ВЫПУСК №5

Геологические причины разрушения озонового слоя Земли  - Российское агентство научных новостей "Информнаука", 12.10.1999. Ниже приводится текст статьи.

Геологические причины разрушения озонового слоя Земли 

Геологический ф-т МГУ , 12.10.1999 
Вывод: Согласно гипотезе геохимика В.Л.Сывороткина (геологический
ф-т МГУ), разрушение озонового слоя Земли - это естественный процесс,
связанный с водородной дегазацией Земли. Решающим фактором в
пользу водородной гипотезы служит то, что озонные дыры всегда
располагаются над крупными разломами земной коры, сквозь которые
из недр выделяется наибольшее количество водорода. 

Для запросов: 
Автор работы: В.Л.Сывороткин, кандидат геолого-минералогических наук,
кафедра петрологии геологического ф-та МГУ Геологический ф-т МГУ 
+7 (095)939-13-05, Автор сообщения: Татьяна Пичугина, журнал "Химия и жизнь - XXI век" +7(095)267-54-18 chelife@glas.apc.ru

Наука сегодня признает, что концентрация озона в стратосфере продолжает уменьшаться. Этот процесс начали фиксировать примерно с середины 80-х годов. "Наиболее популярная гипотеза о том, что техногенные фреоны разрушают озоновый слой -- весьма уязвима", - считает кандидат геолого-минералогических наук Сывороткин Владимир Леонидович, который занимается проблемой озонового слоя уже десять лет. 
Фреоны используют, главным образом, как легко испаряющуюся жидкость в производстве пористых материалов и как хладагент в холодильных установках. Согласно техногенно-фреоновой гипотезе, весь промышленный фреон попадает в стратосферу, где на высоте 20-25 км находится озоновый слой. В стратосфере под действием ультрафиолетовых лучей солнца хлор, входящий в состав фреона, вступает в реакцию с озоном и разрушает его. Однако, у этой гипотезы есть противоречие. Так, самая большая озонная дыра располагается над Антарктидой, тогда как основные источники техногенного фреона находятся в
северном полушарии. Обмен между воздушными массами обоих полушарий затруднен, что установлено, в частности, при исследовании движения продуктов ядерных испытаний. Кроме того, техногенно-фреоновая гипотеза не дает хоть сколько-нибудь точных прогнозов, хотя в ее распоряжении находятся точные данные по расположению и количеству промышленного фреона. 
В.Л.Сывороткин разработал альтернативную гипотезу, согласно которой озоновый слой уменьшается по естественным причинам. Известно, что цикл разрушения озона хлором не единственный. Существуют также азотный и водородный циклы разрушения озона. Именно водород - "главный газ Земли". Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через систему глубинных разломов (рифтов) поступают в атмосферу. По примерным оценкам, природного водорода в десятки тысяч раз больше, чем хлора в техногенных фреонах. Однако решающим фактором в пользу водородной гипотезы Сывороткин В.Л. считает то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли.  
Система рифтовых зон Земли сегодня хорошо изучена геологами, и это дает возможность прогнозировать расположение озонных дыр. Так постоянство озонной дыры над Антарктидой объясняется тем, что главные каналы дегазации - срединно-океанские рифты - сближаются вокруг Антарктиды и увеличивают "водородную продувку атмосферы" в этом районе. Кроме того, на Антарктиде расположен действующий вулкан Эребус с наибольшими газовыми выбросами в атмосферу. Кстати, американская станция Мак-Мердо, следящая за состоянием атмосферы, находится у подножия этого вулкана. Учитывая повышение сейсмической активности в районе срединно-океанского рифта, В.Л.Сывороткин предсказал образование крупной озонной дыры над
экваториальной зоной восточной части Тихого океана (январь 1998).  
По мнению В.Л.Сывороткина, обеднение озонового слоя Земли - явление прогрессирующее. И связано оно напрямую с усилением глубинной дегазации нашей планеты. Однако причины этого усиления неясны.  **

Комментарий: Ну, тут что ни фраза, то, как говорится, всё ни впопад... Цитирую и комментирую. Цитата: "... у этой гипотезы [о разрушении озона фреонами] есть противоречие. Так, самая большая озонная дыра располагается над Антарктидой, тогда как основные источники техногенного фреона находятся в северном полушарии. Обмен между воздушными массами обоих полушарий затруднен...". Комментарий: Обмен затруднён, но есть. В результате фреонов в Южном полушарии почти столько-же, сколько и в Северном, только попадают они туда с задержкой по времени. Вот и всё. Цитата: "По примерным оценкам, природного водорода в десятки тысяч раз больше, чем хлора в техногенных фреонах." Комментарий: А эффективность техногенного хлора примерно в миллион раз больше, чем эффективность природного водорода (такое соотношение будет, конечно, для любого хлора и любого водорода). Цитата: "техногенно-фреоновая гипотеза не дает хоть сколько-нибудь точных прогнозов, хотя в ее распоряжении находятся точные данные по расположению и количеству промышленного фреона". Комментарий: Даёт. См. Scientific Assessement of Ozone Depletion: 1998 и аналогичные сборники за 1994, 1989 и 1985 годы. Цитата: "...решающим фактором в пользу водородной гипотезы Сывороткин В.Л. считает то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли". Комментарий: Абсолютно все газы с поверхности Земли попадают в стратосферу исключительно через вертикальную конвекцию в тропических широтах. Поэтому никакой связи между координатами земных источников веществ, разрушающих атмосферный озон, и зонами пониженного содержания озона в атмосфере в принципе не может быть. Цитата: "...постоянство озонной дыры над Антарктидой объясняется тем, что главные каналы дегазации - срединно-океанские рифты - сближаются вокруг Антарктиды и увеличивают "водородную продувку атмосферы" в этом районе. Кроме того, на Антарктиде расположен действующий вулкан Эребус с наибольшими газовыми выбросами в атмосферу". Комментарий: По поводу дегазации говорилось выше. По поводу вулканов отвечу более подробно. Известно, что в атмосфере Земли содержится 2 500 000 000 тонн водорода, который улетает в космическое пространство “со скоростью” примерно 250000 тонн в год, что является основным стоком атмосферного водорода. Поскольку содержание водорода в атмосфере не меняется, то должен существовать постоянно действующий источник водорода той же мощности (250 000 тонн в год). Таким образом, чтобы повлиять на озоновый слой, нужно создать  дополнительный постоянно действующий источник, сравнимый по мощности с уже имеющимся. Доля водорода в вулканических газах совершенно ничтожна  и составляет не более 0,0002% (вулканические газы на 95-98% состоят из паров воды). Чтобы представить себе возможный вклад вулканов в содержание водорода в атмосфере, укажем, что вулканы всей Курильской гряды, например, за год поставляют в атмосферу только около 100 тонн водорода, т.е. только 0,04% от 250 000 тонн, поставляемых всеми другими источниками. Наконец укажем, что за последние 20 лет было два крупных извержения – вулкана Эль Чичон (1982) в Мексике и Пинатубо (1991) на Филиппинах, после которых действительно наблюдалось временное (в течение 1-2 лет) снижение общего содержания озона на »10%. Однако вызвано оно было не выбросами водорода, а выбросами пепла и соединений серы, образовавших аэрозольные частицы, химические реакции на поверхности которых приводили к гибели озона. Таким образом сколько-нибудь заметное “водородное” влияние вулканов на озоновый слой представляется весьма и весьма сомнительным.

К сказанному следует добавить (может быть самое важное) следующее.

1. Расчёты на математической модели средней атмосферы показали, что при увеличении концентрации водорода на поверхности Земли в 10 раз общее содержание озона в столбе (т.е. во всей учитываемой в модели атмосфере от 0 км до 50 км) не меняется. При увеличении в 100 раз оно уменьшается на 10%, а при увеличении в 1000 раз – на 24%. Такое малое влияние водорода на озон объясняется тем, что водородный цикл разрушения озона, инициируемый реакцией H₂ + O(¹D) ® OH + Н “работает” только в тропосфере. Но здесь его вклад маскируется присутствием паров воды, которой внизу в 1000 раз больше, чем водорода, и которая также даёт радикалы ОН в реакции с O(¹D). Нужно ещё сказать, что в тропосфере, где мало атомов кислорода, разрушение озона с участием ОН радикалов происходит иначе, чем в стратосфере. А именно:

OH + O₃ ® HO₂ + O₂

Результат:O₃+O₃®3O₂

Но вклад-то вулканов в общую эмиссию водорода ничтожный. По этим двум причинам на участие вулканов в разрушении озонового слоя через эмиссию водорода можно наплевать и забыть. 

2. Что касается возможной роли метана, то его полная эмиссия в атмосферу из всех источников составляет сегодня 540 000 000 тонн в год. Вулканы вносят так мало, что их вклад никто никогда не учитывал. Можно, например, указать, что вулканы Курильских островов выбрасывают в среднем 3 600 тонн метана в год, что составляет 0,0007% от общей эмиссии.  

 Расчёты на математической модели показали, что при увеличении содержания метана на поверхности Земли в 10 раз общее содержание озона (т.е. полное содержание в столбе атмосферы) уменьшается только на 4%. Объясняется такой маленький эффект тем, что в тропосфере (0 – 10 км) метан, окисляясь, образует озон, а в стратосфере он главным образом разрушает озон в реакциях водородного цикла, который инициируется реакцией СH₄ + O(¹D) ® OH + CH₃. И далее:

OH + O₃ ® HO₂ + O₂

HO₂ + O ® OH + O₂

--------------------------

результат:O₃+O®2O₂

 Эффекты имеют противоположные знаки в тропосфере и стратосфере и поэтому в сумме получается немного. Но опять-таки (!) - вулканы не добавляют в общую эмиссию ни-че-го. Поэтому на их вклад в разрушение озона через метан можно спокойно наплевать (и забыть).