В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Одна из причин изменчивости озонового слоя — воздействие озоноразрушающих веществ (ОРВ). К ОРВ относятся вещества, содержащие хлор исили бром: хлорфторуглероды, бромфторуглероды, четыреххлористый углерод, метилбромид, гидрохлорфторуглероды. Степень воздействия этих веьцеств на озоновый слой характеризуется озоноразрушающим потенциалом. В России в 1996 г. 46% ОРВ использовалось в производстве аэрозолей, 27% в холодильной технике, 14% в производстве растворителей, 11% -- пенопластов, 2% —.
в производстве пены для огнетушителей. Гл. 19. Загрязнении природной среды Среди веществ, оказывающих влияние на озон, особую роль играют хлорфторуглеводороды (ХФУ) - вещества широко используемые в промышленности и быту в качестве пенообразующих материалов, хладагентов, аэрозолей, растворителей. Относительная дешевизна, нетоксичностгч стойкость и широкий спектр полезных свойств обусловили их широкое распространение. Объем мирового производства ХФУ с 1950 по 1975 г. ежегодно возрастал на 7-10%. В 80-х гг. производилось около 1 млн т ХФУ. Для производства и потребления ХФУ характерна высокая географическая неравномерность.
Например, в конце 80-х гг, на среднего жителя Европы или Северной Америки производилось и потреблялось 0,85 кг ХФУ в год, а на среднего жителя КНР или Индии только 0,03 кг. Научные исследования в середине 70-х гг. показали, что ХФУ, поднимаясь в верхние слои атмосферы, разрушаются под действием ультрафиолетового излучения с выделением хлора, который вступает в реакции с поглощением озона; СГС1з+6и = С1+ СЕС!в, СЕзС1з + 6ь' = С! + СЕАНС!, С1+ Оз = С!О + Оз, С10+ О = С1+ Оз. Таким образом реализуется цикл реакций, приводящий к многократному действию одного атома хлора на озон.
Находясь в стратосфере один атом хлора может уничтожить до 1000 молекул озона, прежде чем исчезнет из стратосферы. Исчезнуть хлор может в виде соляной кислоты НС!. Схема разрушения озона под действием ХФУ приведена на рис. 19.9. Коварность процесса действия хлора на атмосферный озон обусловлена следующим. Во-первых, многократностью химической регенерации хлора. Во-вторых., длительностью периода запаздывания между моментом синтеза молекулы ХФУ и моментом ее появления в стратосфере. Этот период равен 15 и более лет.
Ослабление озонового слоя может привести, прежде всего, к усилению ультрафиолетового излучения в диапазоне около 290 320 нм (так называемый УФ-Б). Полагают, что ультрафиолетовое излучение этого диапазона оказывает влияние на молекулы ДНК, передающие генетический код. Усиление интенсивности ультрафиолетового излучения приводит к росту вероятности возникновения раковых заболеваний кожи, снижает урожайность Гл.19. За»рнзненил природной гредн 429 УФ вЂ” излучение О О ОО Рис. 19.9. Схема разрушения озонового слоя хлорфторуглеводоро- дами ~82~ некоторых видов сельскохозяйственных растений, оказывает губительное воздействие на одноклеточные и микроорганизмы в поверхностном слое Мирового океана. Последнее может нарушить пищевые цепи в океане. В 1985 г.
были опубликованы экспериментальные данные об аномально низком содержании озона, полученные на двух антарктических станциях Великобритании «Фарадей» и «Хали Бейм Автор статьи Фарман предположил, что причина аномального истощения озонового слоя (на 40%) заключается в воздействии на озон ХФУ. Результаты были опубликованы в престижном научном журнале «7ча1пге» и вызвали живейший интерес. Анализ измерений озона, которые проводились спутником «гйшЬпв» с 1978 г., подтвердили наличие озоновой дыры. Интересно, что компьютер, обрабатывавший данные по озону, исключал аномально низкие значения концентрации озона как ошибочные. Именно поэтому озоновая дыра не была обнаружена по спутниковым данным.
После дополнительного анализа первичные данные были восстановлены. На рис. 19.10 показаны изменения общего содержания озона на 75' широты 10жного полушария, средние для сентября 1979-.2002 гг. по измерениям спутника «ТОМЯ». В 1'л. 19. Заерлзненил природной среды 480 Овине 788 ЯереешЬег О„вн 320 Зоо 280 260 240 220 200 !80 !60 !980 !982 !984 !986 !988 !990 !992 !994 !996 !998 2000 2002 голы Рис. 10.!О. Изменения общего содержания озона на 75' широты 1Ожного полушария, средние для сентября 1079 — 2002 гг. по измерениям спутника «ТОМ8» течение 1979-2002 гг. !за исключением 1988 г.) происходило непрерывное уменьшение озона над Антарктикой, и озоновая дыра распространилась на огромную площадь — более чем на весь антарктический континент.
Об"ьяснение появления и эволюции озоновой дыры состояло в следующем: стратосферный вихрь над Антарктикой в 1970 — 2001 гг. был сильно изолирован от взаимодействия со средними южными широтами, поэтому в нижней стратосфере наблюдались очень низкие температуры (ниже — 85 градусов). При таких низких температурах образуются полярные стратосферные облака !ПСО), состоящие из мельчайших кристалликов льда и кислотных соединений. На поверхности ПСО происходят гетерогенные химические реакции (в твердой фазе), которые во время полярной антарктической ночи 1июнь — август) приводят к увеличению окиси хлора 1С!0) и молекул хлора. С восходом Солнца над Антарктикой происходит диссоциация молекул хлора, образуется атомарный хлор, который быстро разрушает озоновый слой 1176]. В 1987 г.
был проведен специальный научный эксперимент: полет на высотном самолете из Южной Америки к Южному полюсу. В полете проводились измерения концентраций озона и С10. Материалы измерений подтвердили сильную связь концентраций озона и С10. В районе озоновой дыры наблюдалось резкое уменыпепие концентрации озона и рост концентрации С10 почти в 500 раз. Рис. 10.11 приводит результаты этого эксперимента. Для подобных экспериментов в Арктике в РФ используется специальный высотный самолет-разведчик М-55, способный 1"л.
19. Загризненип природной среды летать в стратосфере. Результаты самолетных и других наблюдений полностью подтвердили следствия химического меха- 1ймце мснооипнза Коннанезации озона, изза, на миппиааз часзаи на миппион 1,2 ьо з.о о,е низма разрушения озоноов вого слоя. Параллельно с получе- 0,41 пнем научных данных о влиянии ХФУ на озоновый слой в политической и экономической сферах, прежде всего США и Западной ЕвРопы пРоводились ме- Рис.
19.11. Связь концентрации хлора роприятия, направленные и концентрации озона на основе самона ограничение распро- летных измерений во время полетов от ранения н испшп зевания от 53 ю. ш. до 72 ю. ш. [82] ХФУ. В 1978 г. в США был принят закон, запрещающий использование ХФУ в качестве аэрозольных распылителей. В 1985 г. была подписана Венская конвенция, в которой предусматривался комплекс мероприятий по сохранению озонового слоя. В 1987 г, в Монреале был подписан Протокол о веществах, разрушающих озоновый слой, в котором намечены сроки и темпы замораживания и сокращения мирового производства наиболее распространенных ХФУ. Монреальский протокол был подписан 16 сентября, с тех пор этот день отмечается как Всемирный день защиты озонового слоя.
В 1990 г. в Лондоне под эгидой ЮНЕП прошло совещание, в котором приняли участие представители 92 стран. На этом совещании был расширен список запрещенных к производству веществ и принято решение о полном прекращении производства ХФУ к 2000 году. На четвертой встрече в Копенгагене в 1992 г. было принято новое дополнение к Монреальскому протоколу., сроки реализации проекта были сокращены.
Россия, правопреемница СССР, обьявила о невозможности выполнения новых требований Протокола в полном обьеме. Согласно некоторым опенкам, например [65~, полный отказ от производства ОРВ и переход на использование веществ, не представляющие угрозы для озонового слоя, в России потребует до 5 млрд долларов в год, если учесть демонтаж оборудования для производства запрещенных ОРВ, то эти расходы возрастут, по крайней мере, в 3 раза. 10 вз' ее' ее' то' юш нш нищ юш 432 Га.
19. Загрнзненин природной ередн Тем не менее, к настоящему времени в научной, политической и экономической сферах преобладает точка зрения, согласно которой антарктическая озоновая дыра, региональные озонные дыры Северного полушария и тренды озона есть результат, главным образом, антропогенного воздействия, прежде всего ХФУ на озоновый слой Земли. Общая схема связи режима озона в атмосфере с антропогенными выбросами в настоящее время представляется следующим образом !17Ц. Снижение уровня ХФУ, как предполагается международными соглашениями, должно вести к восстановлению озона в стратосфере. В то же время рост парниковых газов и выбросы озоноактивных веществ в атмосфере (при этом следует иметь в виду, что практически все парниковые газы «озоноактивны», т.
е. активно участвуют в сложных циклах реакций различных «семейств газов», управляющих режимом озона) ведет к потеплению вблизи поверхности Земли и охлаждению стратосферы. Такое перераспределение температуры изменяет устойчивость атмосферы, изменяет условия волнового переноса, способствует тропосферно-стратосферному обмену. Это, в свою очередь ведет к выносу в стратосферу озоноактивных компонент из тропосферы. Как нагревание стратосферы, так и занос озоноразрушающих примесей в стратосферу потенциально замедляет ожидаемое восстановление озонового слоя из-за снижения уровня ХФУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
