День озонового "зонтика"

Именно сейчас, когда в южном полушарии начинается весна, заметно увеличивается в размерах так называемая «озоновая дыра», обнаруженная ещё в 1979 г. (хотя она могла существовать и ранее).
К сожалению, надо признать, что ежегодное появление «весеннего» антарктического озонного минимума и по сей день не получило однозначного объяснения.
Вообще об озонном слое впервые заговорили исследователи ещё в 1957 году, — году, который был «геофизическим». Ученые проводили измерения озонового слоя и — обнаружили «погрешности» его толщины.
Всем известно со школьного скамьи, что молекула озона — представляет собой химическое соединение, состоящее из трёх атомов кислорода, а название «хлорному запаху» — «озон» (пахнущий) придумал немецкий физик Кристиан Фридрих Шенбейн, причастный к открытию озона в 1840 г.
Из энциклопедического словаря
— Озон (от греч. ozon — пахнущий), О3, аллотропная модификация кислорода, газ синего цвета с резким запахом, т. кипения — 112 *С, сильный окислитель, при больших концентрациях разлагается со взрывом, образуется из О2 при электрическом разряде (например, во время грозы) и под действием УФ излучения (ультрафиолетовых лучей), например, в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца.
Основная масса О3 в атмосфере расположена в виде слоя — озоносферы — на высоте от 10 до 50 тыс. км с максимумом концентрации на высоте 20-25 км. Этот слой предохраняет живые организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой УФ (ультрафиолетовой) радиации Солнца. В промышленности О3 получают действием на воздух электрического разряда. Используют для обеззараживания воды и воздуха.
— Озонатор — аппарат для обеззараживания воды и обогащения воздуха озоном.
Нестабильность озона — его основное химическое свойство, его активная окислительная способность также общеизвестна. При обычных температурах озон — газ светло-голубого цвета, однако при больших минусовых условиях он способен превращаться в жидкость индиго-голубого цвета с температурой кипения — 111,9 *С, а в твердой фазе озон образует игольчатые кристаллы насыщенного фиолетово-голубого цвета с температурой плавления — 192,5 *С. Особенным свойством является то, что чистый озон во всех трех агрегатных состояниях взрывчат, — способность озона (О3) и молекулярного кислорода (О2) сосуществовать во всех трех агрегатных состояниях — исключительна!
При высоких температурах озон разрушается, — при постоянном повышении температуры, увеличении добавок некоторых газов, при воздействии излучений и потоков частиц процесс разложения газообразного озона значительно ускоряется.
Довольно высокая активность озона используется при очистке и обеззараживании питьевой воды, а также промышленных стоков, — обесцвечивание, дезинфекция, дезодорация — эти свойства весьма востребованы в промышленности, где не только воду, но и запахи, вредные вещества благодаря озону успешно подвергаются очистке, что можно отнести и к стерилизации бинтов, прочих перевязочных материалов, кроме того осуществляется озонирование в системах кондиционирования воздуха.
В то же время следует помнить и о том, что озон обладает и токсикологическим свойством (в определенных концентрациях), — при воздействии на подопытных мышей, кроликов, на птиц — возможна их гибель, даже для человека опасно отравление озоном!
Активность озона наблюдается повсеместно: молекулы озона поглощают свет в широком спектральном диапазоне от вакуумного ультрафиолетового до микроволнового участков спектра.
При поглощении света озоном, как в ультрафиолетовой, так и в видимой областях спектра происходит фотохимическое разрушение озона с образованием молекул кислорода.
Благодаря всем своим свойствам атмосферный озон является регулятором потока космической радиации, достигающей поверхности Земли. Когда речь идёт об озонном слое как таковом, то подразумевается область его максимальной концентрации. Высота озонного слоя зависит от сезона и от широты местности.
Общее содержание озона над полюсами Земли примерно в два раза больше, чем над экватором, кроме того, оно колеблется в зависимости от времени суток, сезона, года и цикла.
Таким образом, было вычислено, что наблюдаемая в природе толщина слоя озона способна меняться в пределах от 70 до 76 единиц Добсона, и отклонение в течение суток концентрации озона (по отношению к среднему уровню) может достигать 25 % (в 1931 г. англичанин Добсон создал оптический прибор для измерения суммарного слоя, то есть количества озона в вертикальном столбе атмосферы, численно равное толщине слоя газообразного озона в этом столбе при нормальных условиях, выражающееся в атм/см).
Надо сказать, что если весь атмосферный слой озона сосредоточить в одном слое вокруг Земли, то толщина такого слоя чистого озона была бы не более 3 миллиметров!
Итак, давно известно, что истощение слоя озона приводит к увеличению ультрафиолетовой радиации у земной поверхности, так же, как изменение вертикального распределения озона вызывает изменение нагревания атмосферы, то есть, климата.
В глобальных масштабах на всей поверхности планеты весь её биологический покров подвергается беспощадной радиации ультрафиолетовых лучей, так как разлагается хроматин клеточного ядра, возникает препятствие для размножения клеток, происходит повреждение молекул ДНК. Именно по этой причине избыток ультрафиолета, связанный с истощением озонового слоя, порождает раковые заболевания кожи и ослабляет иммунную систему человека.
Нужно ли напоминать, что именно из-за изменений в озонном слое может проявляться «парниковый эффект», отрицательно влияющий на климат нашей планеты в целом?
Достижения цивилизации, что вполне очевидно, не всегда благоприятно отражаются на «здоровье» и общем состоянии Земли. Существуют вещества, катализирующие (ускоряющие) разрушение озонового слоя. Так, оксид диазота, образующийся в бактериальных процессах на земной поверхности, постепенно улетучиваясь в атмосферу, стратосферу, реагирует с атомарным кислородом. Высотная авиация тоже — источник оксидов азота в атмосфере. Соляная кислота в вулканических выбросах, метилхлориды, выделяемые водорослями, хлориды в составе морских солей, перхлораты — в составе твёрдого топлива РН (ракет-носителей), — всё это разрушает озоновый слой.
Кроме того, ядерные взрывы, вследствие которых некоторое снижение озона в атмосфере в 60-х годах было связано с увеличением в стратосфере оксидов азота, что также представляет угрозу озонному слою.
Однако больший процент вреда для озонового слоя оказывают фреоны, хлорфторметаны, используемые в различных холодильниках, аэрозольных баллонах, кондиционерах, что должно быть исключено из обихода или «переконструировано» в более безопасном варианте.
Двадцать лет назад
Двадцать лет назад, в 1985 г., в Вене была провозглашена концепция, названная в дальнейшем Венской Концепцией по защите озонового слоя, на которой были приняты, провозглашены обязательства некоторых стран, одобривших данную концепцию и подписавших международное соглашение.
Следующим шагом было подписание Монреальского протокола в 1987 г., что явилось весомым дополнением к Венской Концепции, предусматривающим замораживание на уровне 1986 г. производства широко распространенных в то время пяти хлорфторуглеводов, с последующим их сокращением производства — до 50 % к 1998 г.
Далее, в 1990, 1992, 1997 годах список запрещаемых веществ разрушительного действия всё более пополнялся соответствующими поправками к протоколам Лондонского, Копенгагенского, Венского совещаний.
Таким образом, в «запрещаемый список» были внесены ещё десять веществ, более того, было принято международное решение прекратить использование ХФУ (соединения хлора — хлорфторуглероды), галогенов, четыреххлористого углерода к 2000 году, метилхлороформа — к 2005 году (из Доклада по изменению климата).
В случае соблюдения Монреальского протокола всеми странами (согласно научным прогнозам) к 2150 году произойдут сдвиги к стабилизации и восстановлению озонового слоя. Однако есть и такие оценки: предполагается, что фреоны, «зависшие» в верхних слоях атмосферы, могут там пробыть и около 400 лет! Высказываются предположения о том, что разрушение озонового слоя, расширение «озоновых дыр», то есть областей с пониженным содержанием озона, способно привести к опасным последствиям для всей биосферы Земли, в том числе и для человечества уже в ближайший период времени. Так, например:
— «Катастрофическое падение урожайности из-за деградации озонового слоя, что может вызвать голод во многих частях мира» (газета «Нью-Йорк Таймс», 1988 г.).
— «Высокие дозы ультрафиолетового облучения, проникающего через сильно поврежденный озоновый слой, к концу ХХ века приведут к 1,6 миллионам случаям катаракты (заболевание глаз) и 300 тысячам случаев рака кожи по всему миру» («Вашингтон Пост», 1991 г.).
Итак, по прошествии длительного времени (спустя почти 20 лет) эти «катастрофические прогнозы не оправдались (и, слава Богу), — никакого падения урожайности не случилось, средний уровень ультрафиолета не вышел за пределы природных колебаний, и до сих пор окончательно не установлена связь возникновения рака с нарушением озонного слоя атмосферы.
Мнение казахстанского ученого
Известный казахстанский эколог из Научного Центра по экологии, кандидат географических наук Н. В. Попов:
— В своем отчете по глобальному исследованию и мониторингу озонового слоя Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) признает, что сокращение озонового слоя, предсказанное в 1994 году Экологической Программой ООН, было (как теперь выясняется), существенно преувеличено. Надо сказать, что многие авторитетные ученые неоднократно подчеркивали, что сокращение мощности озонового слоя Земли — процесс колебательный, пока достаточно слабо изученный, и вызванный, скорее всего, причинами, отличными от использования в быту и промышленности фреонов.
Приводились и другие научные предположения, резко противоречащие принятым международным сообществом версиям. Отметим только те возможные природные факторы, которые по масштабу своего воздействия на атмосферу многократно превосходят техногенное воздействие хлорфторуглеродов, среди которых: выбросы фреонов при вулканических извержениях (этой версии придерживается и российский академик П. Капица. прим. авт.), изменение солнечной активности, поступления в атмосферу метана из зон срединно-океанических хребтов, тектонических разломов (этот запах чувствуют задолго до землетрясения животные и рыбы . прим. авт.), причем объем газов, выделяющихся из этих источников, минимум на четыре порядка выше объемов промышленных выбросов всех фреоновых газов.
Начиная с 2001 года, то есть незадолго до заявленных в международных соглашениях сроков, появились официальные сообщения авторитетных организаций, осуществляющих мониторинг атмосферы Земли, о прекращении деградации и процессах восстановления озонового слоя. Однако не стоит забывать о том, что происходило не так давно.
Специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы озабоченно отмечали об уменьшении озонового слоя в атмосфере над станцией Халли — Бей (Антарктида) в период с 1977 по 1984 гг. на 40 %.
Вскоре аналогичный вывод сделали и другие исследователи: область пониженного содержания озона простирается далеко за пределы Антарктики и по высоте охватывает от 12 км до 24 км, — то есть значительную часть нижнего слоя стратосферы.
Данные исследований космического спутника «Нимбус-7» позволили оценить и состояние озонового слоя над Арктикой, — однако «истощение» озонового слоя над Северным Полюсом было не столь велико — около 9 %.
Если верить оценкам некоторых экспертов, то озона в атмосфере Земли с 1979 по 1990 гг. стало меньше в среднем на 8 %, в то время как скорость убыли озона достигала 0,5 % в год.
По опубликованным данным, исследователи НАСА подвели итоги двух научных проектов по наблюдению за концентрацией озона в верхних слоях стратосферы, то есть на высотах от 35 до 45 км, а также завершили интерпретацию данных по определению концентрации галогенов в атмосфере с помощью космической спутниковой аппаратуры.
Как известно, первый проект по мониторингу озона был начат еще в 1979 г., второй — в 1984 г.
Спутниковая аппаратура для слежения была доставлена на орбиту Земли космическим челноком «Дискавери» еще в 1991 г. Все эти мероприятия были продиктованы необходимостью в связи с угрозой расширения «озоновых дыр», представляющих определенную опасность с далеко идущими последствиями.
В 2003 г. американские ученые опубликовали результаты свежих исследований озонового слоя, из которых следовало, что он постепенно стал восстанавливаться, и, по оценкам экспертов, сравнивая цифры десятилетий прошлого (ХХ) века, можно предположить, что наметилась (слабая) тенденция к его восстановлению. Так, профессор Алабамского университета Майкл Ньючорч отметил, что темпы разрушения озонового слоя все более и более снижаются: «В 70-е и 80-е годы ХХ века озоновый слой разрушался примерно на 8 % за десятилетие, однако в 1990-е годы мы наблюдали резкое снижение, — озоновый слой разрушился лишь на 4 %. Исходя из этих данных, мы предполагаем, что в ближайшие несколько лет процесс разрушения озонового слоя Земли полностью прекратится».
Очевидно (и в явной форме подтверждено), что еще до ввода окончательного запрета на фреоны в 1996 г. началось резкое сокращение деградации озонового слоя. Тем не менее, далее исследователи заключают, что восстановление озонового слоя Земли, прежде всего, объясняется успехом выполнения соглашения о прекращении использования хлорфторуглеводов (ХФУ) — то есть соблюдения норм Монреальского Протокола.
Республика Казахстан присоединилась к Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, в 1997 году. В Законе РК «Об охране окружающей среды» указывается, что охрана климата и озонового слоя Земли осуществляется в соответствии с национальным законодательством и ратифицированными международными договорами.
Сейчас проводятся работы по сокращению использования озоноразрушающих веществ и изъятию их из обращения, а также внедрению новых технологий с применением веществ, не разрушающих озоновый слой.
В августе (пару недель назад) информационные агентства BBC, News, CNN, Independent сообщали, что озоновый слой Земли стал расти, размеры «озоновых дыр» стабилизировались и в будущем, скорее всего, будут уменьшаться.
Об этом же свидетельствуют данные, опубликованные национальным управлением океанологии и атмосферных исследований США, а также результаты исследований австралийских ученых. По свежим наблюдениям с космических спутников, размер «озоновой дыры» над Антарктикой, достигающий максимума к середине октября, приблизительно равен уровню последних трех лет и в будущем, вероятно, будет уменьшаться.
Складывается впечатление, что точность прогноза изменений озонового слоя оказывается на уровне, свойственном скорее астрологии, чем современной науке, — наряду с оптимистическими прогнозами появляются порой новые, неожиданные предположения об опасности восстановления озонового слоя! Так, в статье журнала «Нью сайентист» прямо указывается на мрачную перспективу в этом аспекте: «восстановление озонового слоя Земли может повлечь за собой неприятные последствия для всего человечества (!), что в конечном итоге может только усилиться загрязнение земной атмосферы.
По мнению авторов статьи, регенерация озонового слоя негативно повлияет на уровень содержания атмосферных гидроксилов — веществ, появляющихся в результате облучения ультрафиолетом, так как гидроксилы — своего рода «санитары воздуха», соединяясь с вредными веществами типа серы или метана, выводят их из атмосферы.
P.S. Автор считает, что не должно быть никаких иллюзий, — не стоит забывать о том, что США всё ещё не подписали Киотское международное соглашение. Мы не должны забывать о том, что «парниковый эффект» в атмосфере Земли создается именно из-за высокой концентрации в воздухе промышленных и прочих газовых отходов.
Профессор О. П. Мелехова:
— Реально в атмосфере никакого «отдельного» слоя озона нет. Это лишь название достаточно широкой области, где концентрация озона максимальна.
Пропускание атмосферой инфракрасного излучения зависит от содержания в ней «парниковых газов», к которым в первую очередь относятся пары воды, диоксид углерода, метан, хлорфторуглероды (ХФУ) — фреоны, хладоны, гемиоксид азота и т.п.
Источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются различные предприятия промышленности, транспорта, энергетики, коммунального хозяйства и т.п. загрязняющие вещества попадают в атмосферу в результате сжигания топлива непосредственно из бензо- и газохранилищ, при авариях.
Как известно, чемпионами по выбросу в атмосферу вредных веществ являются США, ещё не присоединившиеся к Киотскому протоколу. Не удивительно, что льды Гренландии давно уже начали таять. Парниковый эффект, по мнению климатологов, влекущий за собой изменения климата, вносит свои жесткие коррективы в условия нашего существования.
Сценарий фильма «Послезавтра» — возможно, создан человеком, обладающим даром предвидения, — так как ужасные события минувшего лета, в том числе и ураган «Катрина» — точное тому подтверждение.
Однако мы должны быть озабочены и собственной экологией.
В Алматы, подобно тому, как прохожие сорят на тротуарах (но за ними убирают дворники), многие автомобили ездят, совершенно не оснащенные катализаторами или оптимизаторами топлива, снижающими количество выхлопа газов, то есть практически «коптят» небо, только никакие дворники этого не смогут убрать. Картина хорошо видна уже с вершин наших гор (если подняться в небо). Озоновый слой, парниковый эффект, урбанизация и так далее — это слова. Наступит ли тот день, когда будет узаконен «параграф об обязательном оснащении всех транспортных средств, — дизельных и бензиновых катализаторами»?
Ведь небо над Алматы давно уже покрыто серым пледом смога…