168510 (741977), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской антарктической службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось с 1977 по 1984 годы на 40 %. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, то есть значительную часть нижней стратосферы. Наиболее подробным исследование озонового слоя над Антарктидой был международный Самолетный антарктический озоновый эксперимент. В ходе него учёные из 4 стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и собрали детальные сведения о её размерах и проходящих в ней химических процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имелась «озоновая дыра». 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 падение уровня озона в ней было не так велико – около 9%. В среднем на Земле с 1979 по 1999 год содержание озона упало на 5%.
После открытия этого явления был выдвинут ряд гипотез, его объясняющих. К наиболее достоверной относят гипотезу о взаимном влиянии переохлаждения облаков в нижней части стратосфере до температур, близких к –70-50С, и зон, расположенных в околополюсной области, с резко выраженной концентрацией озоноразрушающих примесей. В этой области концентрации СlO и ClO2 в августе и сентябре почти в 100 раз выше, чем вне этой области. С появлением над Антарктидой солнца в августе оксиды хлора начинают интенсивно разрушать озон, что приводит к образованию «дыры». После прогрева солнцем зоны над Антарктидой воздушные массы приносят озон в полюсную зону извне, и «озоновая дыра» исчезает.
Таким образом, явление антарктической «озоновой дыры» - результат сложных физических, фотохимических и динамических процессов. Образование озона возможно только при наличии ультрафиолета и во время полярной ночи не идёт. Зимой над Антарктидой образуется устойчивый вихрь, препятствующий притоку богатого озоном воздуха со средних широт. Поэтому к весне даже небольшое количество активного хлора способно нанести серьёзный ущерб озоновому слою. Такой вихрь практически отсутствует над Арктикой, поэтому в северном полушарии падение концентрации озона значительно меньше. Многие исследователи считают, что на процесс разрушения озона оказывают влияние полярные стратосферные облака. Эти высотные облака, которые гораздо чаще наблюдаются над Антарктидой, чем над Арктикой, образуются зимой, когда при отсутствии солнечного света и в условиях метеорологической изоляции Антарктиды температура в стратосфере падает ниже - 80С. Можно предположить, что соединения азота конденсируются, замерзают и остаются связанными с облачными частицами и поэтому лишаются возможности вступить в реакцию с хлором. Возможно также, что облачные частицы способны катализировать распад озона и резервуаров хлора. Всё это говорит о том, что ХФУ способны вызвать заметное понижение концентрации озона только в специфических атмосферных условиях Антарктиды, а для заметного эффекта в средних широтах концентрация активного хлора должна быть намного выше.
Новая теория образования «озоновых дыр». Фреоновая гипотеза разрушения озонового слоя в настоящее время является доминирующей. Однако с ней согласны далеко не все учёные. Так, научный сотрудник МГУ В. Л. Сывороткин создал новую теорию естественного происхождения «озоновых дыр». Суть его теории состоит в следующем: в ядре Земли растворено огромное количество водорода, который непрерывно поступает в атмосферу. Взаимодействуя с озоном, водород разрушает его и образует зоны пониженного содержания озона, вплоть до «озоновых дыр». По мнению Сывороткина, на состояние озонового слоя оказывают влияние также метан и соединения азота, прорывающиеся, как и водород, из недр Земли через рифтовые разломы. Особенно активны рифты южного полушария, мощные выбросы глубинных газов характерны и для других рифтовых систем (Исландия, Восточная Африка, Красное море и другие регионы). В России наиболее опасный регион – Прикаспийский. Если предположения Сывороткина верны, то выходит, что техногенные фреоны мало опасны для озонового слоя, а затраты на перевооружение производства, создание новой техники и заменителей фреонов – бессмысленны. Разрабатывать программы борьбы с естественными выбросами газов абсурдно. В этом случае нужно совершенствовать мониторинг атмосферы и принимать адекватные защитные меры.
В заключение хотелось бы сказать, что даже наиболее оптимистичные оценки предсказывают при современном уровне выброса ХФУ в атмосферу серьёзные биосферные нарушения во второй половине ХХI века, поэтому сокращать использование ХФУ по-прежнему необходимо.
Возможности воздействия человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог предположить, что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьёзную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удаётся вовремя предсказать, как то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ, крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ, были США, и меры эти были совершенно недостаточны. Потребовалась достаточно серьёзная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьёзные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения «озоновой дыры» ратифицирование Монреальской конференции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.
Защита озонового слоя. Если вникнуть в эту динамику, то складывается впечатление, что атмосферная система действительно вышла из равновесия и неизвестно, когда стабилизируется. Возможно, озоновые метаморфозы в какой-то мере есть отражение длительных циклических процессов, о которых мы мало что знаем. Для объяснения нынешних озоновых пульсаций нам не хватает данных. Быть может, они естественного происхождения, и, возможно, со временем все утрясётся.
Многие страны мира разрабатывают и осуществляют мероприятия по выполнению Венских конвенций об охране озонового слоя и Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.
В чём заключается конкретность мер по сохранению озонового слоя над Землёй?
Согласно международным соглашениям промышленно развитые страны полностью прекращают производство фреонов и тетрахлорида углерода, которые также разрушают озон, а развивающиеся страны – к 2010 г. Россия из-за тяжелого финансово-экономического положения попросила отсрочки на 3 – 4 года.
Вторым этапом должен стать запрет на производство метилбромидов и гидрофреонов. Уровень производства первых в промышленно развитых странах с 1996 г. заморожен, гидрофреоны полностью снимаются с производства к 2030 г. Однако развивающиеся страны до сих пор не взяли на себя обязательств по контролю над этими химическими субстанциями.
Восстановить озоновый слой над Антарктидой при помощи запуска специальных воздушных шаров с установками для производства озона надеется английская группа защитников окружающей среды, которая называется «Помогите озону». Один из авторов этого проекта заявил, что озонаторы, работающие от солнечных батарей, будут установлены на сотнях шаров, наполненных водородом или гелием.
Несколько лет назад была разработана технология замены фреона специально подготовленным пропаном. Ныне промышленность уже на треть сократила выпуск аэрозолей с использованием фреонов, В странах ЕЭС намечено полное прекращение использования фреонов на заводах бытовой химии и т.д.
Разрушение озонового слоя – один из факторов, вызывающих глобальное изменение климата на нашей планете. Последствия этого явления, названного «парниковым эффектом», крайне сложно прогнозировать. А ведь ученые с тревогой говорят и о возможности изменения количества осадков, перераспределении их между зимой и летом, о перспективе превращения плодородных регионов в засушливые пустыни, повышении уровня Мирового океана в результате таяния полярных льдов.
Последствия разрушения озонового слоя можно проиллюстрировать примерами. Так, 1%-ное сокращение озонового слоя вызывает 4%-ный скачок в распространении рака кожи. Ещё раз напомню, что вызывая рак кожи и её старение, ультрафиолетовые лучи одновременно подавляют иммунную систему, что приводит к возникновению инфекционных, вирусных, паразитарных и других заболеваний, к которым относятся корь, ветряная оспа, малярия, лишай, туберкулез, проказа и др. Десятки миллионов жителей планеты полностью или частично потеряли зрение из-за катаракты – болезни, которая возникает в результате повышенной солнечной радиации.
Рост губительного воздействия ультрафиолетового излучения вызывает деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижает урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность Мирового океана.
«Озоновая дыра» и… индийские холодильники
На состоявшейся в 1989 г. в Лондоне Международной конференции по спасению озонового слоя Земли министру по охране окружающей среды Индии пришлось довольно туго. Ей (а это была дама – М. Ганди – представительница известной семьи Ганди) пришлось отбивать настойчивые атаки журналистов, обвинивших Индию (а заодно и Китай) в «национальном эгоизме» - разрушении озоновой оболочки Земли.
Почему именно Индию?
Однако всё по порядку.
Как известно жизнь на Земле появилась только после того, как образовался охранный озоновый слой планеты, прикрывший её от жёсткого ультрафиолетового излучения. Многие века ничто не предвещало беды. Однако в последние десятилетия было замечено интенсивное разрушение этого слоя. Оказалось, что примерно с 1975 г. каждой весной над Антарктидой образуется «озоновая дыра»: содержание озона в стратосфере над шестым континентом снизилось до 50 %. Позже угроза обозначилась и на Севере - озоновый слой там сократился на 10 %, а это уже прямо касается густонаселённых стран Европы и Северной Америки. В случае резкого уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей, сократив тем самым продовольственное снабжение Земли.
«Вполне допустимо, что к 2100 году защитное озоновое покрывало исчезнет, ультрафиолетовые лучи иссушат Землю, животные и растения погибнут. Человек будет искать спасение под гигантскими куполами искусственного стекла, кормиться пищей космонавтов». Картинка, нарисованная корреспондентом одного из западных журналов, может показаться вам слишком мрачной. Но вот мнение специалиста – профессора В. Захарова:
«Изменившаяся обстановка обязательно скажется на растительном и животном мире. Урожайность некоторых сельскохозяйственных культур может снизиться на 30%. Изменившиеся условия скажутся и на микроорганизмах – на том же планктоне, являющемся основным кормом морских обитателей».
В чём же причина появления «озоновых дыр» над планетой?
Ответить на этот вопрос не так просто, тем более что наука столкнулась с ним совсем недавно. Есть разные варианты объяснений и прогнозов (может быть, виноваты циклы в природе, может быть, этого явления просто не замечали раньше, когда не было ни станций в Антарктиде, ни современных приборов?), но в одном учёные сходятся: виноваты хлорфторуглероды (фреоны).
Как уже упоминалось ранее, фреоны - это антропогенные вещества, а проще говоря, химические соединения, используемые в производстве аэрозолей, хладагентов (в холодильниках), растворителей и т. д. В нижних слоях атмосферы они не вступают ни в какие химические реакции, а значит не оказывают токсичного действия. Но именно эта инертность позволяет им подниматься в стратосферу. Стратосферный озон образуется в результате воздействия ультрафиолетового излучения на молекулы кислорода (О+ О2 О3), но туда попадают и атомы хлора, входящие в состав хлорфторуглерода, они-то наиболее эффективно разрушают слой озона (СI + О СIО + О2). Цикл начинается с того, что в присутствии атома хлора молекула озона расщепляется с образованием монооксида (хлора CIO) и молекулярного кислорода, а затем идёт новый разрушающий цикл, «подхватываются» новые атомы кислорода (CIO + О СI + О2), хлор «подхватывает» новый этап разрушения. Фреоны являются главным «виновником» разрушения озонового слоя. К сожалению производство их в мире растёт: одни США дают 12 общей суммы – 800 – 900 тыс т.
Как же быть с этим важным производством?
В 1987 г. в Монреале собралась Международная конференция по этому поводу, принявшая резолюцию – сократить выпуск хлорфторуглеродов на 50% к концу XX века, а через 2 года (1989 г.) в Лондоне на конференцию собрались делегаты из 122 стран, которые потребовали «тотальной приостановки» производства хлорфторуглеродов, правда срок этой приостановки не был точно определён. Но около 20 стран не подписали Монреальский протокол, и среди них такие гиганты как, Китай и Индия. Более того, они заявили в Лондоне, что приостановка производства хлорфторуглеродов должна сопровождаться безвозмездной передачей технологии с Запада, иначе как им быть с недавно налаженным и крайне важным для этих стран производством холодильников? Вот здесь-то и начались первые обвинения в «национальном эгоизме» прежде всего Индии.
Несколько развитых стран заявили о своём желании идти в одиночку по пути полного прекращения производства хлорфторуглеродов, предлагая к 1997 году прекратить их производство. Но вряд ли одиночные инициативы могут помочь делу. Глобальные проблемы требуют глобальных решений.
Учёные всего мира ищут и предлагают альтернативные решения, иногда фантастические. Т. Стокс из Принстонского университета (США) работает над планом, который позволил бы с помощью лазерных лучей устранить загрязняющие вещества в атмосфере. Л. Фадлер из Алабамского университета подсчитал, что весь озоновый слой содержит 3 млрд т чистого озона. Если в ближайшие 100 лет он уменьшится на 6%, то нужно будет добавлять 5, 4 млн т озона в день. Как сделать это? «Мощные генераторы озона на гражданских и военных самолётах», - отвечает Л. Фадлер. Но кто оплатит всё это? И реально ли оказать помощь в налаживании новых технологий Индии и Китаю? Эти вопросы остаются пока без ответов, но их придётся найти…
Загрязнение атмосферы выбросами автомобильного транспорта
Большую долю в загрязнении атмосферы занимает детище научно-технического прогресса – автомобиль. Поглощая столь необходимый для жизни кислород, он интенсивно «обогащает» воздушную среду токсичными компонентами, наносящими вред всему живому и неживому.
Угарный газ и окислы азота, выделяемые из глушителя автомобиля, выступают причинами головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ воздействует на святая святых – генетический аппарат, способствуя бесплодию и врождённым уродствам. Все эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. «Вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль добавляет в почву и воздух тяжёлые металлы, другие вредные вещества.
В результате сжигания жидкого топлива в воздух ежегодно выбрасывается, по разным оценкам, от 180 тыс. до 260 тыс. т свинцовых частиц, что в 60-130 раз превосходит естественное поступление свинца в атмосферу при вулканических извержениях (2—3 тыс. т/год). В некоторых крупных американских, европейских и японских городах, переполненных автомобилями, содержание свинца в атмосфере уже достигло опасной для здоровья человека концентрации или приближается к ней. При вдыхании городского воздуха крупные свинцовые аэрозоли задерживаются в бронхах и носоглотке, а те, что имеют диаметр менее 1 мк (их примерно 70— 80%), попадают в легкие, а затем проникают в капилляры и, соединяясь с эритроцитами, отравляют кровь. Причем известно, что «свинцовый воздух» вреднее «свинцовой воды». Признаки свинцового отравления — анемия, постоянные головные боли, мышечная боль - проявляются при содержании в крови свинца 80 мкг/100 мл. Это опасный рубеж, начало болезни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
