озоноразрушающих веществ, которые также были ограничены Монреальским протоколом в рамках всемирных усилий по сохранению озонового слоя. Наш мир в данных

А сохранение озона в целости позволяет нам выиграть время в борьбе с изменением климата.Да, ГФУ — мощный парниковый газ. Но ХФУ также способствовали глобальному потеплению: они сами по себе были мощными парниковыми газами и, разрушая озоновый слой, способствовали потеплению, позволяя большему количеству энергии достигать поверхности планеты. Одно исследование показало, что озоноразрушающие химические вещества стали причиной потепления в Арктике в двадцатом веке вдвое.

С учетом сказанного, ГФУ по-прежнему представляют собой большую климатическую проблему. В последние годы правительства работали над расширением чрезвычайно успешного Монреальского протокола, чтобы постепенно отказаться от них.Справедливо сказать, что в некотором смысле глобальная борьба с озоновым кризисом была сложной историей, которую продолжают писать.

Но в остальном он предлагает некоторую ясность. Стремительность, с которой мир приступил к работе и подписал глобальный договор, направленный на решение насущной экологической проблемы, в глазах современных людей вызывает явное недоумение. Для общественности , привыкшей к многолетним тупикам в отношении климатической политики, слышать, как страны быстро выстраиваются в очередь, чтобы подписать соглашение о спасении планеты, может показаться почти упреком нашим неудачам.

Во многих отношениях международное сообщество 80-х столкнулось с более простой проблемой. ХФУ были полезны в промышленности, но были заменители; рентабельные заменители ископаемого топлива начинают производство сейчас, спустя десятилетия после климатического кризиса, но их определенно не существовало, когда мы только начали заниматься этим.

Политики были более едины в решении проблемы озонового слоя, чем они доказали, что они боролись с изменением климата. Сенат ратифицировал Монреальский протокол 83–0.Маргарет Тэтчер, не всегда известная своей дружелюбием к регулированию, была лидером в продвижении Монреальского протокола и в усилиях по обеспечению его соблюдения бедными странами.

Напротив, сегодня политики (особенно в США) жестко разделены по вопросу о надлежащей роли правительства в прекращении изменения климата, и общественность также разделена по партийным линиям.

Картина, которую мы оставили после борьбы за исцеление озонового слоя.В борьбе за улучшение мира мы не можем обойтись без людей и без механизмов координации. Но мы должны помнить о том, сколько мы можем сделать, когда у нас есть и то, и другое.

Спустя тридцать лет после Монреальского пакта решение проблемы озона остается неуловимым

Исправил ли Монреальский протокол озоновую дыру? Так казалось. В связи с запретом хлорфторуглеродов (ХФУ) и других химикатов, поедающих озон, многие ученые заявили, что восстановление озонового слоя и исчезновение годовой дыры над Антарктидой — лишь вопрос времени.

Прочтите эту статью на ESPAÑOL или PORTUGUES.

Но 30 лет спустя некоторые химики атмосферы не так уверены. Исцеление идет мучительно медленно. И новые открытия о химических веществах, не охваченных протоколом, вызывают опасения, что полное восстановление может быть отложено до 22 -го века — или, возможно, даже полностью предотвращено.

В середине сентября Организация Объединенных Наций отмечает 30-летие протокола.Он объявит, что «мы все герои озона». Но не слишком ли рано мы похлопываем себя по спине?

Озоновый слой является давней естественной особенностью стратосферы , , части атмосферы, которая начинается примерно в шести милях над землей. Озоновый слой отфильтровывает опасное ультрафиолетовое излучение солнца, которое может вызвать рак кожи и повредить многие формы жизни. Возможно, это было необходимо для развития жизни на Земле.

Итак, в 1970-х годах возникла тревога, когда исследователи впервые предупредили, что чрезвычайно устойчивые искусственные соединения, такие как CFC, используемые в хладагентах и ​​аэрозолях, всплывают в стратосферу, где они выделяют атомы хлора и брома, которые расщепляют молекулы озона.В 80-х годах прошлого века антарктические исследователи обнаружили, что эти химические реакции резко ускорились в сверххолодных полярных стратосферных облаках, которые сформировались над замерзшим континентом. Они начали создавать драматическую «дыру» в озоновом слое в конце каждой южной зимы.

Последовавшая паника привела к подписанию Монреальского протокола 16 сентября 1987 года. Он и его последователи прекратили производство ряда искусственных соединений хлора и брома, которые, как считается, сохранятся в течение нескольких лет, необходимых для достижения ими стратосфера.Помимо ХФУ, они включают четыреххлористый углерод, гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и бромистый метил, фумигант, который когда-то широко использовался для уничтожения вредителей.

Пока все хорошо. Количество озоноразрушающих веществ в атмосфере снизилось более чем на 10 процентов с момента пика в конце 1990-х годов. В результате общее содержание озона в атмосфере практически не изменилось с 2000 года.

Спутниковые снимки, показывающие максимальную годовую протяженность озоновой дыры над Антарктидой с 1979 по 2013 год.Предоставлено: НАСА ГОДДАРД КОСМИЧЕСКИЙ ПОЛЕТНЫЙ ЦЕНТР

Но за последние пять лет появились доказательства того, что потенциальные озоноразрушающие соединения могут достигать озонового слоя намного быстрее, чем считалось ранее. При некоторых погодных условиях может хватить всего нескольких дней. А это означает, что озоновому слою угрожает широкий спектр гораздо более короткоживущих соединений — химические вещества, на которые не распространяется Монреальский протокол.

Эти соединения повсюду вокруг нас. Они широко используются в качестве промышленных растворителей для таких задач, как обезжиривание и химчистка.И их выбросы в атмосферу быстро увеличиваются.

Эти новые разрушители озона включают дихлорметан (DCM), обычный и дешевый очиститель краски, который также используется в пенообразователях и, по иронии судьбы, в производстве «озонобезопасных» альтернатив ХФУ. Поскольку выбросы в настоящее время превышают один миллион тонн в год, концентрация DCM в нижних слоях атмосферы с 2004 года увеличилась более чем вдвое. Даже в этом случае он не считался угрозой для озонового слоя, поскольку его типичное время жизни в атмосфере до него распадается в фотохимических реакциях всего около пяти месяцев.Атмосферные химики пришли к выводу, что он должен безопасно оставаться в нижних слоях атмосферы.

Но эта точка зрения рухнула в 2015 году, когда Эмма Лидхэм Элвидж из Университета Восточной Англии в Англии исследовала пробы воздуха, взятые на борту коммерческого самолета, курсирующего в нижней части стратосферы. Она обнаружила высокие уровни DCM, особенно над Индийским субконтинентом и Юго-Восточной Азией, и особенно во время сезона азиатских муссонов, когда сильные восходящие потоки ускоряют движение воздуха от земли к стратосфере.Похоже, они взяли с собой DCM.

Звонит сигнал тревоги о десятках других короткоживущих озоноразрушающих соединений хлора, накапливающихся в атмосфере.

Насколько нам следует волноваться? Райан Хоссайни, атмосферный химик из Ланкастерского университета, недавно провел вычисления. Он подсчитал, что DCM в настоящее время вносит менее 10 процентов хлора в озоновый слой. Но с учетом текущих тенденций выбросов, это может задержать восстановление озоновой дыры на 30 лет, по крайней мере, до 2095 года, предположил он.

Другие разделяют эту озабоченность. «Растущие количества DCM просачиваются в стратосферу, где он исключительно эффективен в разрушении озона», — говорит Дэвид Роули, атмосферный химик из Университетского колледжа Лондона, который не принимал участия в исследовании. «Потенциал воздействия DCM на глобальный бюджет по озону огромен».

Звонит сигнал тревоги о десятках других недолговечных, потенциально разрушающих озоновый слой соединений хлора, накапливающихся в атмосфере в результате быстрого роста мирового производства.В их состав входит 1,2-дихлорэтан, химическое вещество, широко используемое при производстве труб из ПВХ. Пока еще мало атмосферных измерений этого соединения, «но отдельные данные предполагают, что это важный источник хлора в атмосфере», — говорит Хосайни.

Риски попадания таких химикатов в озоновый слой наиболее высоки в тропиках, где производство находится на подъеме в быстро индустриальных странах, таких как Китай и Индия, и где, как назло, характеры атмосферной циркуляции благоприятны.Согласно неопубликованным исследованиям, проведенным Yale Environment 360, азиатский муссон может продвинуть газы в стратосферу всего за десять дней.

Движение озоноразрушающих химикатов в атмосфере, перемещаясь из тропиков и концентрируясь в Антарктиде.Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

Тридцать лет спустя Монреальский протокол так и не начал регулировать эти химические вещества, предупреждает Роули. «До недавнего времени наивное мнение, — говорит он, — заключалось в том, что короткоживущие [химические вещества] не представляют угрозы для стратосферного озона. Неправильный.»

Другие лазейки в протоколе также беспокоят исследователей. В 2014 году коллеги Лидхэма Элвиджа из Университета Восточной Англии предупредили, что три ХФУ, предположительно запрещенные в соответствии с протоколом, обнаруживаются в увеличивающихся количествах в чистом воздухе, обдувающем Южный океан и захваченном на мысе Грим в Тасмании.Йоханнес Лаубе, атмосферный химик из Университета Восточной Англии, подсчитал, что глобальные выбросы CFC-113a, когда-то важного сырья для производства как хладагентов, так и пиретроидных пестицидов, увеличились вдвое за два года.

Как это? Оказывается, Монреальский протокол никогда полностью не запрещал ХФУ. «В CFC-113a есть лазейка, позволяющая предприятиям подавать заявки на освобождение», — говорит Лаубе. Положения договора о конфиденциальности в отношении этих исключений означают, что «мы просто не знаем, обнаружили ли мы выбросы, освобожденные от контроля, или они происходят от какого-то незаконного производства.В любом случае, они быстро растут, что вызывает беспокойство ». Торговля запрещенными химическими веществами, разрушающими озоновый слой, снизилась за последнее десятилетие, но остается проблемой, и документально подтверждена, особенно в отношении гидрохлорфторуглеродов.

Ученые знали, что восстановление озонового слоя потребует времени из-за длительного срока службы многих опасных соединений, которые мы высвободили в прошлые десятилетия. Но в прошлом году Сьюзан Соломон из Массачусетского технологического института, которая еще в 1980-х годах стала одним из самых известных ученых в мире за открытие химии полярных стратосферных облаков, заявила, что она обнаружила первые «отпечатки пальцев» закрытия дыры.«Сейчас началось восстановление потери озона в Антарктике», — написала она.

«Признак восстановления озона еще не совсем очевиден», — говорит один эксперт.

Но другие исследователи остаются осторожными. В последнее время в озоне Антарктики образовалось несколько бамперных весенних дыр. Дыра 2015 года была четвертой по величине с 1991 года, достигнув пика по площади, превышающей территорию Северной Америки. Он также был глубже, чем другие недавние дыры, и длился дольше.2016 год также был хуже среднего, и 2017 год также ожидается тяжелым.

Соломон обвинил 2015 год в вулкане Кальбуко в Чили, выбросившем частицы серы, которые усилили озоноразрушающие свойства полярных стратосферных облаков. Но Сьюзан Стрэхэн из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА предупреждает, что размер дыры в любой год по-прежнему зависит от межгодовых колебаний температуры стратосферы и капризов метеорологии. «Признак восстановления озона еще не совсем очевиден», — говорит она, добавляя, что этот день наступит, но нам, возможно, придется подождать до 2030-х годов.

Между тем на другом конце планеты потери озона над Арктикой все еще могут увеличиваться. Арктика менее восприимчива к образованию озоновых дыр, чем Антарктида, потому что погода здесь более грязная. Стабильный воздух, который вызывает сверххолодные условия, при которых формируются полярные стратосферные облака в Антарктиде, гораздо менее вероятен. Но это происходит всякий раз, когда температура становится достаточно низкой для образования полярных стратосферных облаков.

Глубокая яма, ненадолго образовавшаяся над Арктикой в ​​2011 году.В некоторых местах было разрушено более 80 процентов озона, что вдвое больше, чем в худшие предыдущие годы, 1996 и 2005 годы. За последние две зимы исследователи видели полярные стратосферные облака над некоторыми частями Британии, говорит Джонатан Шанклин из Британской Антарктики. Опрос. Но они были краткими и не привели к значительной потере озона.

Шанклин говорит, что важной причиной медленного восстановления озонового слоя является глобальное потепление. Поскольку повышенный уровень парниковых газов, таких как углекислый газ, улавливает больше солнечного тепла, излучаемого поверхностью Земли, меньше тепла достигает стратосферы, которая в результате охлаждается.Эта тенденция прослеживается почти 40 лет. Более холодная стратосфера улучшает условия потери озона. Изменение климата «может задержать восстановление озоновой дыры до второй половины этого столетия», — говорит он.

Защита озонового слоя «представляет собой гораздо более серьезную промышленную и политическую проблему, чем считалось ранее», — говорит один исследователь.

Стоит ли бояться? Некоторые из самых безумных шумих вокруг озоновой дыры — например, слепых овец в Патагонии и разрушающихся морских экосистем — оказались бессмыслицей.Но повышенный риск рака кожи из-за дополнительного ультрафиолетового излучения, проникающего через истонченный озоновый слой, вполне реален — особенно для безрассудных светлокожих загорающих. Озоновый слой все еще такой же тонкий, как и 30 лет назад.

Хорошая новость заключается в том, что без Монреальского протокола все было бы намного хуже, — говорит Мартин Чипперфилд, атмосферный химик из Университета Лидса. Антарктическая дыра будет на 40 процентов больше, чем она есть на самом деле; озоновый слой над Европой и Северной Америкой будет на 10 процентов тоньше; арктическая дыра 2011 года была бы размером с Антарктику; Согласно исследованию, проведенному Чипперфилдом и его коллегами, к 2030 году мы будем рассматривать еще около двух миллионов случаев рака кожи.

Тем не менее, идея о том, что Монреальский протокол делает свое дело и восстановление идет полным ходом, кажется самодовольной. Если выбросы неконтролируемых озоноразрушающих химикатов, таких как DCM, продолжат расти, то выгоды могут быть потеряны. Ответ очевиден. «Мы должны изучить контроль DCM и других растворителей, во многом так же, как мы делали CFCs», — говорит Лидхэм Элвидж.

Всемирная метеорологическая организация и другие агентства ООН, курирующие протокол, признают, что DCM и другие недолговечные озоноразрушающие вещества «являются новой проблемой для стратосферного озона», но подписавшие его правительства еще не предприняли действий по ограничению их выбросов.

Это потребует избавления от гораздо более широкого спектра химикатов, чем это делается до сих пор в соответствии с протоколом. По словам Роули, защита озонового слоя «представляет собой гораздо более серьезную промышленную и политическую проблему, чем считалось ранее». Тридцать лет спустя, очевидно, еще многое предстоит сделать.

.

Check Also

Профессия ит специалист: Профессия IT-специалист. Описание профессии IT-специалиста. Кто такой IT-специалист. . Описание профессии

Содержание Что такое IT специалист — Кто кем работаетСамые востребованные IT-профессии 2021 года / Блог …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *