ООН объявила, что озоновый слой Земли восстановится к 2060 году. Это значит, что люди больше не производят парниковые газы?

Святослав
Иванов

Новостной редактор

Специалисты Всемирной метеорологической организации (ВМО) и ООН опубликовали доклад, согласно которому озоновый слой Земли восстанавливается на 1–3% каждые десять лет, а это значит, что он полностью восстановится к 2060 году. «Хайтек» разбирается, что означает этот доклад и при чем тут Монреальское соглашение 1989 года.

Читайте «Хайтек» в

ООН: озоновый слой Земли восстановится к 2060 году

Что вообще такое озоновый слой и зачем он нужен?

Озоновым слоем называют часть земной стратосферы, которая находится в тропических широтах на высоте 25–30 км, в умеренных 20–25 км, а в полярных — 15–20 км. В этом слое самое большое количество озона — вещества, молекула которого состоит из трех атомов кислорода. Он образуется в результате воздействия солнечного ультрафиолетового излучения на молекулярный кислород — О2, именно с этим и связан состав озона — О3.

По сути, этот слой защищает всю биосферу от ультрафиолетового излучения. Озон просто его поглощает, поэтому до поверхности Земли доходит лишь небольшое количество этого разрушительного излучения. Озоновый слой возник в атмосфере Земли около 600 млн лет назад в результате действия фотосинтеза. Только после его появления жизнь на Земле вышла из океанов на сушу. В случае, если озоновый слой на Земле исчезнет, то ультрафиолетовое излучение полностью уничтожит всех живых существ на нашей планете или же заставит радикально изменить условия существования, в том числе и человечества.

Почему озоновый слой стал истощаться? Как это произошло?

Впервые озоновая дыра диаметром более 1 тыс. км в атмосфере была обнаружена в 1985 году. Оказалось, что каждый год над Антарктидой она появлялась, а в январе-феврале уже прекращала свое существование. В прошлом году ее размер составил 17 млн кв. км. В Северном полушарии — в Арктике — осенью и зимой существует огромное количество озоновых дыр общей площадью до 2 млн кв. км, однако они живут не более семи дней.

По своей сути озон возникает при взаимодействии ультрафиолетового излучения с молекулярным кислородом. Нет солнечного света — нет и нового озона, поэтому во время полярной ночи (зимние месяцы в Арктике, летние — в Антарктиде) процесс создания новых молекул озона прекращается, а существующие из-за своей большой массы опускаются к поверхности Земли, где разрушаются в результате непривычного для себя давления.

Есть две основные гипотезы о причинах появления озоновых дыр — антропогенная и естественная. При этом концепция о естественном постоянном разрушении озонового слоя постоянно критикуется учеными и экологами, аргументы которых опираются на то, что изучение озонового слоя над Антарктидой происходит с 20-х годов XX века, однако первая большая дыра была найдена только во второй половине века — как раз в период появления новых для атмосферы химических элементов в таких объемах.

Но это не значит, что природные явления не уменьшают озоновый слой. Согласно исследованию томских ученых, проведенному в 2011 году после крупного извержения вулкана Мерапи на острове Ява, условия для разрушения огромного количества озона в тот год возникли внутри полярного циклона, который ускорился именно из-за разогретого вулканом воздуха.

«После извержения вулкана Мерапи осенью 2010 года в тропической стратосфере сформировалось аэрозольное облако. Оно подогрело стратосферный воздух и привело к ускорению циркумполярного вихря весной 2011 года — масштабного полярного циклона. Внутри вихря возникли все условия, необходимые для формирования озоновой дыры: при аномально низких температурах на частицах стратосферных облаков под воздействием солнечного излучения восстанавливался активный хлор, разрушивший озон», — считает замдиректора томского Института мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения РАН, член-корреспондент РАН Владимир Зуев.

Это значит, что все-таки человечество своей деятельностью разрушает озоновый слой?

Основной причиной уменьшения концентрации озона в атмосфере является совокупность огромного количества факторов в результате химических реакций молекул с разными веществами. Они возникают и вследствие полярной зимы, и благодаря появлению стратосферных облаков — их частицы катализируют реакции распада озона. Однако эти факторы чаще всего характерны для самых южных и северных широт.

Молекулы озона реагируют на контакт с множеством соединений как органического, так и химического происхождения. Среди простых веществ, разрушающих озон, чаще всего указываются водород, хлор, бром и кислород. Неорганических — хлороводород, монооксид азота и органических — метан, фторхлор- и фторбромфреоны, хлор и бром.

Сильнее всего на озон влияют галогенированные углеводороды, которые широко применялись в промышленности на момент подписания Монреальского соглашения в 1989 году. В итоге в рамках соглашения почти все страны на Земле постепенно отказались от использования низших хлорфторуглеродов — низкокипящих фреонов на основе метанового, этанового и пропанового рядов. Их использовали в качестве пропиленов в аэрозольных баллонах, вспенивающих агентов и взрывобезопасных растворителей, однако они довольно быстро достигали стратосферы, разлагались в атмосфере, образуя хлор и монокись хлора, вступающие в контакт с озоном.

За исследования влияния хлорфторуглеродов (ХФУ-11) на озоновый слой Земли биологи Пауль Джозеф Крутцен, Шервурд Роуланд и Марио Молине получили Нобелевскую премию по химии с формулировкой «За работу в атмосферной химии, особенно в части процессов образования и разрушения озонового слоя».

Некоторые исследователи также связывают разрушение озонового слоя с испытаниями ядерных бомб и запуском космических кораблей.

Значит, с 1989 года человечество больше не выбрасывает вещества, которые разрушают озоновый слой?

Только частично. Да, основное количество стран подписали это соглашение, однако это не означает, что абсолютно все его соблюдают. Последний крупный скандал в этой отрасли произошел весной 2018 года, когда ученые заметили: снижение концентрации фреонов в атмосфере Земли, несмотря на то, что эти соединения могут существовать десятки лет, происходит намного медленнее, чем должно. В 1980-е годы на Земле производилось около 350 т фреонов, тогда как сейчас этот показатель официально снизился до нуля. Однако в атмосфере его содержание снизилось лишь на 1%. Кроме того, резко увеличилась разница содержания фреонов в южном и северном полушариях Земли, многие ученые связывают это с появлением множества незарегистрированных производств в Восточной Азии.

Что еще делает человечество в рамках Монреальского соглашения?

Всего есть четыре базовых протокола к Монреальскому договору — Лондонский, Копенгагенский, Монреальский и Пекинский. При этом последний, Пекинский, ратифицировали в 191 стране ООН, хотя сам договор подписали 196 стран-участниц ООН. С 2019 года вступает в силу еще одна поправка к протоколу, ограничивающая производство гидрофторуглеродов (ГФУ). Эти соединения являются безопасными для озонового слоя, однако являются мощными парниковыми газами, поднимающими температуру на Земле. Пока поправку ратифицировали 58 стран, что уже позволит избежать роста глобальной средней температуры почти на 0,4 °С.

А при чем тут вообще парниковые газы?

Озон является одним из основных парниковых газов, вместе с водяным паром, углекислым газом и метаном. Потенциально вклад в парниковый эффект вносят также фреоны и оксиды азота, например, парниковая активность фреона в 8,5 тыс. раз превышает воздействие углекислого газа, однако из-за ничтожного процента содержания фреона в атмосфере по сравнению с другими соединениями его роль в этом процессе до конца не изучена.

Озоновый экран

Озоновый экран слой атмосферы, отличающийся повышенной концентрацией молекул озона (Оа), поглощающих для своего образования коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца, опасное для живых организмов.[ …]

Озоновый экран — часть атмосферы, где находится в небольшой концентрации озон. [ …]

Озоновый экран (озоносфера) — это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию молекул) озона на высоте 22-26 км.[ …]

Озоновый экран — слой атмосферы с наибольшей концентрацией молекул озона Оз на высоте около 20-25 км, поглощающий жесткое ультрафиолетовое излучение, гибельное для организмов. Разрушение о.э. в результате антропогенного загрязнения атмосферы таит угрозу всему живому, и прежде всего человеку.[ …]

ОЗОНОСФЕРА ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН — слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7-8 (на полюсах), 17-18 (на экваторе) и 50 км (с наибольшей плотностью озона на высотах 20-22 км) над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для живого. Предполагается, что глобальное загрязнение атмосферы некоторыми веществами (фреонами, оксидами азота и др.) может нарушить функционирование озонового экрана. [ …]

ОЗОНОСФЕРА, ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН — слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для живого.[ …]

Озоносфера (озоновый экран), лежащая выше биосферы, в слое от 20 до 35 км, поглощая ультрафиолетовое излучение, гибельное для живых существ биосферы, образуется за счет кислорода, биогенного по происхождению, т.е. также созданного живым веществом Земли. Однако живое вещество если и проникает в эти слои в виде спор или аэропланктона, то в них не воспроизводится и концентрация его ничтожна. Заметим, что, проникая в эту оболочку Земли и еще выше, в космос, человек берет с собой в космический корабль как бы частичку биосферы, т.е. всю жизнеобеспечивающую систему.[ …]

Для сохранения озонового пояса Земли существуют как пассивные методы (уменьшение выбросов в атмосферу фреонов, замена их экологически безопасными веществами), так и активные. В США и России начаты работы по активным методам, основанным на сложных физико-химических процессах (инициируемых специальными воздействиями), способствующих либо уменьшению скорости разрушения озона в стратосфере, либо его образованию. Это химическое воздействие на стратосферу в районе “озоновой дыры” в Антарктиде с применением этана и пропана, которые будут связывать атомарный хлор, разрушающий озон, в пассивный хлористый водород. И, наконец, самые современные методы с помощью электромагнитного излучения, электрических разрядов, лазерного излучения, которые в результате фотодиссоциации кислорода будут способствовать образованию озона (Старик, Фаворский и др., 1993). Все это в конечном счете дает возможность уничтожить “озоновые дыры” в околополярных пространствах и сохранить озоновый экран, а значит и земную цивилизацию.[ …]

Это так называемый озоновый экран (Фабри) [29], имеющий огромное значение, так как благодаря ему может существовать жизнь на нашей планете. В нем между 32 и 48 км над уровнем геоида сосредоточен озон, который, если бы был выделен, взятый в чистом виде, составил бы тонкий слой в один дюйм толщиной при нормальном давлении и комнатной температуре [30]. Озоновый экран поглощает все ультрафиолетовое излучение длиной волны меньше 0,000014 дм.[ …]

Этот слой (озоносфера, озоновый экран) расположен в пределах стратосферы на высотах от 7-8 км на полюсах до 50 км на экваторе. Концентрация молекул О3 в нем в 10 раз больше, чем у поверхности Земли.[ …]

Об опасности разрушения озонового слоя ученые предупреждали еще в начале 50-х годов и связывали его с оксидами азота, выбрасываемыми сверхзвуковыми самолетами. Но в 1974 г. было выяснено, что «дыры» в озоновом экране образуются в результате воздействия искусственных химикатов — фторхлоруглеродов (ФХУ). Эти газы широко используют в парфюмерной промышленности, в производстве холодильных установок, кондиционеров и огнетушителей.[ …]

Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является так называемый озоновый экран (или слой).[ …]

Примерно то же произошло с ростом производства фреонов, их воздействием на озоновый экран планеты.[ …]

Мы уже говорили, что жизнь сохраняется потому, что вокруг планеты образовался озоновый экран, защитивший биосферу от смертоносных ультрафиолетовых лучей. Но в последние десятилетия отмечено снижение содержания озона в защитном слое.[ …]

Парабиосфера еще более асимметрична, поскольку верхнюю ее границу определяет озоновый экран. Более значительные колебания толщи мегабиосферы, охватывающей осадочные породы, но она не опускается на материках глубже отметок самых больших глубин океана, т. е. 11 км (здесь температура достигает 200°С), и не поднимается выше наибольших плотностей озонового экрана (22—24 км), следовательно, ее максимальная толщина 33—35 км.[ …]

В большинстве случаев в качестве верхней теоретической границы биосферы указывают озоновый слой без уточнения его границ, что вполне приемлемо, если не обсуждать разницу между нео- и палеобиосферой. Иначе следует учитывать, что озоновый экран образовался всего лишь около 600 млн лет назад, после чего организмы смогли выйти на сушу.[ …]

Граница биосферы в атмосфере находится на высоте 15— 20 км, совпадая с границей тропосферы. Озоновый экран защищает живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения. Ограничивающими факторами распространения жизни выше этого предела служат излучение, недостаток влаги, кислорода и низкое давление. Наиболее плотно населен нижний слой тропосферы до высоты 50 м.[ …]

Эволюционный фактор — это современный фактор среды, порожденный эволюцией жизни. Так, например, озоновый экран — ныне действующий экологический фактор, влияющий на организмы, популяции, биоценозы, экологические системы, в том числе и на биосферу, — существовал в прошлые геологические эпохи. Возникновение озонового экрана связано с появлением фотосинтеза и накоплением в атмосфере кислорода.[ …]

Ультрафиолетовые лучи губительны для всего живого. Основная часть этого излучения задерживается озоновым экраном атмосферы. Поэтому живые организмы распространены до озонового слоя. Но небольшое количество ультрафиолетовых лучей полезно животным и человеку, так как они способствуют выработке витамина Б.[ …]

Нижняя граница биосферы проходит на глубине 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница — озоновый экран, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Толщина — несколько мм. Основой органической жизни является углерод.[ …]

КАРЛ: А я еще читал, что фреоны, которые люди изобрели и используют в холодильниках и кондиционерах, разрушают озоновый экран Земли.[ …]

У верхней границы тропосферы под влиянием космических излучений из кислорода образуется озон. Следовательно, озоновый экран, предохраняющий жизнь от смертоносных излучений, — также результат деятельности самого живого вещества.[ …]

В результате фотосинтеза в атмосфере стало появляться все больше и больше кислорода и вокруг планеты образовался озоновый экран, ставший надежной защитой организмов от губительной ультрафиолетовой радиации солнца и коротковолнового космического излучения. Под его защитой стала бурно расцветать жизнь: сначала в поверхностных слоях океана стали развиваться взвешенные в воде растения (фитопланктон), выделяющие кислород. Из океана органическая жизнь переместилась на сушу; первые живые существа начали заселять землю примерно 400 млн. лет назад. Организмы, развивающиеся ка земле и способные к фотосинтезу (растения), еще больше увеличили приток кислорода в атмосферу. Считают, что понадобилось не менее полумиллиарда лет, чтобы содержание кислорода в атмосфере достигло современного уровня, который не изменяется вот уже около 50 млн. лет.[ …]

Фотосинтез послужил причиной резкого увеличения содержания СЬ в атмосфере Земли. Благодаря этому возникла озо-носфера (озоновый экран), что в совокупности с другими факторами позволило жизни существовать среди мелководья п выйти на сушу. Изменение содержания кислорода в атмосфере Земли в результате фотосинтеза за более или менее известный период эволюции планеты приведено на рис. 17.[ …]

На высокой активности живого вещества основываются и регуляторные процессы в биосфере. Так, продукция кислорода поддерживает озоновый экран и, как следствие, относительное постоянство потока лучистой энергии, достигающего поверхности планеты. Постоянство минерального состава океанических вод поддерживается деятельностью организмов, активно извлекающих отдельные элемент, что уравновешивает их приток с поступающим в океан речным стоком. Подобная регуляция осуществляется и во многих других процессах.[ …]

Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.[ …]

Разрушается и озонный слой атмосферы. Воздушный транспорт способ-ггвует истощению запасов озона там, где он совершенно необходим. Озоновый экран ослабляет смертоносную ультрафиолетовую солнечную ради-щию в слое атмосферы между 40 и 15 км надземной поверхностью примерно в 6500 раз. Разрушение озонового экрана на 50% увеличивает в 10 раз /льтрафиолетовую радиацию, что влияет на зрение животных и человека, нриводит к воздействию на живые организмы, сходному с ионизирующими плучениями. У меньшается содержание озона в атмосфере над Антарктики.[ …]

Биосфера распространена на 10830 м ниже дна океана и представляет из себя литосферу. Верхний слой биосферы служит так называемым защитным озоновым экраном на высоте 20 25 км, выше которого ультрофиолето-вая часть солнечного спектра исключает существование жизни (рис. 13).[ …]

Биосфера — общепланетарная оболочка Земли, где существует жизнь. Учение о биосфере создано В.И.Вернадским (1863-1945). В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном -тонким слоем озона на высоте 16-20 км. Океан насыщен жизнью целиком. В глубину твердой части Земли активная жазнь проникает местами до 3 км (бактерии). Биосфера представляет собой глобальную жи-сксгему, поддерживаемую биологическим круговоротом вещества и потоками солнечной энергии.[ …]

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ-радиации. На высоте 25—30 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона — озоновый экран. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Атмосфера над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами, которые передвигаются в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20—22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1—1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни около 6 км над уровнем моря.[ …]

Ультрафиолетовые лучи. Наиболее коротковолновая (200—280 нм) зона этой части спектра («ультрафиолет С») активно абсорбируется кожей; по опасности УФ-С близок к ЛГ-лучам, но практически полностью поглощается озоновым экраном. Следующая зона—УФ-Д с длиной волны 280—320 нм — наиболее опасная часть спектра УФ, обладающая канцерогенным действием. Механизм этого действия неизвестен; предполагают влияние через нарушение молекулы ДНК. Кроме того, эти лучи инактивируют в коже клетки Лангерганса, отвечающие за ее иммунитет, а также активируют некоторые микроорганизмы. Последнее свойственно только этой части спектра УФ; в других длинах волн УФ губителен для микробов. Большая часть зоны УФ-В также поглощается озоновым экраном; до поверхности Земли доходят лишь УФ-лучи с длиной волны примерно от 300 нм. Эта часть спектра обладает большой энергией и оказывает на живые организмы главным образом химическое действие. В частности, УФ-лучи стимулируют процессы клеточного синтеза. Показано, что облучение ультрафиолетом повышает продуктивность молодняка сельскохозяйственных животных.[ …]

В то же время озон поглощает ультрафиолетовую радиацию, разлагаясь на молекулярный и атомарный кислород. Основная масса озона располагается на высотах 10-25 км с максимальной концентрацией на высотах 22-24 км. Озоновый слой (часто применяют термин «озоновый экран») имеет исключительно важное значение в сохранности жизни на Земле.[ …]

Слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7 — 8 км на полюсах и 17 — 18 км на экваторе и 50 км над поверхностью планеты отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, называется озоносферой (озоновый экран). Общее содержание озона в этом слое невелико: толщина приведенного (к нормальному давлению) слоя всего около 3 мм.[ …]

В последние годы особую остроту приобрел вопрос о непреднамеренном влиянии индустриальных технологий на природу, в частности на содержание озона в атмосфере. Привлечению внимания широких общественных масс к угрозе озоновому экрану способствовали средства массовой информации, поднявшие на уровне сенсационных открытий большой шум при обнаружении весной в антарктических районах рекордно низкого общего содержания озона. Явление получило с их подачи название «озоновых дыр в атмосфере».[ …]

К середине палеозоя — в силуре, девоне содержание кислорода в атмосфере достигло почти 10 % от современной концентрации. Одновременно произошли и другие изменения в атмосфере, в частности, проявилась стратификация, сформировался озоновый экран как результат сложнейших химических реакций с образованием аллотропной модификации кислорода 03 (озона). В это время происходило активное освоение жизненными формами земной суши. Первыми завоевателями ее были водоросли и древние, еще бесскелетные рыбы, которые из океана и морей сначала перебрались в озера и реки, где сформировали скелет и плавники, а затем в виде кистеперых рыб, перебираясь из водоема в водоем, заложили возможность образования амфибий, оснащенных легкими и лапами. Из растений на суше появились первые высшие формы — примитивные риннофиты. Это в общем-то была новая знаковая точка в эволюции — были созданы предпосылки к цефализации животного мира.[ …]

Запуск мощных ракет, полеты самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, уничтожение леса пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреонов в технике, бытовой химии и парфюмерии-главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли. Разрушение озонового слоя сопровождается рядом опасных и скрытых негативных воздействий га человека и живую природу.[ …]

Одной из важных характеристик атмосферы является её про -эрачвость, которая влияет на энергетический балаво планеты. На прозрачность влияет погода, содержание диоксида углерода и за -грязнений. Атмосфера защищает Землю от абсолютного холода космического пространства. Озоновый экран задерживает около 20 % инфракрасного теплового излучения Земли, тем самым повышая температуру атмосферы и создавая благоприятный тепловой режим Земли. [ …]

Мы знаем и другую форму образования свободного кислорода, более легкого одноатомного кислорода 0 , обладающего мощной свободной энергией, который образуется в ионосфере и, вероятно, в стратосфере под влиянием космических излучений и ультрафиолетовых лучей нашего Солнца, разлагающих молекулу 02 (§ 96). Здесь постоянно идет процесс, который можно выразить динамическим равновесием: 201 О . Вместе с озоновым экраном (§ 97) этот процесс играет огромную роль в организованности нашей планеты.[ …]

В кембрий-ордовик суша постепенно осваивается примитивными растениями и животными; з морях царствуют трилобиты, грап-толиты, наутилоидеи, мшанки. В силуре появляются рыбы, в девоне— насекомые и земноводные. Сравнительно богатый наземный биостром девона говорит о возникновении к тому времени озонового экрана — этого удивительного «новообразования» географической оболочки. Располагаясь в стратосфере, на высоте 20— 25 км, озоновый экран поглощает коротковолновую часть ультрафиолетовой солнечной радиации, губительной для органической жизни. Он создан жизнью для того, чтобы защитить жизнь, дать ей новые, почти неограниченные возможности для развития на нашей Земле. И уже в следующем геологическом периоде — каменноугольном— суша одевается влажными густыми лесами высокой биологической продуктивности из древовидных папоротников, гигантских плаунов и хвощей. Это прямое доказательство высокого, близкого к современному содержания кислорода в атмосфере.[ …]

Световой режим. Количество достигающей поверхности Земли радиации обусловлено географической широтой местности, продолжительностью дня, прозрачностью атмосферы и углом падения солнечных лучей. При разных погодных условиях к поверхности Земли доходит 42 — 70% солнечной постоянной (рис. 4.1). Проходя через атмосферу, солнечная радиация претерпевает ряд изменений не только в количественном отношении, но и по составу. Коротковолновая радиация поглощается озоновым экраном и кислородом воздуха. Инфракрасные лучи поглощаются в атмосфере водяными парами и диоксидом углерода. Остальная часть в виде прямой или рассеянной радиации достигает поверхности Земли (рис. 5.39).[ …]

Атмосфера — газовая оболочка Земли. Состав сухого атмосферного воздуха: азот — 78,08 %, кислород — 20,94 %, диоксид углерода — 0,033 %, аргон — 0,93 %. Остальное — примеси: неон, гелий, водород и др. Пары воды составляют 3-4 % от объема воздуха. Плотность атмосферы на уровне моря 0,001 г/см ’. Атмосфера защищает живые организмы от вредного воздействия космических лучей и ультрафиолетового спектра солнца, а также предотвращает резкое колебание температуры планеты. На высоте 20-50 км основная часть энергии ультрафиолетовых лучей поглощается за счет превращения кислорода в озон, образуя озоновый слой. Суммарное содержание озона не более 0,5 % массы атмосферы, составляющей 5,15-1013 т. Максимум концентрации озона на высоте 20-25 км . Озоновый экран — важнейший фактор сохранения жизни на Земле. Давление в тропосфере (приземный слой атмосферы) уменьшается на 1 мм рт. столба при подъеме на каждые 100 метров.[ …]

Кроме того, озон, находясь в виде слоя атмосферы Земли — озоносферы, имеет чрезвычайно важное биологическое значение. Этот слой предохраняет живые организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. Озон играет значительную роль в создании термических режимов различных слоев атмосферы вследствие сильного поглощения солнечной радиации и земного излучения. Наиболее интенсивно озон поглощает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Солнечные лучи с длиной волны меньше 300 км почти полностью поглощаются атмосферным озоном. Таким образом, Земля окружена своеобразным “озоновым экраном”, защищающим многие организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца.[ …]

ФРЕОНЫ (ХЛАДОНЫ) — фуппа галогеносодержащих веществ: Ф-11 (CFC13), Ф-12 (CF2C12), Ф-22 (CHC1F2) и др., кипящих при комнатной температуре, высоколетучих, химически инертных у поверхности Земли, используемых в холодильной промышленности и как распылители (в частности, сельскохозяйственных пестицидов и веществ в аэрозольных упаковках). Поднимаясь в стратосферу, Ф. подвергаются фотохимическому разложению с выделением иона хлора, служащего катализатором химических реакций, разрушающих молекулы озона, защищающего планету от жесткого ультрафиолетового излучения. В настоящее время ведется постоянное международное наблюдение (мониторинг) за озоновым экраном (плотность озона в 1988 г. была на 5—6% ниже нормы, по наблюдениям в США). Многие страны сократили производство и потребление Ф., но общий выпуск этих веществ в мире возрастает (согласно Монреальскому протоколу, он должен быть сокращен на 50% к 2000 г.). Возрастает и концентрация Ф. в атмосфере. На 1 января 1980 г. количество Ф-12 было равно произведению 285 частей на 1012. В атмосфере Северного полушария содержание Ф. на 8—9% больше, чем в атмосфере Южного. Среднее время жизни Ф. в атмосфере — порядка 70—100 лет, но в верхнем пределе, видимо, достигает многих столетий. Данные пока не слишком точны из-за малых рядов наблюдений и несовершенства измерений и моделирования.[ …]

Но вернемся к первичному океану. Образование первичного океана началось тогда, когда в первичной атмосфере создались условия для конденсации водяного пара. Возникавший конденсат скапливался в замкнутых углублениях земной коры, и эти скопления положили начало образованию протоокеанов. Так как в это время в атмосфере Земли было велико содержание СО2, этот газ вступал в реакцию со сконденсировавшейся водой и образовывал кислоту, которая поступала в первоначальный океан. Так что протоокеаны, скорее всего, были очень кислыми. Поскольку выделение паров Н2О продолжалось, продолжался и процесс их конденсации, и в результате протоокеаны, имевшие вначале, может быть, и небольшие размеры, слились в океаны. Геологические данные свидетельствуют, что уже 3 млрд лет тому назад воды на Земле было достаточно. По мере развития жизни на Земле (органические соединения появились 2,5-3,0 млрд лет тому назад, зарождение жизни на Земле датируется 2,5-1,0 млрд лет тому назад) менялся и состав морской воды (уменьшалась ее кислотность). Образовавшийся озоновый экран защищал живые организмы х>т действия жесткого ультрафиолетового излучения. Окисление серы, аммиака до свободного азота обусловили образование современного типа азотно-кислородной атмосферы. Появление кислорода в результате фотосинтеза привело к интенсивному изменению химического состава воды океанов. Восстановительная форма существования элементов сменилась на окислительную. Стабилизация химического состава атмосферы обусловливала стабилизацию нового химического состава океанов. Примерно около 1 млрд лет тому назад морская вода достигла, вероятно, такого состава, который очень близок к составу современной морской воды.[ …]

Озон

Что такое озон?

Озон — это газ, который встречается как в верхних слоях атмосферы Земли, так и на уровне земли. Озон может быть «хорошим» или «плохим» для вашего здоровья и окружающей среды, в зависимости от его местоположения в атмосфере.

Как озон может быть одновременно «хорошим» и «плохим»?

Озон встречается в двух слоях атмосферы. Тропосфера — это слой от уровня земли до высоты около 6 миль. Приземный или «плохой» озон существует в тропосфере и представляет собой загрязнитель воздуха, который вреден для дыхания. Озон наносит ущерб посевам, деревьям и другой растительности и является основным компонентом городского смога. Через 6 миль вверх начинается стратосфера. «Хороший» озоновый слой простирается вверх примерно от 6 до 30 миль и защищает жизнь на Земле от вредных ультрафиолетовых (УФ) лучей Солнца.

«Хороший» озоновый слой

Озон естественным образом образуется в стратосфере под действием ультрафиолетовых лучей, реагирующих с кислородом. Но этот «хороший» озон постепенно разрушается искусственными химическими веществами, называемыми озоноразрушающими веществами (ОРВ), включая хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), галоны, бромистый метил, четыреххлористый углерод и метилхлороформ. Эти вещества ранее использовались и иногда используются в охлаждающих жидкостях, пенообразователях, огнетушителях, растворителях, пестицидах и аэрозольных пропеллентах. После попадания в воздух эти озоноразрушающие вещества разлагаются очень медленно. Они могут оставаться годами, двигаясь через тропосферу, пока не достигнут стратосферы. Там они разрушаются под действием солнечных ультрафиолетовых лучей и выделяют молекулы хлора и брома, разрушающие «хороший» озон. Ученые подсчитали, что один атом хлора может разрушить 100 000 «хороших» молекул озона.

Несмотря на то, что мы сократили или прекратили использование многих озоноразрушающих веществ, их использование в прошлом все еще может влиять на защитный озоновый слой. Исследования показывают, что истощение «хорошего» озонового слоя сокращается во всем мире. Утончение защитного озонового слоя можно наблюдать с помощью спутниковых измерений, особенно над полярными регионами.

Как истощение «хорошего» озона влияет на здоровье человека и окружающую среду?

Истощение озонового слоя может привести к увеличению количества УФ-излучения, достигающего Земли, что может привести к большему количеству случаев рака кожи, катаракты и ослабления иммунной системы. Считается, что чрезмерное воздействие ультрафиолета способствует росту меланомы, самого смертельного из всех видов рака кожи. С 1990, риск развития меланомы увеличился более чем в два раза.

Ультрафиолетовое излучение также может повредить чувствительные культуры, такие как соя, и снизить урожайность. Некоторые ученые предполагают, что морской фитопланктон, являющийся основой пищевой цепи океана, уже испытывает стресс от УФ-излучения. Этот стресс может иметь неблагоприятные последствия для снабжения людей продуктами питания из океанов.

Что делается с истощением «хорошего» озона?

Соединенные Штаты, наряду с более чем 180 другими странами, осознали угрозу разрушения озонового слоя и в 1987 был принят договор под названием Монреальский протокол о поэтапном прекращении производства и использования озоноразрушающих веществ.

Агентство по охране окружающей среды установило правила поэтапного отказа от озоноразрушающих химикатов в Соединенных Штатах. Предупреждающие этикетки должны быть размещены на всех продуктах, содержащих ХФУ или аналогичные вещества, а несущественное использование продуктов, разрушающих озоновый слой, запрещено. Также запрещены выбросы в воздух хладагентов, используемых в автомобильных и бытовых кондиционерах и приборах. Были произведены некоторые заменители озоноразрушающих продуктов, а другие разрабатываются. Если Соединенные Штаты и другие страны прекратят производство озоноразрушающих веществ, по оценкам, естественное производство озона должно вернуть озоновый слой к нормальному уровню примерно к 2050 году9.0005

Что вызывает «плохой» озон?

Приземный или «плохой» озон не выбрасывается непосредственно в воздух, а образуется в результате химических реакций между оксидами азота (NOx) и летучими органическими соединениями (ЛОС) в присутствии солнечного света. Выбросы промышленных предприятий и предприятий электроэнергетики, выхлопы автомобилей, пары бензина и химические растворители являются одними из основных источников NOx и ЛОС.

На уровне земли озон является вредным загрязнителем. Загрязнение озоном вызывает беспокойство в летние месяцы, потому что сильный солнечный свет и жаркая погода приводят к опасным концентрациям озона в воздухе, которым мы дышим. Многие городские и пригородные районы по всей территории Соединенных Штатов имеют высокий уровень «плохого» озона. Но многие сельские районы страны также подвержены высокому уровню озона, поскольку ветры уносят выбросы на сотни миль от их первоначальных источников.

Как «плохой» озон влияет на здоровье человека и окружающую среду?

Вдыхание озона может вызвать различные проблемы со здоровьем, включая боль в груди, кашель, раздражение горла и заложенность носа. Это может усугубить бронхит, эмфизему и астму. «Плохой» озон также может снижать функцию легких и вызывать воспаление слизистой оболочки легких. Повторное воздействие может привести к необратимому рубцеванию легочной ткани.

Здоровые люди также испытывают трудности с дыханием при воздействии озонового загрязнения. Поскольку озон образуется в жаркую погоду, любой, кто проводит время на открытом воздухе летом, может быть затронут всеми, особенно детьми, работниками на открытом воздухе, людьми с хроническими заболеваниями и людьми, занимающимися физическими упражнениями. Миллионы американцев живут в районах, где превышены национальные санитарные стандарты по озону. Агентство по охране окружающей среды определило более 300 округов Соединенных Штатов, сгруппированных вокруг наиболее густонаселенных районов (особенно в Калифорнии и на северо-востоке), как не соответствующие Национальным стандартам качества окружающего воздуха. Районы Нэшвилл, Чаттануга и Джонсон-Сити-Кингспорт-Бристоль имеют соглашения с Агентством по охране окружающей среды о соблюдении национальных стандартов по озону.

Приземный или «плохой» озон также наносит ущерб растительности и экосистемам. Это приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и коммерческих лесов, снижению роста и выживаемости саженцев деревьев, а также повышению восприимчивости к болезням, вредителям и другим стрессам, таким как суровые погодные условия. Только в Соединенных Штатах из-за приземного озона ежегодно снижается урожайность на миллионы долларов. Приземный озон также повреждает листву деревьев и других растений, влияя на ландшафт городов, национальных парков и лесов, а также зоны отдыха.

Что делается с «плохим» озоном?

В соответствии с Законом о чистом воздухе Агентство по охране окружающей среды установило безопасные для здоровья стандарты содержания озона в воздухе, которым мы дышим. Агентство по охране окружающей среды, штаты и города разработали множество программ для соблюдения этих стандартов, основанных на охране здоровья. По всей стране внедряются дополнительные программы по сокращению выбросов NOx и ЛОС от транспортных средств, промышленных объектов и электроэнергетики. Программы также направлены на сокращение загрязнения за счет изменения состава топлива и потребительских/коммерческих продуктов, таких как краски и химические растворители, которые содержат летучие органические соединения. Добровольные программы также поощряют сообщества к внедрению таких методов, как совместное использование автомобилей, для сокращения вредных выбросов.

Что делать с высокогорным «хорошим» озоном?

1. Защитите себя от солнечных ожогов. Когда УФ-индекс «высокий» или «очень высокий», ограничьте занятия на открытом воздухе с 10:00 до 16:00, когда солнце наиболее интенсивно. За двадцать минут до выхода на улицу обильно нанесите солнцезащитный крем широкого спектра действия с фактором защиты от солнца (SPF) не менее 15. Повторно наносите каждые два часа или после купания или потоотделения. Прогнозы УФ-индекса см. в сообщениях местных СМИ или на веб-сайте: www.epa.gov/sunwise/uvindex.html
2. Используйте одобренные хладагенты в кондиционерах и холодильном оборудовании. Убедитесь, что специалисты, работающие с вашим кондиционером или холодильником, сертифицированы для извлечения хладагента. Отремонтируйте протекающие кондиционеры перед их повторной заправкой.

Что делать с «плохим» озоном на уровне земли?

1. Проверьте прогноз качества воздуха в вашем регионе. В то время, когда прогнозируется нездоровый индекс качества воздуха (AQI), ограничьте физические нагрузки на открытом воздухе. Во многих местах пик концентрации озона приходится на период с середины дня до раннего вечера. Измените время интенсивной активности на свежем воздухе, чтобы избежать этих часов, или уменьшите интенсивность активности. Прогнозы AQI можно найти в местных СМИ или на сайте: www.airnow.gov 9.0050
2.   Помогите своим местным электроэнергетическим компаниям уменьшить загрязнение воздуха озоном, экономя энергию дома и в офисе. Рассмотрите возможность установки термостата немного выше летом и немного ниже зимой. Участвуйте в программах распределения нагрузки и энергосбережения местных коммунальных служб.
3.   Уменьшите загрязнение воздуха автомобилями, грузовиками, газонокосилкой и садовой техникой, лодками и другими двигателями за счет правильной настройки и технического обслуживания оборудования. Летом заправляйте бензобак в более прохладные вечерние часы и будьте осторожны, чтобы не пролить бензин. Сократите вождение автомобиля, совместное использование автомобилей, использование общественного транспорта, пеших прогулок или езды на велосипеде, чтобы уменьшить загрязнение озоном, особенно в жаркие летние дни.
4.   Используйте бытовую и садовую химию с умом. Используйте краски и растворители с низким содержанием летучих органических соединений. Обязательно читайте этикетки для правильного использования и утилизации.

Факты и информация об истощении озонового слоя

• Ссылка

Человеческая деятельность нанесла ущерб этому защитному слою стратосферы, и хотя состояние озонового слоя улучшилось, многое еще предстоит сделать.

Климат 101: Истощение озонового слоя

Озоновый слой помогает защитить жизнь от вредного ультрафиолетового излучения. Узнайте, что вызвало озоновую дыру, и как 1989 Монреальский протокол стремился положить конец истощению озонового слоя.

За последние 30 лет человечество добилось прогресса в предотвращении ущерба озоновому слою за счет ограничения использования определенных химических веществ. Но многое еще предстоит сделать для защиты и восстановления атмосферного щита, который находится в стратосфере на высоте от 9 до 18 миль (от 15 до 30 километров) над поверхностью Земли.

Атмосферный озон поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение солнца, особенно вредные лучи типа УФВ. Воздействие УФ-излучения связано с повышенным риском развития рака кожи и катаракты, а также с повреждением растений и морских экосистем. Атмосферный озон иногда называют «хорошим» озоном из-за его защитной роли, и его не следует путать с тропосферным или приземным «плохим» озоном, ключевым компонентом загрязнения воздуха, который связан с респираторными заболеваниями.

Озон (O ₃ ) представляет собой высокореактивный газ, молекулы которого состоят из трех атомов кислорода. Его концентрация в атмосфере естественным образом колеблется в зависимости от времени года и широты, но в целом она была стабильной, когда в 1957 году начались глобальные измерения. Новаторские исследования 1970-х и 1980-х годов выявили признаки проблем.

Озоновые угрозы и «дыра»

В 1974 году Марио Молина и Шервуд Роуленд, два химика из Калифорнийского университета в Ирвине, опубликовали статью в журнале Nature с подробным описанием угроз озоновому слою от хлорфторуглеродных (CFC) газов. В то время ХФУ широко использовались в аэрозольных распылителях и в качестве хладагентов во многих холодильниках. Достигая стратосферы, солнечные УФ-лучи расщепляют ХФУ на вещества, в состав которых входит хлор.

Новаторское исследование, за которое они были удостоены Нобелевской премии по химии 1995 года, пришло к выводу, что атмосфера обладает «конечной способностью поглощать атомы хлора» в стратосфере.

Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона, по данным Агентства по охране окружающей среды США, уничтожая озон гораздо быстрее, чем его можно заменить.

Работа Молины и Роуленда получила поразительное подтверждение в 1985 году, когда группа английских ученых обнаружила дыру в озоновом слое над Антарктидой, которая позже была связана с фреонами. «Дыра» на самом деле представляет собой область стратосферы с чрезвычайно низкими концентрациями озона, которая повторяется каждый год в начале весны в Южном полушарии (с августа по октябрь). Весна приносит солнечный свет, который выделяет хлор в стратосферные облака.

Аэрозоль из баллончиков иногда содержит озоноразрушающие вещества, называемые хлорфторуглеродами или ХФУ.

Фотография Марка Тиссена

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Состояние озонового слоя сегодня

Признание вредного воздействия ХФУ и других озоноразрушающих веществ привело к принятию Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, в 1987 г. , эпохальному соглашению о поэтапном отказе от тех веществ, которые были ратифицирован всеми 197 стран-членов ООН. Без пакта в США было бы дополнительно 280 миллионов случаев рака кожи, 1,5 миллиона смертей от рака кожи и 45 миллионов катаракт, а мир был бы как минимум на 25 процентов жарче.

Спустя более 30 лет после Монреальского протокола ученые НАСА задокументировали первое прямое доказательство того, что озоновый слой Антарктики восстанавливается благодаря поэтапному отказу от ХФУ: истощение озонового слоя в регионе снизилось на 20 процентов с 2005 года. А в конце 2018 года, Организация Объединенных Наций подтвердила в научной оценке, что озоновый слой восстанавливается, прогнозируя, что он полностью восстановится в (неполярном) северном полушарии к 2030-м годам, затем в южном полушарии в 2050-х годах и в полярных регионах к 2060 году9.0005

Мониторинг озонового слоя продолжается, и выяснилось, что его восстановление может оказаться не таким простым, как хотелось бы. Исследование, проведенное в начале 2018 года, показало, что содержание озона в нижних слоях стратосферы неожиданно и необъяснимо снизилось с 1998 года, а другое исследование указало на возможные продолжающиеся нарушения Монреальского пакта.

В мире еще не все ясно, когда речь идет о вредных газах охлаждающих жидкостей. Некоторые гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), переходные заменители, которые менее вредны, но все же вредны для озона, все еще используются. Развивающимся странам необходимо финансирование из Многостороннего фонда Монреальского протокола для отказа от наиболее широко используемого из них – хладагента R-22. Хладагенты нового поколения, гидрофторуглероды (ГФУ), не разрушают озоновый слой, но являются мощными парниковыми газами, улавливающими тепло и способствующими изменению климата.

Хотя ГФУ составляют небольшую часть выбросов по сравнению с двуокисью углерода и другими парниковыми газами, их воздействие на планету потепления побудило в 2016 году добавить к Монреальскому протоколу Кигалийскую поправку. Эта поправка, вступившая в силу в январе 2019 года, стремится сократить использование ГФУ более чем на 80 процентов в течение следующих трех десятилетий. Тем временем компании и ученые работают над безвредными для климата альтернативами, включая новые охлаждающие жидкости и технологии, снижающие или устраняющие зависимость от химических веществ.

Читать дальше

На этих сияющих портретах женщины изображены такими, какими они хотят быть.

• Журнал
• Доказательства

На этих сияющих портретах женщины изображены такими, какими они хотят выглядеть

В центре для женщин с особыми потребностями в Уганде , фотограф спросил своих испытуемых, какими они хотели бы быть изображенными: способными, равными и умными, сказали они ей.

Как ваше любимое растительное молоко влияет на планету

• Окружающая среда

Как ваше любимое растительное молоко влияет на планету

Овес, соя, конопля и многое другое: если вы хотите отказаться от молочных продуктов, варианты могут быть огромными. Вот что вам нужно знать о воздействии каждого вида молока на окружающую среду.