Що таке озонова дірка та чим вона може загрожувати. Озонові дірки: причини та наслідки Поява озонових

Озонова діра - локальне падіння концентрації озону в озоновому шарі Землі. За загальноприйнятою в науковому середовищі теорії, у другій половині XX століття все зростаюча дія антропогенного фактора у вигляді виділення хлор-і бромвмісних фреонів призвела до значного потоншення озонового шару.

Озон є алотропною модифікацієюкисню. Характер хімічних зв'язківв озоні обумовлює його нестійкість (через певний час озон мимовільно перетворюється на кисень: 2О 3 → 3О 2) і високу окислювальну здатність. Окислювальна дія озону на органічні речовинипов'язано з утворенням радикалів: RH + О3 → RО2. + OH.

Ці радикали ініціюють радикально ланцюгові реакції з біоорганічними молекулами (ліпідами, білками, нуклеїновими кислотами), що призводить до загибелі клітин. Застосування озону для стерилізації питної водизаснований на його здатності вбивати мікроби. Озон не байдужий й у вищих організмів. Тривале перебування в середовищі, що містить озон (наприклад, у кабінетах фізіотерапії та кварцового опромінення) може спричинити тяжкі порушення. нервової системи. Тому озон у високих дозах є токсичним газом. Гранично допустима концентрація їх у повітрі робочої зони – 0,1 мг/м 3 .

Озона, яким так чудово пахне під час грози, в атмосфері зовсім небагато - 3-4 ppm (проміле) - (3-4)*10 -4 %. Однак для флори та фауни планети його присутність надзвичайно важлива. Адже життя, що зародилося в океанських безоднях, і змогло «виповзти» на сушу тільки після того, як 600–800 млн. років тому сформувався озоновий щит. Поглинаючи біологічно активне сонячне ультрафіолетове випромінювання, він забезпечив його безпечний рівень поверхні планети. Життя на Землі немислиме без озонового шару, що оберігає все живе від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця. Зникнення озоносфери призвело б до непередбачуваних наслідків – спалаху раку шкіри, знищення планктону в океані, мутацій рослинного та тваринного світу. Тому так важливо зрозуміти причини виникнення озонової «дірки» над Антарктикою та зменшення вмісту озону у Північній півкулі.

Озон утворюється у верхній стратосфері (40-50 км) при фотохімічних реакціях за участю кисню, азоту, водню та хлору. Атмосферний озон зосереджений у двох областях – стратосфері (до 90%) та тропосфері. Що стосується розподіленого на висоті від 0 до 10 км шару тропосферного озону, то його саме завдяки неконтрольованим промисловим викидам стає дедалі більше. У нижній стратосфері (10-25 км), де озону найбільше, головну роль сезонних і тривалих змін його концентрації грають процеси перенесення повітряних мас.

Товщина озонового шару над Європою скорочується стрімкими темпами, що не може не хвилювати уми вчених. За минулий рік товщина озонового покриття скоротилася на 30%, а швидкість погіршення природної захисної оболонки досягла найвищої позначки за останні 50 років. Встановлено, що хімічні реакції, що руйнують озон, відбуваються на поверхні крижаних кристалів та інших частинок, що потрапили у високі стратосферні шари над полярними районами. Яку небезпеку це для людини?

Тонкий озоновий шар (2-3 мм при розподілі навколо Земної кулі) не в змозі перешкоджати проникненню короткохвильових ультрафіолетових променів, які викликають рак шкіри та небезпечні для рослин. Тому сьогодні через високу активність сонця засмагати стало менш корисно. Взагалі центри екології повинні давати рекомендації населенню, як діяти в залежності від активності сонця, але в нашій країні такого центру немає.

Зі зменшенням озонового шару пов'язані кліматичні зміни. Зрозуміло, що зміни відбуватимуться не лише на тій території, над якою розтягнулася озонова діра. Ланцюгова реакція спричинить зміни у багатьох глибинних процесах нашої планети. Це не означає, що скрізь почнеться стрімке глобальне потепління, як нас лякають у фільмах жахів. Все-таки це надто складний та тривалий процес. Але можуть виникнути інші катаклізми, наприклад, збільшиться кількість тайфунів, смерчів, ураганів.

Встановлено, що «дірки» в озоновому шарі виникають над Арктикою та Антарктидою. Це тим, що у полюсах утворюються кислотні хмари, руйнують озоновий шар. Виходить, що озонові дірки виникають не від активності сонця, як прийнято вважати, а від повсякденної діяльності всіх жителів планети, у тому числі й нас із вами. Потім «кислотні проломи» зміщуються, причому найчастіше до Сибіру.

З використанням нової математичної моделі вдалося пов'язати воєдино дані наземних, супутникових та авіаційних спостережень з рівнями ймовірних майбутніх викидів в атмосферу озонруйнівних сполук, часом їхнього перенесення в Антарктику та погодою у південних широтах. За допомогою моделі було отримано прогноз, згідно з яким озоновий шар над Антарктикою відновиться у 2068 році, а не у 2050 році, як вважалося.

Відомо, що нині рівень озону в стратосфері над територіями, віддаленими від полюсів, нижчий за норму приблизно на 6%. У той же час, у весняний період вміст озону над Антарктикою може знижуватися на 70% щодо середньорічної величини. Нова модель дозволяє більш точно прогнозувати рівні вмісту озон руйнівних газів над Антарктикою та їхню тимчасову динаміку, що визначає величину озонової «дірки».

Використання речовин, що руйнують озон, обмежено Монреальським протоколом. Вважалося, що це призведе до швидкого затягування озонової дірки. Однак нові дослідження показали, що насправді темпи її зменшення стануть помітними лише з 2018 року.

Щоб розпочати глобальне відновлення, потрібно зменшити доступ до атмосфери всіх речовин, які дуже швидко знищують озон і довго там зберігаються. Люди повинні це розуміти та допомогти природі включити процес відновлення озонового шару, зокрема потрібні нові посадки лісів.

Для відновлення озонового шару його потрібно підживлювати. Спочатку з цією метою передбачалося створити кілька наземних озонових фабрик та на вантажних літаках «закидати» озон у верхні шари атмосфери. Однак цей проект (ймовірно, він був першим проектом «лікування» планети) не здійснено. Інший шлях пропонує російський консорціум «Інтерозон»: виробляти озон у атмосфері. Вже найближчим часом разом із німецькою фірмою «Даза» планується підняти на висоту 15 км аеростати з інфрачервоними лазерами, за допомогою яких отримувати озон із двоатомного кисню. Якщо цей експеримент виявиться вдалим, надалі передбачається використати досвід російської орбітальної станції«Мир» і створити на висоті 400 км кілька космічних платформ із джерелами енергії та лазерами. Промені лазерів будуть направлені в центральну частину озонового шару і постійно підживлюватимуть його. Джерелом енергії можуть бути сонячні батареї. Космонавти на цих платформах будуть потрібні лише для періодичних оглядів та ремонту.

Чи здійсниться грандіозний мирний проект, покаже час.

Зважаючи на надзвичайність ситуації, видається необхідним:

ü розширити комплекс теоретичних та експериментальних дослідженьщодо проблеми збереження озонового шару;

ü створити Міжнародний фонд збереження озонового шару активними способами;

ü організувати Міжнародний комітет для вироблення стратегії виживання людства в екстремальних умовах.

З кисню під впливом ультрафіолетових променів. Атмосфера Землі має озоновий шар на висоті близько 25 кілометрів: шар цього газу щільно оточує нашу планету, захищаючи її від високої концентрації ультрафіолету. Якби не цей газ, інтенсивне випромінювання могло б вбити все живе Землі.

Озоновий шар досить тонкий, він не може повністю захистити планету від проникнення радіації, яка згубно діє стан і викликає захворювання. Але довгий час його було достатньо, щоб захистити землю від небезпеки.

У 80-х роках XX століття було виявлено, що в озоновому шарі є ділянки, де вміст цього газу сильно знижено – так звані озонові дірки. Перша дірка була виявлена ​​над Антарктидою британськими вченими, вони були вражені масштабами явища – ділянка діаметром понад тисячу кілометрів майже не мала захисного шару і зазнавала сильнішого ультрафіолетового випромінювання.

Згодом було знайдено й інші озонові дірки, менші за розміром, але не менш небезпечні.

Причини утворення озонових дірок

Механізм утворення озонового шару в атмосфері Землі досить складний, і його порушення можуть призвести різні причини. Спочатку вчені пропонували безліч версій: і вплив частинок, утворених при атомних вибухах, і вплив виверження вулкана Ель-Чікон, висловлювалися навіть думки про діяльність інопланетян.

Причинами виснаження озонового шару можуть бути відсутність сонячного випромінювання, утворення стратосферних хмар, полярні вихори, але найчастіше концентрація цього газу падає через його реакції. різними речовинамиякі можуть мати як природний, так і антропогенний характер. Молекули руйнуються під впливом водню, кисню, хлору, хлороводню, органічних сполук. Поки вчені не можуть однозначно сказати, чи викликано утворення озонових дірок здебільшого людською діяльністю, або вона має природне походження.

Було доведено, що фреони, що виділяються при роботі багатьох пристроїв, викликають втрати озону в середніх та високих широтах, але на утворення полярних озонових дірок вони не впливають.

Ймовірно, що сукупність багатьох, і людських, і природних факторів призвела до утворення озонових дірок. З одного боку, підвищилася вулканічна активність, з іншого, люди стали занадто серйозно впливати на природу – озоновий шар може страждати не тільки від виділення фреону, а й від зіткнення з супутниками, що вийшли з ладу. Завдяки зменшенню кількості вулканів, що вивергаються, з кінця XX століття і обмеженню застосування фреонів ситуація стала трохи покращуватися: нещодавно вчені зафіксували невелике відновлення діри над Антарктидою. Більш детальне вивчення руйнування озону дозволить запобігати появі цих областей.

Існує багато гіпотез, які намагаються пояснити скорочення концентрації озону. Причини його коливань в атмосфері Землі пов'язані:

• · З динамічними процесами, що відбуваються в атмосфері Землі (внутрішні гравітаційні хвилі, Азорський антициклон та ін);
• · З впливом Сонця (вагання його активності);
• · з вулканізмом, як наслідок геологічних процесів (витікання з вулканів фреонів, що беруть участь у руйнуванні озонового шару, варіації магнітного поляЗемлі та ін);
• · З природними процесами, що відбуваються в верхніх оболонкахЗемлі, включаючи діяльність азотопродукуючих мікроорганізмів, морські течії(феномен Ель-Ніньо), лісові пожежі та ін;
• · з антропогенним фактором, пов'язаним із господарською діяльністю людини, коли продукуються в атмосферу значні обсяги озонруйнівних сполук.

В останні десятиліття дія антропогенних факторів різко зросла, що призвело до виникнення екологічних проблем, які несподівано були самими людьми перетворені на глобальні: парниковий ефект, кислотні дощі, знищення лісів, опустелювання територій, забруднення середовища шкідливими речовинами, скорочення біологічного розмаїття планети.

Частина вчених вважає, що саме господарська діяльність людини багато в чому збільшила частку галогенового шляху розпаду стратосферного озону, що спровокувало виникнення озонових дірок.

Монреальський протокол 1987 р. заборонив виробництво хладогенів, які в останні півстоліття дозволяли зберігати харчові продукти і тим самим не тільки дозволили зробити життя людини більш комфортним, а й рятували життя багатьом мільйонам людей, які страждають від нестачі продовольства. У міру заборони дешевих хладоагентів слаборозвинені країни виявилися не здатними купувати дорогі рефрижератори. Тому вони можуть зберігати вироблену ними сільськогосподарську продукцію. Дороге імпортне обладнання, розроблене в країнах ініціаторів «боротьби з озоновими дірками», приносить їм чималі прибутки. Заборона холодоагентів сприяла підвищенню смертності населення саме у найбідніших країнах.

Сьогодні можна з упевненістю говорити про те, що немає будь-яких науково доведених свідчень щодо руйнівного впливу штучно створених хлорфлюокарбонних молекул на озоновий шар планети. Але в науковому середовищі переважає точка зору, за якою у другій половині XX століття причиною зменшення товщини озонового шару є антропогенний фактор, який у вигляді виділення хлор-і бромвмісних фреонів призвів до значного потонання озонового шару.

Фреони - фторсодержащие похідні насичених вуглеводнів (переважно метану і етану), використовувані як холодоагенти в холодильних машинах. Крім атомів фтору, в молекулах фреонів зазвичай містяться атоми хлору, рідше - брому. Відомо понад 40 різних фреонів. Більшість їх випускається промисловістю.

Хладон 22 (Фреон 22) - відноситься до речовин 4-го класу небезпеки. Під дією температур понад 400°C може розкладатися з утворенням високотоксичних продуктів: тетрафторетилену (4 клас небезпеки), хлористого водню (2 клас небезпеки), фтористого водню (1 клас небезпеки).

Таким чином, отримані дані зміцнили висновок багатьох (але не всіх!) дослідників у тому, що спостерігається втрата озону в середніх і високих широтах в основному обумовлена ​​антропогенними хлор-і бромсодержащими сполуками.

Але згідно з іншими уявленнями утворення «озонових дірок» значною мірою природний, періодичний процес, не пов'язаний виключно із шкідливим впливом людської цивілізації. Цю думку сьогодні поділяють не багато не тільки через відсутність у них аргументів, а через те, що виявилося вигідніше йти в кільватері «глобальних утопій». Багато вчених, за відсутності коштів на наукові дослідження, стали і стають жертвами грантів для обґрунтування ідей «глобального екологічного шовінізму» та винності у цьому прогресу.

Як зазначає Г. Крученицький, А, Хргіан, найбільший фахівець Росії з озону, практично першим звернув увагу на те, що освіта та зникнення озонових дірок у північній півкулі корелює з атмосферно-динамічними, а не хімічними процесами. Зміст озону може змінитися кілька десятків відсотків протягом двох - трьох діб. Тобто справа не в озоноруйнівних речовинах, а в динаміці самої атмосфери.

Є. Борисенков, великий спеціаліст у галузі вивчення атмосфери, на основі обробки даних дев'яти західноєвропейських станцій за двадцять три роки встановив кореляцію між 11-річними циклами сонячної активностіта змінами озону в атмосфері Землі.

Причини виникнення озонових дірок здебільшого пов'язують саме з антропогенними джерелами сполук, що проникають у стратосферний шар атмосфери Землі. Однак є одна проблема. Вона полягає в тому, що основні джерела озоноруйнівних сполук не розташовуються в полярних (південних і північних) широтах, а сконцентровані ближче до екватора і практично знаходяться в північній півкулі. У той час як найчастіші явища виникнення потонання потужності озонового шару (власне поява озонових дірок) спостерігаються в Антарктиді (південній півкулі) та рідше та Арктичній зоні.

Тобто джерела озоноруйнівних сполук мають бути швидко та добре перемішуватися в атмосфері Землі. При цьому швидко залишають нижні шари атмосфери, де також повинні спостерігатися їх реакції за участю озону. Задля справедливості слід зазначити, що в тропосфері озону значно менше, ніж у стратосфері. До того ж, «термін життя» цих сполук може досягати кількох років. Тому вони можуть досягати стратосфери в умовах домінуючих вертикальних переміщень повітряних мас та тепла. Але тут виникає труднощі. Оскільки основні рухи, пов'язані з тепломасопереносом (тепло + повітряна маса, що переноситься), здійснюються саме в тропосфері. А оскільки температура повітря вже на висоті 11-10 км постійна і становить близько - 50°С, то це тепломасоперенесення тропосферного шару в стратосферний має бути сповільнене. І участь антропогенних джерел, що руйнують озоновий шар, може виявитися не настільки значною, як вважається досі.

Наступний факт, який може знизити роль антропогенного фактора у руйнуванні озонового шару Землі, це поява озонових дірок здебільшого у весняний або зимовий час. Але це, по-перше, суперечить припущенню про можливість швидкого перемішування озоноруйнівних сполук в атмосфері Землі та їх проникненню до стратосферного шару високої концентрації озону. По-друге, антропогенне джерело озоноруйнівних сполук є постійно діючим. Отже, причину появи озонових дірок саме навесні та взимку, та ще й у полярних широтах, антропогенною причиною пояснити складно. Натомість наявність полярних зим та природне зменшення сонячної радіації у зимовий час задовільно пояснює природну причину виникнення озонових дірок саме над Антарктидою та Арктикою. Наприклад, концентрації озону влітку атмосфері Землі варіюють від 0 до 0,07%, а взимку від 0 до 0,02 %.

В Антарктиді та в Арктиці механізм руйнування озону в принципі відрізняється від вищих широт. Тут переважно відбувається перетворення неактивних форм галогенсодержащих речовин на оксиди. Реакція протікає поверхні частинок полярних стратосферних хмар. В результаті практично весь озон руйнується у реакціях із галогенами. При цьому за 40-50% відповідальний хлор і близько 20-40% - бром.

З приходом полярного літа кількість озону зростає і знову виходить на колишню норму. Тобто коливання концентрації озону над Антарктикою – сезонні. Це визнають усі. Але якщо все-таки раніше прихильники антропогенних джерел озоноруйнівних сполук були схильні стверджувати, що протягом року спостерігалася стійка динаміка зменшення концентрації озону, то ця динаміка виявилася протилежною. Озонові дірипочали зменшуватись. Хоча, на їхню думку, відновлення озонового шару має тривати кілька десятиліть. Оскільки вважалося, що у атмосфері накопичився величезний обсяг фреонів антропогенних джерел, які мають життя десятки, і навіть сотні років. Тому затягування озонової діри не варто очікувати раніше 2048 року. Як бачимо, цей прогноз не справдився. Натомість зусилля щодо зниження обсягів виробництва фреонів було вжито кардинальних.

організм ультрафіолетовий озоновий морський

Вступ

Озонова діра діаметром понад 1000 км вперше була виявлена ​​в 1985 році в Південній півкулі Антарктидою групою британських учених. Кожного серпня вона з'являлася, до грудня чи січня припиняючи своє існування. НадПівнічною півкулею в Арктиці утворювалася інша дірка менших розмірів.

Озонова діра- локальне падіння концентрації озонозонового шару Землі. За загальноприйнятою в науковому середовищі теорії, у другій половині XX століття зростаючий вплив антропогенного факторау вигляді виділення хлор-і бромсодержащихфреонів призвело до значного потоншення озонового шару, див. наприклад доповідь Всесвітньої метеорологічної організації:

Ці та інші нещодавно отримані наукові дані зміцнили висновок попередніх оцінок у тому, що перевага на користь наукових доказів свідчить про те, що втрата озону в середніх і високих широтах, що спостерігається, в основному обумовлена ​​антропогенними хлор- і бромсодержащими сполуками

Згідно з іншою гіпотезою, процес утворення «озонових дірок» може бути значною мірою природним і не пов'язаний виключно зі шкідливим впливом людської цивілізації.

Механізм освіти

До зменшення концентрації озону в атмосфері веде сукупність факторів, головними з яких є загибель молекул озону в реакціях з різними речовинами антропогенного та природного походження, відсутність сонячного випромінювання протягом полярної зими, особливо стійкий полярний вихор, який перешкоджає проникненню озону з полярних стратосферних хмар (ПСО), поверхня частинок якого каталізують реакції розпаду озону. Ці фактори особливо характерні для Антарктики, в Арктиці полярний вихор набагато слабший через відсутність континентальної поверхні, температура вища на кілька градусів, ніж в Антарктиці, а ПСО менш поширені, до того ж мають тенденцію до розпаду на початку осені. Будучи хімічно активними, молекули озону можуть реагувати з багатьма неорганічними та органічними сполуками. Головними речовинами, що вносять внесок у руйнування молекул озону, є прості речовини водень, атоми кисню і хлору). На відміну, наприклад, від гідрофторфреонів, які розпадаються до атомів фтору, які, у свою чергу, швидко реагують склепінням утворюючи стабільний фтороводород. Таким чином, фтор не бере участі в реакціях розпаду озону. Основні реакції, що роблять внесок у руйнування озону, наведені в статті проозоновий шар.

Наслідки

Ослаблення озонового шару посилює потік сонячної радіації на землю і викликає у людей зростання кількості ракових утворень шкіри. Також від підвищеного рівня випромінювання страждають рослини та тварини.

Відновлення озонового шару

Хоча людством були вжиті заходи щодо обмеження викидів хлор-і бромовмісних фреонів шляхом переходу на інші речовини, наприклад фторовмісні фреони , процес відновлення озонового шару займе кілька десятиліть Насамперед, це обумовлено величезним обсягом вже накопичених у атмосфері фреонів, які мають час життя десятки і навіть сотні років. Тому затягування озонової діри не варто очікувати раніше 2048 року

Помилки про озонову дірку

Існує кілька широко поширених міфів щодо утворення озонових дірок. Незважаючи на свою ненауковість, вони часто з'являються в ЗМІ - іноді через непоінформованість, що іноді підтримуються прихильниками теорій змов. Нижче наведено деякі з них.

Основними руйнівниками озону є фреони

Це твердження справедливе для середніх та високих широт. В інших хлорний цикл відповідальний лише за 15-25% втрат озону у стратосфері. При цьому слід зазначити, що 80 % хлору має антропогенне походження. (Докладніше про внесок різних циклів див. ст. озоновий шар). Тобто втручання людини сильно підвищує внесок хлорного циклу. І за наявної тенденції до збільшення виробництва фреонів до набуття чинності Монреальського протоколу(10% на рік) від 30 до 50% загальних втрат озону в 2050 обумовлювалося б впливом фреонів. До втручання людини процеси утворення озону та його руйнування перебували у рівновазі. Але фреони, що викидаються при людській діяльності, змістили цю рівновагу у бік зменшення концентрації озону. Що ж до полярних озонових дірок, то тут ситуація зовсім інша. Механізм руйнування озону в принципі відрізняється від вищих широт, ключовою стадією є перетворення неактивних форм галогенсодержащих речовин на оксиди, яка протікає на поверхні частинок полярних стратосферних хмар. І в результаті практично весь озон руйнується в реакціях з галогенами, за 40-50% відповідає хлор і близько 20-40% - бром.

DuPont ініціював заборону старих і перехід на нові типи фреонів, тому що у них закінчувався термін дії патенту

DuPont після оприлюднення даних про участь фреонів у руйнуванні стратосферного озону сприйняла цю теорію в багнети і витратила мільйони доларів на кампанію в пресі захисту фреонів. Голова DuPont писав у статті в журналі Chemical Week від 16 липня 1975 року, що теорія руйнування озону - це наукова фантастика, нісенітниця, яка не має сенсу. Крім DuPont ціла низка компаній у всьому світі виробляла і виробляє різні типи фреонів без відрахування ліцензійних платежів

Фреони надто важкі, щоб досягати стратосфери

Іноді стверджується, що оскільки молекули фреонів набагато важчі за азот і кисень, то вони не можуть досягти стратосфери у значних кількостях. Однак атмосферні гази повністю перемішуються, а не розшаровуються або сортуються за вагою. Оцінки часу для дифузійного розшарування газів в атмосфері вимагають часів близько тисяч років. Звичайно, в динамічній атмосфері це неможливо. Процеси вертикальногомасоперенесенняконвекціїтурбулентності повністю перемішують атмосферу нижчетурбопаузи набагато швидше. Тому навіть такі важкі гази, як інертніфреони, рівномірно розподіляються в атмосфері, досягаючи в тому числі істратосфери. Експериментальні вимірювання їх концентрацій в атмосфері підтверджують це, див., наприклад, праворуч графік розподілу фреону CFC-11 по висоті. Також вимірювання показують, що потрібно близько п'яти років для того, щоб гази, що виділилися на поверхні Землі, досягли стратосфери, див. другий графік справа. Якби гази в атмосфері не перемішувалися, то такі важкі гази з її складу, як аргонуглекислий газ, утворювали б на поверхні Землі шар у кілька десятків метрів завтовшки, що зробило б поверхню Землі безлюдною. На щастя, це негаразд. Ікриптон з атомарною масою 84, і гелій з атомарною масою 4 мають одну і ту ж відносну концентрацію, що біля поверхні, що до 100 км висоти. Звичайно, все вищесказане справедливе тільки для газів, які є відносно стабільними, як фреони або інертні гази. Речовини, які вступають у реакції, а також зазнають різних фізичних впливів, скажімо, розчиняються у воді, мають залежність концентрації від висоти.

Основними джерелами галогенів є природні, а чи не антропогенні

Є думка, що природні джерела галогенів, наприклад вулкани океани, більш значущі для процесу руйнування озону, ніж вироблені людиною. Не піддаючи сумніву внесок природних джерел у загальний баланс галогенів, необхідно зазначити, що в основному вони не досягають стратосфери через те, що є водорозчинними (в основному хлорид-іони та хлороводень) і вимиваються з атмосфери, випадаючи у вигляді дощів на землю. Також природні сполуки менш стійкі, ніж фреони, наприклад метилхлорид має атмосферний час життя всього близько року, порівняно з десятками та сотнями років для фреонів. Тому їхній внесок у руйнуванні стратосферного озону досить малий. Навіть рідкісне за своєю силою виверження вулкана Пінатубо в червні 1991 року викликало падіння рівня озону не за рахунок галогенів, що вивільняються, а за рахунок утворення великої маси сірчанокислих аерозолів, поверхня яких каталізувала реакції руйнування озону. На щастя, вже через три роки практично вся маса вулканічних аерозолів була видалена з атмосфери. Таким чином, виверження вулканів є порівняно короткостроковими факторами впливу на озоновий шар, на відміну від фреонів, які мають часи життя у десятки та сотні років.

Озонова діра має знаходитися над джерелами фреонів

Багато хто не розуміє, чому озонова діра утворюється в Антарктиці, коли основні викиди фреонів відбуваються у Північній півкулі. Справа в тому, що фреони добре перемішані в тропосферістратосфері. Зважаючи на малу реакційну здатність вони практично не витрачаються в нижніх шарах атмосфери і мають термін життя в кілька років або навіть десятиліть. Тому вони легко досягають верхніх шарів атмосфери. Антарктична «озонова діра» існує не завжди. Вона з'являється наприкінці зими – на початку весни. Причини, через які озонова діра утворюються в Антарктиці, пов'язані з особливостями місцевого клімату. Низькі температури антарктичної зими призводять до утворення полярного вихору. Повітря всередині цього вихору рухається в основному замкнутими траєкторіями навколо Південного полюса. Саме тоді полярна область не освітлюється Сонцем, і там озон немає. З настанням літа кількість озону збільшується і знову виходить на колишню норму. Тобто коливання концентрації озону над Антарктикою – сезонні. Однак, якщо простежити усереднену протягом року динаміку зміни концентрації озону та розміру озонової діри протягом останніх десятиліть, то є строго певна тенденція до падіння концентрації озону. дірв атмосфері із... Систематичні спостереження за: i) станом озоновогошару (просторова та тимчасова мінливість...

Насамперед слід усвідомити: озонова діра, всупереч своїй назві, — це не пролом в атмосфері. Молекула озону відрізняється від звичайної молекули кисню тим, що не з двох, та якщо з трьох атомів кисню, з'єднаних друг з одним. В атмосфері озон сконцентрований у так званому озоновому шарі, на висоті приблизно 30 км у межах стратосфери. У цьому шарі відбувається поглинання ультрафіолетових променів, що випромінюються Сонцем, — інакше сонячна радіація могла б завдати великої шкоди життю на поверхні Землі. Тому будь-яка загроза озоновому шару заслуговує на найсерйозніші стосунки. У 1985 році британські вчені, які працювали на Південний полюс, виявили, що під час антарктичної весни рівень озону в атмосфері там значно нижчий за норму. Щорічно в той самий час кількість озону зменшувалася — іноді більшою мірою, іноді меншою. Подібні, але не настільки яскраво виражені озонові дірки з'являлися над Північним полюсом — під час арктичної весни.

У наступні роки вчені з'ясували, чому з'являється озонова дірка. Коли сонце ховається і починається довга полярна ніч, відбувається різке падіння температури і утворюються високі стратосферні хмари, що містять кристалики льоду. Поява цих кристаликів викликає серію складних хімічних реакцій, що призводять до накопичення молекулярного хлору (молекула хлору і двох з'єднаних атомів хлору). Коли з'являється сонце і починається антарктична весна, під впливом ультрафіолетових променів відбувається розрив внутрішньомолекулярних зв'язків, й у атмосферу спрямовується потік атомів хлору. Ці атоми виступають у ролі каталізаторів реакцій перетворення озону на простий кисень, що протікають за наступною подвійною схемою:

Cl + O 3 -> ClO + O 2 і ClO + O -> Cl + O 2

В результаті цих реакцій молекули озону (O 3 ) перетворюються на молекули кисню (O 2 ), причому вихідні атоми хлору залишаються у вільному стані і знову беруть участь у цьому процесі (кожна молекула хлору руйнує мільйон молекул озону до того, як вони видаляться з атмосфери під дією інших хімічних реакцій). Внаслідок цього ланцюжка перетворень озон починає зникати з атмосфери над Антарктидою, утворюючи озонову дірку. Однак незабаром, з потеплінням, антарктичні вихори руйнуються, свіже повітря (що містить новий озон) спрямовується в цей район, і дірка зникає.

1987 року в Монреалі відбулася Міжнародна конференція, присвячена загрозі озоновому шару, і промислово розвинені країни домовилися про скорочення, а зрештою і про припинення виробництва хлорованих та фторованих вуглеводнів (хлорфторвуглеців, ХФУ)хімічних речовин, що руйнують озоновий шар До 1992 заміна цих речовин на безпечні проходила так успішно, що було прийнято рішення про повне їх знищення до 1996 року. Сьогодні вчені вірять, що років за п'ятдесят озоновий шар відновиться повністю.