Озоновый слой остаётся под угрозой: новые опасности

Озоновым слоем называют часть стратосферы с наибольшим содержанием данного газа. Такое «покрывало» спасает нашу планету от вредного воздействия ультрафиолетового солнечного излучения, которое при избыточном воздействии может вызывать, к примеру, катаракту или рак кожи. Не случайно в лидерах по последнему заболеванию Австралия, Новая Зеландия и скандинавские страны — сказывается близость к «дырам» на полюсах. 

Крупнейшая «озоновая дыра» над Антарктикой в сентябре 2006 года Иллюстрация: © NASA

«Максимальная концентрация озонового слоя находится в 25 км от поверхности Земли. На этой высоте кислород задерживает ультрафиолет, способный разбить молекулу кислорода на два атома. Нам крупно повезло: если бы озон образовывался выше, его было бы мало и ультрафиолет проникал бы на Землю. Если бы кислород пропускал ультрафиолет ниже, то озон образовывался бы прямо в воздухе, а это ядовитый газ. Сейчас же озон защищает нас, при этом не вредит», — поясняет старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Олег Угольников.

Как спасали Землю всем миром

Долгое время озоновый слой считался стабильной частью атмосферы. Однако в 1974 году американские химики Шервуд Роуленд и Марио Молина опытным путём обнаружили, что данный газ легко разрушается атомарным хлором. Вещество содержится во фреонах, которые с первой половины XX века широко применяли в холодильных установках и бытовых аэрозолях. Эти стабильные газы живут десятки лет и попадают в стратосферу, высвобождая хлор. Данные Роуленда и Молины о фреонах получили огласку, но общество не спешило делать выводы. Сегодня бытует миф о том, что разрушение озонового слоя — выдумка промышленных магнатов ради обогащения. Однако тогда, в середине 1970-х они сами громили исследователей, называя их научную работу вздором и фантастикой. Но факты говорили об обратном: количество озона в атмосфере начало снижаться, а в 1985 году над Антарктикой обнаружили «озоновую дыру».

В 1995 году Нобелевскую премию за изучение разрушения озонового слоя получили Шервуд Роланд, Марио Молина и Пауль Крутцен (слева направо) Фото: © Nobel Prize Outreach

Само по себе это словосочетание некорректно, ведь никакой дыры как таковой нет. Это обывательский термин для обозначения пространства, где озон потерял 30 % своего содержания. То есть речь об истончении слоя, который в таких местах пропускает больше ультрафиолета, что создаёт названные выше угрозы для здоровья.

В 1985 году была оформлена Венская конвенция об охране озонового слоя, а через четыре года — исторический Монреальский протокол к ней. Документ взял под контроль озоноразрушающие вещества. Двадцать лет спустя ООН аккуратно назовёт его «возможно, единственным очень успешным международным соглашением». 

Постепенно человечество перешло на озонобезопасные технологии. В частности, в аэрозольные баллончики в качестве пропеллента стали вместо фреонов добавлять смесь углеводородов природного происхождения — пропана и бутана. А в холодильниках и морозильных установках им на смену пришли изобутан и циклопентан. Таким образом, заменой химикатам стали более дешёвые вещества природного происхождения, которые можно извлечь из нефти и газа.

В современных кондиционерах применяют фреоны с минимальным озоноразрушающим потенциалом Фото: © Lazy_Bear / Shutterstock / FOTODOM

Монреальский протокол сработал. С начала XXI века антарктическая «дыра» сокращается по площади, а глубина слоя там становится больше. В 2023 году представители Программы ООН по окружающей среде (UNEP) заявили, что при сохранении текущей тенденции озоновый слой над Антарктикой восстановится до значений 1980 года к 2066 году, над Арктикой — к 2045-му и к 2040-му — над другими регионами планеты.  

Угроза сохраняется 

Вроде бы всё хорошо и можно выдохнуть. Но не стоит торопиться, ведь озоновому слою вредят не только фреоны, но и сгорающее в атмосфере ракетное топливо. И если кажется, что космонавтика не настолько развита, чтобы представлять угрозу, то это не так. Одна лишь компания SpaceX отправляет на орбиту ракету примерно каждые три дня.

Небезопасны и старые спутники, которые при выводе с орбиты выделяют вредные для озонового слоя наночастицы оксида алюминия. Это касается и Международной космической станции — самого крупного искусственного объекта на орбите, срок службы которого подходит к концу. С 2016 по 2022 год концентрация оксида алюминия в атмосфере увеличилась в восемь раз. В ближайшие 30 лет естественный уровень этих веществ будет превышен на 646 %, говорят результаты прошлогоднего исследования, проведённого специалистами из University of Southern California.

Старт частично многоразовой двухступенчатой ракеты-носителя тяжелого класса Falcon 9 производства SpaceX Фото: © Official SpaceX

Кроме того, учёные фиксируют рост выбросов фреона-11, который производить и использовать запрещено Монреальским протоколом. Модель, построенная на основе наблюдений, показала, что количество вредного вещества, по всей видимости, возросло в Восточной Азии. Другое исследование продемонстрировало, что озоновому слою могут угрожать так называемые «крайне недолговечные вещества» (very short-lived substances), в том числе дихлорметан и 1,2-дихлорэтан. В Монреальском протоколе они не прописаны, поскольку считалось, будто они не успевают достигнуть стратосферы. Однако авторы нового исследования утверждают обратное: сегодня эти вещества вырабатываются в больших количествах, и значительная часть их молекул способна попасть в стратосферу. Например, с 1990-х в некоторых местах удвоилось содержание дихлорметана. И это далеко не всё.

«В моделировании озона остается ряд нерешённых вопросов. Например, почему концентрация озона в тропических и умеренных широтах продолжает снижаться в нижней стратосфере? Есть гипотеза, что йодсодержащие вещества, образующиеся в верхних слоях океана, разрушают озон, но это требует доказательств», — рассказал руководитель лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы в СПбГУ Евгений Розанов. 

Кроме того, лесные пожары в Австралии 2019–2020 годов и недавние в Калифорнии также повредили озоновый слой. Оказалось, сажа не только снижает количество защищающих его активных молекул азота, но и ускоряет появление агрессивных ионов хлора. 

Лесные пожары в Австралии ослабили озоновый слой над страной на 3–5 % Фото: © Toa55 / Shutterstock / FOTODOM

В результате австралийских пожаров, мощного извержения вулкана Тонга и затянувшегося явления Ла-Нинья в 2020–2023 годах «озоновая дыра» над Южным полюсом закрывалась на месяц позже («озоновая дыра» над Антарктикой появляется каждую осень, но затем вновь затягивается: обычно с ноября по май её нет). Это создало угрозу для птенцов пингвинов, детёнышей тюленей, антарктических растений и мхов, утверждают учёные. При сохранении тенденции ситуация только усугубится, поскольку на фоне таяния льдов у животных всё меньше шансов найти укрытие от губительного ультрафиолета.

Озоновый слой до сих пор полноценно не изучен. Жизненную необходимость подобных исследований наглядно продемонстрировал Монреальский протокол. Эффективность этого международного документа признают большинство экспертов, однако последний раз его дополняли или корректировали семь лет назад. Возможно, пришло время обновления.