О важности озонового слоя и последствиях его разрушения человечеству стало известно только в XX веке. Озоносфера представляет собой тонкую прослойку трёхатомного кислорода, находящуюся на высоте более 20 км. Впервые она была открыта в 1913 году французскими учёными Анри Буисоном и Шарлем Фабри.
Волшебный щит Земли
Бо́льшая часть озона сосредоточена на высоте 15−35 км над уровнем моря. Этот газ образуется в стратосфере при воздействии жёсткого ультрафиолетового излучение на молекулы двухатомного кислорода. Защитный щит появился на Земле около 500 млн лет назад.
Озон ограничивает прохождение ультрафиолета и отсекает его коротковолновую часть, в случае проникновения которой белковая форма жизни на Земле была бы уничтожена.
Прохождение этого сегмента спектра в нижние слои атмосферы имело бы катастрофические последствия:
- ожоги кожи и сетчатки;
- учащение онкологических заболеваний;
- разрушение цепочек ДНК;
- гибель кровяных телец;
- прекращения фотосинтеза у растений;
- гибель планктона в верхних слоях мирового океана.
Защитный слой начал постепенно образовываться в атмосфере на заре геологической истории Земли. Этот процесс происходил благодаря медленному накоплению кислорода вследствие фотосинтеза у микроскопичных водорослей. Когда его содержание достигло 10% от сегодняшней концентрации, сформировался озоновый щит, и жизнь смогла выйти из океана. До этого суша была безжизненной пустыней из-за убийственного коротковолнового излучения.
Разрушение защитного слоя
В 1985 году Британская антарктическая служба сообщила, что содержание озона над станцией Халли-Бей в период с 1977 по 1984 год, уменьшилось на 40%. Затем эту информацию подтвердили другие учёные, которые определили, что область утоньшения слоя простирается дальше Антарктиды и с каждым годом растёт.
В начале 80-х годов с помощью космического аппарата похожая дырка была найдена над Арктикой. Содержание озона в ней было уменьшено на 9%. Концентрация газа в стратосфере Земли уменьшилась в среднем на 5% в период с 1979 по 1990 год.
По данным экологического отдела ООН и всемирного метеорологического совета, признаки разрушения озоновой прослойки наблюдаются над Северной и частью Южной Америки, Европой, постсоветскими государствами, Новой Зеландией и Австралией.
В 1975 году ввиду чрезвычайной важности проблемы международная метеорологическая организация приняла проект о глобальном изучении и наблюдении за озоном, который был поддержан международной комиссией. В 1977 г. по инициативе ЮНЕП был принят мировой план действий, связанный со всеобщей угрозой защитному слою Земли.
Первым международным договором стала конвенция, подписанная в Вене 22 сентября 1988 года. Этот важный документ обязывал проводить систематические наблюдения за химическими и физическими процессами, происходящими в слое озона, а также изучать их влияние на здоровье людей.
Гипотезы возникновения озоновых дыр
Факт уменьшения озонового слоя очень сильно взволновал научный мир. Было проведено множество исследований и экспериментов с целью выявить причину проблемы и найти средство борьбы с ней.
Три гипотезы возникновения озоновых дыр:
- Причиной разрушения озона являются его химические реакции с другими соединениями в стратосфере. Хлор высвобождается из инертных веществ, которые применяются в качестве хладагентов в кондиционерах и холодильниках, а также используются при производстве пенопласта. Учёными было подсчитано, что одна молекула хлора способна уничтожить около 100 тыс. единиц озона. Бром, содержащийся в сельскохозяйственных химикатах против грунтовых вредителей, имеет разрушительную силу и проявляет себя в более высоких слоях атмосферы. А ещё немалый урон защитному щиту наносят азотные соединения из нитратных удобрений и последствия взрывов ядерных и нейтронных бомб. В условиях низких температур процесс разложения озона протекает наиболее интенсивно.
- Истончение слоя связано с уменьшением количества кислорода в стратосфере вследствие участившихся запусков космических аппаратов. Учёные допускают, что регулярные полёты 500 сверхзвуковых транспортных лайнеров в течение года способны уничтожить защитный слой наполовину. Такой же эффект будет от 85 реактивных ракет.
- Согласно третьей гипотезе, процесс возникновения озоновых дыр не связан с техногенной деятельностью человека, а имеет природные корни. В частности, из-за изменения атмосферной циркуляции потоки над Антарктикой направились вверх, в результате чего воздух из стратосферы смешался с нижними слоями, более бедными озоном.
Вполне допустимо, что все три гипотезы верны, а появление озоновых дыр связано со всеми перечисленными факторами.
В 1987 году в Монреале подписано международное соглашение об ограничении и дальнейшем отказе от производства веществ, разрушающих озон. Договор вступил в силу с 1 января 1989 года. В следующее десятилетие было проведено ещё 8 встреч, на которых был принят ряд дополнений к документу. Реализация Монреальского протокола и венской конвенции успешно выполняется.
Применение соединений, вредящих защитному щиту, сокращалось значительно быстрее, чем предполагалось.
К сожалению, продолжительность нахождения этих веществ в атмосфере довольно долгая. По наилучшим прогнозам, полное восстановление слоя наступит к 2050 году.
Хочется надеяться, что всеобщая проблема научит человечество с бо́льшим вниманием и осторожностью относится ко всем химическим соединениям, попадающим в атмосферу из-за антропогенной деятельности людей. Возможности влияния на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, что человек способен уничтожить всё живое и разрушить планету.