Восстановление озонового слоя в стратосфере

Географ Николай Дронин о производстве фреона, обнаружении первой озоновой дыры и влиянии антропогенного хлора на атмосферу

07.12.2015
1 507

Теория истощения озонового слоя заключается в следующем: искусственно созданное вещество под названием хлорфторуглерод (состоит из хлора, фтора и углерода) накапливается в стратосфере и разрушает озоновый слой. В результате на Землю попадает все больше ультрафиолетовой радиации в нехорошем диапазоне, так называемом диапазоне B.

Сама по себе эта история замечательна, потому что, во-первых, это, может быть, единственный масштабный геоэкологический эксперимент, который был проведен для доказательства этой теории, и, во-вторых, здесь есть хеппи-энд: мы фактически закрыли эту тему.

Открытие истощения озонового слоя весьма примечательно, потому что было несколько моментов, которые могут быть интересны прежде всего для философов науки. Сам хлорфторуглерод, известный еще под названием фреон, был изобретен в 1928 году и использовался в холодильных установках. Это очень большое технологическое открытие, потому что до этого были большие проблемы с созданием холодильных установок, которые были бы надежны в плане безопасности: не горели, не взрывались и так далее. Было изобретено вещество, которого не существует в природе. Одним из главных достоинств этого вещества являлось то, что оно было совершенно химически инертно, то есть не взаимодействовало ни с какими другими известными веществами. В этом качестве оно больше всего и устраивало, потому что главной проблемой со всеми остальными веществами, которые использовались в холодильных установках, было то, что они были химически активны.

Теория антропогенного изменения климатаГеограф Николай Дронин о климатическом скептицизме, выбросах углекислого газа в атмосферу и парниковом эффекте

Как только появилось это вещество, оно получило название «фреон». Оно стало производиться во многих странах мира, абсолютно вытеснило все допотопные конструкции холодильных установок и триумфально, можно сказать, прошествовало по всему миру. В 1973 году, спустя 40 лет, известный британский ученый Джеймс Лавлок решил изобрести прибор, который позволил бы дистанционно мерить хлорфторуглерод, или фреон, в атмосфере. Он создал этот прибор с целью фиксировать антропогенный след от целых государств. В данном случае это была Британия, он выбрал ее в качестве полигона для опробования этого прибора. Лавлок разместился на корабле от берегов Британии и пытался найти ее след по хлорфторуглероду. Но вскоре он понял свою ошибку, потому что хлорфторуглерод был везде в одинаковых количествах. Затем он пересчитал содержание хлорфторуглерода в атмосфере и сопоставил с теми значениями выбросов хлорфторуглерода, которые произошли с 1930 года, когда хлорфторуглерод стал использоваться в холодильной промышленности, и у него сошлись цифры. То есть ученый понял — и ему понравился этот вывод, — что все, что мы выбросили, осталось в атмосфере, и эти цифры находятся в хорошем соответствии.

Ученый прочел публичную лекцию в 1974 году в Вене, и на эту лекцию пришел американец, геохимик Ф. Роуленд. По возвращении в Штаты у него появился аспирант М. Молина. Ему надо было занять чем-то аспиранта, и он предложил: «Я прослушал лекцию Лавлока, и оказывается, что есть такое вещество — фреон, который абсолютно инертен и накапливается в атмосфере. За 40 лет оно настолько перемешано, что везде находится одно и то же количество. Но, как геохимик, я не могу в это поверить, потому что ни одно вещество не может не иметь сток — где-то оно должно разрушаться». Он поручил Молине провести эксперименты. Я подчеркиваю, что это были лабораторные эксперименты. Молина после нескольких вариантов эксперимента придумал, что надо воссоздать условия стратосферы, то есть он накачал озон, кислород, то, что находится в стратосфере, и пропустил жесткую радиацию. В итоге обнаружил интересную закономерность: радиация разрушает хлорфторуглерод, освобождается хлор, который разрушает озон. Причем он это делает вкруговую, то есть это закольцованная реакция, и один атом хлора может разрушить 105 молекул озона. Гениальность и Роуленда, и Молины заключалась в том (они получили Нобелевскую премию в 1995 году), что они предположили, что это происходит в стратосфере. Сопоставив количество антропогенного хлора (это можно измерить благодаря прибору Лавлока) в стратосфере и концентрацию озона, они получили разницу в 105. Хлора там совсем мало. Это 3 миллиардные частицы, а хлора — 10 миллионных частиц. Разница в 105. Оказалось, что реакция, которая наблюдалась в лаборатории, вполне могла привести, если она существует в стратосфере, к разрушению озонового слоя.

В 1979 году NASA запустило спутник, и, к разочарованию Роуленда и Молины, они обнаружили, что разрушение озона есть, но абсолютно не в тех масштабах, которые предполагали эти ученые. Они сделали некую модель, которая предсказывала 40% истощения озонового слоя. Оказалось, что он уменьшается, но всего лишь от 2 до 6%.

Эта история в связи с первыми натурными измерениями в 1979 году «подвисла». С 1980 по 1984–1985 годы мир перестал заботиться об этой проблеме до обнаружения озоновой дыры. Это произошло в 1984 году. В 1985-м была опубликована статья британских ученых, которые на своей станции Халли-Бей (Hally Bay) в Антарктиде обнаружили существование озоновой дыры. Вернее, она не существует постоянно, это сезонное явление. Когда Солнце всходит, весна в Южном полушарии, в конце сентября на две недели появляется дыра, где слой озона истощается на 40%.

Поучительность этой истории заключается в том, что вообще озоновую дыру фиксировали начиная с 1975 года. То есть все станции, которые были там расположены, и некоторые спутники NASA вообще-то фиксировали ее, но отбрасывали эти значения как аномальные, как ошибку. Это произошло в 1985 году — была обнаружена озоновая дыра. В 1987 году был проведен тот эксперимент, о котором я упомянул в самом начале. Это действительно уникальный геоэкологический эксперимент, который заключался в том, что два самолета, которые могут подниматься в стратосферу, вылетели из южной оконечности Чили. В эксперименте участвовали 150 ученых, но они, конечно, не все летели, было и наземное обслуживание. Были четко сформулированы три гипотезы. Одна из них заключалась в том, что озон разрушается все же из-за хлора.

В результате этого экспериментального полета было окончательно установлено, что это связано именно с хлором, потому что они обнаружили, что при подлете к дыре содержание хлора было низкое, то есть он был где-то в связанном состоянии, а озона было высокое. В дыре оказалось, что содержание хлора резко увеличивается, то есть оксид хлора находится в свободном состоянии, и резко уменьшается количество озона. Это было прямое доказательство, больше таких экспериментов не проводили, потому что не нужно было. С этого момента начинается активная экологическая политика в этой области, и с 2000 года производство хлорфторуглеродов во всем мире прекратилось фактически полностью. Скажем, в России семь последних заводов закрылись в 2000 году.

Сейчас мы имеем уже свидетельство того, что с 2003 года у нас идет снижение содержания хлорфторуглеродов в стратосфере, и, соответственно, мы не можем еще подхватить восстановление озонового слоя, но модели очень хорошо бьют при ретроспективной калибровке в отношении хлорфторуглеродов, и поэтому они дают нам основание считать, что прогнозы сбудутся. Про озоновую дыру стоит сказать, что разработаны неплохие модели, и они показывают, что к 2060 году эта дыра закроется. Она перешла пик в 2003 году.

кандидат географических наук, заведующий лабораторией глобальной и региональной геоэкологии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова
Узнал сам? Поделись с друзьями!
    Опубликовано материалов
    03586
    Готовятся к публикации
    +28
    Самое читаемое за неделю
  • 1
    ПостНаука
    12 257
  • 2
    Гасан Гусейнов
    6 021
  • 3
    ПостНаука
    3 622
  • 4
    Михаил Соколов
    2 445
  • 5
    Андрей Цатурян
    2 288
  • 6
    Татьяна Тимофеева
    2 246
  • 7
    ПостНаука
    2 199
  • Новое

  • 3 622
  • 593
  • 2 246
  • 1 325
  • 1 381
  • 2 445
  • 12 257
  • 2 288
  • 2 199