Что будет если пропадет озоновый слой
Что такое озоновая дыра и почему она может быть обманом
Вопросы экологии заботят многих. К ним периодически возвращаются не только самые лютые активисты, но также политики, звезды, кинематограф и простые люди. Самыми обсуждаемыми явлениями с точки зрения проблем с экологии являются глобальное потепление и озоновые дыры. С первым все вроде понятно — поднялась температура, значит, потепление. А что там с дырами и почему они так называются? Являются ли они вообще дырами и где они находятся? Что на них влияет и можно ли их ”зашить”? Правда ли, что они существуют, или все это большой обман? Как видите, только во вступлении я уже накидал больше вопросов, чем можно дать ответов. Но на какие-то из них ответы есть. Если вы не задумывались о том, что озоновый слой надо беречь, возможно, после прочтения этой статьи вы поменяете свое мнение. А заодно поймете, что не только какие-то там мистические корпорации влияют на его истощение, но и каждый из нас своими действиями и привычками.
Наша планета неоднородна. Постоянно есть изменения то магнитного поля, то температуры, то концентрации озона в атмосфере.
Что такое озоновая дыра
Для начала давайте вообще разберемся с тем, что такое озонная дыра и дыра ли она на самом деле. Ведь это выражение сильно искажает реальное значение, но звучит круто.
Экологичное будущее: созданы пакеты, которые разлагаются в морской воде
Озоновой дырой называют локальное истощение озонового слоя, который покрывает нашу планету на высоте примерно 25 километров. Как таковой дыры там нет, есть именно истощение, уменьшение концентрации или толщины слоя. Но этого уже достаточно для того, чтобы привести к неприятным последствиям в этой области.
Для измерения озонового слоя принято пользоваться единицей измерения, которая называется ”единицей Добсона”. Одна такая единица ровняется слою озона 10 мкм. Толщина озонового слоя над поверхностью земли отличается в разных местах, но дырами принято называть те места, где содержание озона падает до 220 единиц Добсона.
Когда происходит такое, надо что-то делать. Или нет?
Как видим, настоящих дыр в этих местах нет, но так проще говорить, чем называть это ”локальным истощение озонового слоя”, согласитесь.
Самая большая озоновая дыра находится над Антарктидой и ее площадь по состоянию на 2019 год составляла 23 миллиона квадратных километров. При этом ее площадь не постоянна и не растет в одном направлении. В течение последних 30 лет она менялась от 12 до 27 миллионов квадратных километров.
Для чего нужен озоновый слой
Многие спрашивают, а можно ли жить без озонового слоя. Конечно, можно, но не на нашей планете и не нашему виду.
Озоновый слой состоит из озона, как не сложно догадаться. Это газ, который состоит из молекул, включающих в себя три атома кислорода. Озон образуется при воздействии ультрафиолета в верхних слоях атмосферы на молекулярный кислород.
Существование этого слоя помогает нам защищаться от воздействия ультрафиолетового излучения. Получается, оно его создает и само же им останавливается. Конечно, часть проходит дальше, но она нам только на пользу. Как говорится, все хорошо в меру.
Озоновые дыры выглядят не так красочно, но в целом отображение правильное.
Озоновый слой появился на Земле после начала процесса фотосинтеза. Произошло это примерно 600 миллионов лет назад и позволило живым существам выйти из воды на сушу. Только после этого на ней стало относительно безопасно.
Если вдруг озоновый слой исчезнет, на Землю обрушится огромное количество солнечного излучения и мы будем относиться к нему уже не как к чему-то приятному, летнему и легкому. Оно просто убьет все живое. Некоторые формы жизни сохранятся, пожалуй, только в воде. И то не факт. Например, повышенный поток ультрафиолетовой солнечной радиации, проникающий в океан, приводит к гибели его обитателей, живущих у поверхности. Так что озоновый слой наш друг и его надо беречь, чтобы не допустить по-настоящему страшных последствий.
Экологическая катастрофа: у побережья Камчатки погибло 95% морских обитателей
Как образуются озоновые дыры
Если смотреть широко, то есть две причины образования озоновых дыр — естественные и антропогенные (вызванные деятельностью человека). То есть не только мы влияем на то, каким будет наш озоновый слой, но наш вклад все равно существенен. Впрочем, есть теория, что это не так, но о ней я расскажу чуть позже. Пока же взвесим все за и против классической научной теории.
Если говорить о деятельности человека, то самое большое воздействие на озоновый слой оказывают химические соединения, которые попадают в воздух и вступают в реакцию с этим газом. Наибольшая концентрация таких веществ собирается в районе полюсов, поэтому именно там толщина озонового слоя наименьшая.
Среди соединений, которые разрушают озоновый слой, есть те, которые имеют органическое и химическое происхождение. Основные вещества, которые вносят свой негативный вклад, это водород, бром, кислород и особенно хлор. Так же вредны их соединения, так как они тоже вступают в реакцию с озоном. Катализатором часто выступает ультрафиолет, которого на такой высоте всегда хватает.
Структура земной атмосферы
Что делается для защиты озонового слоя
Самое сильное влияние на озон оказывают галогенированные углеводороды. Они очень широко применялись в промышленности десятки лет, пока проблема не была выявлена и в 1989 году не была подписана Монреальская конвенция. Сначала она обязывала страны принять все необходимые меры по защите озонового слоя, но не говорила ничего конкретного. Позже появились рекомендации по сокращению использования хлорфторуглеродов — разновидности фреонов на основе метанового, этанового и пропанового рядов.
Эти соединения широко использовались в аэрозольных баллонах, растворителях и другой химии. Они очень быстро испарялись и достигали стратосферы, разлагаясь на компоненты и разрушая озоновый слой.
Ученые рассказали, какое воздействие на Землю оказало наличие дыры в озоновом слое
Конечно, некоторые компании, которые являлись лидерами по производству такой химии очень не хотели терять большую часть бизнеса. Например, DuPont потратила миллионы долларов на компанию в прессе, которая доказывала всем, что проблема преувеличена. Но постепенно отказ от вредных компонентов все же произошел и пару лет назад ООН даже дала свой обнадеживающий прогноз. Проблема в том, что концентрация фреонов в атмосфере пока слишком высокая и надо подождать, пока он выйдет из нее. Некоторые ученые даже говорят, что отдельные виды соединений имеют срок жизни в сотни лет, а значит о полном ”исцелении” говорить пока рано.
За экологией надо следить во всех ее проявлениях.
Можно ли восстановить озоновый слой
Так как озон в атмосфере это не нефть, которая образуется миллионами лет, а результат физико-химической реакции, он может восстанавливаться, при том достаточно быстро.
В заявлении ООН говорится, что вследствие сокращения использования некоторых химических соединений, озоновый слой начал восстанавливаться. Организация даже дала прогноз, что полное восстановление концентрации озона в атмосфере произойдет примерно через 40 лет.
Это хорошая новость, но такой благоприятный прогноз не означает, что надо расслабиться и снова начать применять любую химию. Чтобы закрепить результат, разрабатываются специальные программы по сокращению выброса и использования вредных соединений. А так же все новые наработки контролируются на предмет соответствия принятым нормам.
Может ли исчезнуть озоновая дыра
Озоновая дыра не просто может исчезнуть, а постоянно делает это. Это связано с некоторыми природными явлениями и даже климатическими особенностями.
Например, я уже сказал, что озон образуется в результате воздействия кислорода с ультрафиолетом. Значит во время полярной ночи он просто не может образоваться, так как солнце ”не восходит” несколько месяцев. В этом случае концентрация озона в атмосфере локально падает, но во время полярного дня восстанавливается.
Озоновые дыры не постоянны.
Некоторые дыры могут быть связаны с активностью Солнца или другим воздействием. В результате этого они появляются и пропадают. Иногда это занимает несколько дней, реже растягивается на несколько месяцев. Особенно, если это происходит не рядом с полюсами, где, как я уже говорил, высока концентрация химических соединений, которые постоянно разрушают озоновый слой.
Когда изобрели фреон
Получается, что основным виновником того, что пришлось принимать экстренные меры, является фреон? В некотором роде, если верить основной теории, это так. Можно даже сказать больше — у виновника озоновых дыр есть конкретное имя. Это имя Уиллис Хэвиленд Кэрриер. Именно он разработал первый кондиционер в 1902 году для осушения воздуха в типографии Бруклина.
Тот кондиционер на самом деле работал не на фреоне, а на аммиаке, как и появившийся в 1910 году первый холодильник, вот только именно они привели к массовому использованию новых соединений.
18 случайных научных изобретений и открытий, изменивших мир
Со временем кондиционеры развивались и даже стали массовыми. Первые компактные модели для коммерческого использования появились в 1929 году а лидером стала компания Томаса Эдисона — General Electric.
Несмотря на то, что аммиак, который применялся в кондиционерах, в целом был не так опасен, как может показаться на первый взгляд, риски все равно были. Сам аммиак широко применяется в природе и даже синтезируется в организме человека, но его высокие концентрации могут приводить к смерти. Мастера того времени и технологии производства компонентов не могли снизить до нуля риск утечки, поэтому от аммиака начали постепенно отказываться, заменив его фреоном.
Фреон считался безопасным для человека хладагентом, а его разработку незадолго до начала Великой депрессии начали компании General Motors и DuPont. Впервые это соединение было синтезировано в 1928 году Томасом Миджли-младшим из дочерней компании General Motors. Это вещество и назвали ”фреон”.
Томас Миджли-младший умер в 55 лет. Он заболел и потерял подвижность, но сделал для себя систему передвижения. в 1944 году он запутался в ней и задохнулся.
В 1903 году General Motors и DuPont основали компанию Kinetic Chemical Company. Она-то и занималась производством фреона. Патент на фреон принадлежит компании Frigidaire, в которой работал Томас Миджли-младший.
На презентации нового вещества его изобретатель, Томас Миджли-младший, вдыхал газ, а потом выдыхал его не свечу. Тем самым он показывал, что газ безопасен для человека и он не горит.
Это привело к настоящему буму производства бытовых холодильников и кондиционеров. Позже фреон начал проникать и в другие сферы производства, но после того, как поняли, что он еще опаснее аммиака, начали возвращаться к последнему.
Правда ли, что озоновые дыры существуют
А теперь давайте обсудим ту самую альтернативную теорию, которая, как обычно, построена на теории заговора. В конце концов исключать ее нельзя, особенно учитывая, что некоторые ее составляющие звучат очень логично и даже не противоречат научной теории. Просто они ее немного иначе интерпретируют.
Многие считают, что вредного воздействия фреона просто не существует. А нагнетание паники связано только с тем, чтобы лишить индустриально развитые страны, вроде Китая, доступа к дешевому сырью. Ведь именно фреон стоит очень недорого, но решает массу проблем на многих предприятиях.
В пользу этой теории свидетельствует и то, что озоновый слой слишком толстый, чтобы на него можно было как-то повлиять. Даже приводятся мнения ученых, которые говорят, что вредные для озонового слоя соединения не могут подниматься на высоту больше 2-3 километров. Но даже на этой высоте их концентрация незначительна.
Если просто, то озоновые дыры работают так, но вопросов к ним все больше.
Так же сторонники этой теории утверждают, что если убрать весь озон из атмосферы, ему понадобится буквально несколько минут на то, чтобы образоваться заново, ведь солнечные лучи продолжают попадать на Землю и расщепление в стратосфере кислорода на атомы будет продолжаться. Правда, не понятно, как в этом случае за несколько минут озоновый слой образуется на всей Земле, если половина ее не получает солнечных лучей, но это уже, наверное, частности. Оставим это на совести тех самых ученых.
А еще в качестве аргумента приводится то, что я говорил про полярную ночь. Мол, во время нее концентрация озона падает, но потом довольно быстро набирается.
Самые интересные научные статьи вы можете найти в нашем новостном Telegram-канале. Их там даже больше, чем на сайте.
Основное объяснение озоновой дыры над Антарктидой заключается в то, что там воздействие на озоновый слой оказывается магнитным полем Земли. Именно поэтому на полюсе она такая большая, а так как полюса в истории Земли постоянно перемещались, то и существование такой дыры является обычным делом.
Озоновая дыра — обман?
С одной стороны, можно относится к таким рассуждениям, как к полной ерунде, но некоторые доказательства в ней более-менее имеют смысл. Например, то, что полюса меняются местами. А еще, если предположить, что озоновую дыру над Антарктидой открыли через несколько десятилетий после начала использования фреона — до этого не было технической возможности — то доказать, что ее не было до этого, нельзя.
Что только не пытились объяснить теорией заговора. Теперь озоновые дыры.
Я бы предложил относиться с изрядной долей скепсиса к обеим теориям, ведь они на самом деле не исключают друг друга. Есть еще теория, что весь разговор об озоновой дыре запустила компания, которая владела патентными правами на фреон. Эта теория утверждает, что патентные права закончились и ей надо было срочно найти способ запретить его, придумав что-то новое. Фреон, конечно, популярен, но не настолько, чтобы из-за него так масштабно ”впрягаться”.
Мне кажется, что воздействие химических соединений на озоновый слой действительно может быть преувеличено, но я бы не стал говорить о теории заговора. Скорее всего, истина, как обычно, где-то посередине. Если у вас есть свое четкое мнение, предлагаю подискутировать об этом в комментариях к этой статье.
Победа над собой: как люди залатали озоновую дыру
Свежий отчет Всемирной метеорологической организации и Программы ООН по окружающей среде (опубликован 5 ноября) свидетельствует о том, что достигнутый темп восстановления озонового слоя позволяет прогнозировать возвращение к статус-кво: к 2030 году исчезнет озоновая дыра над Атлантическим океаном, а к 2060-му придет в равновесие озоновый слой над Антарктидой.
Защита от солнца
Озон — это особая форма кислорода — O3, а не O2. Он образуется в атмосфере Земли на высоте 15–30 км в зависимости от широт: в стратосфере молекулы кислорода под воздействием ультрафиолетовой части солнечного спектра распадаются на атомы, потом отдельные атомы соединяются с «целыми» молекулами кислорода. Так получается озон. Он, в свою очередь, взаимодействует с жестким ультрафиолетовым излучением, не давая ему добраться до поверхности Земли. В результате этих процессов наиболее опасные С-лучи не доходят до нас, а B-лучи — только небольшая часть (А-лучи не поглощаются, но они менее опасны). Это эффект огромной важности: нескольких процентов B-лучей хватает, чтобы мы загорали и сгорали, а некоторые заболевали раком кожи. Полноценное облучение Земли солнечным светом сделало бы нашу жизнь невозможной.
Тем не менее в конце 70-х годов XX века озоновый слой стал истончаться неестественными темпами. Виной этому стали фреоны — класс искусственно синтезированных химических соединений, которые использовались как хладагенты, вспениватели и растворители. Попадая в атмосферу, они трансформируются, и продукты их разложения разрушают озон. Когда этот эффект был изучен и подтвержден, начался международный процесс по ограничению использования опасных веществ. Не без сопротивления использовавшей фреоны промышленности процесс вылился в важнейшее международное соглашение — Монреальский протокол. Он был разработан в 1985 году и вступил в силу 26 августа 1989 года. Протокол установил сроки, в течение которых вещества, разрушающие озоновый слой, должны быть сняты с производства и исключены из использования. Документ, уточненный и пересмотренный с тех пор восемь раз, исполняется столь последовательно, что генсек ООН Кофи Аннан в свое время назвал его, возможно, единственным очень успешным международным соглашением.
Урон, нанесенный озоновому слою к концу 1990-х годов, был очень значительным: потери составили до 10%. Но с 2000 года, как говорится в отчете, восстановление идет темпами в 1–3% за десять лет. Для сравнения приводится куда более печальная экстраполяция: если бы промышленность продолжала производство фреонов взятыми во второй половине XX века темпами, две трети озонового слоя исчезли бы к 2065 году.
О достигнутом успехе можно судить по размерам знаменитой озоновой дыры над Антарктидой. Она является сезонной, образуется во время полярной ночи, когда отсутствие солнечного света останавливает синтез озона, и достигает максимального размера в сентябре-октябре, когда в Южном полушарии начинается весна. С наступлением дня она уменьшается и к концу декабря обычно исчезает. В этом году площадь дыры составила 24,8 млн кв. км, что на 16% меньше, чем в рекордном 2006 году — 29,6 млн кв. км.
Наказание нарушителей
Эти успехи возможны благодаря трем факторам: грамотной научной экспертизе, воле в претворении рекомендованных решений в жизнь и качественному мониторингу исполнения этих решений. Последний не так очевиден, как может показаться: в этом году мониторинг и анализ его результатов превратились в международный детективный триллер.
В мае 2018 года группа исследователей из обсерватории на Гавайях сообщила о необычно высокой концентрации одного из запрещенных к использованию веществ — трихлорфторметана (CFC-11). Он был синтезирован для использования в качестве хладагента и вспенивателя и входил в состав аэрозолей. К концу 1980-х годов во всем мире в атмосферу ежегодно попадало около 350 тыс. т CFC-11, но спустя десять лет этот показатель упал до 54 тыс. т. По Монреальскому протоколу его производство и использование должно было быть прекращено к 2010 году (Россия отказалась от него еще раньше — к 2000 году).
Новость вызвала горячие дискуссии: сложно было поверить в массовое производство практически выведенного из употребления вещества. Однако наблюдения с Гавайев были вскоре подкреплены данными из Гренландии, Самоа и Антарктиды. Вероятность ошибки была крайне низкой, но установить наличие выбросов и найти их источник — разные вещи. Тогда ученые из Колорадо применили к собранным данным глобальную климатическую модель, «промотав» ее назад. В результате было сделано предположение, что источник загрязнения находится в Восточной Азии. Британские активисты из неправительственного Агентства экологических расследований (Environmental Investigation Agency) поехали в Китай и действительно нашли незаконное производство: CFC-11 использовался как вспениватель для полиуретановой пены, служащей изоляционным материалом в строительстве. Фабрик-нарушителей нашлось около 20: несмотря на запрет китайского правительства, там стремились воспользоваться дешевым и эффективным материалом. История, как экологам удалось обнаружить подлог, достойна отдельного материала: следователи-добровольцы ухитрились притвориться клиентами фабрик, получив таким образом доступ на производство.
Активистам удалось то, чего не смогли сделать китайские контролирующие органы: теперь информация о нарушениях задокументирована и передана китайским властям и структурам, обеспечивающим исполнение Монреальского соглашения. Все это стало возможно благодаря редкому продуктивному сотрудничеству ученых из разных стран и научных областей, к которым сначала присоединились активисты, а потом — органы власти.
Пример для подражания
Этот эпизод вместе со свежим отчетом ООН заставляет задуматься о том, как Монреальскому соглашению удалось стать действенным, а не декоративным документом. Конечно, при его введении большую роль играла поддержка развитых стран. Они согласились не только следовать условиям договора самим, но и предоставить экспертную и финансовую поддержку развивающимся странам, готовым пойти на его подписание. В соблюдении договора важным было и остается эффективное воздействие всех заинтересованных сторон — как в истории с CFC-11, где это и ученые, и гражданское общество, и официальные лица. В итоге необходимые действия были предприняты очень быстро. От начала изучения воздействия фреонов на атмосферу до принятия Монреальского протокола прошло менее 20 лет.
«Когда протокол был подписан, мы были куда меньше уверены в масштабах риска фреонов по сравнению с тем, что мы знаем сейчас о действии парниковых газов. Чтобы начать действовать, необязательно иметь абсолютную определенность», — приводит Popular Science слова американского климатолога Шона Дэвиса.
Монреальский протокол в какой-то степени может работать и на глобальное потепление. Первоначально хладагенты в машинах и холодильниках, заменившие фреоны, все-таки вызывали парниковый эффект. Но в 2019 году вступит в силу поправка, которая ограничит использование некоторых из этих газов — именно по климатическим причинам.
Но главный вопрос — сможет ли успех Монреальского протокола помочь выполнению гораздо более масштабного Парижского соглашения о климате? Во всяком случае ситуация с фреонами показывает, что, во-первых, нет ничего невозможного или парадоксального в том, что деятельность человека оказывает влияние на нашу среду обитания в планетарном масштабе. А во-вторых, переломить тренд и «вернуть как было» — возможно или как минимум пока возможно.
Найдены ошибки в договоре по защите озона. Почему они могут стать фатальными?
В новой статье, написанной в соавторстве с ученым из Университета Сассекса, были выявлены серьезные пробелы в международном соглашении, призванном помочь восстановить озоновый слой. Объясняем, как это произошло и в чем суть договора; рассказываем о факторах, которые были не учтены, и решениях, которые были предложены. Почему озоновый слой важен и какие последствия ждут планету при его разрушении?
Читайте «Хайтек» в
Как разрушается озоновый слой?
История озоновой дыры
В 1969 году голландский химик Пол Крутцен опубликовал статью, в которой продемонстрировал, что оксиды азота могут реагировать со свободными атомами кислорода, замедляя образование озона (O 3), а также могут разлагать озон на диоксид азота (NO 2) и газообразный кислород (O 2).
Некоторые ученые и защитники окружающей среды в 1970-х годах использовали исследования Крутцена в качестве аргумента против создания американским флотом сверхзвуковых транспортных средств (ССТ). Они опасались, что потенциальный выброс оксидов азота и водяного пара от этих самолетов может повредить озоновый слой. (ССТ были разработаны для полетов на высотах, совпадающих с озоновым слоем, примерно от 15 до 35 км над поверхностью Земли). На самом деле американская программа SST была отменена, и только небольшое количество франко-британских Concordes и советских Ту-144 поступили на вооружение, так что влияние ТПО на озоновый слой оказалось незначительным для количества эксплуатируемых самолетов.
Однако в 1974 году американские химики Марио Молина и Ф. Шервуд Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвине признал, что хлорфторуглероды (CFC) — молекулы, содержащие только атомы углерода, фтора и хлора — могут быть основным источником хлора в стратосфере. Они также отметили, что хлор может разрушить большое количество озона после того, как он был освобожден из ХФУ под действием УФ-излучения. Свободные атомы хлора и хлорсодержащие газы, такие как монооксид хлора (ClO), могут затем разрушить молекулы озона, оторвав один из трех атомов кислорода. Более поздние исследования показали, что бром и некоторые бромсодержащие соединения, такие как монооксид брома (BrO), были даже более эффективными в разрушении озона, чем хлор и его реактивные соединения. Последующие лабораторные измерения, атмосферные измерения и исследования атмосферного моделирования вскоре подтвердили важность их результатов. Крутцен, Молина и Роуленд получили Нобелевскую премию по химии в 1995 году за свои усилия.
Деятельность человека оказала значительное влияние на глобальную концентрацию и распределение стратосферного озона еще до 1980-х годов. Кроме того, ученые отметили, что значительное ежегодное снижение средних концентраций озона начало происходить по крайней мере к 1980 году. Измерения со спутников, самолетов, наземных датчиков и других инструментов показывают, что уровни озона снизились в глобальном масштабе примерно на 5% в период с 1970 по середину 1990-х годов с незначительными изменениями после этого. Наибольшее сокращение содержания озона произошло в высоких широтах (к полюсам), а наименьшее —в более низких широтах (тропики). Кроме того, атмосферные измерения показывают, что истощение озонового слоя увеличивает количество УФ-излучения, достигающего поверхности Земли.
Договор об озоновом слое — что это такое?
Доказательства, собранные учеными в 1970-х и 1980-х годах, показали, что истощение озонового слоя в стратосфере было одной из первых действительно глобальных угроз человечеству.
Химические вещества, производимые в результате экономической деятельности, медленно поднимаются в верхние слои атмосферы, где они разрушают озоновый слой, который играет незаменимую роль в защите человечества и экосистем, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение солнца.
В 1987 году страны подписали договор о восстановительных мерах, известный как «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой», который в конечном итоге был ратифицирован всеми 197 государствами-членами ООН.
Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (Монреальский протокол) — это международное соглашение, заключенное в 1987 году. Он был разработан, чтобы остановить производство и импорт озоноразрушающих веществ и снизить их концентрацию в атмосфере, чтобы помочь защитить озоновый слой Земли.
Монреальский протокол находится в рамках Венской конвенции об охране озонового слоя. Венская конвенция была принята в 1985 году после международного обсуждения научных открытий в 1970-х и 1980-х годах, в открытиях подчеркивалось негативное влияние деятельности человека на уровни озона в стратосфере и открытие «озоновой дыры». Его цели заключаются в содействии сотрудничеству в области борьбы с неблагоприятным воздействием деятельности человека на озоновый слой.
Монреальский протокол широко считается наиболее успешным соглашением по охране окружающей среды. Он устанавливает обязательный график поэтапного отказа от озоноразрушающих веществ. Этот график регулярно пересматривался, при этом сроки прекращения производства были ускорены в соответствии с научными знаниями и технологическими достижениями.
Монреальский протокол устанавливает обязательные для развитых и развивающихся стран обязательства по постепенному отказу от всех основных озоноразрушающих веществ. Он нацелен на 96 озоноразрушающих химикатов в тысячах применений в более чем 240 промышленных секторах. В 2016 году Монреальский протокол также стал ответственным за установление обязательных обязательств по постепенному сокращению выбросов 18 основных гидрофторуглеродов (ГФУ).
Помимо помощи в защите и восстановлении озонового слоя, Монреальский протокол также принес другие важные экологические преимущества. В частности поэтапный отказ от озоноразрушающих веществ, которые часто также являются газами, вызывающими сильное глобальное потепление, улучшил глобальный климат за счет сокращения количества парниковых газов, попадающих в атмосферу.
Что выяснили ученые?
Но в недавнем исследовании эксперты отметили основные пробелы в договоре, которые необходимо устранить, если мы хотим восстановить озоновый слой и предотвратить риски, связанные с здоровьем человека и климатом.
Монреальский протокол и поправки к нему, несомненно, явились эффективным всемирным усилием по контролю за наиболее стойкими веществами, разрушающими озон. Но наша статья показывает, что в договоре образовалось слишком много пробелов, чтобы полностью восстановить озоновый слой. Пора заткнуть дыры в договоре об озоновой дыре.
Профессор Джозеф Алькамо, директор программы исследований в области устойчивого развития в Сассексе
Профессор Алькамо вместе с ведущим автором, профессором Сьюзан Соломон из Массачусетского технологического института (MIT) и соавтором, профессором А. Р. Равишанкарой из Университета штата Колорадо, выявили несколько «пробелов», которые состоят из озоноразрушающих веществ, не охваченных договором.
Какие озоноразруающие вещества не были учтены?
Ученые составили полный список веществ, котрый включает в себя:
Что предложили ученые, чтобы решить проблему?
Авторы научного исследования призвали к ряду решений, чтобы заполнить пробелы, включая:
Почему Земля в опасности?
Озоновый слой поглощает вредное ультрафиолетовое излучение солнца, но этот защитный слой медленно разрушается промышленными газами, которые медленно дрейфуют с поверхности земли, включая CFC (хлорфторуглероды), содержащиеся в хладагентах, пенообразователях и ранее в пропеллентах, в аэрозольных распылителях.
Открытие «озоновой дыры» над высокими широтами в 1980-х годах стало окончательным свидетельством важности разрушения озонового слоя. Точного определения положения этих границ (широт) нет, но высокая широта расположена от 60° магнитной широты и выше; средние широты между магнитной широтой 50° и 60° и все, что ниже магнитной широты 50° считается находящимся в категории низких широт.
К 1985 году страны подписали Венскую конвенцию, которая обязалась сократить количество ХФУ и других озоноразрушающих веществ. Два года спустя они подписали Монреальский протокол, в котором изложен план действий.
В течение своего времени в качестве первого главного научного сотрудника ЮНЕП, в которой размещается секретариат Монреальского протокола, профессор Алькамо координировал работу групп ученых в подготовке ориентированных на политику отчетов, в которых рассматривались возникающие проблемы разрушения озонового слоя.
ЮНЕП сообщает, что к 2009 году 98% химических веществ, подлежащих удалению в соответствии с Монреальским протоколом, были прекращены, что позволило избежать сотен миллионов случаев рака кожи и десятков миллионов случаев катаракты. Тем не менее, этот новый документ показывает, что некоторые важные источники не были затронуты протоколом — и это срочно необходимо сделать, прямо сейчас.
Профессор Алькамо сказал: «Поскольку большинство озоноразрушающих газов и их нынешние заменители также являются мощными парниковыми газами, пришло время использовать Монреальский протокол, чтобы избавиться от этих газов еще быстрее, чтобы избежать опасного глобального потепления.
«Мы не сможем достичь глобальных целей в области устойчивого развития к 2030 году, не ликвидировав пробелы в договоре по озону. Например, трудно представить, как можно было бы достичь глобальных целей в области здравоохранения и климата без радикального сокращения всего озона — истощающие газы и их заменители. Если мы потерпим неудачу, человечество столкнется с повышенным риском рака кожи и более быстрым изменением климата».
Озоновая дыра — какого она размера сейчас и где?
Истощение озонового слоя больше всего на Южном полюсе. Это происходит в основном в конце зимы и в начале весны (август-ноябрь), а пиковое истощение обычно происходит в начале октября, когда озон часто полностью разрушается на больших территориях.
Это серьезное истощение создает так называемую озоновую дыру, которую можно увидеть на изображениях антарктического озона, сделанных с помощью спутниковых наблюдений. В большинстве случаев максимальная площадь дыры больше, чем сам антарктический континент. Хотя потери озона менее радикальны в северном полушарии, значительное истончение озонового слоя также наблюдается над Арктикой и даже над континентальной Европой.
Большинство озоноразрушающих веществ, выбрасываемых в результате деятельности человека, остаются в стратосфере на протяжении десятилетий, а это означает, что восстановление озонового слоя — очень медленный и длительный процесс.
На диаграмме ниже показано развитие (годового максимума) размера озоновой дыры над Антарктикой. Дыра увеличилась за годы после ратификации Монреальского протокола из-за отставания, вызванного тем, что озоноразрушающие вещества остаются в стратосфере в течение длительного времени. Максимальный размер озоновой дыры сейчас уменьшается.
Информацию о состоянии продолжающейся в настоящее время озоновой дыры вы можете найти на веб-сайте.
Последствия разрушения озонового слоя для человека и окружающей среды
Истощение озонового слоя вызывает повышение уровня УФ-излучения на поверхности Земли, что наносит вред здоровью человека. Если не устранить проблемы, обнаруженные экспертами в Монреальском договоре по озону, то последствия могут стать фатальными — и вот почему.
Отрицательные эффекты включают рост некоторых видов рака кожи, катаракты глаз и нарушений иммунной недостаточности. УФ-излучение также влияет на наземные и водные экосистемы, изменяя рост, пищевые цепи и биохимические циклы. Водные организмы, находящиеся непосредственно под поверхностью воды, являющиеся основой пищевой цепи, особенно страдают от высоких уровней УФ-излучения. УФ-лучи также влияют на рост растений, снижая продуктивность сельского хозяйства.
Влияние на здоровье человека
Истощение озонового слоя увеличивает количество ультрафиолетового излучения B, достигающего поверхности Земли. Лабораторные и эпидемиологические исследования показывают, что УФ-В вызывает немеланомный рак кожи и играет важную роль в развитии злокачественной меланомы. Кроме того, UVB связывают с развитием катаракты, помутнением хрусталика глаза.
Поскольку весь солнечный свет содержит некоторое количество УФ-B, даже при нормальном уровне стратосферного озона всегда важно защищать кожу и глаза от солнца.
EPA использует рамочную модель воздействия на атмосферу и здоровье человека для оценки пользы для здоровья от более сильной защиты озонового слоя в рамках Монреальского протокола. Обновленная информация о преимуществах усилий EPA по борьбе с истощением озонового слоя доступна в отчете за 2015 год «Обновление расчетов озона и профилей выбросов для использования в рамочной модели воздействия на атмосферу и здоровье человека».
Воздействие на растения
UVB-излучение влияет на физиологические процессы и процессы развития растений. Несмотря на механизмы уменьшения или восстановления этих эффектов и способность адаптироваться к повышенным уровням УФ-B, УФ-излучение может напрямую влиять на рост растений.
Косвенные изменения, вызванные УФ-В (например, изменение формы растения, распределения питательных веществ в растении, времени фаз развития и вторичного метаболизма), могут быть в равной степени или иногда более важными, чем повреждающие эффекты УФ-В. Эти изменения могут иметь важные последствия для конкурентного баланса растений, травоядности, болезней растений и биогеохимических циклов.
Воздействие на морские экосистемы
Фитопланктон составляет основу водных пищевых сетей. Продуктивность фитопланктона ограничена эвфотической зоной, верхним слоем водной толщи, в котором достаточно солнечного света для поддержания чистой продуктивности. Было показано, что воздействие солнечного УФ-В излучения влияет как на ориентацию, так и на подвижность фитопланктона, что приводит к снижению выживаемости этих организмов. Ученые продемонстрировали прямое сокращение производства фитопланктона из-за увеличения УФВ, связанного с истощением озонового слоя.
Было обнаружено, что УФ-В излучение вызывает повреждение на ранних стадиях развития рыб, креветок, крабов, амфибий и других морских животных. Наиболее серьезные последствия — снижение репродуктивной способности и нарушение развития личинок. Небольшое увеличение воздействия УФ-В излучения может привести к сокращению популяции мелких морских организмов с последствиями для всей морской пищевой цепи.
Воздействие на биогеохимические циклы
Увеличение УФ-В излучения может повлиять на наземные и водные биогеохимические циклы, изменяя таким образом источники и поглотители парниковых и химически важных газовых примесей (например, двуокиси углерода, окиси углерода, сульфида карбонила, озона и, возможно, других газов). Эти потенциальные изменения будут способствовать возникновению обратных связей между биосферой и атмосферой, которые уменьшают или усиливают атмосферные концентрации этих газов.
Воздействие на материалы
Синтетические полимеры, биополимеры природного происхождения, а также некоторые другие материалы, представляющие коммерческий интерес, подвергаются неблагоприятному воздействию УФ-В излучения. Современные материалы в некоторой степени защищены от UVB специальными добавками. Тем не менее, повышение уровня УФ-В ускорит их распад, ограничивая продолжительность их использования на открытом воздухе.