Как исправить озоновые дыры

Что такое озоновые дыры

Озоновые дыры — это локальное утончение озонового слоя. Этот слой особенно важен для Земли, потому что он выполняет функцию солнцезащитного крема: не дает ультрафиолетовому излучению от Солнца доходить до тропосферы в полном объеме. Оберегая Землю от излучения, озоновый слой спасает растения, животных и людей от солнечных ожогов и множества болезней, в том числе рака кожи [1].

Как видно по спутниковым снимкам, озоновые дыры — это не буквальные дыры. Ученые используют этот термин как метафору для мест, где концентрация озона крайне низкая. Толщину озонового слоя измеряют «единицами Добсона» (1 единица Добсона равна слою озона в 10 мкм). Озоновые дыры — это места, где содержание озона — 220 единиц Добсона или ниже [2].

Первая озоновая дыра появилась в начале 1980-х. Тогда благодаря наземным и спутниковым измерениям ученые из Британской антарктической службы (BAS) увидели, что каждую весну естественный солнцезащитный экран Земли над Южным полюсом резко истончается [3]. Такое изменение назвали озоновой дырой. С тех пор изучение озоновых дыр продолжается. За ними следят:

• Всемирная метеорологическая организация (WMO);
• Программа ООН по окружающей среде (UNEP);
• Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA);
• Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA);
• Российский Арктический и антарктический научно-исследовательского институт (ААНИИ).

Изменения в озоновом слое изучают локально и дистанционно. При местных измерениях воздух закачивают в озонозонд (прибор для измерений вертикального распределения озона в атмосфере) и в зависимости от того, сколько УФ-лучей или электрического тока поглотил воздух, вычисляется, сколько в нем озона. Озонозонды запускаются на небольших воздушных шарах, чтобы они могли достигнуть стратосферы. Иногда для этих же целей используют исследовательские самолеты. [4]

Дистанционные измерения тоже основаны на главном качестве озона — умении поглощать УФ-лучи. Источником ультрафиолетового излучения в исследовании может быть не только Солнце, но и лазеры или звездный свет. Например, спутники используют солнечные УФ-лучи, которые поглощает атмосфера Земли, чтобы ежедневно замерять уровень озона почти по всему земному шару. А на наземных исследовательских станциях часто используют лазер, который светит на дальние расстояния.

Где находятся озоновые дыры

Самая известная озоновая дыра расположена над Антарктидой. Спутниковые измерения NOAA показали, что общая площадь полярной озоновой дыры достигла своего пика 7 октября 2021 года [5]. На тот момент ее размер составил 24,8 млн км². Это примерно соответствует размеру Северной Америки. Ниже на карте NOAA озоновая дыра выделена темно-синим цветом.

В июле 2022 года канадские ученые из Университета Ватерлоо в Онтарио обнаружили еще одну озоновую дыру в тропиках. Здесь в центре дыры количество озона истощено примерно на 80% по сравнению с нормальным содержанием, а по размеру она сравнима с полярной антарктической дырой. Правда, ее площадь примерно в семь раз больше. [6]

Международное сообщество ученых спорит, насколько достоверным является исследование канадских коллег. «Никакой тропической озоновой дыры не существует», — считает Пол Янг, специалист по атмосферным явлениям из Ланкастерского университета в Англии и один из авторов доклада «Научная оценка разрушения озонового слоя 2022», который совместно подготовили ВМО и ООН.

Недоверие к ученым связано с новым определением озоновой дыры, которое вводят в докладе канадские метеорологи. «Автор исследования нашел тропическую озоновую дыру, потому что он смотрит на то, как изменилось количество озона в процентах, а не на абсолютные изменения. А последние как раз более важны для подсчетов вредного ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли», — убежден Янг. Таким образом получается, что по старому подходу тропической озоновой дыры не существует, в то время как по процентным потерям, исходя из измерений, утончение озонового слоя все-таки есть. [7]

Как образуются озоновые дыры

Естественные причины

359 млн лет назад на стыке девона и каменноугольного геологического периода произошло необъяснимое массовое вымирание на Земле. А недавно в восточной Гренландии ученые нашли деформированные споры наземных растений того времени. Они изучили их под микроскопом и увидели темные пятна и шипы на спорах, которых не может быть у здорового растения. Такое изменение внешнего вида говорит о том, что вымирание совпало с повышенным уровнем УФ-B-излучения (средневолнового ультрафиолета) [8]. Такое возможно только при ослаблении озонового слоя Земли.

В отличие от других массовых вымираний, в этот период не было катаклизмов, которые могли бы так повлиять на уровень озона. Например, извержений вулканов планетарного масштаба. Но было другое — сильное потепление общего климата, которое положило конец ледниковому периоду. Следовательно, потеря озона при быстром потеплении — это естественное и неизбежное свойство Земли.

Солнечные пятна, стратосферные ветры или извержение вулканов продолжают и сегодня влиять на озоновый слой. Но это не разрушает его так сильно. В то время, как глобальные изменения климата и использование химических веществ, за которые ответственен человек, оказывают более разрушительное влияние [9].

Антропогенные причины

В 1974 году Марио Молина и Шервуд Роуленд выяснили, что хлорфторуглероды (ХФУ), попадая в атмосферу, после контакта с солнечными лучами запускают химическую реакцию и разрушают озон [10]. Раньше такие вещества использовали в аэрозолях и холодильниках. Но после открытия Молины и Роуленда международное сообщество задумалось о том, чтобы собрать дополнительную информацию о ХФУ.

В 1976 году академия наук США провела собственные исследования и подтвердила выводы ученых [11]. А В 1985 году Британская антарктическая служба получила данные о снижении концентрации озона над антарктической станцией Халли Бэй (Hally Bay) [12]. В химическом составе стратосферы обнаружили неожиданно высокое содержание хлора. Так стало ясно, что истончение озонового слоя действительно происходит.

Как бороться с озоновыми дырами

Когда влияние ХФУ было подтверждено спутниковыми снимками и дополнительными исследованиями, был разработан Монреальский Протокол 1987 года: договор о поэтапном прекращении производства озоноразрушающих химических веществ. Позже появились дополнительные документы с рекомендациями, как сократить использование ХФУ.

Постепенный отказ от вредных для озона веществ действительно произошел и несколько лет назад ООН подтвердила, что у этого есть эффект [13]. В мае 2020 года озоновая дыра над Антарктикой даже закрылась, но спустя некоторое время открылась снова. Концентрация фреонов в атмосфере рядом с полюсами все еще слишком высокая, поэтому пока трудно говорить о стабильности. Здесь существуют особые климатические условия, которые из-за полярных вихрей и перламутровых облаков не дают озону восстанавливаться быстрее.

В целом у озоновых дыр есть способность исчезать или уменьшаться. Изменения в их размерах связано не только с деятельностью человека, но и с климатическими особенностями. Например, из-за того, что озон образуется благодаря кислороду и ультрафиолету, во время полярной ночи его количество надолго уменьшается, но потом восстанавливается само во время полярного дня. Дыра может образоваться и затянуться за несколько недель, но иногда на это уходят месяцы. [14]

Озоновая дыра — обман?

Некоторые ученые предполагают, что озоновые дыры не так страшны, как о них говорят. Бен Либерман, бывший старший сотрудник Института исследований экономической политики Томаса А. Роу в области энергетики и окружающей среды, убежден, что в Монреальском протоколе не было особой необходимости, а проблема озоновых дыр сильно преувеличена: «Истончение озонового слоя, которое происходило на протяжении 1980-х годов, по-видимому, прекратилось в начале 1990-х годов. Это слишком рано, чтобы приписывать это Монреальскому протоколу».

Он также считает, что связь между разрушением озонового слоя и повышением рисков для здоровья человека, животных и растений слишком натянута: «Разрушение озонового слоя само по себе не наносит вреда здоровью человека или окружающей среде. ВМО признает, что никаких статистически значимых долгосрочных тенденций обнаружено не было. Поэтому можно сказать, что влияние толщины озонового слоя на УФ-излучение над населенными районами настолько мало, что его даже трудно обнаружить». [15]

Похожего мнения придерживается французский ученый Гарун Тазиев. Он считает, что появление озоновых дыр абсолютно нормально, и с этим не нужно ничего делать: «Озоновая дыра — это естественная дыра, которая появляется над Антарктидой в начале октября и исчезает к концу декабря. В Европе, я думаю, я единственный человек, который опровергает основную версию, но мне никогда официально не противоречили ни экологи, ни ученые». [16]

Он утверждает, что озоновые дыры могут быть частью большой политической игры. Мнимые проблемы, которые поддерживают политики, по его мнению, привели к тому, что миллионы фунтов были направлены на «экологические ветряные мельницы», а не на реальные угрозы загрязнения.

Эти и другие ученые высказываются о недостаточной изученности проблемы. Они говорят о том, что многие страшные предсказания о последствиях озоновых дыр не сбылись или вовсе были основаны на мифах. Например, в 1992 году газета New-York Times сообщила, что разрушение озонового слоя над южной частью Чили стало причиной проблем со зрением у овец и кроликов [17]. Эта история повторялась потом и в других источниках, в том числе на телевидении. А позже книга Эла Гора «Земля на волоске» еще раз пересказала этот миф: «В Патагонии охотники теперь сообщают о том, что нашли слепых кроликов, а рыбаки ловят слепого лосося» [18]. Миф разоблачили, когда группа из Университета Джонса Хопкинса доказала, что слепота животных была связана с обычным конъюнктивитом [19].

Озоновая дыра — прогнозы

Судя по исследовательским моделям NASA, концентрация хлора и других озоноразрушающих веществ в стратосфере не вернется к уровню 1980-х, по крайней мере до середины XXI века. Не способствует решению проблемы и сельское хозяйство, где до сих пор продолжают использовать закись азота — мощный озоноразрушающий парниковый газ. [20]

Есть также и другие виды человеческой деятельности, влияние которых мы еще не до конца понимаем, но которые могут представлять риски. Это, например, запуски ракет и сульфатная геоинженерия — идея, о том, что мы сможем предотвратить худшие последствия глобального потепления, закачивая в стратосферу аэрозоль для охлаждения температуры и заставляя солнечный свет отражаться от этих аэрозольных частиц. [21]

В то же время видна и временная положительная динамика. В 2019 году аномальные погодные условия в верхних слоях атмосферы над Антарктидой резко ограничили разрушение озонового слоя. Это привело к самой маленькой дыре с 1982 года, но ученые предсказывают, что озоновый слой Антарктики полностью восстановится скорее к 2040 году [22]. Основная задача человечества сейчас — не прекращать исследования и следить за состоянием не только озоновых дыр, но и климата в целом.

Атмосфера нашей планеты разделена на пять основных слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Все они различаются по составу, плотности и температуре. Озоновый слой — часть стратосферы, он находится на высоте от 20 до 30 километров (1).

Главная функция озонового слоя — защита от коротких ультрафиолетовых лучей, губительных для всего живого. Он поглощает 99% ультрафиолета (2). Именно озоновый слой позволил микроорганизмам попасть из океана на сушу, что привело к появлению высокоразвитых форм жизни.

Что такое озоновые дыры

Области сниженной концентрации озона в стратосфере называют озоновыми дырами. На этих участках ультрафиолетовые лучи могут легко проникать к поверхности Земли и оказывать разрушительное воздействие на обитателей планеты (3). Основная причина формирования озоновых дыр — деятельность человека.

Полезная информация об озоновых дырах

Главные причины появления	Деятельность человека: производство определенных веществ, выбросы от заводов и автомобилей, самолетов и ракет, использование минеральных удобрений
Возможные последствия	Рост раковых заболеваний и снижение иммунитета, гибель животных и растений
Могут ли сами затянуться	Да, но это долгий процесс

Где находятся озоновые дыры в России и мире

Первая и в настоящее время самая большая озоновая дыра диаметром порядка 1000 км была обнаружена над Антарктидой в 1985 году. Интересно, что она имеет сезонный характер: появляется ежегодно в августе и исчезает к началу зимы. Позже крупная озоновая дыра была зафиксирована над Арктикой. 

По словам председателя центрального совета Всероссийского общественного движения «Волонтеры Экологи» Адама Калиматова, озоновые дыры находятся главным образом над Антарктидой, но также наблюдаются над Арктикой, Африкой, Южной Америкой, Австралией и Новой Зеландией.

— В 2020 году была зафиксирована одна из самых больших «отечественных» озоновых дыр за всю историю наблюдений. Защитный слой нашей планеты был разорван от Мурманска до Томска. Несмотря на масштаб проблемы, население будто не заметило аномалии. Дело в том, что глобальная экологическая катастрофа с человеческими жертвами — это не обязательный спутник озоновых дыр. По крайней мере, в краткосрочной перспективе, — добавляет генеральный директор и основатель экологического сервиса «Сохрани лес», участник фонда «Сколково» Андрей Хорошилов.

Причины появления озоновых дыр в России и мире

Как было сказано выше, главной причиной появления губительных для жизни озоновых дыр является деятельность человека. Рассмотрим их подробнее.

1. Хлорфторуглероды 

Их обозначают буквами CFC. Хлорфторуглероды представляют собой органические соединения, состоящие из атомов хлора, фтора и углерода. Раньше они широко использовались в качестве пропеллентов и холодильных агентов в холодильниках, кондиционерах и промышленных системах охлаждения. Эти вещества могли находиться в атмосфере десятилетиями, разрывая озоновой слой и не позволяя ему регенерировать.

— Использование CFC и других хлорсодержащих веществ, которые распадаются при воздействии ультрафиолетового света, высвобождая хлор и другие галогены. Затем они реагируют с озоном, разрушая его молекулы, — объясняет Адам Калиматов.

Однако после того, как в 1974 году было обнаружено пагубное воздействие CFC на озоновый слой, использование этих веществ было запрещено Монреальским протоколом. Этот договор предусматривал отказ от производства озоноразрушающих веществ, его подписали 196 стран, в том числе Россия.

2. Другие продукты сгорания

Помимо хлорфторуглеродов пагубное влияние на молекулы озона оказывают углекислый газ, оксид углерода, сернистый газ и другие продукты сгорания. Они попадают в атмосферу из-за выбросов заводов, фабрик, дымовых газовых ТЭЦ. Также к разрушению озонового слоя приводят выбросы от транспортных средств.

3. Самолеты и ракеты

Появлению озоновых дыр способствуют и самолеты, летающие на высоте 12-16 км. В их двигателях образуются окислы азота, разрушающие молекулы озона. Также «выжигают» дыры в озоновом слое космические ракеты.

4. Минеральные удобрения

Попадая в грунт, удобрения вступают в реакцию с бактериями в почве, что путем сложных химических реакций приводит к образованию оксидов азота.

5. Ядерные испытания

С образованием озоновых дыр связаны и ядерные испытания — при взрывах образовывается большое количество оксидов азота. По подсчетам ученых, за 20 лет, в течение которых проводились ядерные испытания (с 1952 по 1971 год), в атмосфере оказалось около 3 млн тонн азотных соединений (3).

Возможные последствия проблемы озоновых дыр в России и мире

Дыры в озоновом слое имеют разрушительные последствия для всего живого. Однако эти последствия заметны только в долгосрочной перспективе. 

1. Рост числа заболеваний

Ослабление озонового слоя может привести к усилению воздействия солнечного излучения на поверхность Земли. Что касается людей, то это вызовет преждевременное старение и рост некоторых опасных болезней, среди которых раковые заболевания кожи, общее снижение иммунитета, катаракта (4).

По прогнозам ученых, если скопление озона в атмосфере упадет хотя бы на 1%, то число раковых больных вырастет примерно на 7 тысяч человек в год. 

2. Гибель животных и растений

Солнечная радиация без защитного барьера — озонового слоя — несет смертельную угрозу для всех живых организмов. Усиление ультрафиолетового излучение затрудняет процесс фотосинтеза у растений и снижает урожайность некоторых видов сельскохозяйственных растений.

Также озоновые дыры оказывают губительное действие на одноклеточные и микроорганизмы в поверхностном слое Мирового Океана. Уже сегодня ученые бьют тревогу в связи с массовой гибелью морских планктонных видов. Фитопланктон служит кормом для обитателей океана, а его вымирание может привести к нарушению пищевых цепей.

Негативные последствия озоновых дыр окажут влияние на чувствительные к воздействию ультрафиолета растения. В свою очередь, гибель растений поставит под угрозу некоторые виды травоядных животных.

3. Биологическая смерть планеты

При худшем развитии сценария озоновые дыры могут привести к полному разрушению озонового слоя Земли. Это вызовет биологическую смерть планеты.

Пути решения проблемы озоновых дыр в России и мире

Основная причина появления озоновых дыр — деятельность человека. Поэтому для улучшения состояния атмосферы нужно в первую очередь создать условия, которые помогут дырам затянуться. Даже обычная сортировка мусора вносит свой вклад в решение этой глобальной проблемы.

Итак, какие меры нужно предпринять для того, чтобы озоновые дыры в атмосфере начали затягиваться.

На мировом уровне

1. Снижение производства и использования веществ, способствующих разрушению озонового слоя (такие меры, как подписание Монреальского протокола).
2. Создание транспортных средств, работающих на электричестве и других источниках энергии, а не на горючем топливе.
3. Точечное восстановление содержания озона на месте озоновых дыр.

 На государственном уровне

1. Переход на альтернативные виды топлива для транспорта.
2. Переход на альтернативные источники энергии с использованием силы ветра, солнца и воды.
3. Просветительская работа с населением, повышение уровня экологической грамотности.

На уровне производств и бизнеса

1. Совершенствование очистительных сооружений — установка специальных фильтров на дымоотводящие трубы.
2. Внедрение новых технологий, направленных на сохранение окружающей среды.
3. Правильная утилизация вредных отходов.
4. Сокращение применения минеральных удобрений.

Знать проблему и работать с ней: как Danone сокращает вредные выбросы

В рамках работы по снижению климатического воздействия компания ежегодно изучает источники выбросов загрязняющих веществ. Причем по всей производственно-товарной цепи.

Анализ показал, что большая часть углеродного следа компании относится к косвенным выбросам, вне операционной деятельности Danone. В первую очередь, это производство молока на фермах и его транспортировка, создание упаковки и ее последующая утилизация.

Нельзя списывать со счетов и другие источники выбросов: собственные заводы и транспорт, складские комплексы компании, сжигание топлива производителями ресурсов, у которых компания закупает электроэнергию и тепло. Кстати, Danone удалось снизить эти косвенные выбросы на 80% (с 2015 года) за счет внедрения энергосберегающих технологий на производствах и получения электроэнергии из возобновляемых источников.

Кроме того, компания принимает и другие меры. Это проекты по снижению углеродного следа на фермах, внедрение новых методик энергосбережения, сокращение объема пищевых отходов и упаковки. Яркий пример: компания отказалась от использования пластиковых крышечек на йогуртах «Актимель» и «Растишка» — это позволило сэкономить примерно 500 тонн пластика в 2021 году. Какие-то нововведения Danone остаются невидимыми, но влияют на уменьшение углеродного следа компании. Например, замена фреона на более экологичный аналог в холодильниках и перевод части молоковозов на метан, который называют «зеленым топливом».

Всесторонний подход к проблеме и оригинальные решения позволили сократить интенсивность углеродного следа Danone на 26% в период с 2015 по 2021 год. 

 На бытовом уровне

1. Переход на автомобили, работающие на экологически чистом топливе.
2. Отказ от продуктов, выращенных с использованием химических удобрений.
3. Сокращение использования аэрозолей.
4. Раздельный сбор мусора для вторичной переработки или безопасной утилизации.

Отзывы экспертов о проблеме озоновых дыр в 2023 году

— Озоновые дыры могут вызвать увеличение ультрафиолетового излучения на Земле, что представляет угрозу для здоровья людей и животных. Они также могут привести к изменению климата, воздействовать на рост растений, питание и качество воды, — объясняет председатель центрального совета Всероссийского общественного движения «Волонтеры Экологи» Адам Калиматов.

— К счастью, проблема озоновых дыр всерьез обеспокоила человечество еще полвека назад — в 1987 году было принято Монреальское соглашение, задача которого остановить производство и использование хлорфторуглеродов, главного антропогенного фактора образования озоновых дыр. Наша страна также внесла собственный вклад в реализацию договоренностей, ратифицировав соглашение в 1992 году. Этот документ — один из главных примеров исполнения коллективных обязательств, взятых на себя мировым сообществом за всю историю человечества, — отмечает генеральный директор и основатель экологического сервиса «Сохрани лес», участник фонда «Сколково» Андрей Хорошилов.

Популярные вопросы и ответы

На популярные вопросы, касающиеся возникновения озоновых дыр, отвечает председатель центрального совета Всероссийского общественного движения «Волонтеры Экологи» Адам Калиматов.

Источники

1. Санникова Д. А. Озоновые дыры //Редколлегия: Меньшов ЕН–канд. техн. наук (отв. за выпуск). – 2021. – С. 160. http://lib.ulstu.ru/venec/disk/2021/68.pdf#page=160 
2. Вострикова М. А., Шкода В. В. Озоновые дыры-глобальная проблема человечества //Ответственный редактор: Сукиасян АА, к. э. н., ст. преп. – 2014. – С. 11. https://aeterna-ufa.ru/sbornik/NK-48.pdf#page=11 
3. Аверина Н. И., Лопаева Н. Л. Озоновые дыры //Современная аграрная наука: проблемы и пути решения. – 2020. – С. 169-170. https://elibrary.ru/download/elibrary_44220752_50846841.pdf 
4. Часовских С. В. Озоновые дыры //Молодежь и научно-технический прогресс. – 2022. – С. 420-422. https://elibrary.ru/download/elibrary_49295038_24956185.pdf

Проблема озоновых дыр стала актуальной в середине XX века. Наблюдения ученых подтвердили их наличие и опасность, которую несет такое явление. В частности, уже с 70-х годов специалисты обратили внимание, что наблюдается устойчивое снижение озона в стратосфере, которая состоит из озонового слоя. А именно последний предотвращает попадание чрезмерного ультрафиолетового излучения на поверхность Земли. Также отмечалось, что больше всего этоn слой разрушен на полюсах – южном и северном.

Причины возникновения озоновых дыр в атмосфере

Ученые установили, что основной причиной озоновой дыры являются газы, которые содержат хлорфторуглероды (ХФУ), галоны и фреоны. Обнаруженные обычно в аэрозольных баллончиках и выпускаемые многими электронными приборами, они снижают уровень озона в стратосфере. Все эти газы содержат хлор, который является основной причиной истончения озонового слоя.

Как образуются озоновые дыры?

Разрушение озонового слоя вызвано тем, что количество газов, содержащих хлор, начинает увеличиваться в окружающей среде. Когда эти газы поднимаются, они подвергаются воздействию ультрафиолета. Это вызывает химическую реакцию, которая создает атомы хлора. Они влияют на атомы озона и вызывают истощение озонового слоя.

Хотя этот процесс длится в течение нескольких лет, у озонового слоя есть свойство восстанавливался естественным образом. При заметном увеличении выбросов этих газов озоновая дыра над Антарктидой не восстанавливается, становится постоянной частью слоя. Для его восстановления в этом месте потребуется несколько десятилетий и значительное сокращения выбросов.

ХФУ не вымываются обратно на землю и даже не разрушаются в
результате реакции с другими химическими веществами. А значит они могут
оставаться в атмосфере в течение длительного периода времени, который может
составлять от 20 до 120 лет и более. В результате они транспортируются
обратно в стратосферу, где в конечном итоге разрушаются ультрафиолетовыми
лучами солнца, высвобождая свободный хлор.

Каковы последствия расширения озоновых дыр?

Истончение озонового слоя увеличивает непосредственный контакт с
ультрафиолетовыми лучами, которые могут вызвать рак или раздражение кожи. А это
может привести к смерти. Уменьшение на 1% озонового слоя может привести к
5% увеличению случаев рака кожи.

Воздействие ультрафиолетовых лучей также увеличило количество случаев катаракты, что, в свою очередь, влияет на зрение людей и может привести к увеличению слепоты. Расширение озоновых дыр приводит к повреждению ДНК, последствия которого может быть катастрофическими.

Водные растения и животные тоже подвержены опасному
воздействию. Ультрафиолетовые лучи могут проникать через воду и убивать
маленькие растения и животных. Если озоновая дыра продолжит расширяться,
растительность постепенно исчезнет, уменьшая количество пищи во всем мире. Итог
– гибель всего живого на планете.

Последствия озоновых дыр, причиненные ими повреждения до сих пор не очень хорошо поняты. Помимо постепенного уменьшения озонового слоя во всем мире, имеется мало поддающихся количественной оценке свидетельств появления новых дыр. Несмотря на это, ряд стран работает над уменьшением ущерба.

Как предупредить дальнейшее разрушение озонового слоя?

Борьба с этим явлением заключается в том, что ХФУ были запрещены,
особенно в аэрозольных баллончиках и различных электрических
приборах. Было заключено много соглашений, направленных на то, чтобы
постепенно прекращать использование газов. Тем не менее, это встретило
большое сопротивление со стороны отраслей промышленности, которые основаны на производстве
и использовании газов.

Одновременно началась масштабная акция, направленная на
информирование общества об экологических проблемах, стоящих перед
планетой. В результате закладывается основа для общественного мнения и
соответствующих действий по таким вопросам,
как загрязнение, парниковые газы, глобальное
потепление и климатический кризис.

Финансируются исследования ученых, которые ищут ответ на вопрос, как
погодные условия и природные явления могут быть нарушены небольшими изменениями
в атмосфере. Разрушение озона не так серьезно, как когда-то, но тем не
менее оно оказало влияние на планету.

Стоит обратить внимание, что в XXI веке озоновые дыры появляются и расширяются с меньшими темпами, чем в прошлом столетии. Озоновый слой больше не подвергается такой яростной атаке газов, приводящих его к истончению. Причина – большинство правительств и природоохранных ведомств на законодательном уровне добились сокращения выбросов ХФУ. Были введены ограничения, направленные на то, как предупредить появление озоновых дыр.

Этого оказалось достаточно на этом этапе, чтобы предотвратить глобальную катастрофу, заложило основу для дальнейшей работы по сокращению опасных выбросов.

Кажется, человечество на пути к тому, чтобы решить проблему озоновых дыр! Как этого удалось добиться?

В начале 2023 года эксперты ООН неожиданно порадовали весь мир хорошей новостью — озоновые дыры, самая громкая экологическая проблема конца XX — начала XI веков, кажется, уменьшаются. Значит ли это, что человечество смогло справиться с этим вызовом или есть нюансы? И сможет ли когда-нибудь озоновый слой полностью восстановиться? Разбираемся вместе со старшим научным сотрудником лаборатории Исследований Озонового слоя и Верхней Атмосферы Санкт-Петербургского Госуниверситета, кандидатом физико-математических наук Яной Виролайнен.

О чем рассказали эксперты ООН?

Яна Виролайнен: Ведущие мировые ученые под эгидой ВМО (Всемирной Метеорологической Организации) с 1985 года готовят регулярные отчеты, посвященные озоновому слою и процессам, контролирующим его изменение. В последние десятилетия эти отчеты выпускают каждые 4 года. Недавно ООН опубликовала пресс-релиз с выдержками из резюме отчета 2022 года. В нем говорится о том, что озоновый слой восстанавливается и этот процесс может закончиться сравнительно скоро, во второй половине XXI века.

Интересно, что все обратили такое внимание именно на данную публикацию. Ведь содержащиеся в ней выводы мало чем отличаются от того, что говорилось в предыдущем отчете 2018 года. Уже в нем приводились расчеты, показывавшие, что восстановление озонового слоя возможно к 2060—2070-м годам. Данные, собранные за последние четыре года, подтверждают эти сроки. Более того, эксперты даже чуть ухудшили свой прогноз по сравнению с прошлой публикацией. С тех пор обнаружили некоторые случаи выбросов озон-разрушающих веществ (ОРВ), которых быть уже не должно. Из-за этого пришлось скорректировать прогноз, отдалив предполагаемый срок восстановления озонового слоя примерно на год.

Это ведь хорошие новости?

Яна Виролайнен: Да! То, что мир продолжает идти по пути, ведущему к восстановлению озонового слоя, это, безусловно, хорошая новость.

Почему вообще так много говорили об озоновом слое?

Яна Виролайнен: Потому что он очень важен для всего живого на Земле. Он защищает биосферу от губительного влияния ультрафиолетового солнечного излучения. Не случайно жизнь из океана выбралась на сушу сотни миллионов лет назад только тогда, когда сформировался озоновой слой достаточной толщины (с содержанием озона всего на 15% меньше, чем в настоящее время). Без него все живое на суше погибало.

И сейчас, как показывают исследования, уменьшение содержания озона в определенные периоды и годы приводит к росту ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли. Это вызывает рост заболеваемости раком кожи, катарактой, повреждение сельскохозяйственных культур и морского фитопланктона.

Что его разрушало?

Яна Виролайнен: До антропогенного вмешательства циклы образования и разрушения озона находились в равновесии, поддерживая общее содержание озона в атмосфере на стабильном уровне. В первой половине ХХ века были синтезированы галогеносодержащие химические соединения, в частности ХФУ (хлор-фтор-углероды), которые затем стали активно использоваться в промышленности, в первую очередь в качестве хладагентов.

Эти вещества в большом количестве попадали в атмосферу, где постепенно разрушались, освобождая активный хлор, который, вступая в химические реакции с озоном, разрушал озоновый слой. Все это привело к дисбалансу циклов образования и разрушения озона и появлению озоновых дыр над Антарктидой. Глобальное содержание озона в атмосфере начало уменьшаться, что приводило к росту опасного для жизни ультрафиолетового излучения у поверхности Земли.

Как этот процесс удалось остановить?

Яна Виролайнен: Сначала было важно этот процесс вообще обнаружить. В 1950-е годы на Земле появилась сеть озонометрических станций. В 1970-х к ним добавились метеорологические спутники, которые наблюдали за глобальным распределением атмосферного озона. После получения данных от них стало очевидно, что озоновый слой постепенно истощается.

Ученые выяснили, что причина уменьшения глобального содержания озона вызвана именно эмиссиями ХФУ в атмосферу, после чего общественность, политики и ученые совместными усилиями разработали Монреальский протокол, призывающий сократить, а затем и полностью запретить производство ряда ХФУ.

Этот протокол вступил в силу с 1 января 1989 года, его ратифицировали правительства почти 200 стран. Среднее содержание озона в атмосфере в настоящее время составляет около 300 еД (единиц Добсона), что соответствует слою озона в 3 мм. Одним из критериев озоновой дыры считается уменьшение озона в ее области до величин 220 еД и меньше. По оценкам некоторых моделей, если бы Монреальский протокол не был принят, содержание озона в области озоновых аномалий могло бы быть еще на 100 еД меньше.

А что с самой большой озоновой дырой над Антарктидой?

Яна Виролайнен: После принятия Монреальского протокола эмиссии в атмосферу основных ОРВ практически прекратились. Благодаря этому удалось стабилизировать ситуацию. Антарктическая озоновая дыра, которая появляется каждый год в начале весны и закрывается в начале лета, перестала расти. Однако время жизни ХФУ, которые уже успели попасть в атмосферу, составляет 50-100 лет, что означает, что еще десятки лет они будут распадаться с образованием активного хлора и приводить весной к разрушению озонового слоя.

Из-за особенностей динамических атмосферных процессов глубина и ширина озоновой дыры над Антарктидой меняется год от года. В целом пока только в сентябре над Антарктидой, начиная с 2000 года, наблюдается статистически значимый рост содержания озона.

Можно ли расслабиться и праздновать успех, считая, что эту экологическую проблему мы решили?

Яна Виролайнен: Не совсем. Наибольшее достижение в решении озоновой проблемы состоит в том, что весь мир смог сплотиться и совместными усилиями начать исправлять ситуацию, пока еще не стало поздно. То, что в силу объективных причин озоновая дыра начала образовываться в Южном полушарии над территориями, практически не населенными людьми, большая удача для человечества, так как оно не столкнулось во всей полноте с пагубным влиянием роста ультрафиолетовой радиации.

Однако в последние десятилетия озоновые аномалии все чаще появляются и в Северном полушарии, затрагивая области Европы, европейской части России и Северной Америки. Это вызвано изменением динамических процессов, происходящих в атмосфере. Появилось даже понятие озоновых мини-дыр, которые не сравнимы размером и глубиной с Антарктической дырой, но при этом они вызывают рост ультрафиолетового излучения у поверхности Земли. Так, например, озоновые весенние аномалии 2020 года в Северном полушарии привели к значительному росту УФ-излучения весной и летом в густонаселенных средних широтах.

---

Владимир Сывороткин

Ведущий научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук, геологического факультета МГУ:

В 2000-х годах Мировой центр данных по озону и ультрафиолету в Канаде зафиксировал сильное разрушение озонового слоя в основном над Северным Ледовитым океаном. В 2011 году центр озоновой дыры располагался в районе Таймыра и потеря озона составляла до 30%. Проходит пять лет, в январе 2016 года была зафиксирована дыра с центром примерно на том же месте, но разрушение озонового слоя в центре составило уже до 40%. Приходит 2020 год — в марте получены данные, которые показывают, что центр сместился в сторону Канады и там разрушение составляет уже до 50%. Площадь дыры составляет миллионы квадратных километров.

Восстановится ли озоновый слой когда-нибудь полностью?

Яна Виролайнен: По прогнозам современных моделей, если по-прежнему будут ограничены эмиссии озон-разрушающих веществ, озоновый слой должен прийти к уровню 1980 года во второй половине 21 столетия. Однако не все так однозначно. Эмиссии парниковых газов, которые тоже необходимо контролировать, в той или иной мере влияют на озоновый слой, вызывая изменения в динамических атмосферных процессах.

Кроме того, наблюдаемое уменьшение содержания в атмосфере ряда ОРВ меньше спрогнозированного, что говорит о наличии источников эмиссии этих газов, несмотря на их запрет. Поэтому необходимо вкладываться в разработку новых методов и приборов и продолжать глобальный мониторинг как озона, так и озон-разрушающих веществ.