1 Значение озонового слоя в атмосфере

В схеме радиационного баланса системы Солнце-атмосфера это поверхность Земли – космос, определяющей энергетические процессы в атмосфере, озону отведена существенная роль.

Озон обладает способностью сильно поглощать УФ излучение Солнца. Главная полоса поглощения перекрывает диапазон от 200 до 300нм. Кроме того, озон имеет ряд колебательно вращательных полос поглощения – в инфракрасной части спектра, наиболее сильной из которой является полоса, соответствующая 9,57 мкм. Эти оптические свойства озона определяют его активную роль в радиационном балансе Земли. Поглощая ультрафиолетовую радиацию, озон определяет его тепловой режим атмосферы на высотах 30-60 км, вносит соответствующие изменения в спектр, коротковолнового излучения, приходящего к поверхности Земли, и в баланс длинноволнового излучения в атмосфере.

Когда речь идёт об озоне и других радиационных – активных газах необходимо учитывать их малое содержание в атмосфере. Из истории климата Земли известно, что состав атмосферы никогда не был изменённым и особенно по содержанию малых газов. Его эволюция соответствовала происходившим геологическим, биологическим и фотохимическим процессами. Эволюция происходила и происходит в масштабах тысяч и миллионов лет, и в этом плане она не так беспокоит современное человечество, однако растущее вмешательство человека в естественные процессы меняет представление о характере и скорости эволюции состава атмосферы.

Так возрастающий выброс CO₂ в атмосферу ставит вопрос о возможном изменении климата, а выброс некоторых химически активных соединений ставит вопрос о возможном изменении концентрации атмосферных газов, содержащихся в относительно малых количествах, но являющихся радиационно-активными. Количество озона в атмосфере относительно невелико (толщина приведенного слоя около 0.3 см). [8]

Проблема озона и его влияние на климат и на человека сложным образом связана с процессами образованиями и разрушениями озона в результате фотохимических реакций, с процессами переноса перемешивания озона, радиационными процессами в атмосферу и с процессами циркуляции.

Озоновый слой на самом деле не является слоем. Озон распределён практически по всей атмосфере. Но не совсем равномерно:

Рисунок 1 – распределение озона по высоте в атмосфере.

Озоновый слой расположен на высоте 25-30 км от поверхности земли и находится в состоянии динамического равновесия, когда процессы синтеза и разложения озона компенсируют друг друга. Стратосферный озон поглощает жесткую УФ радиацию Солнца и этим защищает всё живое на Земле. Озон также поглощает ИК излучение Земли, следствием чего является разогрев стратосферы и рост температуры с высотой в этой области. Так возникает температурная инверсия, ограничивающая перенос воздушных масс и процессы формирования погоды за пределами тропосферы. Истощение озонового слоя вызвано действием озоноразрушающих веществ, попадающих в стратосферу. Это техногенные газы, прежде всего хлорфторуглероды (ХФУ) – стойкие химические соединения, которые могут диффундировать к озоновом слою десятки лет.

ХФУ перемещаются за озоновый слой и поглощают УФ – излучение. В результате фотохимических реакций выделяется атомарный хлор, катализирующий последующие цепные реакции с участием озона. При этом один атом хлора может уничтожить до 10 тыс. молекул озона. Помимо ХФУ существенное влияние на запасы озона в стратосфере оказывают выбросы сверхзвуковой авиации, содержащие такие озоноразрушающие вещества, как окислы азота. Один запуск, например, космического корабля типа <Шатл> приводит к ликвидации 10 млн. тонн озона. С 60-х годов началось массовое производство фреонов, и в атмосфере накопилось большое количество озоноразрушающих веществ, которые, не разлагаясь будут в течении десятилетий диффундировать к озоновому слою, продолжая его разрушение. Поэтому (по мнению некоторых ученых) необходимо переходить к активным методам, позволяющим восстанавливать запасы озона.

Эти методы основаны на использовании электромагнитного и лазерного излучений, электрических зарядов, которые способствуют образованию озона в результате фотодиссоциации кислорода.

Данные Росгидромета показали, что до настоящего времени озоноразрушающие вещества (хлорфторуглероды) не сыграли определяющей роли в наблюдаемой межгодовой изменчивости общего содержания озона, происходящей под влиянием естественных факторов.

Влияние толщины озонового слоя на здоровье населения: по данным ООН. Сокращение озонового слоя всего на 1% приводит к появлению у людей 100тыс. новых случаев котаракты и 10тыс. случаев рака кожи. Последствия убыли озона могут быть угрожающими, они могут привести к более чем 3 млн. смертельных случаев от рака кожи до 2030 года и 19 млн. – до 2060 года.

Число глазных заболеваний (котаракты) может увеличиваться на 130 млн. до 2060 года; примерно 50% из них придётся на долю развивающихся стран. Число этих заболеваний растёт. В США за 7 лет количество случаев заболевания одним из опасных видов рака кожи (меланомой) возросло на 3-7%.

Кроме увеличения заболеваемости, существует множество других трудно учитываемых воздействий на здоровье человека и животных (например, снижение иммунитета), на урожаи с/х культур, на водные экосистемы.

Толщину озонового слоя над территорией Омской области ежедневно определяют сотрудники гидрометеорологической станции Омск (ОГМСК Омск), расположенной на опытных полях СИБНИИСХоза.

Норма по содержанию озона определяется по данным за 20-летний период наблюдений. Обычно отклонения среднегодового значения толщины озонового слоя по сравнению со среднемноголетним, рассчитанным за 20 лет, над Омской областью не превышает 5% в ту или иную сторону. Опасное значение толщины озонового слоя, особенно в летний период, когда люди носят лёгкую одежду или загорают случается очень редко, последний раз было 4-5 лет назад.

Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой – международный протокол к Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 года, разработанный с целью защиты озонового слоя с помощью снятия с производства некоторых химических веществ, которые разрушают озоновый слой. Протокол был подготовлен к подписанию 16 сентября 1987 года и вступил в силу 1 января 1989 года. После этого последовала первая встреча в Хельсинки в мае 1989 года. С тех пор протокол подвергался пересмотру семь раз: (Лондон), 1991 (Найроби), 1992 (Копенгаген), 1993 (Бангкок), 1995 (вена), 1997 (Монреаль) и 1999 (Пекин). Если страны, подписавшие протокол, будут его придерживаться и в будущем, то можно надеяться, что озоновый слой восстановится к 2050 году. Генеральный секретарь ООН (1997-2006) Кофи Аннан сказал, что “возможно”, единственным очень успешным международным соглашением можно считать “Монреальский протокол”.

СССР подписал Монреальский протокол в 1987 году. В 1991 году Россия, Украина и Белоруссия подтвердили свою правопреемственность этому решению.

По состоянию на декабрь 2009 года 196 государств-членов ООН ратифицировал первоначальную версию Монреальского протокола. Не все страны ратифицировали каждую последующую поправку. Только 161 страна подписала Пекинскую поправку.

В середине 1980-х гг. озоновый слой начал интенсивно истощаться. Причиной этому явились, по мнению нескольких ученых, некоторые галогенированные углеводороды, широко применяемые в промышленности, попадающие в атмосферу Земли. С целью международного противодействия разрушению озонового слоя был разработан Монреальский протокол. Он предусматривает для каждой группы галогенированных углеводородов определённый срок, в течение которого она должна быть снята с производства и исключена из использования.