Каждый школьник знает, что солнечный ультрафиолетовый луч является источником жизни на Земле. Однако избыток УФ-излучения может стать губительным для всех обитателей планеты.

Баланс между пользой и вредом ультрафиолета возможен исключительно за счёт озонового слоя Земли, который находится в её стратосфере на высоте 12-50 км. Наиболее плотный его пласт расположен на высоте 25 км. Благодаря сложному устройству пятого океана, на землю проникает дозированное количество УФ-излучения. Толщина озонового слоя в общем объёме атмосферы ничтожно мала, но его биолого-экологическая роль бесценна.

Как образуется озон?

Озон – производная кислорода. Находясь в стратосфере, молекула последнего попадает под химическое воздействие УФ-лучей и распадается на свободные атомы. Они, в свою очередь, имеют способность вступать в соединение с его другими молекулами. Такое взаимодействие атомов и молекул кислорода при наличии третьего тела приводит к возникновению нового вещества – озона.

Находясь в стратосфере, он стоит на страже теплового режима Земли и здоровья её обитателей, поглощая излишний ультрафиолет. Попадая в атмосферу нижних слоёв в большом количестве, он является вредоносным для тканей и дыхательных путей человека. Однако образоваться в тропосфере этот газ может в основном при помощи грозовых разрядов, что бывает не так часто.

Неприятное открытие

Разрушение озонового слоя стало предметом для обсуждения учёных всего мира ещё в конце 60-х годов. Тогда экологами начала подниматься проблема извержения в атмосферу реактивными двигателями ракет и самолётов продуктов сгорания в виде водяного пара и оксидов азота.

Тревогу вызвала способность оксида азота, который выбрасывается воздушным транспортом на высоте 25 км, как раз в области распространения щита Земли, уничтожать озон. В 1985-м Британская служба в Антарктике зафиксировала факт уменьшения содержания этого газа в атмосферных слоях на 40 % над станцией под названием «Халли Бей». Эти показатели были опубликованы экологами на основании многолетних исследований, проведённых с 1977 по 1984 гг.

Вслед за британскими учёными эта проблема была освещена группой исследователей из других стран. Они очертили зону пониженного содержания озона уже в более значительной части стратосферы, за границами Антарктиды. В связи с этими событиями стала подниматься проблема озоновых «дыр». Почему «дыр»? Потому что вскоре ещё одна была выявлена спутником Земли уже в зоне Арктики. Правда, она была меньше по размеру, а утечка озона составляла только около 9%.

Позднее выяснилось, что брешь может менять своё место расположения. Так, изучая атмосферу над Австралией, исследователи заметили перманентное возникновение озоновой дыры, вызывающее во время своего появления вспышку такого онкологического заболевания, как рак кожи. В целом принято считать, что с 1979 по 1990 гг. содержание этого газа в атмосфере Земли снизилось приблизительно на 5%.

Чтобы лучше представить себе озоновый щит, его обычно мысленно сжимают до плотности воды и накрывают им землю. Толщина покрова составляет 3-4мм, его максимум ложится на полюса, а минимум на область экватора. Самая большая концентрация газа приходится на 25-й километр стратосферы. Эта область находится над Арктикой. Плотный слой встречается также иногда на высоте 70 км, как правило в зоне тропиков. Тропосфера не имеет большого количества озона, так как она сильнее подвержена сезонным изменениям и загрязнениям различного характера. Стоит концентрации уменьшиться на один процент, как ровно на два процента увеличивается интенсивность агрессивного ультрафиолета возле земной поверхности. Действие жёсткого ультрафиолета на органику планеты можно сравнить с ионизирующими излучениями. Воздействие УФ отличается лишь большей длиной волны, а значит, меньшей глубиной проникновения и повреждения живых тканей.

Разрушение озонового слоя может создать причины для ЧС, связанных с избыточным нагревом, увеличением скорости ветра и циркуляцией воздушных масс, что обычно приводит к образованию новых пустынных областей и снижению урожайности сельского хозяйства.

Недруги озона

Газ, который закрывает в виде щита нашу планету, разрушается, потому что его повреждают вещества, такие как хлорфторуглероды – фреоны, окислы азота, окислы алюминия.

Всё это, как ни грустно, результат технического прогресса. Становится очевидным, что виновником повреждения озонового слоя является человек и его деятельность на земле . Существует, как минимум, три причины возникновения озоновых дыр антропогенного характера:

• Выброс в воздух хлорфторуглеродов в процессе производства и использования бытовой техники, химических продуктов и косметической продукции.
• Выброс в стратосфере отработанных газов суперлайнерами и ракетоносителями.
• Полёты на высоте вредоносны для озона.

Трудно себе представить современную жизнь без холодильников, кондиционеров, огнетушителей, растворителей и очистителей, без косметических средств в виде ароматных дезодорантов в аэрозольных баллончиках. Однако все эти блага цивилизации содержат вещества под названием «фреоны», которые являются причиной истончения и разрыва озонового слоя Земли.

Учёные Калифорнийского университета в 1974 году высказали гипотезу, которая вскоре стала научным фактом. По их мнению, основным разрушителем озонового слоя является хлорфторуглерод. В 1996 году теория подтвердилась. Этот исследовательский труд был отмечен Нобелевской премией. Проблема разрушения озона опасна ещё и тем, что фреоны, попадая в атмосферу, очень долго, в течение десятилетий, взаимодействуют с ультрафиолетом, выделяя при распаде свободный хлор, который и губит молекулы озона. В докладе Гринпис 1995 года внимание общественности было обращено на тот факт, что разрушение озонового слоя есть следствие функционирования 3 развитых экономик мира. Озоновые дыры на 31% создаются промышленностью США, на 12% – Японии и на 9% – Великобритании.

Покорение и изучение космического пространства стало вызовом для человечества и двигателем к прогрессу. Сегодняшний день ставит на одну чашу весов пользу и вред, которые может получить цивилизация, продолжая исследовать неизведанное и, одновременно, создавая проблему для существования жизни на своей родной планете в виде выбросов вредных газов, разрушающих защиту в атмосфере. В течение одного полёта «СпейсШатл», выделяя больше сотни тонн хлора и его соединений, способен уничтожить 10 млн тонн озона. Триста запусков могут совершенно уничтожить весь озоновый слой. Однако следует отметить, что не все ракетные системы одинаково опасны для целостности атмосферы Земли.

Меры для защиты и восстановления озонового слоя

Преобразование климата планеты, потери урожайности в сельском хозяйстве и продуктивности в области животноводства, необратимые изменения на поверхности и уменьшение видового разнообразия Мирового океана, снижение иммунитета людей и распространение онкологических заболеваний – таковыми могут быть последствия разрушения озонового слоя т.е. избыточного жёсткого ультрафиолета,

В результате подтверждения факта, что каждый атом хлора является убивающим для 100 тыс. молекул озона, начались выступления и протесты активных защитников окружающей среды против применения аэрозольных баллончиков, которые выделяют хлофторуглероды.

Это привело к тому, что в 1978 году их производство окончательно запретили. Поисками замены ХФУ учёные занялись, как только была экспериментально доказана их способность распадаться в стратосфере на атомы хлора и разрушительно действовать на озон. Для наполнения аэрозолей уже найдена альтернатива фреону в виде пропан-бутановой смеси. Она не уступает по своим качествам ХФУ, поэтому используется в химической и косметической промышленности многих стран.

Сложнее оказалось выявить вещества для замены фреона в хладоустановках, хотя и эта проблема постепенно находит своё решение. Одним из них является аммиак, несмотря на то, что он уступает ХФУ по физическим показателям.

После официального заявления о нежелательных последствиях для жизнедеятельности планеты по причине разрушения озонового слоя стало понятным, что этой проблемой следует заниматься серьёзно и без международного сотрудничества здесь не обойтись. 1977 год запомнился программой Организации Объединённых Наций относительно защиты окружающей среды. Появился план действий по восстановлению озонового слоя. Составлен список, в котором перечислены вещества агрессивного характера, которых следует избегать в производстве и принимать меры по сокращению их применения.

В 1987 году был подписан протокол в Монреале, согласно которому установили контроль за использованием и производством фреонов, которое к 2010 году предполагалось завершить. И хотя выпуск такого ХФУ, как фреон R12, всё-таки прекратился к 2010 году, это вещество всё ещё способно попадать и сохранять свою вредоносную активность в стратосфере на протяжении ста лет. Максимальная концентрация хлора в атмосфере отмечалась в 1993 году. На протяжении всех последующих лет его содержание снизилось до 15 %. К 1997 году содержание озона в стратосфере постепенно стало увеличиваться.

Мировое сообщество ведёт последовательную борьбу за озоновый слой. Так в 2007 году все подписанты Монреальского протокола проголосовали за ускорение исключения из обращения ХФУ, сокращение производства и применения хлорфторуглеродов до 2015 года на 90%.

Говорить о полном восстановлении озонового слоя ещё преждевременно. Однако при условии участия в устранении этой проблемы стран всего мира перспективы её решения становятся обозримыми в ближайшем будущем.

Открытый характер атмосферы как системы обусловливает возможность тесных связей ее с подстилающей поверхностью, биосферой и Космосом. Влияние космических, солнечных, ультрафиолетовых лучей оказывается во всей толще атмосферы, но больше всего - в озоновом слое. Озоновый слой - это слой атмосферы (стратосфере), в пределах которого концентрация молекул озона (03) в десять раз выше, чем у поверхности Земли.

Озон в переводе с греческого означает "ароматный". Такое название ему дал немецкий химик Кристиан Фридрих Шонбейн, который почти всю жизнь работал в Швейцарии, был профессором Базельского университета. В 1839 г.. Он описал химические методы получения озона. Сам озоновый слой открыли в 1913 г. Шарль Фабри и Анри Буисон. В 20-х годах XX в. исследованиями озонового слоя активно занимался профессор оксфордского университета Гордон Добсон9 в честь которого названа единица измерения толщины озонового слоя - единица Добсона. Исследователь установил мировую сеть наблюдения за озоновым слоем, которая работает с 1928 г.. До сих пор.

Озон наблюдается в слое воздуха от земной поверхности до высоты около 70 км, но основное его количество сосредоточено на высоте 20-55 км. Общее содержание озона в атмосфере, если его привести к нормальному давлению (1013,2 гПа) при температуре 0 ° С, колеблется от 1 до 6 мм. Эту величину принято называть приведенной толщиной слоя озона или его общим количеством. Этот газ, несмотря на его чрезвычайно малое количество, играет очень важную роль в физических процессах верхних слоев атмосферы (стратосфере и мезосферы). Атмосферный озон считается наиболее важным энергетическим частью стратосферы. Он поглощает около 1% всей солнечной радиации, падающей на Землю. Благодаря этому на указанных высотах температура воздуха возрастает до значений, приближающихся к нулю. Вертикальный и горизонтальный распределение температуры в стратосфере, а также барическое поле, режим ветра и, в частности, струйные течения непосредственно связанные с озоном атмосферы.

С точки зрения экологии не менее важно то, что озон определяет ультрафиолетовый климат нашей планеты. Он ограничивает коротковолновую часть солнечного спектра (а также аналогичную часть спектра звезд и Космоса) и не пропускает к земной поверхности излучения короче 290 нм, в случае прохождения которого жизнь на Земле в современной белковой форме было бы невозможным. В случаях проникновения этой радиации к земной поверхности она подавляет фотосинтез у растений, вызывает ожоги кожи и сетчатки глаза, разрушает кровяные тельца и молекулы ДНК, способствует росту злокачественных опухолей и тому подобное. И если человек, а также животные и организмы, не связанные с фотосинтезом, сразу не пострадают от повышения ультрафиолетовой радиации, то наземные растения абсолютно беззащитны перед ней, а их гибель нарушит экологические цепи питания, что приведет к невосполнимым потерям для всей биосферы. Озон является своеобразным защитным экраном для всего живого на Земле.

Почти весь атмосферный озон сосредоточен в нижней стратосфере, и общее содержание его подвержен периодических и непериодических изменений. Увеличение содержания озона в стратосфере способствует уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности, так как он поглощает солнечную радиацию не только в ультрафиолетовой, но и в видимой и близкой к видимому инфракрасной частях спектра. Несомненно, что увеличение содержания озона в стратосфере приводит к увеличению ее нагрева. При этом температура, давление и циркуляция тропосферы также испытывают соответствующих изменений. Климат чутко откликается даже на незначительные изменения солнечной радиации. Итак, с озоном можно связывать как природные, так и искусственные изменения климата, а также зависимость климата от солнечной активности. Искусственное изменение климата - это последствия изменения содержания озона в атмосфере (пока, к сожалению, только в сторону его уменьшения).

Именно озон является причиной голубого цвета неба. В атмосфере озон образует озоносферу - важнейшую часть атмосферы, которая влияет на климат и защищает все живое от ультрафиолетового излучения. Максимальная концентрация озона - на высоте 18-5 км. Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 20-25 км от земной поверхности. Этот слой называется озоновым экраном.

В 1985 г.. Специалисты из Британской антарктической службы исследования атмосферы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Вей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г.. На 40%. Вскоре это подтвердили и другие исследователи, которые доказали, что область пониженного содержания озона выходит за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, то есть значительную часть нижней стратосферы. В сентябре и октябре над Антарктидой теряется около 70% озона, составляет около 3% всего озона атмосферы. Самым пространством, в котором тщательно исследовался озоновый слой над Антарктидой был международный Самолетный Антарктический озоновый эксперимент. В течение эксперимента ученые из четырех стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и собрали детальные данные о размерах "дыры" и химические процессы, которые там происходят. В начале

80-х годов по измерениям со спутника "Нимбус-7" аналогичная "дыра" была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала значительно меньшую площадь и снижение уровня озона в ней было не столь существенное - около 9%. В среднем на Земле с 1979 по 1990 г.. Содержание озона уменьшилось на 5%.

Было выдвинуто несколько гипотез относительно объяснения возникновения "озоновой дыры" и отправлено несколько экспедиций для того, чтобы отсеять неправильные гипотезы. Первая гипотеза - это атмосферная циркуляция. Схема циркуляции могла постепенно измениться так, что над Антарктидой потоки воздуха устремились вверх. В результате стратосферного воздух, обогащенный озоном, замищувалося воздухом из тропосферы - нижнего десятикилометрового слоя, содержащего мало озона. Но измерения, наоборот, показали, что на самом деле воздух, заполняет "озоновую дыру", поступает из высших слоев, где озона обычно много.

Вторая гипотеза - химические реакции. В одной из первых таких гипотез речь шла о том, что вокруг "озоновой дыры" могут в повышенных концентрациях присутствовать соединения азота, которые являются важнейшими агентами в разрушении озона. Причиной повышения концентрации считались солнечная активность и атмосферная циркуляция. Более достоверной есть альтернативная химическая теория, согласно которой образование "озоновой дыры" происходит в результате действия соединений хлора, поступающих в атмосферу в основном из числа антропогенных хлорфторуглеродов (ХФУ). Эти инертные соединения, используемые в качестве хладагенты для кондиционеров и холодильников, как химические агенты для производства пенопластов, могут храниться в атмосфере от 50 до 100 лет. Когда они достигают середины стратосферы, расположенной на высоте около ЗО км, ультрафиолетовое излучение разрывает их. Хлор, высвобождается из молекул ХФУ, сначала существует в виде свободного хлора или реагирует с озоном, образуя закись хлора СЮ. Обе формы вступают в дальнейшие реакции, образуя устойчивые соединения - резервуары хлора. Они состоят из различных форм соляной кислоты HCl, образующийся при реакции свободного хлора с такими компонентами, как метан и нитрат хлора. Резервуары хлора не разрушают озон - в таких соединениях хлор остается инертным и не может реагировать с озоном. Первые компьютерные модели показали, что ХФУ не могут значительно повлиять на озоновый слой, то есть некоторая часть свободного хлора может разрушить только небольшую часть озона. Очевидно, что механизм высвобождения хлора из резервуаров.

Итак, хлор - катализатор реакции распада озона. Совершив цикл один раз, хлор повторяет его много раз, пока не покинет стратосферу не будет ли отключено. Ученые вычислили, щ0 за время длительного пребывания в стратосфере каждый атом хлора уничтожает почти 100 тыс. Молекул озона, и тем самым пропускает к земной поверхности столько же ультрафиолетовых фотонов. Фреоны (хлорфторметаны) техногенного происхождения, попадая в стратосферу, накапливаются там и тоже разрушают озон. К этой разрушительной силы прилагаются азотные удобрения, синтез нитросоединений ядерные взрывы. Особую опасность имеют взрывы нейтронных бомб, способных вдребезги разрушить озоновый экран над целыми регионами (экологические войны). Важность этой проблемы признали подразделения ООН, в частности, этой проблемой начала заниматься Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП).

Итак, "озоновая дыра" - это локальное снижение концентрации озона в стратосфере на 10-40%, связано с действием фреонов, уменьшением количества кислорода при запусках космических кораблей и полетами реактивных самолетов (рис. 5.4). Отчетливо проявляется при чрезмерно низких температурах. К значительному уменьшению мощности озонового слоя привело рост во второй половине XX в. антропогенной нагрузки в виде постоянного выделения хлор и бромвмисних фреонов (СГС). Согласно другой гипотезе, процесс образования "озоновых дыр" в значительной степени естественный и не связан исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации.

Рис. 5.4.

Это открытие обеспокоило как ученых, так и широкую общественность, поскольку означало, что слой озона, который покрывает нашу планету, находится в большей опасности, чем считалось ранее. Истончение этого слоя может привести к серьезным последствиям для человечества. Снижение концентрации озона только на 1% приводит к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли в среднем на 2%. Этот вывод подтверждается измерениями, проведенными в Антарктиде. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет подобный ионизирующего излучения, однако из-за большей, чем в у-излучения, длина волны, он не способен проникать глубоко в ткани, а потому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет имеет достаточно энергии для разрушения ДНК и других органических молекул, вызывающий рак кожи, особенно мимолетные злокачественную меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги кожи и роговицы. Уже сегодня во всем мире заметно увеличилась заболеваемость раком кожи, однако множество других факторов (например, популярность загара) не позволяет однозначно утверждать, что этому способствовало лишь уменьшение содержания озона.

Жесткий ультрафиолет (УФ) плохо поглощается водой, поэтому очень опасен для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, который живет в приповерхностном слое воды, при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать, даже погибнуть. Планктон - основа пищевых цепочек всех морских экосистем, поэтому есть угроза, что всю жизнь приповерхностных слоев морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но в случае увеличения дозы могут пострадать и они. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, человечество легко найдет средство защиты от жесткого УФ, но при этом рискует умереть от голода.

Стратосферный озоновый экран очень чувствителен к современным техногенных воздействий, достигли угрожающих масштабов. Считается, что 500 сверхзвуковых транспортных самолетов, если они будут регулярно летать на высотах максимального содержания озона в течение года, способны уменьшить его общее содержание вдвое. Запуски космических ракет любого назначения создают "дыры" в озоносфере диаметром в сотни километров. Достаточно 85 таких пусков в течение года, чтобы получить такой же результат разрушения озона.

Абсолютные значения содержания озона крупнейшие в высоких широтах при значительных среднемесячных показателях. Частым и значительным экстремальным отклонением подвергается содержание озона в атмосфере континентальной части средних широт. Особенно часто здесь повторяются отрицательные аномалии, то есть "дыры". Чаще всего значительные экстремумы для озонового слоя наблюдались над Москвой и Будапештом, несколько меньше - над Канадой, Норвегией, Данией, Чехией, а также Санкт-Петербургом, Киевом, Тбилиси.

Впервые мысль об опасности разрушения озонового слоя была высказана еще в конце 1960-х годов. Тогда считалось, что основную опасность для атмосферного озона составляют выбросы водяного пара и оксидов азота (г40х) из двигателей сверхзвуковых транспортных самолетов и ракет. Однако сверхзвуковая авиация развивалась значительно менее бурными темпами, чем предполагалось. На сегодня в коммерческих целях используется только "Конкорд", совершающий несколько рейсов в неделю между Америкой и Европой, с военных самолетов в стратосфере летают практически только сверхзвуковые стратегические бомбардировщики и разведывательные самолеты типа ЭК-71, Такая нагрузка вряд ли представляет серьезную угрозу для озонового слоя. Выбросы окислов азота с поверхности Земли в результате сжигания ископаемого топлива, массового производства и применения азотных удобрений также определенным образом опасные для озонового слоя, но окиси азота неустойчивы и легко разрушаются в нижних слоях атмосферы. Запуски ракет также происходят не очень часто, однако, хлоратни твердые топлива современных космических систем, например, в твердотопливных ускорителях "Спейс-Шаттл" и "Ариан", могут наносить серьезный локальной вреда озоновому слою в районе запуска.

В 1974 г.. Ученые Калифорнийского университета пришли к выводу, что хлорфторуглероды могут разрушать озон. С тех пор так называемая хлорфторвуглецева проблема стала одной из основных в исследованиях загрязнения атмосферы. ХФУ уже более 60 лет используются как "хладагент" в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, при химической чистке одежды, в производстве пенопластов. Когда рассматривались как идеальные для практического применения химические вещества, поскольку они очень стабильны и неактивны, а значит, нетоксичны. Но именно инертность этих соединений делает их опасными для атмосферного озона. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере, как это происходит с большинством оксидов азота, и в конце концов проникают в стратосферу. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты примерно 25 км, где концентрация озона максимальна, то подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения, которое не проникает ниже вследствие экранирующей действия озона. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ, они распадаются на компоненты, обладающие высокой реакционной способностью, в частности, атомный хлор. Таким образом, ХФУ переносят хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы в стратосферу, на высоту с наибольшей концентрацией озона.

В результате 1 атом хлора может разрушить до 100 тыс. Молекул озона, прежде чем будет отключено или вернется в тропосферу. Сегодня выбросы ХФУ в атмосферу оцениваются миллионами тонн, но нужно отметить, что даже в случае полного прекращения производства и использования ХФУ немедленного результата достичь не удастся: действие ХФУ, что уже попали в атмосферу, будет продолжаться, как минимум, еще несколько десятилетий.

Несмотря на это, многие страны начали принимать меры по сокращению производства и использования ХФУ. С 1978 гг. В США было запрещено использование ХФУ в аэрозолях. К сожалению, их использование в других отраслях ограничено не было. 1987 23 наиболее развитые страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ до 1999 г.. В половину по сравнению с уровнем 1986 Для использования в качестве пропеллента в аэрозолях уже найден заменитель ХФУ - пропан-бутановая смесь, которая при физическими параметрами почти не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасное. Такие аэрозоли уже используют во многих странах мира. Сложнее с холодильными установками - вторым по величине потребителем фреонов. Ведь из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам. Хорошие результаты применения фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки новых заменителей и уже достигнуты неплохие практические результаты, но полностью эта проблема еще не решена.

Использование фреонов продолжается и уровень ХФУ в атмосфере пока не стабилизируется. Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновых условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, далеких от промышленных и густонаселенных районов - концентрация фреонов растет со скоростью 5-9% в год. Содержание в стратосфере фотохимически активных соединений хлора сегодня в 2-3 раза выше по сравнению с уровнем 50-х годов XX в., К началу интенсивного производства фреонов.

Кроме хладагентов, к особо опасным "врагов" атмосферы принадлежит также метилбромид. Этот газ используют в сельском хозяйстве как средство защиты растений. Но метилбромид уничтожает не только вредителей в почве, но и озон в атмосфере, причем даже в высших слоях, чем фреоны. Подсчитано, что разрушительная сила атома брома в 80 раз больше, чем атома хлора. Бром, содержащийся в метилбромид, гораздо опаснее для стратосферного озона, чем хлор с фреоновых газов. В Германии фермеры широко применяли метилбромид при выращивании картофеля и сахарной свеклы, а 1982 его использование было запрещено, но не из-за угрозы разрушения озонового слоя (тогда об этом еще не было), а из-за опасности для грунтовых вод.

Европейский Союз уже почти полностью отказался от использования метилбромида. Исключение составляют только Испания и Италия, где очень распространено выращивание тепличных культур, в частности, томатов и огурцов. В США метилбромид применяют в основном на цветочных и клубничных плантациях в Калифорнии и Флориде. Как известно, сельское хозяйство США отличается своей монокультурность, то есть фермер, который имеет, например, плантации клубники во Флориде, выращивает только их, и к тому же, много лет подряд. Проблема заключается в том, что в почвах размножается огромное количество вредителей, которые специализируются на определенных культурах. В таких случаях используют метилбромид, который является очень агрессивной ядом. Отказ от метилбромида практически означает отказ от монокультурного хозяйствования, а для фермеров это связано с риском и финансовыми убытками. Жесткая конкуренция на рынке не позволяет делать перерывы в производстве.

Итак, прогнозы, которые предполагали, что при сохранении современного уровня выбросов ХФУ к середине XXI в. содержание озона в стратосфере может упасть вдвое, возможно, были очень пессимистичными. Во-первых, "дыра" над Антарктидой во многом является следствием метеорологических процессов. Образование озона возможно только при наличии ультрафиолета, то есть во время полярной ночи не происходит. Зимой над Антарктикой образуется устойчивый вихрь, препятствующий притоку богатого озоном воздуха со средних широт, поэтому к весне даже небольшое количество активного хлора способна нанести серьезный ущерб озоновому слою. Такого вихря почти не над Арктикой, поэтому в Северном полушарии снижение концентрации озона значительно меньше. Многие исследователи считают, что на процесс разрушения озона влияют полярные стратосферные облака. Эти высотные облака, которые гораздо чаще наблюдаются над Антарктикой, чем над Арктикой, образуются зимой, когда нет солнечного света, и в условиях Антарктиды температура в стратосфере падает ниже -80 ° С. Можно предположить, что соединения азота конденсируются, замерзают и остаются связанными с облачными частицами, соответственно, они лишены возможности вступить в реакцию с хлором. Все это свидетельствует о том, что ХФУ способны вызвать значительное снижение концентрации озона только в специфических атмосферных условиях Антарктиды, а для заметного эффекта в средних широтах концентрация активного хлора должна быть намного выше. Во-вторых, при разрушении озонового слоя жесткий ультрафиолет начнет проникать глубже в атмосферу. А это означает, что образование озона будет происходить по-прежнему, но только немного ниже, в области с большим содержанием кислорода.

Хотя первые пессимистические оценки и были пересмотрены, это ни в коем случае не означает, что проблемы нет. Скорее стало понятно, что нет необходимости, "катастрофической" опасности. Даже самые оптимистичные оценки предсказывают при современном уровне выбросов ХФУ в атмосферу серьезные биосферные нарушения во второй половине XXI в., Поэтому сокращать использование ХФУ все же необходимо.

Вследствие своей химической активности, молекулы озона (O3) могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главные вещества, способствующие разрушению молекул озона:

Простые вещества - водород (Н2), атомы кислорода (О), хлора (Сl), брома (Вr)

Неорганические соединения - хлороводород (HCl), монооксид азота (NO)

Органические соединения - метан (СН4), фторхлор- и фторбром-фреоны, которые выделяют атомы хлора и брома.

Оксиды азота играют важную роль в реакциях разрушения озона в средней стратосфере. Несмотря на то, что азота в атмосфере больше, чем любого другого газа, образование его оксидов непосредственно из молекулярного азота незначительно, поскольку молекула N2 очень стабильная, фактически инертна. Для ее распада нужно много энергии, например, разряд молнии или очень жесткое излучение, солнечные протоны или галактическое излучение. В стратосфере этого нет, поэтому основным источником оксидов азота (NO х) является закись азота (N20), который образуется на поверхности Земли и в океанах в основном в результате деятельности бактерий. Но "вклад" человека в этот процесс сегодня составляет почти треть от общего количества закиси азота.

В связи с этими проблемами, уже в 1975 Всемирная метеорологическая организация впервые выступила с заявлением о влиянии на озоновый слой деятельности человека и его возможные последствия и приняла проект "Глобального изучения и мониторинга озона", который поддержала также Международная комиссия по атмосферного озона. А в 1977г. По инициативе ЮНЕП было проведено специальное совещание экспертов из озона, которая приняла "Мировой план действий по озоновому слою". Первым международным договором, регулирующим этот вопрос, стала Венская конвенция об охране озонового слоя, которое было подписано 1985 в Вене (Австрия), она вступила в действие 22 сентября 1988 Этот международно-правовой документ обязывает государства-участники проводить исследования и систематические наблюдения за химическими и физическими процессами, которые могут влиять на озоновый слой, по влиянию изменений состояния озонового слоя на здоровье человека, изменениями климата и др. За выполнением Венской конвенции следит Конференция Сторон конвенции.

1987 в Монреале было подписано международное соглашение об уменьшении и последующий отказ от производства веществ, разрушающих озоновый слой. Монреальский протокол по веществам, истощающих озоновый слой - это международный договор, созданный для защиты озонового слоя путем прекращения или ограничения производства определенных веществ, которые считались причинами истощения озона. Договор вступил в силу 1 января 1989 После этого участники провели еще восемь встреч, на которых принимались дополнения к договору; в 1989 г.. (Хельсинки), 1990 (Лондон), 1991 (Найроби), 1992 (Копенгаген), 1993 (Бангкок), 1995 (Вена), 1997 (Монреаль) и 1999 (Пекин). Договор был почти всемирно принятый и эффективно выполняется, и тогдашний Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан назвал его "возможно, одной из самых успешных международных соглашений на сегодня".

Монреальский протокол является неизменным спутником Венской конвенции об охране озонового слоя. Нормы этого документа имеют более конкретный, уточняющий характер, чем нормы Венской конвенции. В нем содержится перечень веществ и продуктов, которые разрушают озоновый слой. К ним относятся кондиционеры в легковых и грузовых автомобилях, холодильники, морозильные камеры, льдогенераторы, аэрозольные продукты, фторполимеры и тому подобное. Реализация Венской конвенции и Монреальского протокола в Западной Европе успешно закончилась. Там использования веществ, разрушающих озоновый слой, сокращалось даже быстрее, чем это было предусмотрено в Протоколе. К сожалению, длительность сохранения этих веществ в атмосфере означает, что даже при таких ускоренных темпов вывода по потреблению этих веществ озоновый слой, возможно, полностью восстановится лишь после 2050

Жизнь на Земле зависит от энергии Солнца. Поступает эта энергия на Землю в виде света видимого излучения, а также инфракрасного и ультрафиолетового излучений. УФ-излучение несет наибольшую энергию и является физиологическое активным, то есть интенсивно действует на живое вещество, приводит к нарушению структуры белков и нуклеиновых кислот и в конце концов к гибели клеток.

Что же защищает нас и всю биосферу от губительного действия «жесткого ультрафиолета»? Озоновый щит Земли.

На высотах 20-50 км воздух содержит повышенное количество озона. Озон образуется в стратосфере за счет кислорода, который поглощает «жесткое» УФ-излучения. От его негативного воздействия наш организм умеет защищаться, синтезируя в коже слой темного пигмента ‒ меланина (загар). Однако это вещество образуется довольно медленно. Поэтому длительное пребывание на весеннем солнце, когда кожа еще не насыщенна меланином, вызывает ее покраснение, головная боль, повышение температуры тела.

В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Над Антарктидой обнаружена «дыра», в которой содержание озона меньше обычного на 40-50 %. Площадь «дыры» из года в год увеличивается и сегодня уже превышает площадь материка Антарктиды. В результате повысился УФ-фон в странах, расположенных в южном полушарии, ближе к Антарктиде, прежде всего в Новой Зеландии. Медики этой страны охвачены тревогой, констатируя значительный рост заболеваний, связанных с повышением УФ-фона (рак кожи и катаракта). Жители Веллингтона, пытались использовать каждый погожий день (их там бывает не так уж много) для отдыха на воздухе, сегодня опасаются появляться на пляжах. Тревожные сообщения поступают также и из северного полушария: и здесь обнаружено озоновую «дыру» (над Шпицбергеном), правда, не такое большое, как антарктическая.

Уменьшение содержания озона в атмосфере угрожает снижением урожаев сельскохозяйственных культур, заболеваниями людей и животных, увеличением количества вредных мутаций. Если озоновый слой исчезнет совсем, то это приведет к гибели по крайней мере наземной биоты.

Основной источник озоно-разрушающих веществ ‒ деятельность человека.Современная промышленность широко использует так называемые фреоны (хлорфторметаны) ‒ как хладагенты в бытовых холодильниках, как аэрозольные разбрызгиватели в баллончиках с краской, лаком, парфюмерией, для очистки полупроводниковых схем. Для человека пары фреонов не вредны. И они чрезвычайно устойчивой могут сохраняться в атмосфере до 80 лет.

Разрушение озонового слоя происходит так:

Активное функционирование химической промышленности, выпускающей вещества, содержащие хлор и бром, вызывает накопление в атмосфере озоно-разрушающих газов (ОРГ);

ОРГ поднимаются на высоту 20-50 км над поверхностью Земли, где расположен озоновый слой (особенно благоприятны для этого в приполярных районах);

Солнечные лучи действуют на техногенные газы, из которых выделяется хлор:

CF 2 Cl 2 (CFCl 3) + hν = Cl

Хлор разрушает озон, превращая его в кислород;

O 3 + Cl = ClO + O 2

При этом каждый атом хлора способен разложить 100 тыс. молекул озона.

К разрушению озонового слоя приводит и военная деятельность, в частности запуск баллистических ракет, их двигатели выбрасывают в атмосферу большое количество оксидов азота. При каждом запуске ракеты в космос в озоновом слое образуется огромная «дыра», которая затягивается лишь за несколько часов. Мировая общественность узнала о преступных опыты милитаристов относительно воздействия на озоновый слой планеты. В 70-е годы американские военные рассеяли в стратосфере над одним из безлюдных островов в Тихом океане специальные химические вещества, в результате чего в озоновом слое над этим островком образовалась «дыра», которая затянулась только через много часов. В результате на острове погибла почти вся наземная биота: пальмы и другие растения, животные, микроорганизмы; из позвоночных животных осталось несколько крупных черепах (их спас толстый костяной панцирь), но они ослепли ‒ сетчатка глаз их была сожжена ультрафиолетом.

Загрязнение атмосферы может принять опасный характер в течение какого-то определенного времени на той или иной территории. Это может произойти как в результате аварийных ситуаций, так и вследствие изменения погодных условий. При изменении температур туман, загрязненный дымом, прижимается к поверхности земли, образуя так называемый "смог", вызывающий раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, а также обострение заболеваний легких. Описаны случаи, когда это приводило к трагическим последствиям - повышению смертности больных детей и стариков.

Последствия разрушения озонового слоя.

Считают, что уже в 1973 году фреонами был разрушен 1% озонового слоя, к 2000 году будет разрушено 3% , а к 2050 году-10%.

Разрушение озонового слоя особенно значительно над полюсами Земли и в зонах полета космических аппаратов и сверхзвуковой авиации.

Особенно опасны для озонового слоя ядерные взрывы в атмосфере, так как в него поступает при этом хлор, оксиды азота. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20% и более. Сокращение концентрации О3 в озоновом слое приведет к массовым раковым заболеваниям кожи у людей, замедлению фотосинтеза и гибели некоторых видов растений.

Таким образом, разрушение озонового слоя приведет к уничтожению всего живого на Земле.

Среда обитания человека - окружающая среда - характеризуется совокупностью физических, химических и биологических фактов, способных при определенных условиях оказывать прямое или косвенное немедленное или отдаленное воздействие на деятельность и здоровье человека.

Химические загрязнения среды и здоровье человека.

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств.

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения, ухудшается качество продуктов сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климат отдельных регионов и состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны. Поступающие в атмосферу оксиды углерода, серы, азота, углеводороды, соединения свинца, пыль и т.д. оказывают различное токсическое воздействие на организм человека.

Приведем свойства некоторых примесей:

СО- Бесцветный и не имеющий запаха газ. Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую систему, вызывает удушье Токсичность СО возрастает при наличии в воздухе азота, в этом случае концентрацию СО в воздухе необходимо снижать в 1.5 раза.

Оксиды азота.NO, N2O3,NO5,N2O4.В атмосферу выбрасывается в основном диоксид азота NO2– бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они взаимодействуют с углеродами выхлопных газов, где образуют фотохимический туман - смог. Отравленный оксидами азота воздух начинает действовать с легкого кашля. При повышении концентрации NO, возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочки оксиды азота образуют кислоты HNO3и HNO2 , которые приводят к отеку легких.

SO2- бесцветный газ с острым запахом, уже в малых концентрациях (20-30 мг/м3) создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Углеводороды(пары бензина, метана и т.д.).

Обладает наркотическим действием, в малых концентрациях вызывает головную боль, головокружение и т.п. Так при вдыхании в течение 8 часов паров бензина в концентрации 600 мг/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Альдегиды.

При длительном воздействии на человека альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышении концентрации отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница.

Соединения свинца.

В организм через органы дыхания поступает примерно 50% соединений свинца. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникает заболевание дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца для детей дошкольного возраста. В крупных городах содержание свинца в атмосфере достигает 5-38 мг/м3, что превышает естественный фон в 10 000 раз.

Дисперсный состав пыли и туманов определяет их проникающую способность в организм человека. Особую опасность представляют токсичные тонкодисперсные пыли с размером частиц 0.5-10 мкм, которые легко проникают в органы дыхания.

Образование кислотных дождей связано с поступлением во влажную атмосферу оксида серы и азота. Особую опасность представляют стационарные источники (ТЭС и др.). Кислотные дожди снижают плодородие почв, ухудшают здоровье населения.

Среди разнообразия химических веществ и физических факторов, поступающих в окружающую среду, наиболее опасными являются

Канцерогены- вещества или факторы, способные вызывать в живых организмах развитие злокачественных образований. Из организма канцерогены не выводятся.

К канцерогенным физическим факторам относятся рентгеновские лучи, радиоактивные изотопы и другие виды радиоактивного загрязнения среды, а также ультрафиолетовые лучи.

Высокие уровни канцерогенных физических факторов могут, как правило, проявляться в зонах, примыкающих к аварийным объектам ядерной энергетики.

Малые дозы облучения могут привести к раковым заболеваниям, которые, как правило, проявляются спустя много лет после облучения. Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, проявляются через несколько часов или дней.

Биологические загрязнения и болезни человека.

Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке.

Живые организмы на Земле защищены от коротковолнового ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца, которое губительно для всего живого, озоновым экраном (озоновым слоем).

Озоновый экран — это воздушный слой в верхних слоях атмосферы (стратосфере), состоящий из особой формы кислорода — озона (рис. 1).

Толщина озонового слоя в масштабе атмосферы — не больше листа бумаги в объеме домашней библиотеки.

Озон имеет существенное эколого-биологическое значение и является важнейшим компонентом атмосферы, несмотря на то что процентное содержание его невелико — менее 0,0001 %. Связано это с тем, что именно озон активно поглощает УФ-излучение.

Озон — форма молекулярного кислорода (0 3). Основное его количество сосредоточено в стратосфере на высоте 15-25 км (верхняя граница — 45-50 км). Парадокс, но те же самые молекулы озона в тропосфере (нижний слой атмосферы) представляют собой опасные элементы, разрушающие живую ткань, включая легкие человека. Однако здесь озона весьма мало, и образуется он лишь во время грозовых разрядов.

Начало образования озона в стратосфере связано с реакцией расщепления молекулярного кислорода коротковолновым (X < 242 нм) УФ-излучением Солнца:

0 2 + hv -> О + О

Рис. 1. Озоновый экран: а — озон (0 3) в стратосфере поглощает УФ-лучи Солнца; б — озон формируется в стратосфере, когда под действием УФ-лучей молекулы 0 2 распадаются на свободные атомы, способные присоединяться к другим его молекулам

О + О 2 + м -> О 3 + М

Специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической службы в 1985 г. сообщили о неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось с 1977 по 1984 г. на 40 %! Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, также показавшие, что область пониженного содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы. Фактически это означает, что в полярной атмосфере имеется озоновая «дыра». В начале 80-х гг. XX в. спутник «Нимбус-7» обнаружил аналогичную дыру в Арктике, правда, она охватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико — около 9 %. В среднем с 1979 по 1990 г. содержание озона снизилось на 5 %.

Так что же представляет собой слой озона в атмосфере? Теоретически, если весь озон «сжать» до плотности воды и разместить на поверхности Земли, то он образовал бы пленку всего 2-4 мм толщиной, причем минимум пришелся бы на экватор, а максимум оказался бы у полюсов. Высотное же распределение озона таково, что максимум концентрации отмечается на высоте 25 км. Но она повышается также и на высоте 70 км. Большая часть озона находится в стратосфере, и этот слой в Арктике обычно расположен низко, тогда как в тропической зоне — высоко. Что касается тропосферы, то здесь озона меньше, к тому же он в большей мере подвержен как сезонным, так и другим изменениям, в частности вызванным загрязнениями.

Утончение слоя озона может привести к серьезным последствиям для человечества. Уменьшение концентрации озона на 1 % вызывает увеличение интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли в среднем на 2 %. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако из-за большей, чем у у-излучения, длины волны он не способен проникать глубоко в ткани, поэтому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул.

Жесткие ультрафиолетовые лучи способны вызвать у человека рак кожи, в частности быстротекущую злокачественную мела- ному, а также катаракту и иммунную недостаточность, не говоря уже об обычных ожогах кожи и роговицы. Они наносят вред животным и растениям, в частности морским экосистемам, поскольку плохо поглощаются водой.

Впервые мысль об опасности разрушения озонового слоя была высказана в конце 1960-х гг. Большую тревогу со стороны экологов вызвало негативное влияние водяного пара и оксидов азота (NO x), которые выбрасываются реактивными двигателями сверхзвуковых самолетов и ракет на высоте 20-25 км. Именно на этой высоте находится защитный слой озона, задерживающий жесткое ультрафиолетовое излучение космоса. Такие опасения основаны на свойстве оксида азота разрушать озон:

2NO + 0 3 = N 2 0 +20 2

В 1974 г. ученые установили, что вызывать разрушение озонового экрана могут хлорфторуглероды (ХФУ) (рис. 2). Начиная с этого времени так называемая «хлорфторуглеродная проблема» стала одной из основных в исследованиях по загрязнению атмосферы. К хлорфторуглеродам относятся, в частности, фреоны — химически инертные на поверхности Земли вещества. Они уже более 60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей (в бытовых аэрозольных баллончиках), иенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, при химической чистке одежды, при производстве пенопластиков.

Почти весь производимый в мире фреон (или фторорганические соединения) в конечном счете поднимается в верхние слои атмосферы и разлагается там под влиянием ультрафиолетовых лучей, которые разрушают устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ. Последние распадаются на компоненты, обладающие высокой реакционной способностью, в частности атомный хлор. В ходе фотохимического разложения фреона в стратосфере ион хлора выступает как агент разрушения озона. Таким образом, ХФУ переносят хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Осколки фреоновых молекул разрушительно действуют на слой атмосферного озона. ХФУ уже разрушили от 3 до 5 % озонового слоя атмосферы.

Рис. 2. Схема разрушения озонового экрана

Очень важно, что при разрушении озона хлор действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона, прежде чем он будет дезактивирован или вернется в тропосферу. Сейчас выбросы ХФУ в атмосферу исчисляются миллионами тонн, но следует заметить, что даже в случае полного прекращения производства и использования ХФУ немедленного результата достичь не удастся: действие уже попавших в атмосферу ХФУ будет продолжаться еше несколько десятилетий.

Для использования в качестве пропеллента в аэрозолях уже найден неплохой заменитель ХФУ — пропан-бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасна. Тем не менее такие аэрозоли уже производятся во многих странах, в том числе в России. Сложнее обстоит дело с холодильными установками — вторыми по величине потребителями фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам. Неплохие результаты получены для полностью фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки новых заменителей, но полностью эта проблема еще не решена.

Уменьшение плотности озонового щита планеты влечет за собой снижение урожаев сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства, резкое уменьшение биологической продуктивности приповерхностного слоя Мирового океана, а следовательно, уловов рыбы, существенный рост заболеваемости людей раком кожи. Ясно, что без знания общих экологических законов дальнейший прогресс человечества и поступательное развитие экономики невозможны.

Разрушение озонового слоя

Находится в атмосфере между 15 и 40 км над поверхностью Земли. Этот слой выполняет роль экрана смертоносной ультрафиолетовой радиации, ослабляя ее примерно в 6500 раз. В атмосфере озон образуется из кислорода под действием электрических разрядов и космической радиации (рис. 3).

Разрушение озонового слоя на 50% увеличило бы УФ-радиацию в 10 раз, что повлияло бы на зрение человека и животных и могло бы оказать другие губительные воздействия на живые организмы.

Исчезновение же озонового слоя привело бы к непредсказуемым последствиям — вспышкам рака кожи, уничтожению планктона в океане, мутациям растительного и животного мира.

Впервые появление озоновой «дыры» над Антарктидой было зафиксировано еще в 1970-е годы. Как показали измерения со спутников, озона в этой «дыре» было на 30-50% меньше нормы. Подобное явление в Антарктиде наблюдается осенью, тогда как в другие времена года содержание озона колеблется около нормы. Позднее выяснилось, что толщина озонового слоя изменяется также в средних и высоких широтах Северного полушария, особенно над Европой, США, Тихим океаном, Европейской частью России, Японией и Восточной Сибирью. Причинами разрушения озонового слоя могли быть: сверхзвуковые самолеты, запуск космических кораблей, большие масштабы производства фреонов.

Рис. 3. Механизмы образования озонового слоя (внизу) и его роль в атмосфере (вверху)

На основании научных исследований было выяснено, что основной причиной являются фреоны, широко используемые в холодильной технике и в аэрозольных баллончиках.

Международным сообществом был принят ряд мер, направленных на предотвращение разрушения озонового слоя. В 1977 г. в Программе ООН по окружающей среде был принят план действий по озоновому слою, а в 1985 г. в Вене состоялась конференция, принявшая Конвекцию по охране озонового слоя. Был установлен список веществ, отрицательно влияющих на озоновый слой, и принято решение о взаимном информировании государств о производстве и использованию этих веществ и о принимаемых мерах.

Таким образом, было официально заявлено о пагубном воздействии изменений озонового слоя на здоровье людей и окружающую среду, и что меры по охране озонового слоя требуют международного сотрудничества.

Решающим стало подписание Монреальского протокола в 1987 г., в соответствии с которым устанавливался контроль за производством и использованием фреонов. Протокол подписало большинство стран мира, в том числе и Россия. По этим соглашениям производство фреонов должно было быть прекращено к 2010 г. Однако соглашение и к 2011 г. полностью не выполнено. Озоновая же дыра над Арктикой в 2011 г., по последним данным, составляет 2 млн км 2 . Но до конца не ясно; только ли за счет антропогенных факторов она появляется!