Проблема разрушения озонового слоя

Антропогенное загрязнение атмосферы приводит, с одной стороны, к разрушению озона в верхних слоях (озоновые дыры), с другой стороны – к увеличению его концентрации в нижних слоях атмосферы.

Важнейшей составной частью атмосферы, влияющей на климат и защищающей живые организмы на Земле от коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, является озоновый слой. Озон располагается в атмосфере повсеместно, но основная его масса сосредоточена на высоте 20–25 км, образуя своеобразный защитный озоновый экран планеты. Концентрация озона в нем равна 0,01–0,06 мг/м³, и если бы его можно было выделить в чистом виде, то толщина слоя составила 3–5 мм. Содержание озона выражается либо в сантиметрах (0,3–0,5), либо в единицах Добсона (миллиметры, умноженные на 100, т. е. 300–500 единиц).

Количество озона в атмосфере определяется балансом реакций его образования и разложения. В среднем в атмосфере Земли ежесекундно образуется и исчезает около 100 т озона. Механизм образования и разрушения озона в верхних слоях атмосферы следующий. В результате реакции диссоциации молекула кислорода под действием УФ-излучения Солнца распадается на 2 атома кислорода. Образовавшиеся радикалы либо соединяются между собой снова в молекулярный кислород, либо взаимодействуют с молекулой кислорода, образуя молекулу озона. Одновременно идет противоположный процесс распада молекул озона и образования О₂.

Важной особенностью озона является его способность поглощать жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца в интервале длин волн 200–320 нм. До поверхности Земли доходит солнечное излучение с длиной волны более 320 нм, а область спектра с длиной волны 200–400 нм называется биологически активным ультрафиолетом (БАУ).

В последние годы наблюдается тенденция снижения количества озона в верхних слоях атмосферы. В средних и высоких широтах северного полушария планеты такое снижение составило в среднем 3 %. Ученые-медики установили, что уменьшение концентрации озона на 1 % приводит к увеличению заболеваемости раком кожи (меланома) на 5–7 % – для европейской части это 6–6,5 тыс. человек в год. Кроме этого, уменьшение содержания озона вызывает заболевания глаз (катаракту), что приводит к слепоте. На молекулярном уровне УФ-лучи способны разрушать нуклеиновые кислоты, т. е. повреждать генетическую информацию организма. Общебиологическое действие ультрафиолетовой радиации выражается в гибели клеток, мутациях, и, в конечном счете, – стерилизации планеты.

Наиболее значительное уменьшение количества озона зарегистрировано над Антарктидой. Здесь его содержание за последние 30 лет снизилось в среднем на 45 %. Пространство, в пределах которого регистрируется уменьшение концентрации озона, получило название озоновой дыры. Размер дыры увеличивается ежегодно примерно на 4 %, и в настоящее время ее площадь превышает площадь США. Меньших размеров озоновая дыра фиксируется и над Арктикой. Все чаще отмечается появление так называемых «блуждающих» дыр площадью от 10 до 100 тыс. км² в других регионах, где потери озона достигают 20–40 % от нормального уровня.

Существенное влияние на состояние озона оказывает наличие в атмосфере таких загрязнителей, как оксиды азота, двуокиси углерода, метана, соединений хлора. Источниками веществ-разрушителей озонового слоя являются химическое производство, авиация, применение азотных удобрений в сельском хозяйстве, широкое использование фреонов в холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и гель-носителей в аэрозолях, выхлопные газы автотранспорта. Существуют разные варианты объяснений причины появления озоновых дыр, но большинство ученых считают главным виновником хлорфторуглероды (фреоны или хладоны). Молекулы этого газа называют «убийцами» озона. По данным американских ученых фреоны в 20 000 раз превосходят углекислый газ в создании парникового эффекта. Каждый атом хлора, высвобождающийся из фреонов в агрессивной среде озонового слоя, способен разрушить до 100 тыс. молекул озона. Осложняющим моментом является высокая устойчивость фреонов – попадая в атмосферу, они могут существовать в ней от 70 до 100 лет.

Наиболее интенсивно озон разрушается весной. Ученые объясняют это тем, что низкие температуры и повышенная облачность зимой способствуют высвобождению хлора из фреонов, а весеннее повышение температуры активирует его действие на озон.

Из других причин разрушения озонового экрана планеты называют интенсивное уничтожение лесов, которые являются основным источником молекулярного кислорода в атмосфере.

Второй аспект проблемы озона, которая относится к локальным проблемам, – увеличение его количества в нижних слоях атмосферы. Здесь его повышенная концентрация проявляет себя как сильный яд (класс опасности – II). У людей отмечается затрудненное дыхание, раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей. У растений озон вызывает разрушение хлорофилла, что влечет за собой нарушение процесса фотосинтеза и синтеза биомассы.

По оценкам специалистов количество озона в приземном слое возросло в 2 раза по сравнению с началом индустриальной эпохи и ежегодно увеличивается на 1–1,5 %. Основной причиной этого является фотохимические реакции продуктов сгорания ископаемого топлива в нижних слоях атмосферы под воздействием яркого солнца, в результате которых образуется озон (процесс образования фотохимического смога). Озон является тяжелым газом (молекулярная масса 48, в то время, как у воздуха – 29), поэтому он скапливается в приземных слоях. В связи с этим, наиболее опасными районами концентрации озона, являются придорожные полосы дорог с интенсивным автомобильным движением. Поэтому прогулки молодых мам с детьми по тротуарам вдоль дорог не являются полезными.

Дата добавления: 2015-05-09