Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Озоновая дыра — это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя, см., например, доклад Всемирной метеорологической организации[1]:
Эти и другие недавно полученные научные данные укрепили вывод предыдущих оценок в том, что совокупность научных доказательств свидетельствует о том, что наблюдаемая потеря озона в средних и высоких широтах в основном обусловлена антропогенными хлор- и бромсодержащими соединениями
Для определения границ озоновой дыры выбран минимальный уровень содержания озона в атмосфере в 220 единиц Добсона.
Площадь озоновой дыры над Антарктикой составляла в 2018 году в среднем 22,8 млн квадратных километров (в 2010—2017 годах среднегодовые величины колебались от 17,4 до 25,6 млн квадратных километров, в 2000—2009 годах — от 12,0 до 26,6 млн квадратных километров, в 1990—1999 годах — от 18,8 до 25,9 млн квадратных километров)[2].
Содержание
История
Озоновую дыру диаметром свыше 1000 км впервые обнаружили в 1985 году над Антарктидой, группа британских учёных Дж. Шанклин[англ.], Дж. Фармен[англ.], Б. Гардинер[англ.]. Каждый август она появлялась, а в декабре — январе прекращала своё существование. Над Северным полушарием в Арктике осенью и зимой существуют многочисленные озоновые мини-дыры. Площадь такой дыры не превышает 2 млн км, время её жизни — до 7 суток[3].
Озоновый слой поглощает разрушительную для живых клеток часть ультрафиолетового излучения Солнца. Поэтому в 1985 году была заключена Венская конвенция об охране озонового слоя. В сентябре 1987 года в Монреале был подписан Протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (Монреальский протокол). К 2016 году его подписали 197 государств. Он контролирует почти 100 химических веществ в нескольких категориях. Для каждой группы веществ, разрушающих озоновый слой, был установлен график поэтапного отказа от производства и потребления с тем, чтобы в конечном итоге отказаться от них полностью. В 1996 году было полностью прекращено производство хлорфторуглеродов, в настоящее время выводятся из обращения гидрофторуглероды[4][5][6].
В настоящее время озоновый слой постепенно восстанавливается. Ожидается, что антарктическая озоновая дыра исчезнет к 2060 году[5][6]. Согласно оценкам, надлежащая реализация Монреальского протокола поможет предотвратить 2 миллиона случаев рака кожи к 2030 году[4].
Механизм образования
Во время полярных ночей озон не образуется, так как ультрафиолет не воздействует на молекулы кислорода. Имея большую массу, молекулы озона опускаются к поверхности Земли и разрушаются, так как неустойчивы при нормальном давлении.
Роуланд и Молина предположили, что атомы хлора могут вызвать разрушение больших количеств озона в стратосфере. Их выводы были основаны на аналогичной работе Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна, которые показали, что оксид азота (II) (NO) может ускорять разрушение озона.
К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, монооксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой, образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона, приведены в статье про озоновый слой.
Последствия
Ослабление озонового слоя усиливает поток ультрафиолетовой солнечной радиации, проникающей в океанские воды, что ведет к увеличению смертности среди морских животных и растений[7][8].
Восстановление озонового слоя
Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны[9], процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому затягивания озоновой дыры не стоит ожидать ранее середины века[10]. В 2024 году учёные NOAA и НАСА спрогнозировали, что озоновый слой полностью восстановится к 2066[11]. По данным профессора Сьюзан Соломон, с 2000 по 2015 озоновая дыра над Антарктидой уменьшилась примерно на площадь Индии[12]. По оценке НАСА, в 2000 году среднегодовая площадь озоновой дыры над Антарктидой составила 24,8 млн км, в 2015 году — 25,6 млн км, в 2020 — 23,5 млн кв. км[13].
Заблуждения об озоновой дыре
|
|