На высоте 18 - 26 км под действием ультрафиолетового излучения Солнца в атмосфере возникает озоновой слой. Если привести весь озон к нормальному давлению на поверхность Земли, то толщина озонового слоя окажется равной 3-4 мм. Его общая масса
167
Рис. 10.10. Поглощение УФ-излучения атмосферой.
В атмосфере УФ-излучение Солнца почти полностью поглощается кислородом и озоном
меньше одной миллионной доли массы всей атмосферы. Тем не менее это надежный щит, который не только оберегает все живое на планете от прямого разрушения под действием жесткого ультрафиолетового излучения (проходит к Земле 1 % этого излучения) (рис. 10.10), но и предохраняет эволюцию от вредных мутаций.
Уменьшение озонового слоя на 1 % влечет за собой увеличение ультрафиолетового излучения на 1,5%. Полное исчезновение озонового слоя, несомненно, означало бы прекращение высших форм жизни на Земле. Даже его утоныпение приводит к росту числа раковых заболеваний, гибели одноклеточных организмов, входящих в различные экосистемы, воздействию на генетический код живых организмов и увеличению числа мутаций.
Тепловой режим атмосферы и ее динамика в значительной степени определяются способностью озона поглощать ультрафиолет. Утоныпение озонового слоя приведет к увеличению нагрева Земли, усилению ветра, циркуляции воздушных масс в атмосфере, наступлению пустынь.
В 1992 г. был опубликован доклад Программы ООН по окружающей среде. В нем, в частности, говорилось, что к 2000 г. толщина озонового слоя может уменьшиться на 5-10%. Это приведет к увеличению вирусных заболеваний, в том числе СПИДом, раку кожи (дополнительно 300 тыс. случаев ежегодно) и катаракте, расстройству иммунной системы и росту числа инфекционных заболеваний, а также снижению урожаев в сельском хозяйстве.
168
Рис. 10.11. Измерения концентрации озона над антарктической станцией "Халли-Бей".
Концентрация озона в атмосфере над антарктической станцией "Халли-Бей" измерялась в октябре, когда в Южном полушарии наступает весна и Солнце возвращается на континент. Снижение концентрации озона наблюдалось на протяжении более чем десятилетнего периода до опубликования в 1985 г. статьи, объявившей о существовании озоновой дыры
В 1999 г. сообщалось, что содержание озона за 20 лет уменьшилось на 10-20%.
Впервые озоновую дыру над Антарктидой обнаружили со спутников в 1979 г. Открыл озоновую дыру исследователь британской арктической службы Джозеф Чарльз Фарман. Мир узнал о ней в 1985 г. Исследования показали, что над Антарктидой уровень озона сократился на 40%, а за месяц (с октября по ноябрь) - на 60% (рис. 10.11).
Площадь озоновой дыры растет, и в октябре 1997 г. она занимала 5 млн км2, что равно площади США. Эта дыра перемещается и, когда она появляется над Австралией, число заболеваний раком кожи там увеличивается. В 1995 г. площадь этой дыры возросла уже до 25 млн км2 и вдвое превысила размеры Европы. В 1999 г. плошадь дыры возросла до 27,3 млн км2, что в 1,5 раза больше площади России. Замечена меньшая по размерам озоновая дыра и над Шпицбергеном.
В 1992 г. специалисты американского Управления по аэрокосмическим исследованиям сообщили, что ими зафиксирован самый высокий за последнее время уровень концентрации в атмосфере химических веществ, которые разрушают озоновый слой
169
Земли. Теперь опасность распространяется на густонаселенные районы Северной Америки, Европы и Азии.
Зимой 1992 г. было зафиксировано снижение содержания озона над приполярными и умеренными широтами Северного полушария. Над обширными территориями площадью в несколько миллионов квадратных километров, охватывающими Санкт-Петербург, Москву, Архангельск и Ригу, концентрация озона уменьшилась на 15 - 20%.
В конце 1994 г. была открыта крупная озоновая аномалия, которая охватила огромные площади от побережья Северного Ледовитого океана до Крыма, территории Западной и Восточной Европы, СНГ и США и на протяжении многих месяцев озоновый слой уменьшился на 10 - 15%, а в отдельные месяцы - на 20 - 30%. В феврале 1995 г. над всем Северным полушарием, а особенно над рядом районов, зарегистрировано рекордное снижение озона - на 40 %. Оно держалось 25 сут., а в середине марта его количество уменьшилось на 50%.
В марте 1997 г. озоновые дыры появились над Ленинградской, Псковской и Новгородской областями, а также над Восточной Сибирью, Якутией и центром Красноярского края.
Ученые США уже прогнозируют, что если тенденции разрушения озона сохранятся, то к 2070 г. число больных раком кожи в США может достигнуть 40 млн человек.
Существует три версии разрушения озона.
1. Из-за поступления в атмосферу хлорфторуглеродов (ХФУ). Сюда относятся в первую очередь фреоны, получившие широкое распространение в холодильных установках (холодильниках, рефрижераторах), в аэрозольных баллончиках, в том числе в косметике, в огнетушителях, при производстве пенопласта, как растворители и очистители.
В 1974 г. Шервуд Роуланд, Марио Молина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии высказали предположение, что ХФУ разрушают озон атмосферы. За эту работу в 1996 г. они были удостоены Нобелевской премии.
В 80-х годах XX в. в мире производилось 1,4 млн т ХФУ (табл. 8, рис. 10.12). Согласно докладу Гринпис в конце 1995 г. более 50% всех озоновых дыр создается тройкой развитых стран: США (31 %), Японией (12,4%) и Великобританией (9%). Среди промышленных корпораций самой вредной для озона признана американская компания "Дюпон", производственные мощности которой отвечают за 13,7 % мировых повреждений озона. В США потребление озонразрушающих веществ составляет более 8 кг на душу населения, а в Индии - 9 г.
Фреоны, попавшие в атмосферу, сохраняются там 60-100 лет. Под действием ультрафиолета они разрушаются и освобождается свободный хлор, который взаимодействует с молекулами озона.
170
Таблица 8
Важнейшие химические соединения, разрушающие озоновый слой, их области применения, объемы производства и время пребывания в атмосфере
