Руйнування озонового шару: причини екологічної проблеми «номер один»

Зміст

• Як утворюється озон?
• Неприємне відкриття
• Недруги озону
• Заходи для захисту і відновлення озонового шару

Кожен школяр знає, що сонячний ультрафіолетовий промінь є джерелом життя на Землі. Однак надлишок УФ-випромінювання може стати згубним для всіх мешканців планети.

Баланс між користю та шкодою ультрафіолету можливий виключно за рахунок озонового шару Землі, що знаходиться в її стратосфері на висоті 12-50 км. Найбільш щільний його пласт розташований на висоті 25 км. Завдяки складного пристрою п’ятого океану, на землю проникає дозоване кількість УФ-випромінювання. Товщина озонового шару в загальному обсязі атмосфери мізерно мала, але його біолого-екологічна роль безцінна.

Як утворюється озон?

Озон – похідна кисню. Перебуваючи в стратосфері, молекула останнього потрапляє під хімічний вплив УФ-променів і розпадається на вільні атоми. Вони, в свою чергу, мають здатність вступати в з’єднання з іншими молекулами. Така взаємодія атомів і молекул кисню при наявності третього тіла призводить до виникнення нового речовини – озону.

Перебуваючи в стратосфері, він стоїть на сторожі теплового режиму Землі і здоров’я її мешканців, поглинаючи зайвий ультрафіолет. Потрапляючи в атмосферу нижніх шарів у великій кількості, він є шкідливим для тканин та дихальних шляхів людини. Однак утворитися в тропосфері цей газ може в основному за допомогою грозових розрядів, що буває не так часто.

Неприємне відкриття

Руйнування озонового шару стало предметом обговорення вчених всього світу ще наприкінці 60-х років. Тоді екологами почала підніматися проблема виверження в атмосферу реактивними двигунами ракет і літаків продуктів згоряння у вигляді водяної пари та оксидів азоту.

Тривогу викликала здатність оксиду азоту, який викидається повітряним транспортом на висоті 25 км, якраз в області поширення щита Землі, знищувати озон. У 1985-му Британська служба в Антарктиці зафіксувала факт зменшення вмісту цього газу в атмосферних шарах на 40 % над станцією під назвою «Халлі-Бей». Ці показники були опубліковані екологами на підставі багаторічних досліджень, проведених з 1977 по 1984 рр.

Слідом за британськими вченими ця проблема була висвітлена групою дослідників з інших країн. Вони окреслили зону зниженого вмісту озону вже в більш значній частині стратосфери, за межами Антарктиди. У зв’язку з цими подіями стала підніматися проблема озонових «дір». Чому «дірок»? Тому що незабаром ще одна була виявлена супутником Землі вже в зоні Арктики. Правда, вона була менше за розміром, а витік озону становила лише близько 9%.

Пізніше з’ясувалося, що пролом може змінювати своє місце розташування. Так, вивчаючи атмосферу над Австралією, дослідники помітили перманентне виникнення озонової діри, що викликає під час своєї появи спалах такого онкологічного захворювання, як рак шкіри. Загалом прийнято вважати, що з 1979 по 1990 р. вміст цього газу в атмосфері Землі знизилося приблизно на 5%.

Щоб краще уявити собі озоновий щит, його зазвичай подумки стискають до щільності води і накривають їм землю. Товщина покриву становить 3-4мм, його максимум лягає на полюси, а мінімум на область екватора. Найбільша концентрація газу припадає на 25-й кілометр стратосфери. Ця область знаходиться над Арктикою. Щільний шар зустрічається також іноді на висоті 70 км, як правило в зоні тропіків. Тропосфера не має великої кількості озону, так як вона сильніше схильна до сезонних змін і забруднень різного характеру. Варто концентрації зменшитися на один відсоток, як рівно на два відсотка збільшується інтенсивність агресивної ультрафіолету біля земної поверхні. Дія жорсткого ультрафіолету на органіку планети можна порівняти з іонізуючими випромінюваннями. Вплив УФ відрізняється лише більшою довжиною хвилі, а отже, меншою глибиною проникнення і пошкодження живих тканин.

Руйнування озонового шару може створити причини для НС, пов’язаних з надмірним нагріванням, збільшенням швидкості вітру і циркуляцією повітряних мас, що зазвичай призводить до утворення нових пустельних областей і зниження врожайності сільського господарства.

Недруги озону

Газ, який закриває у вигляді щита нашу планету, руйнується, тому що його пошкоджують речовини, такі як хлорфторвуглеці – фреони, оксиди азоту, оксиди алюмінію.

Все це, як не сумно, результат технічного прогресу. Стає очевидним, що винуватцем пошкодження озонового шару є людина та її діяльність на землі. Існує, як мінімум, три причини виникнення озонових дір антропогенного характеру:

• Викид у повітря хлорфторвуглеців у процесі виробництва та використання побутової техніки, хімічних продуктів та косметичної продукції.
• Викид в стратосфері відпрацьованих газів суперлайнерами і ракетоносителями.
• Польоти на висоті шкідливі для озону.

Важко собі уявити сучасне життя без холодильників, кондиціонерів, вогнегасників, розчинників і очищувачів, без косметичних засобів у вигляді ароматних дезодорантів в аерозольних балончиках. Проте всі ці блага цивілізації містять речовини під назвою «фреони», які є причиною витончення і розриву озонового шару Землі.

Вчені Каліфорнійського університету в 1974 році висловили гіпотезу, яка незабаром стала науковим фактом. На їхню думку, основним руйнівником озонового шару є хлорфторуглерод. У 1996 році теорія підтвердилася. Цей дослідницький працю був відзначений Нобелівською премією. Проблема руйнування озону небезпечна ще й тим, що фреони, потрапляючи в атмосферу, дуже довго, протягом десятиліть, взаємодіють з ультрафіолетом, виділяючи при розпаді вільний хлор, який і руйнує молекули озону. У доповіді Грінпіс 1995 року увагу громадськості було звернено на той факт, що руйнування озонового шару є наслідок функціонування 3 розвинених економік світу. Озонові діри на 31% створюються промисловістю США, на 12% – Японії і на 9% – Великобританії.

Підкорення та дослідження космічного простору стало викликом для людства і двигуном прогресу. Сьогоднішній день ставить на одну чашу ваг користь та шкоду, які може отримати цивілізація, продовжуючи досліджувати незвідане і, одночасно, створюючи проблему для існування життя на своїй рідній планеті у вигляді викидів шкідливих газів, що руйнують захист в атмосфері. Протягом одного польоту «СпейсШатл», виділяючи більше сотні тонн хлору і його сполук, здатний знищити 10 млн тонн озону. Триста запусків можуть зовсім знищити весь озоновий шар. Однак слід зазначити, що не всі ракетні системи однаково небезпечні для цілісності атмосфери Землі.

Заходи для захисту і відновлення озонового шару

Перетворення клімату планети, втрати врожайності в сільському господарстві і продуктивності галузі тваринництва, незворотні зміни на поверхні і зменшення видової різноманітності Світового океану, зниження імунітету людей і поширення онкологічних захворювань – такими можуть бути наслідки руйнування озонового шару тобто надлишкового жорсткого ультрафіолету,

В результаті підтвердження факту, що кожен атом хлору є вбивчою для 100 тис. молекул озону, почалися виступи та протести активних захисників навколишнього середовища проти застосування аерозольних балончиків, які виділяють хлофторуглероды.

Це призвело до того, що в 1978 році їх виробництво остаточно заборонили. Пошуками заміни ХФУ вчені зайнялися, як тільки було експериментально доведено їх здатність розпадатися в стратосфері на атоми хлору і руйнівно діяти на озон. Для наповнення аерозолів вже знайдена альтернатива фреону у вигляді пропан-бутанової суміші. Вона не поступається за своїми якостями ХФУ, тому використовується в хімічній і косметичної промисловості багатьох країн.

Складніше виявилося виявити речовини для заміни фреону в хладоустановках, хоча і ця проблема поступово знаходить своє рішення. Одним з них є аміак, незважаючи на те, що він поступається ХФВ за фізичними показниками.

Після офіційної заяви про небажані наслідки для життєдіяльності планети з причини руйнування озонового шару стало зрозумілим, що цією проблемою слід займатися серйозно і без міжнародного співробітництва тут не обійтися. 1977 рік запам’ятався програмою Організації Об’єднаних Націй щодо захисту навколишнього середовища. З’явився план дій з відновлення озонового шару. Складено список, в якому перераховані речовини агресивного характеру, яких слід уникати у виробництві та приймати заходи щодо скорочення їх застосування.

У 1987 році був підписаний протокол у Монреалі, згідно з яким встановили контроль за використанням і виробництвом фреонів, яке до 2010 року передбачалося завершити. І хоча випуск такого ХФУ, як фреон R12, все-таки припинився до 2010 року, ця речовина все ще здатне потрапляти і зберігати свою шкідливу активність в стратосфері впродовж ста років. Максимальна концентрація хлору в атмосфері відзначалася в 1993 році. Протягом усіх наступних років його вміст знизився до 15 %. До 1997 році вміст озону в стратосфері поступово стало збільшуватися.

Світова спільнота веде послідовну боротьбу за озоновий шар. Так в 2007 році всі підписанти Монреальського протоколу проголосували за прискорення вилучення з обігу ХФУ, скорочення виробництва і застосування хлорфторвуглеців до 2015 року на 90%.

Говорити про повне відновлення озонового шару ще передчасно. Однак за умови участі в усуненні цієї проблеми країн всього світу перспективи її рішення стають осяжними в найближчому майбутньому.