Озоновые дыры россии – Ученые СФУ выдвинули новую гипотезу возникновения Антарктической озоновой дыры

Содержание

ОЗОНОВАЯ ДЫРА • Большая российская энциклопедия

В книжной версии
Том 23. Москва, 2013, стр. 738-739
Скопировать библиографическую ссылку:

Авторы: А. М. Звягинцев

ОЗО́НОВАЯ ДЫРА́, региональное сезонное уменьшение общего содержания озона в озоновом слое Земли. Регулярно наблюдается с кон. 1970-х гг. в высоких широтах Юж. полушария в период с августа по декабрь (весенняя Антарктическая озоновая аномалия). Характеризуется величиной общего содержания озона (ОСО, см. в ст. Озоновый слой) менее 220 единиц Добсона (снижающейся порой до 80 единиц Добсона) на площади более 10 млн. км

2 продолжительностью более 1 мес. При этом в профиле вертикального распределения отношения смеси озона (отношение числа молекул озона к общему числу молекул в единице объёма воздуха) в атмосфере на высотах 15–20 км наблюдается локальный минимум, что свидетельствует о наличии здесь мощного источника разрушения озона. Одновременно с возникновением О. д. в нижней стратосфере фиксируются очень низкие темп-ры (ниже –78 °C), а также появление полярных стратосферных облаков. По мнению мн. учёных (первая публикация в 1985, группа англ. учёных под рук. Дж. Фармана), возникновение О. д. связано с происходящими на поверхности этих облаков озоноразрушающими фотохимич. реакциями с участием разл. хлорфторуглеродов. Имеются и др. точки зрения, связывающие возникновение О. д., напр., с изменением атмосферной циркуляции. Несмотря на наличие О. д., в Антарктиде весной уровень УФ-излучения, достигающего поверхности Земли ниже, чем летом, т. к. весной Солнце стоит над горизонтом очень низко и путь распространения света в атмосфере максимален. Характеристики О. д. имеют значит. межгодовую изменчивость. В нач. 21 в. появились признаки восстановления озонового слоя над Антарктидой.

В Сев. полушарии подобная О. д. не наблюдается. Однако в осенне-зимний период в Арктике временами образуются т. н. озоновые мини-дыры с ОСО меньше 220 единиц Добсона площадью до 2 млн. км² и длительностью существования до 7 сут. Эти мини-дыры зарождаются обычно над Сев. Атлантикой и связаны с кратковременными особенностями атмосферной циркуляции. Весной 2011 в Арктике зафиксирована крупная озоновая аномалия, которую некоторые авторы назвали первой в истории наблюдений Арктической О. д. Но эта аномалия не обладала мн. свойствами О. д. (регулярностью, продолжительностью, ОСО менее 220 единиц Добсона и др.) и в последующие 2 года не повторилась.

bigenc.ru

Проблема озоновых дыр в атмосфере Земли. Проект ЮНИДО/ГЭФ Минприроды России

Концентрация стратосферного озона стала предметом серьезного изучения лишь в 70–80-х годах прошлого столетия. Вред, который наносит озоновому слою утечка в атмосферу таких веществ, как хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), был обнаружен почти случайно.

В 1974 году химики из Калифорнийского университета Марио Молина (Mario Molina) и Фрэнк Шервуд Роланд (Frank Sherwood Rowland) предположили, что долгоживущие галогеносодержащие соединения, такие, как повсеместно использовавшиеся в то время хлорфторуглероды (ХФУ), попадая в атмосферу, могут разрушать стратосферный озон. Незадолго до этого с похожей гипотезой, касающейся, правда, другого вещества – закиси азота – выступил голландский физик Пол Крутцен (Paul Crutzen).

К тому времени были накоплены данные, согласно которым количество поступающего на Землю ультрафиолетового излучения значительно возросло по сравнению с 1925 годом. Опасность ультрафиолета для живых организмов уже была хорошо изучена. Было достоверно установлено, что повышение интенсивности УФ-излучения затрудняет процесс фотосинтеза у растений и ведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур; от ультрафиолета гибнет фитопланктон – кормовая база обитателей Мирового океана; негативно влияет интенсивное УФ-излучение и на человека – растет восприимчивость к болезням, изменяется структура и пигментация кожи, повышается вероятность возникновения болезней глаз, раковых заболеваний, повреждения молекул ДНК.

Опасность озоновых дыр. Уязвимость человека для солнечного ультрафиолета

Однако связь этих воздействий с разрушением озона вследствие человеческой деятельности казалась неочевидной. Более того, производители хладагентов и часть ученых выступили с жесткой критикой гипотезы, предполагавшей такую связь, отрицая само существование проблемы озоновых дыр.

Доказательства правоты Крутцена, Роланда и Молины были получены в 1985 году.

Анализ данных, собранных в рамках программы Антарктического управления Великобритании, показал, что значение наименьшей концентрации озона, обычно наблюдаемой в стратосфере над Антарктидой в середине октября, за период с 1975 по 1984 годы снизилось на 40%. Постепенно были установлены некоторые закономерности этого явления. В Южном полушарии сентябрь и октябрь — первые весенние месяцы, в это время солнце после долгой полярной зимы появляется над горизонтом и инициирует множество фотохимических реакций между молекулами озона и атомами хлора и брома, выделившихся из попавших в стратосферу органических соединений природного и антропогенного происхождения. Так гипотеза, высказанная десятью годами ранее, получила практическое подтверждение. То, что проблема озоновых дыр в атмосфере Земли действительно существует, было доказано полевыми исследованиями.

Средняя площадь озоновой дыры за период
с 7 сентября по 13 октября 1979-2017 годов.
Источник: ozonewatch.gsfc.nasa.gov/meteorology

— Я думаю, что во многом мы обязаны простой удаче, как и в случае многих других научных открытий. Нашу группу убедил график минимальных значений 11-дневных средних измерений, на котором было четко видно, что весеннее снижение концентрации носит систематический характер», — признался Джонатан Шанклин (Jonatan Shanklin), который вместе со своими коллегами из Антарктического управления Великобритании, Джо Фарманом (Joe Farman) и Брайаном Гардинером (Brian Gardiner), собрал основные полевые данные. Фарман в общих чертах разработал химическую теорию, объяснявшую результаты наблюдений, и связал спады содержания озона с увеличением концентрации ХФУ, а Гардинер провел необходимый контроль качества данных.

Результаты исследований оказались пугающими и в некоторой степени невероятными для ученых США, проводивших мониторинг озонового слоя при помощи сложных спутниковых систем. Первоначально проведенный ими анализ не показал никаких изменений в озоновом слое, но после повторного изучения данных со спутников его истощение было подтверждено.

Толщина озонового слоя над Антарктикой в сентябре 2018 года.
Источник: https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/

Термин «озоновая дыра» — условный, стратосферный озоновый щит сохраняет свою целостность, и на поверхности Земли нет места, которое совершенно не было бы прикрыто этим естественным защитным экраном. Дырой называют область с содержанием озона ниже 220 единиц Добсона. 1 единица Добсона соответствует слою озона толщиной 10 мкм при стандартных условиях, или содержанию 2,69·10^16 молекул озона в атмосферном столбе с площадью основания в 1 квадратный сантиметр поверхности Земли (0,447 миллимоля на квадратный метр).

Уже в начале 1980-х ученым стало понятно: чтобы из атмосферы исчезли озоноразрушающие вещества и проблема озоновых дыр на Земле была бы решена, потребуются десятилетия, поскольку процессы разложения ОРВ идут медленно: так, срок жизни в атмосфере хладагента R12, одного из самых распространенных ХФУ, — около 100 лет. Ждать окончательного подтверждения этой теории было слишком опасно, и осознание этого побудило международное сообщество к принятию незамедлительных мер.

www.ozoneprogram.ru

озоновая дыра

ОЗОНОВАЯ ДЫРА — значительное пространство в озоносфере с заметно пониженным содержанием озона.[ …]

Озоновая “дыра” над Антарктидой стала тревожным сигналом общепланетарного неблагополучия экосферы, требующего серьезного внимания всех стран мира.[ …]

Озоновые дыры образуются не только над Антарктидой, в зимнее время они постоянно существуют над большей частью Европы, над Восточной Сибирью. Продолжительные экспериментальные исследования содержания озона над Европой показали, что среднеквадратичное отклонение общего содержания озона достигало 10-12% еще в 1957-1979 гг. Согласно исследованиям ряда специалистов по озону Центральный аэрологической обсерватории важнейший вклад в формирование долговременных изменений общего содержания озона в Северном полушарии вносят естественные геофизические процессы. Аномально низкие значения общего содержания озона в 1992-1993 гг. были вызваны мощным извержением вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. Последние исследования показывают, что извержения вулканов сопровождаются значительным выбросом фторсодержащих веществ. Ранее считалось, что подобные вещества могут быть только антропогенного происхождения. Геологи указывают на еще один возможный природный механизм действия на озоновый слой. В ядре Земли растворено значительное количество водорода, который поступает в атмосферу, В атмосфере водород, взаимодействуя с озоном, разрушает его. Через рифтовые разломы в атмосферу наряду с водородом поступает метан, также приводящий к разрушению озонового слоя.[ …]

Озоновая «дыра» над Восточной Сибирью

Озоновая дыра (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

Прорыв через «озоновые дыры» жесткого ультрафиолетового и космического излучений в 50 — 100 раз увеличивает число мощных лесных пожаров. Ежегодно в атмосферу выбрасываются миллионы тонн отходов промышленного производства и миллионы тонн автомобильных выбросов. Например, в последние годы на каждого жителя России в среднем приходилось более 200 кг распыленных в атмосфере вредных веществ, таких, как сажа, диоксид серы, аммиак, оксид углерода, бензопирен, тетраэтилсвинец, формальдегид, диоксид азота, метил меркаптан, сероводород и др.[ …]

Прорыв через «озоновые дыры» солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50—100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров. В 1996 г. в России сгорело 2 млн га леса, горели леса в Австралии, Северной и Южной Америке, Африке, Европе, в Юго-Восточной Азии. Индонезийский лесной пожар 1997 г., бушевавший почти пять месяцев, покрыл дымом не только Индонезию, но и Малую Азию, Сингапур, достиг Южно-Китайского моря. Люди задыхались от дыма, потерпел катастрофу авиалайнер.[ …]

К статье Озоновые «дыры». Последствия разрушения озонового слоя [96].

Для сохранения озонового слоя Земли проводят мероприятия, направленные на снижение выбросов фреонов, замену их на экологически безопасные вещества. В настоящее время решение проблемы сохранения озонового экрана и уничтожения озоновых дыр необходимо для сохранения земной цивилизации. На Конференции ООН по окружающей среде и развитию, прошедшей в Рио-де-Жанейро, был сделан вывод, что наша атмосфера во все большей степени испытывает воздействие газов, вызывающих парниковый эффект и грозящих изменением климата, а также химических веществ, уменьшающих озоновый слой.[ …]

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.[ …]

Динамика «озоновой дыры» в пределах Антарктиды (по Н. Ф. Реймерсу, 1990 г.) (пространство без штриховки)

Даже, если причины озоновых дыр в Северном полушарии другие, нежели в Антарктиде (такие споры идут), то вряд ли от этого легче тем, кто страдает от связанных с ними последствий. Известно: от избыточной УФР растет число людей, болеющих раком кожи, меланомой, катарактой и просто испытывающих ослабление иммунной системы. Эти недуги бьют выборочно. Требуется статистика, чтобы медицинские результаты насилия над стратосферным озоном стали достоянием гласности. Избыток УФР негативно влияет также на океанические экосистемы. Все это и есть первое и хорошо известное лицо проблемы озонового щита биосферы.[ …]

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в»России за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4—6% в зимнее время и на 3% — в летнее.[ …]

Иногда образование “озоновой дыры” над Антарктидой происходит с некоторым сдвигом по времени. Например, чрезвычайно широкая озоновая дыра была обнаружена в январе-первой половине февраля 1994 г.[ …]

Поскольку ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всей наземной биоты и для здоровья людей, эти данные привлекли пристальное внимание ученых, а затем и экологически озабоченных кругов общества. Был высказан ряд гипотез о причинах нарушения озонового слоя. Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном происхождении резкого увеличения озоновых дыр. Наиболее обосновано представление, согласно которому главной причиной является попадание в верхние слои атмосферы техногенного хлора и фтора, а также других атомов и радикалов, способных чрезвычайно активно присоединять атомарный кислород, тем самым конкурируя с реакцией: О + Ог -» Оз (см. п. 3.5).[ …]

Мероприятия по защите озонового слоя. В 1995 г. в Токио был опубликован доклад международной экологической организации, в котором сделана попытка установить «авторство» «озоновых дыр» над Антарктидой. В списке основных озоновых «вредителей» 25 стран (в том числе Россия), но бесспорный приоритет принадлежит США, Японии и Великобритании. Признано, что из всех промышленных корпораций самый большой вред озоновому слою (13,7% мировых озоновых повреждений) нанесла американская компания «Дюпон».[ …]

Современное ослабление озонового щита планеты выражается в образовании по меньшей мере двух гигантских сезонных озоновых дыр. Они разверзаются не только над полюсами и высокими широтами, но часто достигают и средних параллелей.[ …]

Причинами возникновения озоновых дыр, впервые отмеченных в начале 80-х годов XX века, являются как естественные, так и антропогенные воздействия. В частности, выбросы фреонов, компоненты продуктов сгорания топлива, сведение лесов как следствие в уменьшении продуцентов кислорода и др., активно разрушающие слой озона и являющиеся продуктами человеческой деятельности, требуют радикального пересмотра взаимодействий в системе «человек—природа» в экологическом аспекте.[ …]

На протяжении многих лет в озоновом слое наблюдаются локальные уменьшения содержания озона — озоновые дыры. Под озоновой дырой понимают пространство в озоносфере, характеризующееся значительным понижением концентрации озона (до 50%) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Время от времени эти громадные по площади дыры возникают над разными территориями и висят над ними от нескольких дней до недели, частота их появления увеличивается.[ …]

В 1985 г. в Антарктиде возникла озоновая дыра.[ …]

Оригинальная гипотеза о связи озоновых аномалий с разломами земной коры и дегазацией Земли выдвинута В.Л. Сыворотки -ным (МГУ), однако эта гипотеза нуждается в дальнейшей проработке. Проблема «озоновых дыр» — это очень сложная и во многом противоречивая проблема. Например, чл.-корр. РАН А.П. Капица считает, что главным фактором возникновения «озоновых дыр» могут быть природные, естественные причины. Опасность техногенных факторов для человечества значительно преувеличена, и огромные затраты на реконструкцию промышленности, которые лягут на плечи потребителя, неоправданны и могли бы значительно эффективнее использоваться для решения других экологических проблем.[ …]

Этот путь окончен. Смог, удушающий людей, озоновые дыры над полюсами и чума XX века — ВИЧ (СПИД) — достаточное тому доказательство. В обращении с планетой, с самим человеком нужны глубокие знания и мудрая осторожность. Они — символ экологии.[ …]

Модельные предсказания будущего поведения озонового слоя [176], в том числе озоновой дыры в Антарктике, на которых в значительной степени был основан Монреальский Протокол и другие международные соглашения, не учитывали долгопериодных изменений циркуляции и волновой активности атмосферы. В свою очередь, межгодовые и долгопериодные вариации динамики атмосферы связаны с изменениями в Мировом океане — аномалиями температуры поверхности океанов (ТПО), которые являются термическим источником возбуждения планетарных атмосферных волн, оказывающих сильное влияние на циркуляцию стратосферы в зимне-весенний период, особенно во время стратосферных потеплений [144]. Поскольку антропогенные озоноразрушающие вещества имеют большое время жизни в атмосфере (годы и десятки лет), модели предсказали, что восстановление озонового слоя к нормальному состоянию под действием сокращения эмиссии в атмосферу фреонов и галонов должно произойти лишь к 2030-2050 гг. [176].[ …]

Однако обнаружение феномена антарктической «озоновой дыры» решающим образом повлияло на принятие международных соглашений об ограничении и последующем полном прекращении производства и использования озонразрушающих ХФУ. Подготовка этих соглашений стимулировала срочные меры по замене СРС13, СР2С12 и других ХФУ на компоненты, обладающие близкими потребительскими свойствами, но не представляющие опасности для озоносферы.[ …]

Приведенные выше объяснения причин образования озоновых дыр являются общепризнанными. Однако в настоящее время высказываются соображения о синергетическом действии ряда факторов, способствующих сокращению озонового слоя.[ …]

С антропогенными изменениями атмосферы связано и разрушение озонового слоя, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро процесс разрушения озонового слоя происходит над полюсами планеры, где появились так называемые озоновые дыры. В 1987 году зарегистрирована расширяющаяся год от года (темпы расширения — 4% в год — озоновая дыра над Антарктикой (выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике (рис. 13.3).[ …]

Ряг ученых продолжают настаивать на естественном про-исхожоении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят е; естественной изменчивости озояосферы, циклической активы эсти Солнца, другие связывают эти процессы с рифто-генезег I и дегазацией Земли.[ …]

Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеро-дов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.[ …]

Ученые ряда стран, в том числе России, исследуют различные аспекты проблемы озонового слоя, а также разрабатывают технологические процессы, способствующие уменьшению его разрушения. В проблеме озоновых дыр еще много спорных и непознанных вопросов.[ …]

В последние годы ученых и общественность все больше волнует так называемая озоновая дыра над Антарктидой. Реально никакой дыры нет, но существует уменьшение общего количества озона в Антарктиде в весенние месяцы.[ …]

Увеличение степени загрязнения биосферы, например выраженное в появлении «озоновой дыры» над конкретным регионом, приводит к смещению максимума влево, то есть уровень жизни при прочих равных условиях снижается. Обычно величина Я изменяется незначительно, показатель Е — существенна. Он по сути характеризует степень экологического неблагополучия общества и зависит от энергетических затрат для обеспечения нормальной жизнедеятельности (например, чем больше производство, тем больше загрязнения атмосферы, больше расходы на ликвидацию ущерба и больше величина Е). Так или иначе, мы имеем дело с двумя конкурирующими процессами.[ …]

Особо следует остановиться на режиме озона в Арктике. Известно, что отличие мощной озоновой дыры над Антарктидой от слабовыраженных подобных локальных дыр над Арктикой объясняется прежде всего существенно более низкой температурой стратосферы над Антарктидой, способствующей появлению там на высотах 12-30 км так называемых «полярных стратосферных облаков». Эти облака двояким образом способствуют стоку озона. Во-первых, нейтральные к озону соединения хлора превращаются на поверхности частиц облака в активный хлор, разрушающий молекулы озона. Во-вторых, на поверхность частиц ПСО стекает часть молекул окиси азота, конкурирующих с озоном в реакциях с активных хлором, способствуя тем самым общему стоку озона.[ …]

Рассмотрим теперь доводы некоторых исследователей, которые считают, что антарктическая озоновая дыра возникает в основном в результате процессов изменения атмосферной циркуляции, периодического роста солнечной активности и космического излучения. Некоторые представители этой точки зрения считают [65], что исключительно антропогенный характер происхождения антарктической озоновой дыры не доказан, и пока это только научная гипотеза,. Однако на основе этой научной гипотезы на межправительственном уровне был принят ряд соглашений, регламентирующих производство веществ, обладающих способностью воздействовать на озон.[ …]

Чрезмерное применение ХФУ привело к возникновению экологической проблемы глобального масштаба — истощению озонового слоя, частным случаем которой является возникновение “озоновых дыр” над Антарктидой и Арктикой. Кроме того, фреоны играют значительную роль в создании парникового эффекта. Поэтому с 1 января 1989 г. вступил в силу Монреальский протокол, обязывающий многие страны к 2000 г. сократить производство и применение фреонов на 50%. В ряде стран (Германия, Бельгия, Норвегия, Швеция) постепенно снижается производство фреонов или создаются их экологически безопасные заменители.[ …]

Д.Бейкер предполагает С13,что взаимодействие частиц еысоких энергий с атмосферой является одной из причин появления озоновых дыр над Северным и Южым полюсами.[ …]

ОЗОНИРОВАНИЕ — обработка воды или воздуха озоном для уничтожения микроорганизмов и устранения неприятных запахов (дезодорации). ОЗОНОВЫЕ «ДЫРЫ» — значительные пространства в озоновом слое атмосферы (озоносфере) с заметно пониженным (до 50%) содержанием озона (см. раздел 3). О.д. являются причиной повышения уровня ультрафиолетового излучения, оказывающего вредное воздействие на организмы (рис. 18). Предполагается антропогенное происхождение О.д. См. также Фреоны (раз-дел 3).[ …]

Наиболее ощутимое уменьшение озона (до 50% на высоте 20-50 км) наблюдается в Антарктике в весеннее время (сентябрь-ноябрь). Явление такого значительного снижения количества озона называют “озоновой дырой”.[ …]

Основное содержание озона находится в стратосфере на высотах примерно от 15 до 45 км (этот участок иногда называют озонос-ферой). Максимальная концентрация озона наблюдается на высотах 20 — 25 км. Толщина озонового слоя приведенного к нормальным условиям (р=760 мм рт. ст., Г=0 °С), в среднем для всей Земли составляет 2,5 — 3 мм [14]. Причем, на высоких широтах толщина этого слоя доходит до 4 мм, а в экваториальных широтах до 2 мм. Таким образом, в процентом отношении содержание озона в атмосфере ничтожно мало. В определенных местах атмосферы содержание озона уменьшается на 40 — 50%.[ …]

Нарушение естественных экосистем на большей части территории суши, т.е. то, что экономисты обычно называют «освоением», — самый существенный и наиболее драматичный результат техногенеза, гораздо более серьезный, чем глобальное потепление и изменение климата. Человечество проделало множество огромных «дыр» в зеленом- покрове планеты, которые намного опаснее, чем «озоновые дыры» (рис. 6.7).[ …]

В начале 60-х гг. XX в. человечество впервые стало осознавать серьезность встающих перед ним экологических проблем и хрупкость самого существования жизни на планете Земля. Факторами окружающей среды, оказывающими влияние на здоровье человека, являются изменения в атмосфере (глобальное потепление климата, возникновение озоновых дыр над полюсами), загрязнение воды и почв, распространение токсикантов и ксенобиотиков, вымирание многих видов растений и животных, снижение биоразнообразия в результате деятельности растущего народонаселения планеты. Значение общественного здоровья состоит в воспроизводстве последующих поколений; производительном труде, осуществляемом людьми в различных профессионально-специализированных сферах общественного производства; воспитании и обучении последующих поколений.[ …]

Основная часть воздуха содержится в нижних слоях атмосферы, имеющей сложный характер по высоте. Нижний слой наиболее плотный. Он определяет погоду и содержит около 80% воздуха, простирается до 12—15 км (рис. 5.1) и называется тропосферой (давление на высоте 3 км составляет почти 0,7 от земного, а на высоте 9 км — 0,3). Над тропосферой до высоты 40 км находятся стратосфера и озоновый слой, поглощающий ультрафиолет (озоновые «дыры» образуются именно здесь).[ …]

Корень зла заключается в том, что человечество не имеет механизма эффективной и быстрой обратной связи с природой. Для того чтобы произошла экологизация, требуется возникновение чрезвычайных обстоятельств или ясная перспектива их возникновения. Сиюминутная выгода пока еще расценивается выше долговременного благополучия, а решение видится в технологических мероприятиях: озоновую дыру — «залатать», пустыни превратить в цветущие сады и т. п. Очень медленно приходит осознание того, что запустив механизм природного самораспада, невероятно трудно его остановить. Напрашивается аналогия с локомотивом, стоящим на горе. Если бы были под колесами колодки, его бы не сдвинуть, но подкладывать их под мчащийся локомотив — бессмысленно: либо они отлетят в сторону, либо локомотив сойдет с рельсов, а то и перевернется. Единственный путь — не дать локомотиву тронуться, превентивное предохранение от экологических цепных реакций.[ …]

Действительность опровергла эти модельные прогнозы. Как видно из рис. 19.10, в сентябре 2002 г. произошло беспрецедентное увеличение озона над Антарктикой, что не может быть объяснено уменьшением влияния антропогентных факторов. В конце сентября 2002 г. в стратосфере Антарктики произошло сильнейшее стратосферное потепление, в результате которого стратосферный антарктический вихрь разрушился, наблюдался сильный вихревой перенос озона из средних южных широт, и озоновая дыра была намного меньше, чем в предыдущие годы. Такого сильного потепления не было за весь период наблюдений, начиная с 1960-х гг., за исключением менее сильного потепления 1988 г. Резкое уменьшение интенсивности полярного «барьера» в 1988 г. привело к увеличению озона над Антарктикой, что также наблюдалось еще в большей степени в сентябре-октябре 2002 г. Степень изолированности стратосферного вихря Антарктики меняется со временем. Сильные связи изменений стратосферной циркуляции вне полярного вихря и озоновой дыры (коэффициент корреляции —0,9 [52]) свидетельствуют о большой роли естественных долгопериодных вариаций динамики атмосферы в эволюции озоновой дыры над Антарктикой.[ …]

В соответствии с различными сценариями удвоение содержания СО2 в атмосфере в сравнении с доиндустриальным периодом может произойти в середине 21 в. или после 2100 г. Удвоение, как полагают, приведет к повышению температуры на 1,5-4,5 К. Что касается вклада других газов в парниковый эффект, то для следующих по значимости после диоксида углерода ХФУ он будет снижаться (прюизводство ХФУ в ряде высокоразвитых стран запрещено и сокращается в связи с негативной ролью не только в создании парникового эффекта, но и в развитии «озоновой дыры»). Считают также, что отсутствие парниковых газов и особенно водяного пара в атмосфере снизило бы современную температуру у земной поверхности (+15,2°С) на 32-40°С и привело к существованию биоты на Земле в формах, весьма отличных от ныне существующих (Рябчиков; Шилов).[ …]

Эти реакции образуют так называемый цикл Чепмена. Общее содержание озона иногда выражают как число молекул, получаемое в результате суммирования по всем широтам, долготам и высотам. На сегодняшний день это количество приблизительно равно 4 1037 молекул озона. Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя X — это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40—50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».[ …]

Физический механизм долгопериодных изменений циркуляции атмосферы в Северном полушарии может быть связан с влиянием аномалий ТПО северного Тихого океана и Атлантики на волновую активность и динамику атмосферы. Интерференция постоянного орографического источника (Скалистые горы) и изменяющегося во времени термического источника планетарных волн, зависящего от дипольных аномалий ТПО, может приводить к сильным изменениям волновой активности стратосферы Арктики. В Южном полушарии дипольные изменения ТПО южных океанов также приводят к интерференции термического возбуждения планетарных волн с орографическим источником (Анды), воздействуя на эволюцию озоновой дыры в Антарктике [50, 51]. Этот простой механизм аналогичен интерференции двух источников света в оптике.[ …]

Фреоны — насыщенные газообразные или жидкие фторуглероды или поли-фторуглеводороды (часто содержат также атомы хлора — хлорфторуглеводо-роды, реже — брома). Обозначения Ф. включают обычно три цифры, первая из которых — число атомов углерода минус 1 (0 при этом опускается), вторая — число атомов водорода плюс 1, третья — число атомов фтора (напр., дифтор-хлорметан называют фреоном или хладоном-22). Используются в качестве рабочих тел в холодильных установках, пропеллентов для аэрозолей, растворителей, компонентов огнетушащих составов. Предполагается, что в результате фотохимических реакций Ф. разрушают озоновый слой и тем самым способствуют образованию озоновых «дыр». В связи с этим в 1985 г. была принята Венская конвенция об охране озонового слоя (см. подраздел 4.2), а в 1987 г. в рамках этой конвенции подписан Монреальский протокол о сокращении производства Ф. Фтор (F) — бледно-желтый газ со специфическим запахом, очень активен в химическом отношении, ядовит. Применяют в качестве фторирующего агента в производстве фторорганических соединений и др. При недостаточном поступлении в организм соединений Ф. повышается растворимость зубной эмали и, как следствие, происходит поражение зубов кариесом (см. Фторирование воды). В России более 60% населения не получает в необходимом количестве этот микроэлемент. ПДК в воздухе 0,005 мг/м3.[ …]

Естественный процесс образования и разрушения стратосферного озона нарушается при наличии в стратосфере таких малых составляющих, как окислы азота, водорода, хлора, брома, и особо фреона. Фреоны выделяются при работе холодильных установок и как растворитель в промышленности, при изготовлении аэрозолей. Сейчас принято международное соглашение, по ограничению, исключению применения фреонов в технологических целях. Разрушению озона может способствовать и N20, выделяющийся при использовании минеральных удобрений, а также непосредственные выбросы различных веществ в стратосферу при полетах сверхвысотных самолетов и космических ракет. Заговорили об образовании «озоновых дыр».[ …]

По наиболее известной в настоящее время гипотезе и по данным многочисленных международных экспедиций в Антарктиде предполагается, что кроме различных иных физико-географических факторов одним из основных является наличие в атмосфере значительного количества хлорфторуглеродов (фреонов). Последние имеют широкое применение в качестве хладагентов и различных химических материалов в аэрозольных упаковках и т. д. Выше мы уже показывали влияние фреонов на химические реакции в атмосфере, в результате которых образуется оксид хлора, активно поглощающий озон. Всего в мире, включая фреоны, производится около 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ. Но в последние годы появились, во-первых, сообщения о закрытии «озоновых дыр» и, во-вторых, о том, что фреоны не могут в такой значительной степени разрушать озоновый экран. Также установлено, что разрушению озона способствует интенсификация полетов сверхзвуковых летательных аппаратов, самолетов и многоразовых космических аппаратов. В целом же этот вид воздействия может привести к разрушению 10 % озонового слоя планеты. Однако установлено, что одновременно с истощением озонового слоя в стратосфере происходит увеличение концентрации озона в тропосфере, т. е. у поверхности Земли, но это не может компенсировать потери в верхних слоях атмосферы, так как его масса составляет всего 10 % от массы в озоносфере и в силу того, что озон более тяжелый, чем другие газы.[ …]

Как уже отмечено, производственой деятельностью человека и продуктами труда в той или иной мере охвачено все пространство планеты. Однако плотность размещения объектов и материальных потоков техносферы очень сильно варьирует. Она близка к распределению плотности населения и отражает размещение современной цивилизации на планете. В 80-х годах на основе аэрокосмических данных была оценена площадь земель, не затронутых хозяйственной деятельностью. Оказалось, что их осталось всего около 38 млн км2, т.е. 28% площади суши, не считая материковых льдов (табл. 5.2). Нарушение естественных экосистем на большей части территории суши (т.е. то, что обычно называют освоением) — самый существенный и наиболее драматичный результат техногенеза, гораздо более серьезный, чем глобальное потепление и изменение климата. Человечество проделало множество огромных «дыр» в зеленом покрове планеты, которые намного опаснее, чем «озоновые дыры».[ …]

ru-ecology.info

Российские геофизики объяснили озоновую дыру естественными причинами

© РИА Новости

Атмосферный озон образует над поверхностью Земли сферический слой толщиной около 90 км, задерживающий ультрафиолетовое излучение. Так как оно губительно для белков и нуклеиновых кислоты, уменьшение концентрации озона в атмосфере представляет опасность для всей жизни на Земле.

Количество озона в вертикальном атмосферном столбе в конкретной точке измеряется по поглощению и рассеянию солнечной радиации в УФ-диапазоне. В качестве единицы измерения общего содержания озона (ОСО) используется единица Добсона (е.Д.). 100 е.Д. соответствуют толщине озонового слоя в 1 мм, а в среднем по планете ОСО составляет около 300 е.Д.

Содержание озона в стратосфере меняется в течение года. В большом количестве он образуется в стратосфере тропических и средних широт за счет фотохимических реакций. Весной озон из тропиков переносится в сторону средних и высоких широт. Поэтому, например, в Южном полушарии годовой максимум озона наблюдается в октябре-ноябре.

В период с января по июль концентрация озона здесь минимальна, так как с декабря по апрель средние и высокие широты хорошо освещаются Солнцем. Это способствует разрушению озона при фотохимических реакциях, катализаторами которых могут выступать различные соединения в атмосфере.

Глобальный интерес к озоновой проблеме возник во второй половине двадцатого века. Ученые обнаружили долговременную тенденцию к уменьшению суммарного озона и к сезонному – в октябре-ноябре – появлению знаменитой Антарктической озоновой дыры (АОД).

Это привело к гипотезе об антропогенном разрушении озоносферы. В 1973 году американские химики в лабораторном эксперименте обнаружили, что продукты распада хлорфторуглеродов (фреонов) могут разрушать озон. Этим результатом и объяснили процесс возникновения АОД.

В 1987 году ведущие мировые державы подписали Монреальский протокол: договор о прекращении производства и использования фреонов, наиболее известных людям, как хладагенты холодильников. Это привело к глобальной замене холодильников и кондиционеров. В 2016 году выяснилось, что новые хладагенты тоже являются парниковыми газами, после чего последовали поправка к протоколу и новый запрет.

Еще до подписания протокола были известны данные, основанные на спутниковом наблюдении озонового слоя и показывающие, что озоновая дыра в Антарктике – естественное образование. Победила, однако, антропогенная химическая теория разрушения озона. Но она не смогла разрешить вопрос о том, почему озоновая аномалия в свое время «появилась» в Южном полушарии, хотя фреоны вырабатывались преимущественно в Северном.

Причем теории и математические модели химиков невозможно проверить экспериментально в условиях Антарктики. При подписании Монреальского протокола было заявлено, что озоновая дыра в Антарктике полностью исчезнет уже к 2010 году, но она появляется ежегодно и по сей день. Так, в 2017 году её размеры достигли 22 млн. кв. км, что типично для последних 25 лет.

Ответить на ряд вопросов, связанных с проблемой образования озоновых дыр, удалось с помощью нового метода слежения за движениями воздушных потоков, предложенного красноярскими исследователями. На основе анализа физических явлений в атмосфере они разработали собственная модель формирования озоновой аномалии в Южном полушарии.

Так сложилось, что геофизическая проблема – состояние озонового слоя Земли попала в руки не к геофизикам и метеорологам, а к специалистам по химии атмосферы и до сих пор считается сугубо химической проблемой. К сожалению, почти все исследования феномена АОД направлены на доказательство ее антропогенного происхождения.

Для этого предлагаются различные химические и фотохимические реакции, конструируются математические модели. При этом весь значительный объем фактических данных геофизического характера игнорируется», – комментирует один из авторов исследования, профессор Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета Валентин Кашкин.

Согласно альтернативной гипотезе возникновения Антарктической озоновой дыры, она является естественным образованием, обусловленным динамическими процессами в стратосфере. Для обоснования оказалось достаточно использовать данные об общем содержании озона, регистрируемые искусственными спутниками Земли с 1978 года.

Как и другие атмосферные образования, озон имеет облачную структуру. Если сравнивать спутниковые данные, полученные последовательно за два дня, то по перемещению озоновых облаков можно оценить направление и скорость движения масс озона.

Выяснилось, что в начале сентября происходит перенос масс озона от Южного полюса в сторону экватора. Озон движется по винтовой траектории, быстро вращаясь с запада на восток и в итоге скапливаясь в кольце около широты 45°. Происходит перераспределение озона между озоновой дырой и кольцом. Количество озона в кольце вырастает, а ОСО во внутренней части уменьшится, способствуя возникновению Антарктической озоновой дыры.

Что же такое озоновая дыра? Это «углубление» в озоновом слое полярных широт Южного полушария с аномально низкими значениями ОСО. АОД окружена «кольцом» диаметром несколько тысяч км с необычно высоким для Южного полушария содержанием озона (до 450 е.Д.).

Начиная с середины октября, озоновая дыра начинает заполняться озоном, который движется назад из кольца и из тропических широт. Анализ цифровых карт позволил ученым визуально наблюдать перемещение озона от полюса в сторону экватора и обратно, его перемещение в восточном и западном направлении с оценкой скорости перемещения.

Сентябрь и октябрь в Южном полушарии – это время, когда в средние широты начинает поступать озон из тропиков. Ученые обнаружили дополнительное кольцо на 35° ю.ш., связанное с таким переносом озона. Кольцо проходит вблизи широты Буэнос-Айреса и Кейптауна. Наконец, движение озона в сторону полюса формирует третье кольцо на 80° ю.ш.

Ученые из СФУ разработали новую методику анализа так называемых «зональных средних». Это дает возможность более точно прогнозировать общее содержание озона на годы вперед. Таблицы зональных средних доступны в Интернете и формируются так: площадь земного шара от полюса к полюсу разбивается на кольца шириной в 5° с вычислением среднего значения ОСО в каждом из них.

С использованием анализа зональных средних еще за год до вступления в действие Монреальского протокола сотрудники NASA обнаружили: общее содержание озона за 1979–1982 годы в направлении от 44° ю.ш. к Южному полюсу почти не менялось с августа по ноябрь, а его снижение в сентябре вблизи Южного полюса компенсировалось увеличением в средних широтах.

Такие результаты свидетельствовали, что вариации ОСО вызваны динамическим перераспределением озона, а вовсе не химическими процессами. Однако это подрывало антропогенную теорию истощения озона и возникновения озоновых дыр. Подобный результат тогдашнее научное сообщество в большинстве своем не восприняло – вопрос был, фактически, закрыт.

Но история динамической теории на этом не закончилась: мы смогли ответить на ряд вопросов, связанных с проблемой образования озоновых дыр. В частности, показали на большом объеме данных, что количество озона, попавшее в зону циркумполярного вихря, с точностью не менее 5-7% совпадает с тем количеством, которое ушло из АОД. Эти результаты наш коллектив представил не только журнальными публикациями – мы также обобщили их в монографии, изданной Сибирским федеральным университетом», — заключает Валентин Кашкин.

Источник: РИА Новости

sci-dig.ru

Озоновая дыра — Википедия

Изображение антарктической озоновой дыры, сентябрь 2000 Антарктическая озоновая дыра в сентябре, с 1957 года по 2001

Озо́новая дыра́ — это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и фторсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя, см., например, доклад Всемирной метеорологической организации^[1]:

Эти и другие недавно полученные научные данные укрепили вывод предыдущих оценок в том, что совокупность научных доказательств свидетельствует о том, что наблюдаемая потеря озона в средних и высоких широтах в основном обусловлена антропогенными хлор- и бромсодержащими соединениями
Оригинальный текст (англ.)
These and other recent scientific findings strengthen the conclusion of the previous assessment that the weight of scientific evidence suggests that the observed middle- and high-latitude ozone losses are largely due to anthropogenic chlorine and bromine compounds

Согласно другой гипотезе, процесс образования «озоновых дыр» может быть в значительной мере естественным и не связан исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации^[2].

Для определения границ озоновой дыры выбран минимальный уровень содержания озона в атмосфере в 220 единиц Добсона.

Площадь озоновой дыры над Антарктикой составляла в 2017 году в среднем 17,4 млн квадратных километров (в 2010—2017 годах среднегодовые величины колебались от 17,4 до 25,6 млн квадратных километров, в 2000—2009 годах — от 12,0 до 26,6 млн квадратных километров, в 1900—1999 годах — от 18,8 до 25,9 млн квадратных километров).^[3]

История

Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 году на Южном полушарии, над Антарктидой, группой британских учёных: Дж. Шанклин (англ.), Дж. Фармен (англ.), Б. Гардинер (англ.), опубликовавших соответствующую статью в журнале Nature. Каждый август она появлялась, а в декабре — январе прекращала своё существование. Над Северным полушарием в Арктике осенью и зимой существуют многочисленные озоновые мини-дыры. Площадь такой дыры не превышает 2 млн км², время её жизни — до 7 суток^[4].

Видео по теме

Механизм образования

В результате отсутствия солнечного излучения, во время полярных ночей озон не образуется. Нет ультрафиолета — нет озона. Имея большую массу, молекулы озона опускаются к поверхности Земли и разрушаются, так как неустойчивы при нормальном давлении.

Роуланд и Молина предположили, что атомы хлора могут вызвать разрушение больших количеств озона в стратосфере. Их выводы были основаны на аналогичной работе Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна, которые показали, что оксид азота (II) (NO) может ускорять разрушение озона.

Схема реакции галогенов в стратосфере, включающая реакции галогенов с озоном

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, монооксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой, образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона, приведены в статье про озоновый слой.

Последствия

Ослабление озонового слоя усиливает поток ультрафиолетовой солнечной радиации, проникающей в океанские воды, что ведет к увеличению смертности среди морских животных и растений^[5]^[6].

Восстановление озонового слоя

Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны^[7], процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому затягивания озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года.^[8] По данным профессора Сьюзан Соломон, с 2000 по 2015 озоновая дыра над Антарктидой уменьшилась примерно на площадь Индии.^[9] По данным НАСА, в 2000 году среднегодовая площадь озоновой дыры над Антарктидой составила 24,8 млн квадратных километров, в 2015 году — 25,6 млн квадратных километров^[3].

Заблуждения об озоновой дыре

Существует несколько широко распространённых мифов касательно образования озоновых дыр. Несмотря на свою ненаучность, они часто появляются в СМИ^[10]^{[неавторитетный источник?]} — иногда по неосведомлённости, иногда поддерживаемые сторонниками теорий заговоров. Ниже перечислены некоторые из них.

Озоновая дыра над Антарктидой существует уже давно

Систематические научные наблюдения за озоновым слоем Антарктиды ведутся с 20-х годов XX века, но только во второй половине 70-х было обнаружено образование «устойчивой» Антарктической озоновой дыры, причем быстрые темпы её развития (увеличение размеров и снижение средней концентрации озона в границах дыры) в 80-е и 90-е годы вызвали панические опасения того, что точка невозврата в степени разрушающего антропогенного воздействия на озоновый слой уже пройдена.

Основными разрушителями озона являются фреоны

Это утверждение справедливо для средних и высоких широт. В остальных хлорный цикл ответственен только за 15—25 % потерь озона в стратосфере. При этом необходимо отметить, что 80 % хлора имеет антропогенное происхождение^[11] (подробнее про вклад различных циклов см. ст. озоновый слой). То есть вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. И при имевшейся тенденции к увеличению производства фреонов до вступления в действие Монреальского протокола (10 % в год) от 30 до 50 % общих потерь озона в 2050 году обуславливалось бы воздействием фреонов.^[12] До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона. Что же касается полярных озоновых дыр, то здесь ситуация совершенно иная. Механизм разрушения озона в принципе отличается от более высоких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм галогенсодержащих веществ в оксиды, которая протекает на поверхности частиц полярных стратосферных облаков. И в результате практически весь озон разрушается в реакциях с галогенами, за 40—50 % ответственен хлор и порядка 20—40 % — бром.^[13]

Позиция компании DuPont

Компания DuPont после обнародования данных об участии фреонов в разрушении стратосферного озона восприняла эту теорию в штыки и потратила миллионы долларов на кампанию в прессе по защите фреонов. Председатель DuPont писал в статье в журнале Chemical Week от 16 июля 1975 года, что теория разрушения озона — это научная фантастика, вздор, не имеющий смысла^[14]. Кроме DuPont целый ряд компаний во всём мире производил и производит различные типы фреонов без отчисления лицензионных платежей^[15].

Фреоны слишком тяжелы, чтобы достигать стратосферы

вертикальное распределение фреона CFC-11

Иногда утверждается, что так как молекулы фреонов намного тяжелее азота и кислорода, то они не могут достигнуть стратосферы в значительных количествах. Однако атмосферные газы перемешиваются полностью, а не стратифицируются или сортируются по весу. Оценки требуемого времени для диффузионного расслоения газов в атмосфере требуют времён порядка тысяч лет. Конечно, в динамической атмосфере это невозможно. Процессы вертикального массопереноса, конвекции и турбулентности полностью перемешивают атмосферу ниже турбопаузы намного быстрее. Поэтому даже такие тяжёлые газы, как инертные или фреоны, равномерно распределяются в атмосфере, достигая в том числе и стратосферы. Экспериментальные измерения их концентраций в атмосфере подтверждают это, см. например справа график распределения фреона CFC-11 по высоте. Также измерения показывают, что требуется порядка пяти лет для того чтобы газы выделившиеся на поверхности Земли достигли стратосферы, см. второй график справа. Если бы газы в атмосфере не перемешивались, то такие тяжёлые газы из её состава, как аргон и углекислый газ, образовывали бы на поверхности Земли слой в несколько десятков метров толщиной, что сделало бы поверхность Земли необитаемой. Но это не так. И криптон с атомарной массой 84, и гелий с атомарной массой 4, имеют одну и ту же относительную концентрацию, что около поверхности, что до 100 км высоты. Конечно, всё вышесказанное справедливо только для газов, которые относительно стабильны, как фреоны или инертные газы. Вещества, которые вступают в реакции, а также подвергаются различным физическим воздействиям, скажем, растворяются в воде, имеют зависимость концентрации от высоты.

Основные источники галогенов природные, а не антропогенные

Источники хлора в стратосфере

Есть мнение, что природные источники галогенов, например вулканы или океаны, более значимы для процесса разрушения озона, чем произведённые человеком. Не подвергая сомнению вклад природных источников в общий баланс галогенов, необходимо отметить, что в основном они не достигают стратосферы ввиду того, что являются водорастворимыми (в основном хлорид-ионы и хлороводород) и вымываются из атмосферы, выпадая в виде дождей на землю. Также природные соединения менее устойчивы, чем фреоны, например метилхлорид имеет атмосферное время жизни всего порядка года, по сравнению с десятками и сотнями лет для фреонов. Поэтому их вклад в разрушении стратосферного озона довольно мал. Даже редкое по своей силе извержение вулкана Пинатубо в июне 1991 года вызвало падение уровня озона не за счёт высвобождаемых галогенов, а за счёт образования большой массы сернокислых аэрозолей, поверхность которых катализировала реакции разрушения озона. К счастью, уже через три года практически вся масса вулканических аэрозолей была удалена из атмосферы. Таким образом, извержения вулканов являются сравнительно краткосрочными факторами воздействия на озоновый слой, в отличие от фреонов, которые имеют времена жизни в десятки и сотни лет.^[16]

Озоновая дыра должна находиться над источниками фреонов

Динамика изменения размера озоновой дыры и концентрации озона в Антарктике по годам.

Многие не понимают, почему озоновая дыра образуется в Антарктике, когда основные выбросы фреонов происходят в Северном полушарии. Дело в том, что фреоны хорошо перемешаны в тропосфере и стратосфере. Ввиду малой реакционной способности они практически не расходуются в нижних слоях атмосферы и имеют срок жизни в несколько лет или даже десятилетий. Будучи очень летучими молекулярными соединениями, они сравнительно легко достигают верхних слоёв атмосферы.

Сама Антарктическая «озоновая дыра» существует не круглогодично. Она появляется в конце зимы — начале весны (август-сентябрь) и проявляется в заметном снижении средней концентрации озона внутри обширной географической области. Причины, по которой озоновая дыра образуется в Антарктике, связаны с особенностями местного климата. Низкие температуры антарктической зимы приводят к образованию полярного вихря. Воздух внутри этого вихря движется в основном по замкнутым траекториям вокруг Южного полюса и слабо перемешивается с воздухом других широт. В это время полярная область не освещается Солнцем, и в отсутствие ультрафиолетового облучения озон не образуется, а, накопленный до этого, разрушается (как в результате взаимодействий с другими веществами и частицами, так и самопроизвольно, поскольку молекулы озона нестабильны). С приходом полярного дня количество озона постепенно увеличивается и снова выходит к нормальному уровню. То есть колебания концентрации озона над Антарктикой — сезонные.

Но если проследить усреднённую в течение каждого года динамику изменения концентрации озона и размера озоновой дыры в течение последних десятилетий, то имеется выраженная тенденция к падению средней концентрации озона в пределах огромной географической области.

Динамика изменения озонового слоя над Аросой, Швейцария

Источники и примечания

↑ Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2006 (англ.). Проверено 13 декабря 2007. Архивировано 16 февраля 2012 года.
↑ «Знание-сила» Новости науки: 27.12.99 (рус.). Проверено 3 июля 2007. Архивировано 16 февраля 2012 года.
↑ ¹ ² Изменение озоновой дыры по данным НАСА
↑ Озоновая дыра / А. М. Звягинцев // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
↑ Озоновая дыра влияет на обитателей морей.
↑ Ozone hole UV impacting marine life: study (англ.). The University of Western Australia (25 July 2012). Проверено 23 января 2018.
↑ Production, Sales, and Atmospheric Release of Fluorocarbons throught 2004 (англ.). Проверено 6 июля 2007. Архивировано 16 февраля 2012 года.
↑ Paul Newman. Recovery of the Antarctic Ozone Hole (англ.) (недоступная ссылка — история). Проверено 4 июля 2007. Архивировано 3 октября 2006 года.
↑ Озоновая дыра над Антарктикой начала затягиваться — BBC Русская служба
↑ И.К.Ларин. Озоновый слой и климат Земли. Ашипки ума и их исправление. (рус.) (недоступная ссылка — история). Проверено 3 июля 2007. Архивировано 6 марта 2001 года.
↑ Osterman, G. B.; Salawitch, R. J.; Sen, B.; Toon, G. C.; Stachnik, R. A.; Pickett, H. M.; Margitan, J. J.; Blavier, J.-F.; Peterson, D. B. Balloon-Borne Measurements of Stratospheric Radicals and their Precursors Implications for the Production and Loss of Ozone // Geophys. Res. Lett. — 1997. — Т. 24, № 9. — С. 1107–1110..
↑ National Academy of Sciences. Галогенуглеводороды: воздействие на стратосферный озон = Halocarbons: Effects on Stratospheric Ozone. — 1976.
↑ Stratospheric Ozone. An Electronic Textbook (англ.) (недоступная ссылка — история). Проверено 4 июля 2007. Архивировано 3 ноября 2003 года.
↑ Jeff Masters, Climate of Fear (англ.). Проверено 13 декабря 2007. Архивировано 16 февраля 2012 года.
↑ John R. Hess. R-12 Retrofitting: Are we really doing it because DuPont’s patent for Freon® ran out? (англ.). Проверено 6 июля 2007. Архивировано 16 февраля 2012 года.
↑ Myth: Volcanoes and the Oceans are Causing Ozone Depletion (англ.)

См. также

Ссылки

wiki2.red

Озоновые дыры Википедия

Эти и другие недавно полученные научные данные укрепили вывод предыдущих оценок в том, что совокупность научных доказательств свидетельствует о том, что наблюдаемая потеря озона в средних и высоких широтах в основном обусловлена антропогенными хлор- и бромсодержащими соединениями
Оригинальный текст (англ.)
These and other recent scientific findings strengthen the conclusion of the previous assessment that the weight of scientific evidence suggests that the observed middle- and high-latitude ozone losses are largely due to anthropogenic chlorine and bromine compounds

Площадь озоновой дыры над Антарктикой составляла в 2018 году в среднем (за 9 месяцев) 22,9 млн квадратных километров (в 2010—2017 годах среднегодовые величины колебались от 17,4 до 25,6 млн квадратных километров, в 2000—2009 годах — от 12,0 до 26,6 млн квадратных километров, в 1990—1999 годах — от 18,8 до 25,9 млн квадратных километров).^[3]