ВЫПУСК №2

Кто <плетёт <озоновые нити>? природно-ресурсные "Ведомости", 19.09.2000. Ниже приводится текст статьи без картинок. 
Раздел: Мир идей
Дата: 19/09/2000
Кто <плетёт <озоновые нити>?

16 сентября - Международный день защиты озонового слоя Земли 
С начала 80-х гг. английские и японские учёные выяснили, что за последние 10 лет озоновый слой над Антарктикой значительно уменьшился. Тревожная весть об озоновой <дыре>, через которую опасный ультрафиолет может уничтожить жизнь на Земле, быстро обошла весь мир, пугая одних и обогащая других. 
Озоновый слой формируется в верхней стратосфере (40-50 км) при фотохимических реакциях с участием кислорода, азота, водорода и хлора. В
отличие от других атмосферных составляющих озон появился исключительно химическим путём и является одним из самых важных атмосферных компонентов. В нижней стратосфере (10-25 км), где озона больше
всего, главную роль в сезонных и более длительных изменениях его концентрации играют процессы переноса воздушных масс. Под воздействием умеренной радиации озон распадается, абсорбируя энергию этой радиации. Таким образом, этот цикличный процесс <съедает> опасный ультрафиолет. 
Концентрация озона в атмосфере очень мала, и небольшие изменения количества озона приводят к серьёзным изменениям интенсивности ультрафиолета, достигающего земной поверхности. 
Наблюдения за озоновым слоем планеты проводились антарктическими экспедициями с середины 50-х гг. Первые высказывания об опасности разрушения озонового слоя появились еще в конце 60-х гг. Причинами
истощения озона были названы выбросы водяного пара и оксидов азота из двигателей сверхзвуковых транспортных самолетов и ракет. Однако сверхзвуковая авиация развивалась значительно менее бурными
темпами, чем предполагалось. 
В начале 80-х гг. наземные и спутниковые измерения обнаружили своего рода озоновую <дыру>, в которой озона в столбе воздуха было на 30-50% меньше нормы. <Дыра> в Антарктике наблюдается в сентябре - ноябре, в другие сезоны содержание озона близко к норме. Позднее уменьшение озона было отмечено в средних и высоких широтах Северного полушария, особенно над Европой, США, Тихим океаном, европейской частью России, Восточной Сибирью и Японией. 
Монреальский протокол. Многочисленные исследования учёных показали, что разрушение озона происходит под воздействием соединений хлора - фреонов, хлоркарбонов и галонов. Эти вещества используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, при химической чистке одежды, при производстве пенопластиков. В 1985 г., основываясь на опасности этих веществ, мировая общественность принимает Венскую конвенцию по защите озонового
слоя Земли. В 1987 г. Конвенция дополнилась Монреальским протоколом. Это соглашение предусматривало замораживание на уровне производства пяти наиболее широко применяемых хлорфторуглеродов (ХФУ), а затем сокращение их производства к 1998 г. на 30%. В 1992 г. 92 государства подписали Дополнение к Монреальскому протоколу о полном прекращении к 2000 г. производства ХФУ. Ряд новых поправок, принятых после 1992 г., не подписан пока Россией и многими другими странами. 

Финансовым механизмом реализации протокола выступает Многосторонний Фонд (МФ), предоставляющий странам-подписантам средства на переход химической промышленности к производству новых <безопасных> фреонов. 
В результате во власти нескольких корпораций-гигантов оказался контроль не только над патентованными продуктами, но и над средствами их изготовления. Альянс Du Pont - ICI монополизировал производство оборудования для синтеза ХФУ-134а и других патентованных заменителей фреонов. Главными
производителями вредных для озона соединений (90% от общемирового объёма) называются развивающиеся страны, которые, по сути, являются потребителями устаревшей продукции <цивилизованных> стран, и страны бывшего СССР. В то же самое время американские учёные продолжали предъявлять миру доказательства неопровержимости пагубного влияния фреонов на озоновый слой. Таким образом, наука и промышленность США оправдывали средства, выделенные им на решение озоновой проблемы. 

Исследования учёных.

 Необходимость реализации Монреальского протокола признавали далеко не все учёные. Озоновая проблема была недостаточно изучена для принятия столь радикальных мер. Одним из первых учёных, высказавших мнение о возможности влияния на озон естественных факторов, был Евгений Жадин,
сотрудник Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета. В России такого мнения придерживаются академики Андрей Капица, Владимир Збруев, климатолог Евгений Борисенко и др. Сегодня точки зрения учёных, занимающихся проблемой озонового слоя, всё более полярны. Одни их них
продолжают утверждать об антропогенном влиянии, другие считают, что озоновая аномалия - не что иное, как естественное проявление матушки Земли. 
Так, украинские исследователи, взяв пробы тысячелетнего льда, обнаружили в нём фреоны и подобные ему соединения, образовавшиеся задолго до промышленной революции. Они подсчитали, что, начиная с 1973 г., Украина лишилась 6% своего озона. Кстати, вместо 10 млн. долл. США, необходимых на покупку сети измерительного оборудования, украинские специалисты развернули систему мониторинга ультрафиолетовой радиации, потратив всего 50 тыс. долл. США. 
Исследования учёных геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова видят причину разрушения озонового слоя Земли в глубинных потоках водорода и метана из разломов срединно-океанических хребтов и трещин материковых платформ. Как показывают их расчёты, объём газов, выделяющихся из этих
источников, минимум на четыре порядка выше объёмов промышленных выбросов фреоновых газов. 
В 1996 году учёные Ш. Роуланд, М. Молина из Калифорнийского университета в США и П. Крутцен из Института химии им. Макса Планка в Германии были удостоены Нобелевской премии за установление причин снижения концентрации стратосферного озона. Они смогли доказать, что основными разрушителями озона являются атомы хлора или брома, отделившиеся под действием солнечной радиации от молекул синтезированных человеком
химических веществ, относящихся к классу галоидированных углеводородов. В атмосфере окиси хлора мало - примерно в тысячу раз меньше, чем озона, но одна молекула окиси хлора может разрушить тысячу молекул озона. 
Кандидат технических наук Николай Чугунов выдвинул предположение, что на высоте 20-25 км, где, собственно, и располагается озоновый слой, вообще нет самых опасных для человека жестких ультрафиолетовых лучей. Они замечены на высоте 35 км. Весь опасный ультрафиолет поглощает кислород, в результате чего и появляется озон. 
После косовских бомбёжек подозрения учёных упали и на авиацию. Выбросы военной авиации, азотсодержащие взрывчатые вещества, пожары создают химические соединения, способные разрушать озоновый слой. Эти соединения способны накапливаться в атмосфере и воздействовать на озоновый слой
в течение длительного времени. Качественный анализ данных со спутника Earth Probe/TOMS показал, что с начала апреля 1999 г. над районом Косово появилось образование, которое условно можно квалифицировать как озоновая <мини-дыра>. По сравнению с 1998 г. содержание озона в этом районе
уменьшилось на 8-10%. 
Американские учёные Сюзанна Соломон и Дэвид Хоффман считают, что сильные извержения вулканов и уменьшение содержания озона в земной атмосфере, возможно, связаны между собой. Сильное извержение вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 г. вызвало в Северном полушарии падение содержания озона на 10%. В 1992 г. на Филипинах произошло извержение вулкана Пинатубо - одно из наиболее мощных в ХХ веке. Выброшенный пепел выпал на большой площади, а мельчайшие его частицы образовали
огромное облако, опоясавшее весь земной шар по экватору. В его центральной части содержалось мало озона, а по краям - много диоксида серы, которого при извержении было выброшено в атмосферу более 20 млн. т. Пепловое облако вулкана Пинатубо, как и вулкана Кракатау в 1883 г., привело к некоторому общему понижению температуры, так как пепловые частицы образуют экран, задерживающий солнечный свет. С космических спутников было зарегистрировано присутствие в атмосфере соединений хлора и некоторых
других вредных газов в большей, чем обычно, концентрации. Как показывают последние исследования, влияние извержения вулканов на изменение озона составляет всего 3-5% и является следствием океанических изменений. 
Земля ведь живая! 
Мнение учёного 
О последних данных в области изучения изменения озонового слоя рассказывает кандидат физико-математических наук Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета Евгений ЖАДИН. 
<Этой проблемой я занимаюсь с 1984 г. Участвовал в международных совещаниях в качестве эксперта Монреальского протокола, тесно сотрудничаю с НАСА, японскими и американскими специалистами. 
Не отрицая антропогенного влияния, я считаю, что первопричиной уменьшения озонового слоя всё же являются естественные факторы, связанные с изменением океана. Реакции разрушения озона протекают в основном на поверхности полярных стратосферных облаков, которые образуются здесь при очень низких (менее -80°С) температурах. После окончания полярной ночи, в сентябре, с восходом солнца образуются атомы хлора, разрушающие молекулы озона. Наблюдения показали, что подобный химический механизм действует и в Арктике в январе - марте. Температура нижней стратосферы в Арктике выше, чем в Антарктике, поэтому полярные стратосферные облака здесь образуются реже. Вот почему озоновая <дыра> регистрируется главным образом над Антарктикой. Ключевой элемент этого механизма разрушения озона - именно полярные стратосферные облака, образующиеся только при очень низких температурах. Такие температуры над Антарктикой обусловлены сильными западными ветрами, которые формируют своеобразный полярный <барьер>, или вихрь, препятствующий межширотному обмену теплом и озоном. Так вот, если бы не образовался этот <барьер>, никакой <дыры> не было бы, а если и была, то очень маленькая. 
Исследователи обнаружили, что температура поверхности Атлантического, Тихого и особенно Индийского океанов в средних широтах Южного полушария резко возросла в 1979 г. Японские специалисты установили также отсутствие полярного <барьера> в стратосфере Южного полушария в начале и середине 70-х гг.
Сегодня учёные располагают свидетельствами десятилетних и более длительных циклов изменения параметров Мирового океана и атмосферы. 
Столь серьёзные изменения могут быть результатом сразу нескольких крупномасштабных процессов в Мировом океане: <капризов> Эль-Ниньо в Тихом океане и аномалий температур поверхности Атлантического и Индийского океанов. Современные математические методы позволяют выявить
наиболее характерные черты этих связей и проследить их эволюцию. Результаты соответствующих расчётов свидетельствуют о том, что изменения концентрации озона в атмосфере, циркуляции в стратосфере, температуры поверхности Атлантического океана хорошо согласуются между собой. Так что,
в частности, изменения концентрации озона в атмосфере Северного полушария в зимнее время могут быть результатом температурных аномалий в Атлантике. Подобный подход позволяет не только установить подлинные причины наблюдаемых изменений в озоносфере, но и оценить влияние на неё антропогенных факторов, о котором столько говорилось в последние годы. В среднем влияние антропогенных факторов составляет менее 50%. Наибольшее их влияние сказывается над Западной Европой (более 70%), Восточным побережьем США (60-70%), Московским регионом и Токио (60%). Снижение же содержания озона над средними широтами Тихого океана и Северной Европой вызвано, главным образом, естественными долговременными процессами. Эти результаты были получены при помощи определения
разницы между уменьшением озона и влиянием естественных факторов. Безусловно, проблема достаточно мало изучена. Чтобы произвести точные расчёты, нужны многолетние наблюдения за изменением океана.
Американские модели изменения озонового слоя вообще не учитывают циркуляции климата Земли, поэтому их оценки в количественном плане недостаточны. Многие западные учёные это понимают, но отказаться от
идеи, которая <стоит> десятки миллиардов долларов США, видимо, не так просто. 
Я считаю, что влияние антропогенных факторов в настоящее время сильно преувеличено. В связи с этим Монреальский протокол должен быть уточнён. Россия сохранила десятки миллионов долларов, не поспешив переделывать свою промышленность. Новые фреоны действительно менее безопасны. Несомненно, нужно ограничивать их использование, но не в такой мере, как диктует Монреальский протокол. По моим расчётам, на решение этой проблемы в России нужно всего несколько сотен тыс. руб. Причём результаты
работы, в основе которой лежит изучение изменений Мирового океана, в научном плане могут играть большую роль в долгосрочном предсказании погоды. Эти данные я передал на рассмотрение в Миннауки России. 
Нужно усвоить одно и убедить в этом американцев: есть неопровержимое доказательство того, что именно естественный фактор, связанный с изменениями температуры океана и последующими изменениями
циркуляции атмосферы, привёл к сильному истощению озонового слоя. Ведь в некоторых местах земного шара, например над Лабрадором, озон увеличивался всегда. Тем не менее смоделировать увеличение озона ещё никому не удалось. А как увязать увеличение в 1998 г. озона над Сибирью с тем фактом, что
фреоны в России по-прежнему выпускаются? Озоновая <дыра> - это естественное цикличное явление.
Антропогенные факторы могут лишь способствовать его разрушению. Просто мы живем в такую эпоху. По моим расчётам, в этом десятилетии количество озона будет расти. Восстанавливать его - занятие бессмысленное. Для этого нужно наработать порядка 2 млн. т озона. А энергии для этих целей нужно безумно много>. 
Последняя новость от экспертов НАСА вновь потрясла мир: <Учёные обнаружили самую большую озоновую <дыру> над Антарктикой. Защитный слой атмосферы разрушен над территорией более 28 млн. кв. км, то есть в три раза большей, чем площадь США>. Правда, на этот раз, наряду с антропогенным воздействием, резкое сокращение озонового слоя над Антарктикой учёные объясняют сильным снижением температуры в нижних слоях атмосферы. 
Евгения Демченко. 
Рисунок автора. 

© 2000, НИА-ПРИРОДА
Москва, Старомонетный пер., 31
Тел.: 951-28-12
При перепечатке ссылка на источник
обязательна

Комментарий: 1. Естественные факторы (такие, как солнечная активность, извержения вулканов и др.) безусловно оказывают влияние на озоновый слой. Однако это влияние можно учесть, и при выявлении тренда озона, обязанного антропогенным факторам, его вклад  вычитается. То, что остаётся, приписывают действию факторов антропогенных. Вывод об антропогенной причине истощения озонового слоя, наблюдавшегося последние 30 лет, основывается на корреляции роста галоидных (прежде всего, хлорных) компонент в атмосфере с истощением озонового слоя, рассчитанным по моделям, в которые заложен механизм образования и разрушения атмосферного озона. Особенно ярко эта корреляция (лучше сказать – антикорреляция) наблюдается в условиях антарктической озоновой дыры. Таким образом можно заключить, что истощение озонового слоя обязано преимущественно действию антропогенных факторов.

Обнаружение фреонов в пробах тысячелетнего льда может говорить только о том, что они, вероятно, были в атмосфере и тысячу лет тому назад. Но их рост в атмосфере  наблюдается только последние 30 лет, когда начался рост их промышленного производства. Причём рост их атмосферной концентрации строго соответствует выбросу из промышленных источников. Где же здесь естественные факторы?

2. По поводу роли водорода и метана из трещин в поверхности Земли. Опять-таки, рост метана в атмосфере строго соответствует росту его промышленных источников. Что же касается воздействия метана на озоновый слой, то в тропосфере метан образует озон (при окислении), а в стратосфере – разрушает его. Причём эти процессы почти уравновешивают друг друга. Вклад водорода в разрушение озона составляет менее 5%. Тренда атмосферного водорода нет. Значит при анализе тренда атмосферного озона роль водорода можно не учитывать. А здесь где естественные факторы??

 3. По поводу роли мирового океана. Вопрос мне не ясен. Могу сказать только следующее. Для того, чтобы доказать влияние температуры океана на озоновый слой нужно разработать механизм явления, сделать на этой основе модель и получить количественные результаты. Тогда можно будет говорить о роли океана. Пока что есть только качественное совпадение изменений в океане и в стратосфере. Причем, на коротком отрезке времени. С другой стороны, есть достаточно хорошее количественное совпадение данных натурных измерений и данных расчётов, не учитывающих роли океана.

Мораль: доказать, что истощение озонового слоя преимущественно обязано    действию естественных, а не антропогенных факторов, пока ещё никому не удалось.  Зато удалось доказать обратное. За что Rowland, Molina и Crutzen получили Нобелевские премии по химии за 1996 год.