• Культурные растения, по-видимому, более чувствительны к УФ-излучению, чем дикие.
У живых организмов существует много способов самозащиты от УФ-излучения, например пигментация, шерсть, чешуя, механизм восстановления поврежденных ДНК, поведение, помогающее спрятать чувствительные места от яркого солнечного света. Эти механизмы и приспособления у одних организмов развиты лучше, чем у других. Вот почему результатом разрушения озонового слоя для одних популяций будет уменьшение их численности или вымирание, для других, напротив, увеличение численности. При этом может нарушиться баланс между численностью травоядных и запасами корма, между количеством вредителей и тех, кто их пожирает, или между численностью паразитов и их хозяев. Реакцию каждой экосистемы на истощение озонового слоя невозможно предсказать, особенно если в это же время произойдут другие изменения, например изменение климата.
ГЛАВА II
1.Первые сигналы.
В 1974г. были опубликованы две научные статьи, которые предупреждали об опасности, угрожающей озоновому слою. В одной статье говорилась, что атомы хлора в стратосфере способны разрушать озоновый слой.5Вторая сообщала, сто ХФУ достигают стратосферы и, разлагаясь, освобождают атомы хлора.6Вместе эти публикации предсказывали, что использование человеком ХФУ может привести к до тех пор неизвестной экологической опасности.
Благодаря стабильности и инертности ХФУ они не растворяются в дождевой воде и не реагируют с другими газами. Связи углерод—фтор и углерод—хлор в этих соединениях столь прочны, что солнечное излучение с той длиной волны, которая достигает нижних слоев атмосферы, не разрушает их. Пожалуй, единственной возможностью для молекул ХФУ «исчезнуть» из атмосферы остается возможность подняться очень высоко, в самые верхние ее слои, туда, где они встретят коротковолновое УФ-излучение, никогда не достигающее земной поверхности, поскольку озоновый и кислородный «фильтры» не пропускают его. Это излучение в конце концов разрывает молекулу ХФУ, освобождая радикал хлора.
Здесь-то и начинается беда. Свободный радикал хлор (CL) может реагировать с молекулой озона, образуя кислород (О2) и оксид хлора (ClO). Затем оксид хлора реагирует с атомом кислорода (О), образуя кислород и снова радикал хлора. Этот радикал может реагировать с новой молекулой озона, образуя кислород и оксид хлора, и т.д.
Один атом хлора может проходить через эту серию реакций снова и снова, разрушая одну молекулу озона за другой. Один атом хлора в среднем может разрушить 100 тыс. Молекул озона до того, как он в конце концов исчезнет из стратосферы. Обычным путем удаления хлора является его реакция с метаном с образованием соляной кислоты (HCl). В этот момент могут наблюдаться два явления: молекула HClлибо разлагается, снова освобождая атом Cl, который продолжает цикл разрушения озона, либо опускается в нижние слои атмосферы, где она обычно растворяется в воде и возвращается на Землю в виде кислого дождя.
Многократная химическая регенерация атома Clпредставляет собой только одну характеристику коварного процесса разрушения озона. Другой является длительный период запаздывания между синтезом молекулы ХФУ и ее появлением в стратосфере. В одних случаях, когда ХФУ используются в качестве аэрозольного реактивного топлива, их распыление в воздухе очень быстро следует за производством. В других случаях, когда ХФУ выступает в роли хладагентов или пенопластов, они могут храниться годами и даже десятилетиями после производства. После того как они попадут в атмосферу, может пройти до пятнадцати лет, пока молекула ХФУ пройдет свой путь от земной поверхности к верхним слоям стратосферы, где она разрушится и прореагирует с озоном. Таким образом, наблюдается результатом действия ХФУ, произведенных и выброшенных в атмосферу 15 или более лет тому назад.
2.Первый отклик.
Две статьи, предсказавшие в 1974г. разрушение озонового слоя, положили начало буму исследований в области химии атмосферного хлора во всем мире. В США научная информация моментально проникла и в политическую сферу. Это произошло частично потому, что авторами первых статей были американцы, обеспокоенные судьбой своего открытия. Поэтому они действовали энергично, привлекая к этой проблеме внимание общественности (особенно Ф.Шервуд Роуланд, который незамедлительно передал результаты исследования в Национальную академию наук и Конгресс). Другим фактором, который немедленно вызвал политическую дискуссию а США, было широкое, умело организованно экологическое движение.
Когда американские защитники окружающей среды осознавали последствия связи озона и ХФУ, они приступили к действиям. Началом стало осуждение использования аэрозольных баллончиков. Это безумие, говорили они, угрожать жизни всего мира из-за удобства опрыскать себя дезодорантом. Их выбор аэрозольного баллончика в качестве мишени был огромным упрощением проблемы, поскольку в ряде баллончиков использовались аэрозольные распылители на другой основе, не содержащей ХФУ. Но для того чтобы сделать эту проблему простой и понятной, баллончики были заклеймены, и потребители ответили на призыв. Объем продаж этого вида продукции сократился более чем на 60%. Рост политического давления заставил принять закон, запрещающий производство аэрозолей, содержащих ХФУ.
Со стороны промышленности, как и следовало ожидать, последовало сопротивление такому развитию событий. Представитель компании Du Pontв 1974г. сделал следующее заявление перед конгрессом:»Гипотеза связи хлора с истощением озонового слоя является в настоящее время чисто спекулятивной и не имеет никаких доказательств, чтобы поддерживать ее». Но при этом он добавил: «Если достоверные научные данные... покажут, что любые хлорфторуглеводороды не могут использоваться без вреда для здоровья, Du Pontостановит производство этих соединений». Четырнадцать лет спустя Du Pont, крупнейший в мире производитель ХФУ, выполнил свое обещание.
Закон, запрещающий использование ХФУ в качестве аэрозольных распылителей, был принят в США в 1978г. Совместно с действиями потребителей, которые уже сократили покупку аэрозолей, этот запрет привел к падению мирового производства ХФУ на 25%. В большинстве стран, однако, аэрозольные распылители по-прежнему содержали ХФУ, и в других областях приминения ХФУ, особенно в электронной промышленности, объем их потребления продолжал рости. Тем не менее к середине 80-х годов мировое потребление ХФУ вернулось к уровню 1975г. (см. диограмму).
ГЛАВА III
1.Разрушение: Озоновая дыра.
В октябре 1984г. ученые Британской антарктической экспедиции (British Antarctic Survey) обнаружили, что содержание озона в стратосфере над станцией Халли-Бей снизилось на 40%. Измерения концентрации озона в течение примерно 10 лет показали, что она непрерывно уменьшается.(см. рисунок.)
Концентрация озона в атмосфере над антарктической станцией Халли-Бей измерялась в октябре, когда в Южном полушарии наступает весна и Солнце возвращается на континент. Снижение концентрации озона наблюдалась на протяжении более чем десятилетнего периода до опубликования в 1985г. статьи, объявившей о существовании озоновой дыры.
Источник: J.C. Farman et al.
Ученые усомнились в достоверности полученных данных. Снижение концентрации на 40% казалось просто немыслимым. Согласно прогнозам компьютерной модели, основанным на данных атмосферной химии, в этот момент уменьшение содержания озона могло составлять максимум несколько процентов.
Британские ученые проверили всю свою контрольно-измерительную аппаратуру и просмотрели все результаты подобного рода измерений, полученные в других частях Земли. Наконец они нашли то, что искали. Вторая исследовательская станция, расположенная приблизительно в 1600 км к северо-западу, также сообщала о небывалом снижении концентрации стратосферного озона.
В мае 1985г. была опубликована историческая статья, объявившая о появлении в Южном полушарии озоновой дыры.7Ученые НАСА (США) тщательно проанализировали данные об атмосферном озоне, полученные спутником Nimbus7. Измерения проводились непрерывно начиная с 1978г. Спутник ни разу не обнаружил озоновой дыры.
Перепроверив все данные, специалисты из НАСА установили, что их компьютер отбрасывал очень низкие значения концентрации озона как ошибку в показаниях приборов. К счастью, все значения, отбракованные компьютером, удалось восстановить. Они показали, что содержание озона над Южным полюсом уменьшается в течение последних 10 лет, подтвердив тем самым наблюдения станции Халли-Бей.
Более того, была получена детальная карта дыра в озоновом слое. Она оказалась огромной, величиной с континентальную часть США, и с каждым годом становилась все глубже.
Почему дыра? Почему над Антарктидой? Что эти данные предвещают с точки зрения Земли от УФ-радиации? В течение нескольких последующих лет была проведена колоссальная работа по решению этой загадки. Одно из наиболее впечатляющих доказательств того, что хлор действительно является агентом, ответственным за появление озоновой дыры, появилось в сентябре 1987г., когда ученые пролетели на самолете из Южной Америки прямо к Южному полюсу, в зону озоновой дыры. Результаты их измерений концентрации озона и ClOпо мере движения самолета показаны на рисунке. Увеличение и уменьшение концентрации озона являются почти точным зеркальным отражением уменьшения и увеличения концентрации ClО.8Более того, концентрация ClOв самой озоновой дыре в сотни раз превышает любой уровень, который можно было бы объяснить с точки зрения атмосферной химии. Это явление часто называют «дымовым ружьем». Даже производители ХФУ убедились в том, что озоновую дыру нельзя считать нормальным явлением. Это свидетельство глубоких изменений в атмосфере, вызванных искусственными хлорсодержащими загрязнителями.