В последнее десятилетие широко дискутируется тревожный вопрос: на планете снижается содержание озона, в защитном озоновом слое периодически проявляются «дыры» - области с предельно низким содержанием озона. Впервые такая «дыра», по площади равная территории США, была установлена над Антарктидой. Что разрушают озоновый слой окиси азота, галогены, фреоны, окиси тяжелых металлов и др. В литературе приводятся данные, что около 70% озона разрушается по азотному циклу, 17% - по кислородному, 10%- по водородному, около 2% - по хлорному и другим циклам и около 1,2% поступает в тропосферу (Бекназов, Новиков, 1995).
Однако, главными «разрушителями» озона многими авторами признаются галоидзамещенные углеводороды, в технике именуемые фреонами. Считается, что под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в молекулах фреонов нарушаются. В итоге выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона «выбивает» из нее один атом кислорода, превращая ее в обычную молекулу кислорода. Хлор, временно соединяясь с кислородом, вскоре опять оказывается свободным, продолжая свою разрушительную деятельность. Правда, этот механизм в значительной мере гипотетичен.
Колебания содержания озона в атмосфере одни авторы связывают с естественными процессами (циркуляция воздушных потоков, влияние магнитного поля и т.п.), другие, как отмечено выше, с антропогенными воздействиями. В связи с этим появилось много публикаций, иногда сенсационноспекулятивного характера. По - видимому, не без основания некоторые авторы ажиотажный интерес к озоновым «дырам» объясняют конкурентной борьбой фирм, в частности, попытками дискредитировать товары и технологии, основанные на использовании фреонов.
В то же время исследования, проведенные такой авторитетной организацией как НАСА (США), хотя и подтвердили значительное снижение содержания озона в стратосфере, за счет поступления в нее разрушающих озон веществ, но все же позволили сделать вывод о том, что это снижение сопоставимо с естественными изменениями содержания озона в периоды между пиками солнечной активности.
Мы еще десять лет назад высказали мнение, что для правильного понимания процессов, протекающих при участии атмосферного озона, нужно рассматривать его геохимическую историю в два этапа-до и после широкого промышленного применения фреонов (Валуконис, 1990).
Так вот, существенные колебания содержания озона в атмосфере были известны еще до широкого использования фреонов (впервые получены в 1928 г.), которые в холодильниках широко применяться начали после Второй мировой войны; пик производства фреонов пришелся на 1987-1988 гг. и составил около 1,2-1,4 млн т).
Еще в довоенные годы Лежей (Lejay, 1937) наблюдал увеличение содержания озона близ антициклонов. Линдеман (Lindemcmn,1939) установил обратную зависимость между содержанием озона и влажностью воздуха. Ряд авторов указали на заметные сезонные колебания озона: в северном полушарии максимальное его содержание наблюдается весной, минимальное - осенью. Максимальная концентрация озона может измениться почти в два раза в течение нескольких месяцев.[1].
Когда говорят об озоновых «дырах» над полюсами, вольно или невольно умалчивают о давно установленной закономерности в меридиональном распределении содержания озона. Эта закономерность заключается в следующем: мощность озонового слоя при нормальных температуре и давлении меньше всего в экваториальной области - всего 0,17 см (по идее, здесь содержание озона должно быть наивысшим в связи с максимальной солнечной радиацией в данной области), возрастает в более высоких широтах (до 0,3-0,4 см), затем опять понижается к полюсам. Таким образом, озоновой «дырой» можно считать и экваториальную область. Ничего противоестественного здесь нет, как и в «дырах» над полюсами.
Наличие таких «дыр» свидетельствует о восходящих потоках воздуха из тропосферы в стратосферу, проникающих за тропопаузу, что приводит ких контактированию с озоновым слоем. При этом происходит уменьшение его мощности и частичное уничтожение озона компонентами восходящих потоков. В умеренных широтах воздушные течения имеют горизонтальный характер и распространяются в пределах нижней стратосферы в направлении полюсов; в более высоких широтах они вновь опускаются в тропосферу.
Для научного понимания возможной геохимической роли фреонов в верхних слоях атмосферы необходимо также учитывать химические и физические свойства этих соединений.
Фреоны относятся к числу производных углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены галогеном (фтором, хлором, бромом, йодом). В целом галоидпроизводные являются весьма реакционно способными соединениями и поэтому широко используются для различных синтезов.
Однако фторуглеводороды (фреоны или хладоны), в отличие от других галоидпроизводных, характеризуются высокой химической инертностью, устойчивы к окислителям, не горючи, даже расплавленный металлический натрий разлагает их только при температуре 400°С. По своей химической устойчивости высокомолекулярные перфторуглероды напоминают благородные металлы и порой превосходят их.
Среди физических свойств фреонов отметим их плотность: фреоны на 10-20% тяжелее воздуха, поэтому как и углекислый газ накапливаются в нижних слоях атмосферы. К тому же фторуглеводороды до настоящего времени не обнаружены в нижних слоях стратосферы, примыкающих к озоновому слою. Их «наличие» только предполагается.
Если исходить из фреоновой гипотезы разрушения озона, то озоновые «дыры» следовало бы ожидать, прежде всего, над США (около 35% производства всех хлорфторуглеводородов в 90-е годы) и Западной Европой (около 40% производства ХФУ, в основном в странах ЕЭС). Однако именно здесь в стратосфере наблюдается полноценный озоновый слой, а «дыры» в нем приурочены к полярным областям, где производство ХФУ и их использование полностью отсутствуют.
Что касается природы самих «дыр», то профессор А.П. Капица считает, что они возникали до того, как их впервые обнаружили (Павлов А. Не потонем -так заледенеем. - Рабочая газета, 23.12. 1997, с.4). По его данным, кривая изменения количества озона в атмосфере хорошо согласуется с кривой солнечной активности (сопоставьте с данными НАСА).[2].
Таким образом, борьба за сохранение озонового слоя, по нашему глубокому убеждению, должна быть направлена не на выискивание какого-то локального «вредного» фактора, а на разработку комплекса общепланетных мероприятий по стабилизации экологической обстановки воздушного бассейна, снижению его загрязнения продуктами деятельности человека, прежде всего, низшими окислами азота и углерода, а также углеводородами.
Список литературы
- 1. Г.Ю.Валуконис, Ш.О.Мурадов. Основы экологии. Том I, Ташкент. «Мехнат» 2001.
- 2. Рабочая газета, 23.12. 1997, с.4