15.09.2023
16 сентября - Международный день охраны озонового слоя
Тема 16 сентября 2023 года — «Монреальский протокол: восстанавливает озоновый слой и уменьшает изменение климата». Этот девиз подчеркивает успехи, достигнутые с помощью протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.
В среднем на планете уровень атмосферного озона сейчас на 2% ниже, чем в 1980 году. Ежегодные измерения, проводившиеся в 1996–2020 годах, показывают, что он восстанавливается на значение около 0,3% в десятилетие. По подсчетам ученых, среднепланетарный уровень озона восстановится до значения на 1980 год примерно к 2040 году. Но распределение озона неравномерно, и, к примеру, в северном полушарии ожидается его восстановление к 2035 году. А уровень озона над Антарктидой, где расположена самая большая озоновая дыра, восстановится к 2065 году.
Из-за этого наши дни часто называют «отчетным периодом» для Монреальского протокола. Благодаря его соблюдению удалось на 99% сократить производство и использование озоноразрушающих веществ. Их концентрация в атмосфере достигала своего пика в конце 1990‑х годов. С тех пор этот показатель ежегодно уменьшается. Концентрация хлора и брома в составе долгоживущих озоноразрушающих соединений неуклонно снижается вот уже 20 лет.
Это без преувеличения эпохальное достижение. Благодаря соблюдению положений протокола удалось предотвратить миллионы случаев заболевания раком кожи, повреждений зрения и развития катаракты. Удалось сохранить множество хрупких экосистем, а также смягчить изменение климата, ведь большинство озоноразрушающих веществ — парниковые газы.
Но всегда можно достичь большего. На смену запрещенным веществам в системах охлаждения пришли гидрофторуглероды (ГФУ). Они имеют ярко выраженный парниковый эффект, поэтому принятие Кигалийской поправки по их запрету — очень важный шаг. С изменением климата, ростом населения и его благосостояния растет потребность в системах охлаждения. Кондиционеры для наших домов, холодильники для пищи и лекарств, рефрижераторы для транспортировки скоропортящихся товаров — потребность в этом оборудовании будет только расти. Замена ГФУ на более экологичную альтернативу позволит нам к 2100 году уменьшить глобальное потепление на 0,5°C. А внедрение энергоэффективных конструкций позволит удвоить это преимущество.
По оценкам ученых, к концу этого столетия уровень опасной солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, вернется к показателям 1960 года. Протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, это эффективный инструмент, который будет сохранять свою эффективность и дальше. Вот уже почти четыре десятилетия Монреальский протокол восстанавливает озоновый слой и уменьшает изменение климата.
16 сентября 1987 года был подписан Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В честь этого события был учрежден Международный день охраны озонового слоя.
В середине 70-х годов ученые обнаружили, что ряд химических веществ, используемых человеком, вызывает разрушение атмосферного озона. Дальнейшее изучение атмосферы позволило обнаружить гигантскую озоновую дыру над Антарктидой, и в целом лучше понять процессы, происходящие в воздухе. Открытие оказалось настолько важным, что ученые, заявившие о разрушении озонового слоя, получили нобелевскую премию по химии.
Принятый в результате этих исследований протокол — один из самых успешных примеров международного сотрудничества в области охраны окружающей среды. Благодаря его соблюдению человечеству не просто удалось предотвратить глобальную катастрофу, но и достигнуть устойчивого восстановления озонового слоя на планете.
Озон — одна из естественных форм существования кислорода. Газ состоит из трех атомов кислорода и обозначается как O3. Около 10% всего атмосферного озона находится в тропосфере, которая простирается на 10–15 километров над поверхностью Земли. Остальные 90% озона находятся в стратосфере на высоте около 30 километров. Эта зона с наибольшей концентрацией озона и известна как озоновый слой.
Озон крайне неустойчивый газ. При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении он за несколько минут превращается в обычный кислород O2. В верхних слоях атмосферы он может существовать сравнительно устойчиво, но и там происходит постоянный процесс его распада и образования. Все эти химические реакции происходят под воздействием солнечного света.
Стратосферный озон образуется, когда ультрафиолетовая радиация «разрывает» молекулу кислорода O2. Свободные атомы кислорода реагируют с двумя молекулами O2 и образуют озон. Озон же под действием солнечного света реагирует с другими химическими веществами. Наиболее активно он окисляет водород, азот, хлор и бром. В нормальной ситуации процессы разрушения и образования озона сбалансированы, и его количество в воздухе, хоть и колеблется в течение года, остается стабильным.
Тропосферный озон — по большей части продукт человеческой деятельности. Основная его часть образуется при сжигании ископаемого топлива и вследствие электризации воздуха. Если стратосферный озон защищает жизнь на планете от ультрафиолетового излучения, то возле поверхности земли он — ядовитый газ, к тому же вызывающий окисление (разрушение) многих материалов, в особенности металлов.
Ультрафиолетовое излучение в любом виде наносит вред живым организмам. В ходе эволюции жизнь на планете приспособилась к существующему уровню ультрафиолета, что позволяет максимально использовать положительное воздействие света, и минимизировать вред. Растения используют ультрафиолет для фотосинтеза, человек — для образования витамина D. Высокие же дозы облучения ультрафиолетовой радиацией вызывают гибель и мутации клеток.
Озон поглощает большинство жесткого ультрафиолета
Само излучение делится на три типа. Жесткий ультрафиолет (УФ-C) полностью поглощается озоновым слоем. Поверхности земли достигают только средний и мягкий ультрафиолет. Истончение озонового слоя уменьшает его поглощающую способность, из-за чего обыкновенный солнечный свет становится опасен для жизни на Земле. Он может вызывать ожоги глаз и кожи, изменения в клетках, раковые заболевания. При самом худшем сценарии солнечная радиация просто «стерилизует» землю, как мы сейчас стерилизуем с помощью УФ-ламп воду. Именно поэтому сохранение озонового слоя так важно для всех.
Широкое применение в промышленности и быту газов, содержащих галогены (особенно хлор и бром), привело к тому, что их концентрация в атмосфере серьезно выросла. Эти соединения сравнительно инертны и могут долгое время существовать в воздухе, они не извлекаются из атмосферы с осадками, и со временем с естественным движением воздушных потоков попадают в стратосферу. Там они активно реагируют с озоном, окисляются, и впоследствии возвращаются в землю.
Химические реакции, происходящие в атмосфере, сложны и многоступенчаты. Компьютерное моделирование показывает, что один атом брома или хлора может, пройдя всю цепочку превращений, уничтожить тысячи молекул озона. И так как процесс его формирования остался неизменен, такая возросшая скорость распада угрожает нарушить сложившийся баланс.
Не все газы, содержащие галогены, отнесены к озоноразрушающим веществам. Часть их формируется естественным путем и всегда присутствовали в атмосфере Земли, только в меньших объемах. Из-за особенностей движения воздушных потоков и свойств самих газов, наименьшая их концентрация — в тропиках, и наибольшая — на полюсах. Это одна из причин того, что крупнейшая озоновая дыра расположена именно над Антарктидой, хотя выбросы озоноразрушающих веществ происходят по всему миру.
Озоновая дыра над Антарктидой
Полярные стратосферные облака играют важную роль в образовании озоновой дыры
Уникальные метеорологические условия полярных регионов приводят к тому, что в зимние периоды восстановление озона здесь практически прекращается из-за полярной ночи и образования стратосферных облаков. Озоновый слой максимально истончается к октябрю и восстанавливается летом. Стратосферные облака создают идеальную среду для накопления высокой концентрации озоноразрушающих газов и их реакции с атмосферным озоном. До 1960 года концентрация этих газов была незначительной, но уже к началу 80-х годов ежегодное падение содержания озона стало заметным.
Причина минимального за всю историю наблюдений содержания озона в атмосфере — извержение вулкана Пинатубо.
Точно оценить состояние озонового слоя очень сложно. В цикле его образования и разрушения задействованы множество процессов, даже в естественной среде уровень озона в конкретной местности может колебаться в течение года очень сильно. Замедляет процесс разрушения озона и глобальное потепление — химические реакции более активно идут при низких температурах. Исторического минимума содержание озона в атмосфере достигло в 1991 году. Это связано с извержением вулкана Пинатубо, который выбросил в воздух большое количество вулканической пыли.
Вулкан Пинатубо Филиппины 1991 год
Несмотря на все сложности в оценке состояния атмосферы, можно утверждать, что принятие Монреальского протокола и соблюдение его условий уже дало результаты. Содержание озона растет в среднем на 2% за десятилетие. Прогнозы для каждого из озоноразрушающих веществ разнятся, но в целом уровень озона вернется к показателям 1980 года к середине столетия. При соблюдении Монреальского протокола и поправок к нему всеми странами мира можно ожидать полную очистку атмосферы от озоноразрушающих веществ к 2100 году.
Для Республики Беларусь протокол вступил в действие с 1989 года. С тех пор страна выполняет все взятые обязательства, потребление озоноразрушающих веществ снизилось более чем в 60 раз. Белорусские ученые работают над вопросом утилизации опасных газов и замене их на безопасные аналоги, осуществляется постоянный мониторинг состояния атмосферы и озонового слоя.
Специализированные сайты и сайты филиалов
Информационные интернет-порталы
Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь
Интернет-портал Президента Республики Беларусь
Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь
Межгосударственный совет по гидрометеорологии СНГ (МСГ СНГ)
Комитет Союзного государства по гидрометеорологии и мониторингу загрязнения природной среды
Национальный центр интеллектуальной собственности
Портал рейтинговой оценки качества оказания услуг организациями Республики Беларусь
Биометрические документы Республики Беларусь
Белорусский профсоюз работников леса и природопользования
Минская областная организация Белорусского профсоюза работников леса и природопользовани
Официальные геральдические символы Республики Беларусь