Состояние озонового экрана
Озоновая проблема уже давно беспокоит экологов. Озон - это трехатомная форма молекулярного кислорода (О3). На высоте 25-30 километров от поверхности Земли под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца часть молекул кислорода расщепляется на свободные атомы кислорода. Последние могут вновь вступать в союз с молекулами кислорода и образовывать трехатомную его форму:
О + О2 → О3
Это и есть озон. Он играет исключительную роль в жизни нашей планеты. Если кислороду мы обязаны тем, что без него невозможно существование жизни, то озон обеспечивает этой хрупкой земной жизни дальнейшее ее существование. Образуя в верхних слоях атмосферы (стратосфере) тончайший слой - так называемый озоновый экран, молекулы озона защищают все живое на Земле от ультрафиолетового излучения. Тонкий слой озона отфильтровывает вредный компонент солнечного излучения - ультрафиолетовые лучи, прямое влияние которых губительно для всего живого. Не будь озонового экрана, такое излучение могло бы уничтожить жизнь на Земле.
Озоновый экран – слой атмосферы в пределах стратосферы на высоте от 10 до 50 км, с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км, поглощающего губительное для всех живых организмов ультрафиолетовое излучение.
При свободном попадании на Землю такие лучи способны вызывать у человека рак кожи, а также наносить вред животным и растениям. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул, что может вызвать быстротекущую злокачественную меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет (УФ) способен вызывать и обычные ожоги кожи и роговицы. Уже сейчас во всем мире заметно увеличение числа заболевания раком кожи, однако значительно количество других факторов (например, возросшая популярность загара, приводящая к тому, что люди больше времени проводят на солнце, таким образом получая большую дозу УФ облучения) не позволяет однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они.
Ирония состоит в том, что те же самые молекулы озона в тропосфере (нижний слой атмосферы) представляют собой опасные элементы, разрушающие живую ткань, включая легкие человека. Концентрация озона у поверхности Земли в 10 раз меньше, чем в стратосфере. Установлено, что озона в атмосфере Земли не так уж и много. Если весь его спрессовать при давлении 760 мм рт. ст., то он образует слой всего в... три миллиметра толщиной!
К сожалению, в 80-90-е годы XX века наблюдается негативная тенденция истоньшения и разрушения озонового экрана .
Интенсивными разрушителями озона являются упоминавшиеся выше хлорфторорганические соединения - хлорфторуглероды (ХФУ). Хлорфторуглероды (фреоны) уже более 60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, при химической чистке одежды, при производстве пенопластиков.
Когда-то они рассматривались как идеальные для практического применения химические вещества поскольку они очень стабильны и неактивны, а значит не токсичны. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере (нижнем слое атмосферы, который простирается от поверхности земли до высоты 10 км), как это происходит, например, с большей частью оксидов азота, и в конце концов проникают в стратосферу, верхняя граница которой располагается на высоте около 50 км. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты примерно 25 км, где концентрация озона максимальна, они подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения, которое не проникает на меньшие высоты из-за экранирующего действия озона. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ, которые распадаются на компоненты, обладающие высокой реакционной способностью, в частности атомный хлор. Таким образом ХФУ переносит хлор с поверхности земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Очень важно, что хлор при разрушении озона действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона прежде чем будет дезактивирован или вернется в тропосферу.
Кроме фреонов озоновый экран может разрушаться под действием и других не менее вредных для озона газов. Большую тревогу со стороны экологов вызывает влияние оксидов азота, которые выбрасываются реактивными двигателями сверхзвуковых самолетов. Такие опасения основаны на свойстве оксида азота разрушать озон:
2NO + O3 = N2O +2O2
В настоящее время отмечено образование так называемых «озоновых дыр» над Антарктикой, Европой, азиатским континентом.