Из за чего озоновые дыры: Озоновые дыры: что это, причины, последствия, пути решения

Содержание

российский климатолог — о состоянии озонового слоя атмосферы — РТ на русском

Озоновый слой земной атмосферы пока не восстановился до состояния, в каком он был до вступления в силу в 1989 году Монреальского протокола, запрещающего выброс фреонов — веществ, разрушающих озон. Чтобы озоновые дыры затянулись, потребуется ещё не одно десятилетие, хотя учёные фиксируют слабую позитивную динамику. Об этом в интервью RT рассказал ведущий научный сотрудник Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН доктор физико-математических наук Александр Груздев. При этом некоторые из веществ, на которые промышленность заменила фреоны, оказались не менее разрушительными для окружающей среды — поиск безопасных альтернатив продолжается. Негативную роль для озонового слоя в будущем может сыграть и глобальное потепление, считает учёный.

— Александр Николаевич, расскажите, пожалуйста, в двух словах о формировании озонового слоя земной атмосферы и факторах, его разрушающих.

— Начну с того, что атмосфера делится на несколько больших слоёв, которые включают тропосферу, стратосферу, мезосферу.

Мы живём в нижнем, приземном слое тропосферы. А основной — озоновый слой, примерно 90% общего количества озона находится в стратосфере, на высоте от десяти до 50 километров над поверхностью Земли, и только около 10% содержится в тропосфере. Озоновые дыры — это области с сильно пониженной концентрацией озона в стратосфере. Озон образуется фотохимическим путём в присутствии ультрафиолетового солнечного излучения. И разлагается он тоже химическим путём — в атмосфере протекает много таких реакций. Дело в том, что в атмосфере, помимо озона, кислорода и азота, содержится ещё ряд иных, химически активных примесей. Атмосферная циркуляция приводит к перераспределению озона над поверхностью Земли. В основном озон образуется в тропической стратосфере, где высокая интенсивность ультрафиолетовой солнечной радиации. Из этой области озон атмосферной циркуляцией переносится в другие широты, в том числе в полярные области, где он может накапливаться — там ниже скорость реакций, разрушающих озон. По этой причине количество озона в стратосфере в высоких широтах больше, чем в стратосфере тропиков, где он большей частью образуется.

Антарктида весной
Gettyimages.ru
© Wolfgang Kaehler/LightRocket

Озоновые дыры — сезонное явление, которое с середины 80-х годов прошлого века каждую весну наблюдается над Антарктидой, а в отдельные годы — и над Арктикой. Над Антарктидой озон в нижнем слое стратосферы может разрушаться практически полностью.

— Почему так происходит в полярных широтах, если на экваторе солнечная радиация, напротив, приводит к образованию озона в атмосфере?

— В этом случае задействуется специфический механизм, который работает при сочетании нескольких условий. Зимой, во время полярной ночи, в стратосфере развивается сильное западное течение, окружающее полярную область, — стратосферный полярный вихрь. Он препятствует переносу тепла и озона в полярную область, и стратосфера сильно охлаждается. Если температура в нижней стратосфере опускается ниже определённого порогового значения, около -80 °С, то там могут возникать стратосферные полярные облака, состоящие из аэрозольных частиц, образующихся при конденсации паров воды и азотной кислоты.

Также по теме

Апокалипсис как предчувствие: глобальные катастрофы, которых не было

Конец света упорно предсказывают с начала времён. Апокалиптические сценарии предрекали человечеству прорицатели и футурологи, учёные и…

На частицах этих облаков протекают реакции, приводящие в итоге к накоплению в атмосфере молекулярного хлора, которого в обычных условиях мало. С приходом весны под действием солнечного излучения эти молекулы быстро расщепляются на активные радикалы, атомы хлора, которые разрушают озон.

— Новое климатическое моделирование NASA показало, что крупные вулканические извержения могут значительно повлиять на изменение климата Земли и разрушение озонового слоя. Исследователи отметили, что в этом случае озоновому слою вредит водяной пар, поднявшийся в атмосферу. Он мешает циркуляции в атмосфере, необходимой для перераспределения озона, а также разрушает озон воздействием гидроксильных радикалов. Можно ли говорить о том, что глобальное потепление тоже разрушает озоновый слой? Ведь парниковый эффект тоже сопровождается ростом концентрации водяного пара в атмосфере.

— Водяной пар преимущественно находится в тропосфере в ограниченном количестве — если относительная влажность превышает 100%, он конденсируется и выпадает в виде осадков. Но более тёплая атмосфера содержит при 100%-ной влажности больше водяного пара, чем более холодная. Поэтому может оказаться, что количество водяного пара в тропосфере, то есть абсолютная влажность, при потеплении будет возрастать. Водяной пар частично проникает из тропосферы в стратосферу, особенно в тропиках, где развита сильная конвекция. Если поток водяного пара в стратосферу при глобальном потеплении не будет ослабевать из-за изменения циркуляции, то его содержание в стратосфере может возрасти.

Озон образуется в атмосфере в результате реакции атомарного кислорода (О) и молекулярного кислорода (O₂) при наличии ультрафиолетового излучения. Разрушение озона происходит под действием ультрафиолетового излучения и, главным образом, в реакциях с другими химически активными примесями, такими как окислы азота, водородсодержащие радикалы, хлорные радикалы.

Извержение вулкана
Gettyimages.ru
© Uldis Knakis / 500px

В стратосфере из водяного пара под действием ультрафиолетового излучения образуются активные водородсодержащие радикалы: атомарный водород Н и гидроксил ОН. По этой причине скорость химического разрушения стратосферного озона при глобальном потеплении может в принципе возрасти. Если при глобальном потеплении произойдёт ослабление стратосферной циркуляции, переносящей озон из тропиков в средние и высокие широты, то это послужит дополнительным негативным фактором для озонового слоя.

— Влияет ли истощение озонового слоя на процесс глобального потепления?

— При поглощении озоном ультрафиолетовой солнечной радиации часть поглощённой энергии превращается в тепло, и, таким образом, озон влияет на температуру стратосферы. Крупномасштабная циркуляция в атмосфере определяется контрастом температуры. Поэтому изменение нагревания за счёт озона влияет на циркуляцию стратосферы. Между стратосферой и тропосферой имеется взаимодействие. Некоторые данные наблюдений и численное моделирование говорят о том, что изменения содержания стратосферного озона, вероятно, влияют на процессы в нижней тропосфере. Но говорить уверенно об их влиянии на глобальное изменение климата мы пока не можем.

— В последние годы тема озоновых дыр выпала из фокуса внимания общественности и экологов, её место заняла тема глобального потепления. Считается, что в целом человечеству удалось затормозить разрушение озонового слоя атмосферы через исполнение Монреальского протокола.

Однако представленная на сайте NASA статистика по годам начиная с 1979 года не свидетельствует о заметном росте концентрации озона в атмосфере. Например, в сентябре 1999 года максимальная площадь озоновой дыры над Антарктидой составляла почти 26 млн кв. км, а осенью 2021 года — порядка 25 млн. Что это означает, почему, несмотря на все усилия правительств, до сих пор нет явного прогресса?

— Общество проявляет внимание к тому, о чём ему рассказывают СМИ. Возможно, смена глобальной экологической повестки с озоновых дыр на проблему глобального потепления была обусловлена не только объективными научными причинами, но и политическими, экономическими мотивами. Очевидно, что такие международные соглашения, как Киотский, Парижский, Монреальский протоколы, — все они затрагивают политико-экономическую сферу.

Также по теме

Морские полыньи: как воздушные «реки» влияют на антарктические льды и изменение климата на планете

Международный коллектив геологов исследовал полыньи в морских льдах Антарктики. Учёные выяснили, что в образовании таких гигантских…

В чём опасность хлорфторсодержащих веществ, известных под названием «фреоны»? Их время жизни в нижней атмосфере большое. Поэтому они успевают проникнуть в стратосферу, где становятся под влиянием ультрафиолетового солнечного излучения источником активных хлорных радикалов, способных разрушать озон.

Благодаря Монреальскому протоколу рост концентрации этих веществ в атмосфере замедлился или концентрация даже начала снижаться — с разными веществами ситуация разная. Но их содержание пока ещё довольно высокое.

Кроме того, не следует забывать о решающей роли атмосферной циркуляции — именно она создаёт условия для реализации того механизма разрушения озона, который происходит в области озоновых дыр.

Атмосфера — очень изменчивая среда, условия в ней сильно меняются год от года. Поэтому медленные изменения, которые характеризуют постепенное восстановление озонового слоя, трудно выявить на фоне этой сильной межгодовой изменчивости. Для этого нужно накопить большой наблюдательный материал, на протяжении многих лет. Однако уже имеются экспериментальные свидетельства, ещё не вполне уверенные, что уменьшение содержания стратосферного озона замедлилось, а в ограниченных областях начался его слабый рост. Расчёты с использованием численных моделей предполагают, что восстановление озонового слоя до состояния, предшествующего периоду озоновых дыр, произойдёт через несколько десятков лет.

Полярная ночь
Legion-Media
© Dmytro Pylypenko

— Каждый месяц публикуются озоновые карты — по ним видно, что распределение озона постоянно меняется, хотя есть и основные проблемные зоны, такие как Арктика. Часто ли такие дыры возникают над густонаселённой местностью? И если да, то насколько это опасно для людей?

— В Антарктике люди практически не живут, и там повышение уровня ультрафиолетового излучения угрожает в основном животным и морской биоте, если они к этому воздействию чувствительны. Однако в результате ослабления полярного вихря весной стратосферный воздух с малым содержанием озона из антарктической области может смещаться на населённые районы, вплоть до Австралии.

Также по теме

Безжизненная пустыня: почему климат Монголии становится необратимо жарким и сухим

Международный коллектив климатологов установил, что засушливое Монгольское плато на востоке Центральной Азии превращается в бесплодную…

Что касается Арктики, здесь ситуация иная, поскольку в арктической зоне живёт немало людей — это и Скандинавия, и наше побережье — Мурманск, Архангельск и т. п. К счастью, озоновые аномалии в Арктике проявляются слабее и реже, чем над Антарктикой.

К слову, в тропиках, где живёт множество людей, общее содержание озона всегда небольшое. Кроме того, там солнце стоит высоко, в отличие от полярных регионов. Правда, живущие там люди больше приспособлены переносить воздействие ультрафиолета, у них обычно более тёмная кожа, чем у жителей средних и высоких широт.

— Бывает, что общепринятые научные теории со временем пересматриваются. Есть ли сегодня основания для пересмотра подхода, согласно которому главная причина образования озоновых дыр — выброс в атмосферу фреонов?

— Есть несколько семейств веществ, разрушающих озон в атмосфере. Это водородосодержащие, азотсодержащие, бром- и хлорсодержащие вещества. Однако их воздействие на озон различно. Например, скорости реакций озона с бромом и хлорсодержащими радикалами высокие, но эффективность их влияния на озон в обычных условиях невелика, потому что они в обычных условиях быстро превращаются в химически инертные вещества, не взаимодействующие с озоном. Поэтому большую роль играет наличие условий для протекания реакций. Например, благоприятные условия для разрушения озона хлорными радикалами возникают в зимне-весенний период в полярных областях.

Gettyimages.ru
© Abstract Aerial Art

Есть механизмы, детали которых не вполне изучены и понятны учёным, — например, реакции, которые протекают на аэрозольных частицах полярных облаков. В малоисследованных областях ещё могут таиться неожиданности и открытия.

— Химическая промышленность развивается. Появились ли за прошедшие десятилетия новые вещества, которые не включены в Монреальский протокол, но выбрасываются в атмосферу и разрушают озоновый слой?

— После подписания Монреальского протокола стали переходить на заменители попавших под ограничение веществ. Впоследствии подписывались дополнения к протоколу, расширяющие список веществ, разрушающих озон. Однако среди заменителей есть такие, которые обладают другими нежелательными свойствами. Например, некоторые из них оказались сильными парниковыми газами. Увеличение их концентрации в атмосфере способно ускорить глобальное потепление.

Также по теме

«Найти решение ради выживания»: нобелевский лауреат — о появлении доисторических вирусов из-за изменения климата

В результате таяния ледников могут пробудиться древние вирусы, опасные для человека. Об этом в интервью RT заявил нобелевский лауреат,…

И процесс поиска соединений, которые можно применять в промышленном производстве, но которые не разрушали бы озон и не приводили к парниковому эффекту, продолжается.

— Какой можно сделать долгосрочный прогноз: человечество всё же справилось с проблемой озоновых дыр или это слишком оптимистичная оценка?

— Выполнение решений Монреальского протокола, сокращение промышленных выбросов фреонов позволило стабилизировать ситуацию, привело к постепенному снижению концентрации таких веществ в атмосфере.

А если говорить в целом, то главная проблема — не столько в выбросе каких-то отдельных веществ, сколько в идеологии и мировоззрении общества. В обществе потребления проблемы будут возникать одна за другой: и разрушение озонового слоя, и глобальное потепление… Идеологию потребления постепенно навязали почти всему миру, и, конечно, в результате страдает окружающая среда.

как мир объединился для капитального ремонта

80-е годы ХХ века были довольно бурным десятилетием. Падение Берлинской стены в 1989 году изменило будущее, обещая начало нового мирового порядка. Однако другое не менее важное, но менее известное событие того десятилетия произошло двумя годами ранее, когда правительства мира объединились, чтобы остановить разрушение озонового слоя и обеспечить нам жизнеспособное будущее.

Принятие 16 сентября 1987 года Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, стало поворотным моментом в истории окружающей среды. Протокол продемонстрировал, что результаты объединения усилий науки и политической воли могут изменить мир.

«Перед лицом тройного планетарного кризиса – изменение климата, уничтожение природы и загрязнение – Монреальский протокол является одним из лучших имеющихся у нас примеров, демонстрирующих позитивные и мощные результаты многостороннего сотрудничества, – сказала исполнительный секретарь Секретариата по озону Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) Мег Секи. – Когда в основе универсальных действий лежат достоверные научные данные, мы можем преодолеть то, что кажется непреодолимой глобальной экологической проблемой».

Политика, основанная на научных данных

Незабываемая история борьбы за сохранение озонового слоя начинается с науки.

В середине 70-х годов ХХ века ученые предупредили, что искусственные химические вещества в таких товарах общего потребления, как аэрозоли, пены, холодильники и кондиционеры, причиняют вред озоновому слою. В то время они еще не знали масштабы проблемы. Но в 1985 году было подтверждено, что в озоновом слое над Антарктидой есть дыра. Была разрушена природная преграда от Солнца, которая защищает людей, растения, животных и экосистемы от чрезмерного ультрафиолетового излучения. Нельзя было терять ни минуты. Ученые подняли тревогу, и мир услышал их.

В 1985 году страны приняли Венскую конвенцию об охране озонового слоя, которая заложила основу для Монреальского протокола по поэтапному отказу от озоноразрушающих веществ, включая хлорфторуглероды (ХФУ). Протокол вступил в силу в 1989 году, а к 2008 году он стал первым и единственным природоохранным соглашением ООН, ратифицированным всеми странами мира.

ЮНЕП сыграла ключевую роль в этом успешном процессе. При ее посредничестве была принята Венская конвенция, и с 1991 года Секретариат по озону размещается в Найроби (Кения).

Идем на поправку

Результаты были впечатляющими. Поэтапно было ликвидировано около 99 процентов озоноразрушающих веществ, и в настоящее время защитный слой Земли восстанавливается. Ожидается, что антарктическая озоновая дыра закроется к 2060-му году, в то время как в других регионах показатели вернутся к имевшимся до 80-х годов ХХ века или даже к еще ранним показателям. Согласно оценкам, ежегодно от рака кожи спасаются два миллиона человек, что приносит огромную пользу, так как многие озоноразрушающие газы влияют и на повышение глобального потепления.

Результаты недавнего исследования свидетельствуют, что без запрета на ХФУ в рамках Монреальского протокола в растениях, растительности и почве хранилось бы меньше углерода, что могло бы привести к дополнительному глобальному потеплению на 0,5-1,0 градуса по Цельсию.

Мег Секи, исп. секретарь Секретариата по озону ЮНЕП

Несмотря на то, что принятие Монреальского протокола ознаменовало собой поворотный момент, это не единовременное решение. Работа продолжается, и ученые по-прежнему находятся на переднем крае обороны.

Монреальский протокол поддерживается тремя научными группами по оценке, которые информируют директивные органы. Например, эти группы предупредили о неожиданном увеличении выбросов истощающего озоновый слой трихлорфторметана (ХФУ-11) в последние годы из-за незаконного производства.

На последнем совещании руководителей исследований по вопросам сохранения озона была подчеркнута необходимость сохранять бдительность.

Несмотря на огромные успехи, восстановление озоновой дыры займет десятилетия при условии полного и постоянного следования Монреальскому протоколу. Кроме того, необходимо продолжать контролировать состояние атмосферы, отслеживая наличие таких предположительно запрещенных веществ, как ХФУ-11, а также то, какой эффект окажет повышение температуры поверхности в полярных областях на стратосферный озон.

Новые угрозы

С учетом новых угроз был обновлен и протокол. В 2016 году была принята Кигалийская поправка о поэтапном сокращении гидрофторуглеродов (ГФУ), сильнодействующих парниковых газов, часто используемых в качестве замены запрещенных озоноразрушающих веществ в холодильниках и кондиционерах. Специалисты считают, что спрос на эти химические вещества должен увеличиться, поэтому как никогда важно, чтобы страны ратифицировали данную поправку.

«Ратификация Кигалийской поправки станет ключом к борьбе с изменением климата, – считает Секи. – Она позволит странам постепенно отказаться от ГФУ, что, в свою очередь, поможет улучшить технологии охлаждения, сделав их более устойчивыми, безвредными для озона и окружающей среды».

Пока что Кигалийская поправка, которая вступила в силу в 2019 году, было ратифицировано 123 странами. Она также поощряет разработку и использование более энергоэффективных технологий охлаждения. Согласно недавней сделанной научной оценке, использование альтернативных хладагентов с низким потенциалом глобального потепления может в потенциале удвоить климатические преимущества. Улучшение холодильных систем в целях сокращения потерь продовольствия и обеспечения более безопасного обращения с вакцинами лежит в основе кампании в честь Всемирного дня озона (16 сентября 2021 года). Девиз года: Монреальский протокол: охлаждать нас, нашу еду и вакцины.

Кроме того, ЮНЕП возглавляет Коалицию за охлаждение, объединяющую более 100 правительств, городов, деловых кругов, организаций, занимающихся вопросами развития, и групп гражданского общества, которая помогает странам и промышленным кругам в принятии мер для удовлетворения увеличивающегося спроса на охлаждение, способствуя при этом выполнению целей Парижского соглашения, Монреальского протокола и Повестка дня на период до 2030 года. Вместе со своими партнерами Коалиция за охлаждение поощряет пропаганду, знания и действия по ускорению глобального перехода к эффективному и безвредному для климата охлаждению. В настоящее время осуществляется демонстрационный проект Prāṇa, направленный на поддержку устойчивых технологий охлаждения для сельскохозяйственной продукции и вакцин в округе Вильпурам (Тамил-Наду, Индия).

Обучение нового поколения

В январе Секретариат по озону представил инновационную образовательную платформу «Земля: перезагрузка» для подростков, рассказывающую о роли озонового слоя и Монреальского протокола.

Платформа включает в себя мультфильм, в котором показан мир без озонового слоя. Три подростка, чьи жизни разрушены ультрафиолетовыми излучениями Солнца, должны отправиться в путешествие во времени, чтобы убедиться, что протокол подписан. Мобильная игра для Android и iOS была разработана параллельно и сохраняет ту же сюжетную линию с игроками, которые ради победы должны вместе пройти через различные препятствия.

Кроме того, Секретариат по озону готовится к открытию в январе 2022 года образовательного портала «Земля: перезагрузка», где будут представлены методические пособия для преподавателей и учебники.

«Защита озонового слоя – наша долгосрочная обязанность. Каждое поколение должно подхватить эстафету, чтобы обеспечить дальнейшее сохранение защитного щита нашей планеты. Обучение следующего поколения об основах Монреальского протокола дает им уверенность, что экологические проблемы могут быть преодолены, если мы прислушаемся к науке и будем действовать сообща», – сказала Андреа Хинвуд, главный ученый советник ЮНЕП.

Монреальский протокол

Монреальский протокол – это всемирное соглашение о защите озонового слоя Земли путем поэтапного отказа от разрушающих его химических веществ. Историческое соглашение вступило в силу в 1989 году и является одним из самых успешных глобальных природоохранных соглашений. Благодаря совместным усилиям стран восстанавливается озоновый слой, а также достигнуты многочисленные экологические и экономические успехи.

Данная статья является одной из серии статей, посвященных 50-летию ЮНЕП. Чтобы познакомиться с другими статьями и хронологией экологических событий за последние полвека, пожалуйста, посетите наш специальный раздел.

Темы

Борьба с изменением климата
Химические вещества и загрязнение окружающей среды

Охлаждение
Международный день охраны озонового слоя
Озон
50 лет ЮНЕП

Дополнительные материалы

Озон и ты | Ozone Секретариат

THIS IS A

Одноместный

кислород
атом

ЭТО

Кислород, который мы

дышать (два кислорода
атомы = O ₂ )

И ЭТО

Озон (три

атома кислорода
= O ₃ )

ОЗОН (O ₃ ) СОСТАВЛЯЕТ

Высокий озоновый слой

в
атмосфера

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ

Поглощает вредные

ультрафиолет
радиация

БЕЗ ОЗОНОВОГО СЛОЯ

Есть

серьезный
последствия

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ

Озоновый слой представляет собой область с высокой концентрацией озона в стратосфере на высоте от 15 до 35 километров над поверхностью Земли. Озоновый слой действует как невидимый щит и защищает нас от вредного ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. В частности, озоновый слой защищает нас от УФ-излучения, известного как УФ-В, которое вызывает солнечные ожоги. Длительное воздействие высоких уровней УФ-В угрожает здоровью человека и наносит ущерб большинству животных, растений и микробов, поэтому озоновый слой защищает всю жизнь на Земле.

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ

Озон поглощает ультрафиолетовое излучение солнца. Когда молекула озона поглощает УФ-В, она распадается на молекулу кислорода (O ₂) и отдельный атом кислорода (O). Позже эти два компонента могут реформировать молекулу озона (O ₃). Поглощая УФ-В в стратосфере, озоновый слой предотвращает попадание вредных уровней этого излучения на поверхность Земли.

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ

Озон постоянно производится и уничтожается. Помимо УФ-В, солнце также излучает другую форму ультрафиолетового света, УФ-С. Когда свет УФ-С достигает стратосферы, он полностью поглощается молекулами кислорода и никогда не достигает поверхности Земли. УФ-С расщепляет молекулы кислорода на атомы кислорода. Затем эти отдельные атомы реагируют с другими молекулами кислорода с образованием озона. Итак, эти реакции увеличивают количество озона в стратосфере.

Но озон не единственный газ в стратосфере. Другие газы, содержащие азот и водород, также находятся в стратосфере и участвуют в реакционных циклах, которые разрушают озон, превращая его обратно в кислород. Таким образом, эти реакции уменьшают количество озона в стратосфере.

При отсутствии нарушений баланс между естественными процессами образования и разрушения озона поддерживает постоянную концентрацию озона в стратосфере. К сожалению, мы, люди, не оставляем этот естественный процесс нетронутым…

ПРОБЛЕМА

В середине 1970-х годов ученые поняли, что озоновому слою угрожает накопление в атмосфере газов, содержащих галогены (хлор и бром). Затем, в середине 1980-х годов, ученые обнаружили «дыру» в озоновом слое над Антарктидой — области земной атмосферы с сильным истощением.

Итак, что вызывает истончение озонового слоя вокруг земного шара и «озоновую дыру» над Антарктидой?

Было установлено, что искусственные химические вещества, содержащие галогены, являются основной причиной потери озона. Эти химические вещества известны под общим названием озоноразрушающие вещества (ОРВ). ОРВ использовались буквально в тысячах продуктов в повседневной жизни людей по всему миру.

Наиболее важными ОРВ были хлорфторуглероды (ХФУ), которые в свое время широко использовались в кондиционерах, холодильниках, аэрозольных баллончиках и ингаляторах, которыми пользовались больные астмой. Другие химические вещества, такие как гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), галоны и бромистый метил, также разрушают озоновый слой. Большинство наших компьютеров, электроники и деталей бытовой техники очищались озоноразрушающими растворителями. Приборные панели автомобилей, изоляционные пены в наших домах и офисных зданиях, бойлеры и даже подошвы для обуви были изготовлены с использованием ХФУ или ГХФУ. Галоны для противопожарной защиты широко используются в офисах, компьютерных центрах, военных базах, самолетах и кораблях. Многие фрукты и овощи, которые мы ели, были обработаны бромистым метилом для уничтожения вредителей.

Как эти химикаты разрушают озон?

Когда молекула CFC достигает стратосферы, она в конечном итоге поглощает УФ-излучение, что приводит к ее разложению и высвобождению атомов хлора. Один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона. Слишком многие из этих реакций хлора и брома нарушают хрупкий химический баланс, поддерживающий озоновый слой, в результате чего озон разрушается быстрее, чем создается.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Благодаря Монреальскому протоколу мы избежали мира, в котором над Арктикой и Антарктикой ежегодно возникали бы серьезные озоновые дыры. К середине 21 ^{-го 90-го 103-го века серьезное истощение озонового слоя распространилось бы по всей планете, включая тропики. Но насколько большое увеличение УФ-В могло бы произойти в результате неконтролируемого истощения озона? И как повышенный уровень УФ-В повлиял бы на людей, производство продуктов питания, экосистемы и даже строительные материалы? Давайте рассмотрим некоторые последствия неспособности контролировать разрушение озонового слоя.}

ПОСЛЕДСТВИЯ

Истощение озонового слоя позволяет большему количеству УФ-В-излучения достигать поверхности Земли, но УФ-В также изменяется естественным образом. Уровни УФ-В-излучения выше в тропиках, чем в умеренных или полярных широтах, и выше на больших высотах, чем на уровне моря. УФ-В также предсказуемо меняется в зависимости от времени года (в умеренных и высоких широтах УФ-В достигает своего максимума в середине лета) и от времени суток (пиковые уровни наблюдаются примерно в середине дня). Изменения в облаке также имеют большое влияние.

Одним из способов измерения естественного изменения УФ-В является УФ-индекс (УФИ) ^[ВОЗ1] . UVI — это мера солнечного УФ-излучения, которое в настоящее время обычно используется для отображения уровней УФ-излучения в прогнозах погоды. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет любой УФ-излучение выше 11 как экстремальный ^[ВОЗ2], но с защитой неповрежденного озонового слоя такие высокие УФП возникают только на больших высотах в тропиках ^[ВОЗ3] .

Компьютерные модели дают нам представление об УФ-излучении в мире, где нет Монреальского протокола (его часто называют «избегаемым миром»). К середине этого века значения UVI превышали 25 на большинстве широт, а UVI достигало бы около 50 в тропиках, что в пять раз превышает нынешнее определение «экстремального» УФ-излучения.

Ущерб здоровью и благополучию человека

Несмотря на Монреальский протокол по защите озонового слоя, мы все должны стараться избегать чрезмерного пребывания на солнце, чтобы снизить риск таких заболеваний, как рак кожи и катаракта, которые вызывают при чрезмерном воздействии УФ-В излучения. Но что, если бы Монреальский протокол не увенчался успехом? Как неконтролируемое истощение озонового слоя повлияло бы на основные заболевания в этом мире?

ПОСЛЕДСТВИЯ

Существует прочная связь между чрезмерным воздействием УФ-излучения и развитием трех наиболее распространенных форм рака кожи (злокачественная меланома, базально-клеточная карцинома и плоскоклеточная карцинома). Даже сейчас, после успешного внедрения Монреальского протокола, рак кожи является одной из наиболее распространенных форм рака, особенно у людей с бледной кожей ^[ВОЗ5] .

Понимание того, как распространенность рака кожи увеличилась бы из-за неконтролируемого истощения озонового слоя, приходит из компьютерных моделей мира, которого избегают. Эти модели объединяют наше понимание того, как озоноразрушающие вещества влияют на озоновый слой, как изменения в озоновом слое влияют на УФ-излучение и как УФ-излучение влияет на заболеваемость раком кожи.

Например, одна глобальная модель предполагает, что к 2030 году успешная реализация Монреальского протокола позволит ежегодно предотвращать около двух миллионов случаев рака кожи. Долгосрочная модель сфокусирована на воздействии на здоровье людей, родившихся в США между 1890 и 2100 годами. По оценкам этой модели, защита озонового слоя предотвратит в общей сложности примерно 443 миллиона случаев рака кожи и 2,3 миллиона смертей от рака кожи в США. в одиночестве. Это включает 8-10 миллионов случаев злокачественной меланомы. До сих пор не существует долгосрочных моделей рака кожи, которых можно было бы избежать во всем мире. Однако все существующие модели приводят к одному и тому же выводу. Неконтролируемое истощение озонового слоя существенно увеличило бы риск развития рака кожи во всем мире.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Воздействие высоких уровней УФ-излучения повышает риск развития катаракты. Всемирная организация здравоохранения уже считает катаракту приоритетным заболеванием глаз ^[WHO6] . Катаракта является причиной примерно половины случаев слепоты во всем мире, что эквивалентно примерно 20 миллионам человек в 2010 г. ^[WHO6] . На данный момент всемирно избегаемая модель катаракты доступна только для США. Эта модель показывает, что неспособность эффективно контролировать разрушение озонового слоя привела бы к почти 63 миллионам дополнительных случаев катаракты у людей, родившихся в США в период между 189 и 19 годами.0 и 2100.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Наряду с раком кожи и катарактой УФ-излучение может иметь и другие последствия для здоровья. Эти эффекты включают выработку витамина D в коже, что полезно для здоровья. В мире, в котором мы живем сейчас, при эффективной защите озонового слоя существует баланс между положительным и отрицательным воздействием УФ-В ^[ВОЗ4] . Если бы мы не смогли защитить озоновый слой, баланс резко изменился бы в сторону негатива, прежде всего повышенного риска рака кожи и катаракты. Избежав этих негативных последствий, Монреальский протокол внес значительный вклад в укрепление здоровья и благополучия, что является одной из целей устойчивого развития, принятых всеми государствами-членами Организации Объединенных Наций в 2015 г.

ПОСЛЕДСТВИЯ

В ходе эволюции животные, растения и микробы выработали механизмы, позволяющие им справляться с колебаниями УФ-В излучения, с которыми они сталкиваются в своей обычной среде, защищенные неповрежденным озоновым слоем. Это включает в себя растения и животных, от которых мы все полагаемся в пищу.

Культурам для фотосинтеза необходим солнечный свет, поэтому они не могут избежать воздействия УФ-В. Они разработали системы, которые уменьшают или восстанавливают повреждения, включая пигменты, которые действуют как «солнцезащитные экраны». Как и в случае со здоровьем человека, существует баланс между положительным и отрицательным воздействием УФ-В на растения. Неконтролируемое истощение озонового слоя сильно сместило бы этот баланс в отрицательную сторону.

Повышенное воздействие УФ-излучения может повредить водные пищевые цепи и нанести прямой ущерб ракообразным и икре рыб. В результате неконтролируемое истощение озонового слоя поставило бы под угрозу рыболовство и другие водные ресурсы, которые вносят значительный вклад в глобальное снабжение продовольствием.

Пока еще не существует моделей производства продуктов питания, которых «избегают в мире». Существуют приблизительные цифры взаимосвязи между истощением озонового слоя и ростом растений. Это предполагает, что 10-процентное сокращение стратосферного озона может снизить урожайность растений примерно на 6 процентов. Если эта взаимосвязь верна для очень серьезного истощения озона, ожидаемого в мире, которого удалось избежать, то неконтролируемое истощение озона привело бы к существенному сокращению производства сельскохозяйственных культур во всем мире.

В целом, хотя мы пока не можем дать количественную оценку потерь в производстве продуктов питания, ясно, что без Монреальского протокола истощение озонового слоя сделало бы достижение цели устойчивого развития по искоренению голода все более сложной задачей.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Неконтролируемое истощение озонового слоя угрожает не только производству продуктов питания, но и растениям, животным и микробам в природных экосистемах. Эти экосистемы обеспечивают «экосистемные услуги», на которые мы все рассчитываем, обеспечивая чистый воздух и чистую воду, а также поглощая углекислый газ для атмосферы.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Как и сельскохозяйственные культуры, дикорастущие растения способны справляться с текущими уровнями УФ-В излучения, но их рост может быть замедлен за счет значительного увеличения УФ-В. Похоже, что большинство животных также могут избежать разрушительного воздействия нынешних уровней УФ-В-излучения. Мы не знаем, в какой момент механизмы защиты животных были бы перегружены беспрецедентным ростом УФ-В в мире, которого удалось избежать. Даже в этом случае повреждение растений уменьшит количество пищи, доступной для травоядных, с последствиями для всей пищевой сети.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Океаны — крупнейшие экосистемы Земли. Они содержат микроорганизмы, животных и растения, которые обеспечивают нас половиной кислорода, которым мы дышим, и большей частью пищи, которую мы едим. Здоровый океан жизненно важен для нашего выживания.

В океанах, озерах и реках УФ-В оказывает неблагоприятное воздействие на многие различные аспекты биологии организмов в пищевой цепи. Несмотря на то, что не существует моделей реакции экосистем, которых можно было бы избежать, значительное увеличение УФ-В привело бы к нарушению целых пищевых сетей, что поставило бы под угрозу биоразнообразие и экосистемные услуги.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Благодаря такому воздействию на экосистемы крупномасштабное увеличение УФ-В может изменить обмен углекислым газом между атмосферой и биосферой. Повышенное ультрафиолетовое излучение также стимулирует расщепление гниющих листьев и других органических веществ. В совокупности воздействие повышенного уровня УФ-В уменьшит способность экосистем улавливать углекислый газ, в том числе углекислый газ, образующийся в результате деятельности человека. Таким образом, крупномасштабное истощение озонового слоя усугубило бы накопление углекислого газа в атмосфере, вызывающее изменение климата. Изменение УФ-В также изменяет круговорот азота и других химических веществ в окружающей среде, что может усугубить загрязнение воздуха.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Воздействие УФ-В также повреждает натуральные и синтетические материалы. К уязвимым материалам относятся дерево, пластик, резина и даже материалы, используемые в некоторых солнечных панелях. Эти материалы, широко используемые в строительстве, сельском хозяйстве и коммерческих продуктах, уже предназначены для минимизации ущерба, причиняемого УФ-излучением.

Крупномасштабное истощение озонового слоя, вызывающее большее воздействие солнечных УФ-лучей, может увеличить этот ущерб и ослабить эти материалы. Это привело бы к более быстрому износу и необходимости дополнительной защиты от УФ-излучения, увеличению стоимости и снижению надежности многих изделий.

В 1980-х годах мировое сообщество решило что-то сделать с истощением озонового слоя. Растущие доказательства того, что ХФУ наносят ущерб озоновому слою, и понимание многих последствий неконтролируемого истощения, учёных и политиков призвали страны контролировать использование ХФУ. В ответ на это в 1985 г. была принята Венская конвенция об охране озонового слоя, за которой в 1987 г. последовал Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой.8 народов мира.

Венская конвенция об охране озонового слоя была принята в 1985 г. и вступила в силу в 1988 г. Государства, подписавшие Конвенцию, называемые сторонами, договорились исследовать и контролировать воздействие деятельности человека на озоновый слой и принимать конкретные действия против деятельности, которая может оказать неблагоприятное воздействие на озоновый слой.

Конвенция не требует от стран принятия конкретных мер по контролю над озоноразрушающими веществами. Конкретные действия прописаны в Монреальском протоколе.

Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, — это глобальное соглашение по защите озонового слоя Земли путем поэтапного отказа от потребления и производства большинства химических веществ, разрушающих его. Историческое соглашение было подписано 16 сентября 1987 г., которое во всем мире отмечается как Всемирный день озона, и вступило в силу в 1989 г. Протокол предусматривает ряд практических и практических задач по поэтапному отказу от озоноразрушающих веществ, которые были согласованы всеми.

Протокол уникален тем, что обладает гибкостью реагирования на новую научную информацию. С момента своего создания Протокол успешно достиг своих целей и продолжает защищать озоновый слой сегодня.

Хотя Монреальский протокол был разработан для поэтапного отказа от производства и потребления ОРВ, некоторые заменители этих веществ, известные как гидрофторуглероды (ГФУ), оказались мощными парниковыми газами. На самом деле, некоторые ГФУ более чем в тысячу раз сильнее влияют на изменение климата, чем углекислый газ.

После нескольких лет усилий 15 октября 2016 года стороны договорились внести поправку в Протокол, включив меры контроля для сокращения выбросов ГФУ (Кигальская поправка). Ожидается, что успешный поэтапный отказ от ГФУ позволит избежать повышения глобальной температуры на 0,4 градуса Цельсия к 2100 году, продолжая при этом защищать озоновый слой.

Венская конвенция, Монреальский протокол и Кигалийская поправка создают основу глобальной политики для защиты озонового слоя и климата. Осуществление этой политики потребовало глубоких изменений во многих коммерческих и технологических секторах.