§ 6.4.3. «Озонова діра» — сигнал небезпеки

Явище серйозного пошкодження озонового захисту біосфери Землі є типовим прикладом глобальної екологічної проблеми техногенного характеру. Історія «озонової діри» цікава не тільки сама по собі, а й як перший приклад порівняно оперативної і скоординованої дії вчених та урядів більшості країн світу.

Як відомо, терміном «озонова діра» офіційно названо зону стратосфери над Антарктидою з дуже зменшеною від нормального значення для цих висот концентрацією озону. Виникає під час антарктичної зими, досягаючи максимуму розвитку в самому її закінченні. Потім поступово заповнюється, а влітку антарктична стратосфера повертається до норми. В момент найбільшого розміру «озонова діра» останніми роками подекуди навіть виходить за межі континенту Антарктиди, зумовлюючи помітне зменшення кількості озону над Південною Австралією і Новою Зеландією.

Озоносферу над Антарктидою з 1957 р. вивчали вчені Великобританії. Перше невелике зменшення кількості озону відзначено у 1968 p., істотне — у 1977 р. Значне посилення цього явища датується 1982—1984 pp., після чого проблема набула світового розголосу, а до досліджень долучилися інші країни. Залучивши чималі фінанси і всю можливу техніку (висотні літаки, ракети і супутники), антарктичної зими 1987 року було зроблено якнайдетальніші вимірювання хімічного складу повітря на багатьох висотах. Так було отримано незаперечне свідчення того, що причиною зникнення озону були сполуки хлору і фтору: всюди, де їх було багато — озону мало, і навпаки.

Пояснимо коротко механізм утворення озону і причини негативного впливу на нього деяких техногенних хімічних сполук. Озон — триатомний кисень (О3), молекула якого формою на диво схожа на молекулу води. Її нестійкістю пояснюється швидке зменшення запаху озону після грози. Нестійкість пов’язана з підвищеною хімічною активністю озону. У великих концентраціях він пошкоджує і рослини, і тварини. Відомо, що озон використовується як набагато кращий від хлору реагент для знезараження питної води від усіх патогенних мікроорганізмів.

У процесах і утворення, і розпаду озону в незабрудненій стратосфері найактивнішу роль беруть два з трьох ультрафіолетів А, В і С. Всі короткохвильові фотони у сонячному випромінюванні вчені поділяють на:

  • ультрафіолет-А, який непогано проходить крізь атмосферу, має помірну енергію, хімічно (але досить м’яко) діє на клітини нашої шкіри, бере участь в утворенні вітамінів групи D, провокує характерну засмагу. Шкідливий лише у надмірних дозах;
  • ультрафіолет-В з більшою на 20—40% енергією фотонів. На жаль, вона виявляється цілком достатньою для розщеплення зв’язків у біомолекулах, що пошкоджує клітини і провокує небажані мутації (частина яких веде до раку шкіри — меланоми). Якщо вилучити з повітря озон, то решта газів погано поглинають цей вид ультрафіолету, його шкідлива дія на біосферу стане дуже небезпечною;
  • ультрафіолет-С зі ще більшою енергією фотонів. На щастя, їх кількість мала і частина газів атмосфери поглинає цей «третій» ультрафіолет (УФ-С).

У процесі поглинання УФ-С «парним» киснем О2 у верхній стратосфері вилучається цей найнебезпечніший фотон і утворюються два атоми кисню. Останні прилучаються до цілих молекул «парного» кисню і утворюють вже триатомну молекулу озону. Максимальна його кількість спостерігається на висотах 20—30 км, зрідка — вище.

Озон чудово поглинає УФ-В, розпадаючись на атом кисню і молекулу «парного» кисню. Отже, у вічному циклі утворення-розпаду озону з потоку сонячного випромінювання вилучаються якраз ті фотони, що становлять серйозну небезпеку для рослин і тварин на поверхні Землі. Що це не жарти, а сумна правда, свідчать чимало різноманітних експериментів з дослідження впливу УФ-В і УФ-С на найпростіші, рослини і тварини.

У незабрудненій стратосфері Землі кількість сполук, що є «хімічними ворогами» озону, незначна, тому вже кілька сот мільйонів років «озоновий щит» мав достатню непроникність для надійного захисту життя на суші і у поверхневих шарах океану.

На жаль, з другої половини XX ст. homo tehcnocraticus ненавмисне, але рішуче, розпочав дірявити озоновий щит. Найефективнішим «свердлом» виявилися так звані фреони — сполуки з одночасним вмістом і фтору, і хлору (насамперед CFCl3 i CF2Cl2, які масово використовувалися в холодильних машинах та аерозольних балонах). У нижніх шарах атмосфери вони нешкідливі, бо хімічно досить-таки інертні. Діставшись до стратосфери і поглинувши один ультрафіолетовий фотон, розпадаються, звільняючи атоми хлору і фтору. Кожен з останніх, до свого вимивання вниз у формі сполуки з воднем (кислоти), встигає каталітичним способом розкласти (знищити!) десятки тисяч молекул озону.

За відсутності молекул озону відповідна кількість УФ-фотонів прорветься до поверхні Землі й зашкодить біосфері. До цієї неприємності додається й та, що час згаданого вимивання хлору і фтору з практично безхмарної стратосфери становить десятки не годин, а років!

В історії з фреонами виявили себе відразу кілька екологічних законів (радимо читачам самостійно знайти їх, спираючись на викладене у розділах 2 і 3).

Ми б хотіли привернути увагу до ще важливішої, на наш погляд, обставини. Коли після винайдення фреонів вивчали їх дію на людину і довкілля, до цієї справи були залучені медики і біологи. Та жодна людина з цієї групи фахівців, перевіряючи вплив цих речовин на здоров’я людини, не могла передбачити, що на запаморочливій висоті у стратосфері є речовина, якій фреони через багато років завдадуть непоправної шкоди.

А через озон шкодитимуть і людям.

Отже, справді серйозні екологічні питання — надто твердий горішок для вузьких спеціалістів навіть найвищої кваліфікації. Чи могли у ті часи передбачити шкоду фреонів для озоносфери екологи? Мабуть, не могли, бо тоді знання про процеси у верхній атмосфері були надто поверховими.

На наш погляд, для запобігання виникненню нових «озонових дір» (пошкодження інших частин біосфери) необхідний одночасний розвиток екології, як найнеобхіднішої нині інтегральної науки, та ефективне об'єднання зусиль фахівців з усіх природничих наук для спільного аналізу комплексу аспектів впливу дій і технологій людства на біосферу.

В історії з фреонами таке об’єднання відбулося у 80-х роках XX ст. Хоч було доведено, що «озонова діра» такої інтенсивності є суто локальним явищем (зимовий вихор навколо Південного полюсу припиняє контакти антарктичного повітря з довкіллям, тому хлор і фтор мають досить часу для знищення початкової кількості озону, яка потім не поповнюється аж до закінчення полярної ночі), та не можна було заперечити швидкого накопичення фреонів у повітрі всієї Землі.

Навіть оптимісти погоджувалися з тим, що цей процес необхідно рано чи пізно зупинити.

Вимірювання з подальшими обчисленнями і моделюванням показали, що вже через 50 років кількість озону над нами зменшиться щонайменше удвічі, якщо й далі викидати в повітря щороку понад 1 млн т хлорних сполук.

Зусиллями науковців і політиків у 1985 р. було прийнято Конвенцію про захист озону. Цього заклику було вочевидь мало і в 1987 р. представники тридцяти провідних промислових країн світу підписали офіційну угоду (Монреальський протокол) про дати і рівні припинення застосування фреонів і заміну їх безпечними для озоносфери сполуками і речовинами.

Відтоді представники цих країн спільно стежать за виконанням угоди, періодично збираючись у Монреалі для корекції протоколу. Зазначимо, що розвинені країни загалом цілком успішно виконують програму захисту озонового шару. Вони навіть пішли на те, щоб повністю припинити використання фреонів не з 2000 p., а з 1996 р.

Складніша ситуація з країнами, що розвиваються, бо більшість з них не прилучилися до озонозахисних проектів. Це одне з тих питань, щодо яких дискутують між собою представники бідного Півдня і багатої Півночі. Про перспективи їхніх спільних дій буде сказано в кінці книги.

X

Вхід

Завантажую...