Разрушение озонового слоя: причины, последствия и решение

Экология

О проблеме озонового слоя слышало большое количество людей, но знания большинства остаются на уровне абстрактной опасности. Разберёмся, почему ни в коем случае нельзя допустить истончения и исчезновения озонового слоя и как лучше всего противостоять этим процессам.

Среди экологических проблем, которые в будущем гарантируют всему человечеству большие проблемы, можно особенно выделить разрушение озонового слоя — это постепенный процесс, который усиливается под действием антропогенных факторов. Больше всего на проблему разрушения озонового слоя раньше влияло большое производство и использование озоноразрушающих веществ, но сейчас она силами мирового сообщества экологов постепенно уходит в прошлое.

Содержание (развернуть)

Что такое озоновый слой

Что такое озоновый слой

Про озоновый слой наверняка слышали даже те, кто не особо интересуется экологией и тем более экологическими проблемами. Чтобы понять, из-за чего разрушается озоновый слой, для начала следует разобраться, что это такое и почему он так важен.

Если говорить просто, то это часть атмосферы Земли, преимущественно (не полностью) состоящая из озона, видоизменённого кислорода.

Даже формула озона — О3, показывает, что это по сути кислород, только более активный. В своём нормальном состоянии вещество представляет из себя газ голубого цвета — именно поэтому небо в нашем цветовом спектре голубое.

Когда и как образовался озоновый слой

Учёные затрудняются точно сказать, когда в нашей атмосфере образовалась эта плотная «подушка» из озона — прогнозы дают примерно 0.85-1.85 млрд. лет назад. Образовался он сам по себе в результате длительного фотосинтеза, когда общего количества кислорода в воздухе стало достаточно и даже с избытком. Считается, что преобразование большого количества кислорода в О3 — это важнейшее событие на Земле, которое и сделало разумную жизнь возможной.

Параметры толщины

Обыватели привыкли измерять всё, что касается атмосферы, в больших величинах, но озоновый слой на самом деле очень тонкий. Представить его толщину в естественном виде сложно, но учёным удалось вычислить, что при условии давления величиной в 1 атмосферу слой занимал бы всего три миллиметра в толщину.

Именно поэтому все причины разрушения озонового слоя важны — при такой толщине человечеству стоит опасаться всех возможных повреждений слоя, несмотря на то, что он медленно восстанавливается.

Где находится озоновый слой

Где находится озоновый слой

Данная естественная защита Земли находится в верхних слоях атмосферы — на высоте от 12 до 50 км., в стратосфере. Из-за своих физических и химических особенностей озон преимущественно находится в стратосфере, что и привело в своё время к формированию слоя. Из-за высоты расположения озоновый слой разрушается в критическом формате только сейчас, когда человечество достигло высокого технического прогресса и активно осваивает небо.

Для чего необходим озоновый слой

Такой маленький и тонкий слой фактически является условием выживания на планете не только человечества, но и других высокоразвитых существ. Дело в том, что все сложные виды на Земле сформировались в условиях умеренного ультрафиолетового излучения, а за функцию сдерживания излучения Солнца отвечает как раз озон. Одновременно с открытием причин, почему разрушается озоновый слой, учёные определили и катастрофические последствия его критического повреждения или полного уничтожения — жизнь человечества на планете будет очень затруднительной.

Что такое озоновая дыра

Озоновые дыры бывают как искусственными — со временем они затягиваются, так и естественными — последние тоже не статичны. Дырой называют участок в атмосфере, который содержит слишком низкое количество озона в сравнении с остальной площадью атмосферы.

Озоновые дыры могут разрастаться и исчезать и пока что не было замечено ни одной такой дыры, которая могла бы представлять для человечества реальную опасность полного разрушения озонового слоя. Решение гипотетической проблемы слишком большой дыры тестируют на уже имеющихся, появляющихся регулярно — например, на ежегодной дыре, образующейся в Антарктиде.

История обнаружения озоновой дыры

Если в прошлом человечество слабо догадывалось о роли озона в атмосфере и тем более не могло определить, что где-то есть его дефицит, сейчас благодаря современным методам диагностики это не проблема.

Впервые озоновая дыра была замечена группой британских учёных в 1985 году над Африкой и с тех пор ситуация в стратосфере постоянно мониторится техникой, замеряющей уровень озона.

Постоянные наблюдения необходимы, чтобы лучше понимать разрушение озонового слоя Земли и разрабатывать методы противостояния этому процессу.

История обнаружения озоновой дыры

Механизм образования

Благодаря физическим и химическим свойствам атмосферы озон распределён в атмосфере примерно в равном количестве по всей площади Земли. Исключением являются естественные дыры, возникающие из-за циклонов и других природных явлениях — о самой крупной из них в следующем пункте.

Озоновая дыра появляется, когда концентрация О3 на отдельно взятом участке падает настолько, что начинает пропускать больше ультрафиолета, чем допустимо по нормам безопасности для живых организмов планеты. Падает концентрация по причине уничтожения озона веществами, которые поднимаются в атмосферу от производств и городов.

Норма содержания озона — это 300 D, а бить тревогу учёные начинают уже при показателях от 220 D и ниже.

Процесс образования можно описать так — газообразные вещества, вредные для озона, поднимаются в стратосферу и О3 становится меньше. Как только уровень озона достигает критически низкого, образуется проём, который почти не содержит защиты от ультрафиолета — его и называют дырой.

Антарктическая озоновая дыра

Самой известной дырой такого типа является антарктическая — как понятно из названия, она периодически появляется над Антарктикой и на графиках выглядит действительно опасной, так как покрывает практически весь континент.

Вероятные последствия разрушения озонового слоя очень хорошо видны на её примере — континент почти не защищён от солнечной радиации, что оказывает сильное влияние на всё живущее в опасном участке.

Дыра в Антарктике находится под постоянным наблюдением учёных и представляет для них большой интерес своими размерами, низким показателем озона (например, один из недавних — 95 D) и отсутствием статичности. Из-за холодного воздуха, который постоянно циркулирует в стратосфере над Антарктикой, дыра появляется ежегодно и каждый раз даёт разные данные для исследователей. Потом, когда в результате окончания антарктической зимы холодные воздушные потоки меняются, показатели по озону возвращаются в относительную норму.

Гипотеза о естественном происхождении

Так как возможность качественно наблюдать за озоновыми дырами появилась у человечества недавно, существует множество теорий, относящихся к этому опасному для человечества явлению. Некоторые учёные и обыватели считают, что основной причиной разрушения озонового слоя является естественный процесс циркуляции химических веществ в стратосфере, а антропогенный фактор оказывает лишь незначительное дополнительное влияние.

Таким образом гипотеза подталкивает к тому, что как-либо противостоять разрушению слоя невозможно — только наблюдать и быть готовым принимать защитные меры на основе знаний, полученных при изучении той же антарктической дыры.

Некоторые мифы и заблуждения об озоновых дырах

Как и многие другие «массовые» экологические проблемы, озоновые дыры обросли множеством обывательских мифов. Глобальная проблема разрушения озонового слоя привлекает много внимания, но рождает и не меньше спекуляций, которые отвлекают заинтересованных от реальных шагов, которые могли бы уменьшить для человечества опасность от этой возможной экологической катастрофы:

  1. Антропогенный фактор незначителен. К сожалению, значителен — большинство проблем с концентрацией озона достигается именно как результат деятельности человека.
  2. Озоновые дыры должны располагаться в непосредственной близости от очага вредоносного воздействия человека. Локализация дыр и источников фреонов — именно они являются основными искусственными «конкурентами» озона в стратосфере, никак не связаны, концентрация может снизится в любом слабом месте.
  3. Опасность представляют только дыры. Нет, озоновые дыры — это всего лишь видимое критическое нарушение слоя. Основной проблемой является общее истончение слоя по всей атмосфере.

Некоторые мифы появляются сами по себе, а некоторые — культивируются разного рода лоббистами, которым невыгодно усиленное внимание к экологии по своим причинам.

Причины разрушения озонового слоя и появления дыр

Причины разрушения озонового слоя и появления дыр

Причины чётко делятся экологами на естественные и антропогенные — те, к которым напрямую причастны действия человека. Чаще всего причины дополняют друг друга — то есть, по естественным причинам могут образоваться предпосылки к появлению дыры, а деятельность человека ускорит и усугубит этот процесс. Вне зависимости от причины разрушение озонового слоя ведет к очень серьёзным последствиям, потому ни одна группа предпосылок не может быть проигнорирована.

Естественные факторы

Как говорилось выше, концентрация озона может меняться в зависимости от изменения химического состава стратосферы. Двигателем таких изменений являются циклоны, преимущественно холодные. Напрямую повлиять на такие факторы человечество пока не в состоянии, а большинство учёных считает, что делать этого не нужно — достаточно работы с антропогенными факторами.

Антропогенные факторы

Сюда можно отнести всю деятельность человека, которая так или иначе влияет на состав атмосферы, в частности стратосферы. Это многие виды промышленности, транспорт — наземный и авиа, работы по освоению космоса. Разрушение озонового слоя затрагивает почти все высокотехнологичные сферы деятельности человека, потому обсуждение мер противодействия нередко вызывает споры.

Использование на больших высотах авиатранспорта

Ответ на вопрос «какой слой атмосферы задерживает губительные ультрафиолетовые лучи» знает почти каждый школьник — это стратосфера. Примерно там же по мнению обывателя и летают самолёты. Но немногие знают, что причина, которую считают главной в образовании озоновых дыр, неправдива — самолёты не достигают стратосферы, абсолютное большинство гражданских судов летает не выше 10 000 м — за два километра до стратосферы.

Критическая высота действительно достигается самолётами, но уже сверхзвуковыми. Это редкие вылеты боевых истребителей и ещё более редкие джеты. Фактор их влияния на озоновый слой считается значимым, но не критически.

Запуск космических ракет и спутников

Один из факторов, который действительно оказывает большое влияние на озоновый слой атмосферы. Космических программ самых больших стран уже достаточно, чтобы регулярно «проделывать» в озоновом слое дыры. В сравнении с общими масштабами атмосферы их периметр незначителен, но дело в количестве — нельзя допускать концентрации пусков в одном месте и в одном временном промежутке.

Выбросы фреона в атмосферу

Одна из доказанных причин, по которой озоновый слой Земли истончается гораздо быстрее, чем по естественным причинам. Фреоны поступают в атмосферу из-за большого количества охлаждающих и распылительных установок, используемых практически во всех сферах производства и в быту. В своей газообразной форме фреон без проблем достигает стратосферы примерно за пять лет, накапливаясь там.

Применение азотных удобрений

Применение азотных удобрений

Без удобрений обойтись никак нельзя — это основа огромных объёмов производимого продовольствия. К сожалению, очень удобны и эффективны в использовании азотные удобрения, испарения которых оказывают губительное влияние на озоновый слой. Из-за того, что отказаться от таких удобрений практически невозможно, данный фактор считается одним из самых проблемных.

Вещества, разрушающие озоновый слой

Проблема озонового слоя значительно шире, чем реакция нашей атмосферы на фреон и азот — есть и другие вещества, которые хоть и выделяются в стратосферу в куда меньших количествах, тоже оказывают на её состав большое влияние. По большей части это следующие химические соединения: метилхороформ, бромистый метил, тетрахлорметан и другие.

Иные причины и вещества

Более мелкие причины истощения озонового слоя упоминаются учёными редко — обычно они представляют из себя комплекс причин выше в той или иной комбинации. Также не стоит забывать, что исследования продолжаются и новые возможные причины уже прорабатываются учёными со всего мира.

Возможные последствия уменьшения озонового слоя

С тех пор, как газы озонового слоя в стратосфере стали достаточно изученными, учёные активно привлекают внимание к проблеме, пытаясь оперировать возможными последствиями такой экологической катастрофы, как разрушение озоновой «подушки» полностью. Не исключено, что это будет последнее экологическое бедствие на памяти человечества.

Воздействие на экологию

Воздействие на экологию

Как и сложные виды вроде нас и других животных, более простые формы жизни на Земле привыкли к определённой концентрации ультрафиолета. Тончайший озоновый слой неизбежно будет пропускать больше солнечной радиации — а это то, чем по факту является ультрафиолет, что повлечёт за собой серьёзные изменения в экологии.

Одно из самых очевидных последствий — циклы фотосинтеза будут нарушены. Больше — не значит лучше, растения, которые миллионами лет получали конкретное количество солнечных лучей, не справятся с резко выросшей концентрацией. То же можно сказать про самый большой фонд фотосинтеза — мировой океан.

Воздействие на человека

Последствия тонкого озонового слоя на человека будут ещё более ужасными. Если растения и другие формы жизни попроще приспособлены к тому, чтобы получать из ультрафиолета энергию, то для нас солнечная радиация прежде всего вредна. Загар, который мы любим получать на солнечных пляжах — это защитная реакция кожи. Выделяя меланин, кожа защищает нас от ожога, да и сам ожог вы наверняка видели и чувствовали на себе не раз, залежавшись на шезлонге.

А теперь достаточно представить, что всё это происходит при относительной норме ультрафиолета. С истончением озонового слоя его концентрация повысится в разы. Последствия для человека теперь уже не ограничатся обычной сгоревшей кожей — ультрафиолет, не встречая сопротивления, легко будет провоцировать рак кожи и сильно ускорять её старение.

Разрушение озонового слоя полностью

Разрушение озонового слоя полностью

Учёные считают, что при условии принятия мер по сдерживанию истончения озоновой защиты такой вариант маловероятен. Но если такое всё же произойдёт, жизнь на Земле необратимо изменится. Скорее всего, человечество не вымрет, найдя способ противостоять такому сильному излучению, но качество его жизни будет сильно снижено. Озоновый слой способствует комфортному существованию нашего вида и многих других на Земле и с его исчезновением население планеты сильно сократится, как и темпы развития человечества в целом.

Пути решения по восстановлению озонового слоя

Охрана озонового слоя — одна из первостепенных задач человечества, в которую входит и постепенная компенсация озона в стратосфере. В природе существуют механизмы, благодаря которым этот видоизменённый кислород восполняется самостоятельно, но они слишком медлительные для активной деятельности человека. Учёные всего мира и созданные ими организации предлагают варианты, которые помогут ускорить естественный процесс восстановления озонового слоя.

Монреальский протокол

Когда в 1985 году выяснилось, что высота озонового слоя мало защищает его от жизнедеятельности человечества, учёные принялись за разработку протокола, который обязывает ведущие страны мира предпринимать меры по защите озонового слоя — как превентивные, так и фактические.

Монреальский протокол был подписан в 1987 году и основной своей целью определил кооперацию ведущих мировых гигантов в вопросах определения веществ, разрушающих озоновый слой, а также их контроль.

Согласно протоколу участники обязуются соблюдать рекомендации научного сообщества и учитывать вред защитному полю Земли при планировании производства, переработки и других процессов.

Именно благодаря принятию большинством стран постановлений Монреальского протокола из массового использования путём запрета были убраны многие вещества, которые особенно губительно сказывались на состоянии озонового слоя. Благодаря кооперации и «бойкоту» данных соединений удалось добиться существенных результатов.

Использование экологически чистого топлива

К сожалению, сейчас человечество находится на пороге топливного кризиса и сохранение функции озонового слоя по защите Земли нередко вступает в конфликт с другими, более приземлёнными, но и более близкими проблемами. Решить большую часть проблем с озоновыми дырами можно, если перейти на принципиально другую топливную систему. Сдерживающим фактором являются не только лоббисты, но и КПД такого топлива, который, несмотря на активные исследования и разработки, всё ещё остаётся довольно низким.

Применение устройств, производящих озон

На данный момент человечество уже находится на той отметке технического развития, когда увеличение озонового слоя возможно искусственными методами. Произвести озон в лабораторных условиях несложно, а вот задача его правильного и экологичного распространения уже сложнее. Планируется таким способом закрывать критические озоновые дыры на том этапе, когда они уже образовались, или же обеспечить их постоянную работу для профилактики.

Посадка лесов

Леса принесут человечеству пользу в многих планах — восстановление запасов озона только один из них. Считается, что естественный механизм возникновения озона (с помощью фотосинтеза) является оптимальным, так как в таком случае вред окружающей среде исключён. К сожалению, метод слишком затратен по времени — леса долго растут и не круглый год могут выполнять свою задачу. Такой экологический проект требует большого количества времени на реализацию, а плоды работы будут видны сильно потом.

Другие методы борьбы

Одним из самых многообещающих методов учёные считают более тщательный контроль за производством. Именно большое производство использует те же холодильные установки в промышленных масштабах, при этом либо игнорируя экологические рекомендации, либо намеренно саботируя их из соображений экономии. Не менее важной помощью планете будет и осознанное потребление — это требование относится к обычным людям, которые тоже своими усилиями могут снизить выброс вредных веществ в атмосферу.

Состояние озонового слоя в 2023 году

Сегодняшние прогнозы учёных можно назвать скорее оптимистичными. Благодаря мерам, которые были приняты после Монреальского договора в 1987 году, почти все вредоносные вещества из стратосферы в той или иной форме были выведены.

Сейчас озоновый слой преимущественно страдает от остаточных явлений вредного производства и от естественных причин, которые человечество контролировать не может, но общая тенденция положительная — в некоторых областях фиксируется восстановление концентрации озона, то есть, слой укрепляется.

Расслабляться на этом, конечно, нельзя — забота об озоновом слое теперь с человечеством навсегда. В интересах всего развитого мира постоянно наблюдать за ситуацией и делать всё возможное, чтобы экологическая катастрофа никогда не приблизилась к той отметке реализации, которая была достигнута в 80х-90х годах прошлого века.

Дальнейшими экологическими мерами — в основном превентивного характера, планируется продолжать помогать озоновому слою восстанавливаться. После того, как концентрация озона в атмосфере достигнет стабильной нормы, достаточно будет просто продолжать придерживаться рекомендаций экологов.

Мероприятия по защите озонового слоя

Мероприятия по защите озонового слоя

С тех пор, как мировое сообщество приняло факт необходимости заботы об озоновом слое Земли, правительствами и экологическими комитетами как отдельных стран, так и международных обществ, предпринимаются разные меры по контролю и защите «озонового запаса».

Большинство из таких мероприятий фоновые и заключаются в строгом контроле использования и производства веществ, которые вредят защите планеты от ультрафиолета. Решение предотвратить разрушение озонового слоя уже привело к тому, что десятки веществ, ранее активно используемых в разных сферах промышленности, теперь запрещены или используются только безопасным образом, без перехода в газообразную форму.

В России

РФ как правопреемник СССР и так приняла на себя обязательства по поддержке и соблюдению Монреальского протокола — это произошло в 1991 году с ликвидацией Советского Союза.

Но в 2011 году страной была принята и отправлена на реализацию самостоятельная инициатива по сокращению использования озоноразрушающих веществ. Загрязнение озонового слоя по причинам жизнедеятельности самой большой страны планеты, которая практически полностью состоит из равнин, привело бы к огромным проблемам в будущем. Именно поэтому был принят проект ЮНИДО/ГЭФ № GF/RUS/11/001 «Поэтапное сокращение потребления гидрохлорфторуглеродов и стимулирование перехода на не содержащее гидрофторуглероды энергоэффективное холодильное и климатическое оборудование в Российской Федерации посредством передачи технологий».

Также инициатива способна снизить ещё и эффект от парниковых газов (многие из ГХФУ тоже ими являются). Проект стартовал в марте 2011 и до сих пор активен.

В мире

Однажды достигнув соглашения, страны не оставили неудобную тему в дальнем ящике. Напротив, с 1997 года, когда стала очевидной позитивная динамика от предпринимаемых мер, озоновый слой планеты заслуженно получил ещё больше внимания от научного сообщества и общества в целом.

В 2007 году было принято окончательное решение по ГХФУ — сократить их потребление в той или иной форме до 99.5%. Согласно исследованиям того периода, это было вполне достижимой задачей при условии использования веществ на замену. Уже к 2020 году согласно полученному соглашению поставленных результатов планировалось достичь в полном объёме.

Глядя на эти решения из будущего, можно однозначно сказать, что задача выполнена — использование запрещённых веществ действительно снизилась до уровня статистической погрешности. Если страны-участницы протокола будут продолжать выполнять свои обязательства по контролю, то уже к 2050 году толщина озонового слоя начнёт восстанавливаться сама собой.

Международный день охраны озонового слоя

Международный день охраны озонового слоя

Для того, чтобы подкрепить важность защиты озонового слоя Земли, ООН был учреждён Международный день охраны озонового слоя 16 сентября. Дата выбрана символическая и логичная — именно в этот день больше трёх десятилетий назад был подписан Монреальский протокол.

День необходим не только для поддержки темы в общественном сознании, но и для своеобразного самоконтроля стран, подписавших сначала сам протокол, а позже и поправки к нему, ужесточающие контроль.

Международный день призван быть постоянным напоминанием о том, что разрушение озонового слоя атмосферы — это необратимый процесс. Если население Земли допустит катастрофическое снижение концентрации озона в атмосфере, то исправить эту экологическую катастрофу в течение хотя бы пяти лет при текущем уровне технологий будет невозможно.

Проблема истончения озонового слоя почти решена, это одна из самых крупных экологических побед человечества. Но это не значит, что можно убрать состояние озонового слоя из информационной повестки — необходимо отслеживать его состояние, а в будущем ещё и искусственно восстанавливать его. Только так можно предотвратить повторные проблемы с защитой Земли от ультрафиолета.

Команда нашего сайта
Артём Соколов

Артём Соколов

Автор проекта

Аркадий Семёнов

Аркадий Семёнов

Автор статей

Айгюль Соколова

Айгюль Соколова

Контент-менеджер

Всё о чистой энергии, экологии, энергетике, электрике, электронике и электротранспорте - GreenEnergia.ru