Замечена связь уменьшения количества
озона над Антарктикой с задержкой разрушения
циркумполярного вихря. Так, весной 1987г.,
когда падение N (O3) было максимальным, разрушение вихря
произошло лишь в начале декабря, а не
в октябре, как это бывает обычно.
Весной 1988 г. эффект уменьшения количества
озона над Антарктикой был выражен слабее,
чем годом раньше: наблюдалось понижение N (O3)лишь
до 200 е.Д., да и область, где происходило
такое понижение была значительно меньше,
чем весной 1987 г. Весной 1989 г. “дыра” была
почти столь же интенсивной, как и в 1987
г. Такое колебание эффекта “озоновой
дыры” связывают с обнаруженными по другим
наблюдениям квазидвухлетними колебаниями
количества озона и ветрового режима средней
атмосферы.
Весной (февраль–март) 1988 и 1989гг. проводились
поиски явления, аналогичного антарктической
“озоновой дыре”, в Арктике. Метеорологическая
обстановка в арктической стратосфере
отличается от таковой в Антарктике. Менее
выраженный зимний циркумполярный вихрь
не дает арктической атмосфере сильно
охладиться, а потому не появляется условий
для образования стратосферных облаков.
Кроме того, не прекращается обмен воздухом
с богатыми озоном средними широтами.
Следовательно, не следует ожидать и явления
“ озоновой дыры” в столь же явном виде, как в южном полушарии.
Наблюдения 1988 и 1989 гг. показали, что,
действительно, общего явления понижения N (O3),
сравнимого с антарктической “дырой”,
в Арктике нет. Однако в отдельных местах
обнаружены относительно небольшие области
с пониженными N (O3) (“микродыры”), которые могут быть связанны
с локальными вихрями, образующимися при
разрушении основного циркумполярного
вихря. Например, одна из таких “микродыр”
была обнаружена весной 1989 г. во время
самолетных измерений над северной частью
Норвегии, о чем сообщалось в прессе.17
Таким образом, “озоновая дыра” является
результатом загрязнения атмосферы хлорсодержащими
соединениями. Сильный эффект уменьшения N (O3) именно
весной в полярной области южного полушария
связан со спецификой метеорологической
обстановки в зимней антарктической стратосфере.
«Озоновые дыры» и их влияние
Как только существование “озоновой
дыры” стало научным фактом, естественно
возник вопрос: А какова же её природа?
И через некоторое время появились две
гипотезы – антропогенная фотохимическая
и метеорологическая. Сторонники первой
гипотезы считали, что уменьшение озонового
слоя результат антропогенного загрязнения
атмосферы. «Озоновая дыра имеет чисто
метеорологическое происхождение и связана
со спецификой динамического режима стратосферы
в Антарктике», – утверждали приверженцы
второй гипотезы. Важным моментом этой
гипотезы было существование внутри устойчивого
циклона (так называемого циркумполярного
вихря), висящего зимой и большую часть
весны над Антарктикой, направленных вверх
(восходящих) вертикальных движений.18
У каждой из
гипотез были свои плюсы и минусы. В рамках
антропогенной концепции было трудно
ответить на вопрос о том, почему “дыра”
(если она отражает общую тенденцию всевозрастающего
загрязнения атмосферы) наблюдается лишь
над Антарктикой и только весной.19 А сторонникам метеорологической
природы “дыры” было трудно объяснить,
почему последняя не наблюдалась до начала
80-х годов и почему в 80-х она появилась
и стала усиливаться год от года. В октябре
1987 года были получены данные, которые
показали, что к антропогенному загрязнению
атмосферы явление “озоновой дыры” имеет
самое прямое отношение.20
Возникновение “озоновых дыр”
(сезонное уменьшение содержания озона
вдвое и более) впервые наблюдали в конце
70-х годов над Антарктидой. В последующие
годы длительность существования и площадь
“озоновых дыр” росли, и к настоящему
времени они уже захватили южные регионы
Австралии, Чили и Аргентины. Параллельно,
хотя и с некоторым запозданием, развился
процесс истощения озона над Северным
полушарием. Вначале 90-х годов наблюдали
20 – 25 % его уменьшения над Скандинавией,
Прибалтикой и северо-западными областями
России. В отличных от приполярных широтных
зон истощение озона менее выражено однако
и здесь оно является статистически достоверным
(1,5–6,2% за последнее десятилетие).21
Истощение озонового слоя может
оказать значительное влияние на экологию
Мирового океана. Многие из имеющихся
в нем систем испытывают стресс уже при
существующих уровнях естественной ультрафиолетовой
радиации, и увеличение ее интенсивности
для некоторых из них может оказаться
катастрофическим. В результате воздействия
ультрафиолетового излучения у водных
организмов нарушается адаптивное поведение
(ориентация и миграция), подавляются фотосинтез
и ферментативные реакции, а также процессы
размножения и развития, особенно на ранних
стадиях. Поскольку чувствительность
к ультрафиолетовой радиации разных компонентов
водных экосистем существенно различается,
то в результате разрушения стратосферного
озона следует ожидать не только уменьшения
общей биомассы, но и изменение структуры
водных экосистем. В этих условиях могут
погибать и вытесняться полезные чувствительные
формы и усиленно размножаться резистентные,
токсичные для окружающей среды, например
сине-зеленые водоросли. Эффективность
водных пищевых цепей в решающей степени
определяется продуктивностью их начального
звена – фитопланктона.22 Расчеты показывают, что в случае
25%-го разрушения стратосферного озона
следует ожидать 35%-го снижения первичной
продуктивности в поверхностных слоях
океана и 10%-го снижения во всем слое фотосинтеза.
Значимость прогнозируемых изменений
становится очевидной, если принять во
внимание, что фитопланктон утилизирует
более половины углекислого газа в процессе
глобального фотосинтеза, и лишь 10-го снижения
интенсивности этого процесса эквивалентно
удвоению выброса углекислого газа в атмосферу
в результате сжигания полезных ископаемых.
Кроме того, ультрафиолетовая радиация
подавляет продукцию фитопланктоном диметилсульфида,
играющего важную роль в формировании
облачности.
Последние два феномена
могут вызвать долговременные изменения
глобального климата и уровня Мирового
океана. Из биообъектов вторичных звеньев
водных пищевых цепей ультрафиолетовое
излучение способно непосредственно поражать
икру и мальков рыб, личинки креветок,
устриц и крабов, а также других мелких
животных. В условиях истощения стратосферного
озона прогнозируется рост и гибель мальков
промысловых рыб и, кроме того, снижение
улова в результате уменьшения первичной
продуктивности Мирового океана. В отличие
от водных организмов, высшие растения
могут частично адаптироваться к увеличению
интенсивности естественной ультрафиолетовой
радиации, однако в условиях 10-20%-й редукции
озонового слоя у них наблюдается торможение
роста, уменьшение продуктивности и изменения
состава, снижающие пищевую ценность.23
Очень важную, хотя и посредственную,
роль в формировании продуктивности сельскохозяйственных
растений играют почвенные микроорганизмы,
оказывающие значительное влияние на
плодородие почв. В этом смысле особый
интерес представляют фототрофные цианобактерии,
обитающие в самых верхних слоях почв
и способные утилизировать азот воздуха
с последующим использованием его растениями
в процессе фотосинтеза. Эти микроорганизмы
подвергаются непосредственному воздействию
ультрафиолетовой радиации. В результате
разрушения озонового слоя следует ожидать
уменьшение плодородия почв. Весьма вероятным
является также вытеснение и отмирания
других полезных форм почвенных микроорганизмов,
чувствительных к ультрафиолетовой радиации,
и размножением устойчивых форм, часть
которых может оказаться патогенными.24
Для человека естественная
ультрафиолетовая радиация фактором риска
уже при существующем состоянии озонового
слоя. Реакции на ее воздействие разнообразны
и противоречивы. Некоторые из них улучшают
состояние здоровья, другие ухудшают его.
Типичной реакцией на переоблучение глаз
является возникновение фотокератоконьюнктивита
– острого воспаления наружных оболочек
глаза (роговицы и конъюнктивы). Он обычно
развивается в условиях интенсивного
отражения солнечного света от естественных
поверхностей (снежное высокогорье, арктические
и пустынных зоны) и сопровождается болевыми
ощущениями или ощущением постороннего
тела в глазу, слезотечением, светобоязнью
и спазмом век. Ожог глаз можно получить
за 2 часа в заснеженных зонах и за 6 – 8
часов в песчаной пустыне. Длительное
воздействие ультрафиолетовой радиации
на глаз может вызвать возникновение катаракты,
дегенерацию роговицы и сетчатки и т. д.
В результате переоблучения кожи развивается
асептическое воспаление, или эритема,
сопровождающаяся помимо болевых ощущений
изменениями тепловой и сенсорной чувствительности
кожи, угнетением потоотделения и ухудшением
общего состояния. В умеренных широтах
эритему можно получить за полчаса на
открытом солнце в середине летнего дня.
Обычно эритема развивается с латентным
периодом 1 – 8 часов и сохраняется около
суток. Величина минимальной эритемной
дозы растет с увеличением степени пигментации
кожи.25
В результате разрушения стратосферного
озона следует ожидать снижения сопротивляемости
населения ряду инфекционных заболеваний.
Как минимум, в их число необходимо включить
болезни с кожной фазой развития или зависящие
от клеточного иммунитета: корь, ветряная
оспа, герпес и другие вирусные заболевания
с кожной сыпью, индуцируемые через кожу
паразитарные болезни типа малярии и лейшманиоза,
а также зависящие от клеточного иммунитета
туберкулез и некоторые грибковые заболевания.
Естественная ультрафиолетовая радиация
ответственна за основную часть опухолей
кожи, приводящих в большинстве случаев
к раку кожи. Ультрафиолетовая радиация
играет важную роль в обеспечении организма
витамина Д, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого
обмена. Дефицит витамина Д вызывает рахит
и кариес, а также играет важную роль в
патогенезе предстательной железы, дающей
высокую смертность.26 При возникновении дефицита
витамина Д необходима доза ультрафиолетовой
радиации, составляющая примерно 60 минимальных
эритемных доз в год на открытые участки
тела. Для белого населения в умеренных
широтах это соответствует ежедневному
пребыванию на открытом солнце по полчаса
в середине дня с мая по август. Интенсивность
синтеза витамина Д убывает с увеличением
степени пигментативности, у представителей
различных этнических групп может различаться
более чем на порядок. Вследствие этого
пигментация кожи может быть причиной
недостаточности витамина Д у цветных
иммигрантов в умеренных и северных широтах.
Наблюдающиеся в настоящее время увеличение
степени истощения озонового слоя свидетельствует
о недостаточности предпринимаемых усилий
по его защите.27
Состояние озонового слоя над Россией
По данным наблюдений за общим
содержанием озона (ОСО) сетью наземных
озонометрических станций Росгидромета
и станций других стран СНГ и Латвии, а
также измерений прибором Томс со спутника
Метеор - 3 практически весь период с марта
1995 г. по февраль 1996 г. характеризуется
наиболее спокойным состоянием полей
над территорией СНГ по сравнению с предыдущим
годом. Среднемесячные значения ОСО изменялись
относительно климатических норм в целом
на 5 - 20%. В марте 1995 г. среднемесячное значение
ОСО к северу от 600 с. ш. были ниже климатических
норм на 15 - 20%, над всей остальной территорией
понижение составляло только 5 - 10%, а над
районами Дальнего Востока и Камчатки
значение ОСО близки к многолетним. В апреле
среднемесячные значения ОСО над всей
территорией СНГ было ниже нормы на 5 -
10%. В мае понижение среднемесячных значений
ОСО близки к многолетним средним западнее
600 в. д. И отклонились на - 5% восточнее.
В июле отклонения среднемесячных значений
озона от многолетних средних на - 5% наблюдались
над Средней Азией, Восточной Сибирью,
Приморьем и Камчаткой. В третьей декаде
в отдельные дни над некоторыми районами
ежедневные значения отклонялись от климатических
норм до - 15%, что не превышало порога аномальности
(2,5 стандартного отклонения). В сентябре
над Украиной среднемесячные значения
ОСО близки к норме, а над остальной территорией
СНГ отмечалось отклонение на 5 - 9%. В ноябре
отклонения средних ОСО составляли - 5%
над Уралом, Сибирью, Дальним Востоком.
В декабре отклонения среднемесячных
значений ОСО от климатических норм составили
5 - 10% над Дальним востоком, Камчаткой,
Сахалином. В январе 1996 г. среднемесячные
значения ОСО были ниже нормы над всей
контролируемой территорией и составили
5 - 15% с максимумом над центральной частью
Сибири. За период с 1по 28 февраля 1996г. среднемесячные
значения ОСО над всей контролируемой
территорией были существенно ниже нормы.
Набольшие отклонения среднемесячных
значений от климатических норм наблюдались
над районами центральной Сибири и Якутии,
где они достигли - 25%. Таким образом, за
период с марта 1995 г. по февраль 1996 г. для
средних и высоких широт северного полушария
отсутствовали столь глубокие и продолжительные
отрицательные аномалии ОСО как весной
91/92 и 92/93 гг. Участие России в решении проблемы
стратосферного озона обусловлено её
международными обязательствами, вытекающими
из венской конференции о защите озонового
слоя Земли (1985 г.), Монреальского протокола
о веществах разрушающих озоновый слой
(1987 г.) ратифицированного Российской федерацией
в 1993 г. В 1994 г. РФ ратифицировала рамочную
конвенцию ООН об изменении климата, конечная
цель которой заключалась в стабилизации
концентрации парниковых газов на условиях
не оказывающих опасного воздействия
на глобальную климатическую систему.28
Проблема озонового экрана и пути ее
решения
Рассмотрим некоторые проблемы,
связанные с разрушением озона и пути
их решения.29
1.Выхлопы автомобилей.
а) замена топлива в существующем
автомобильном транспорте на экологически
более чистое.
б) переход на другие источники
энергии (например, электромобили, использование
солнечной энергии).
2. Загрязнение хлорфторуглеводородами
(холодильная техника, аэрозоли).
а) Переход от долгоживущих
фреонов на короткоживущие (меньше года).
б) снижение, а затем и полное
прекращение производства и использования
фреонов.
3. Химические удобрения.
4. Сжигание промышленного
топлива.
а) Переход на экологически
чистую энергетику.
5. Ядерные взрывы.
6. Выброс отработанных
газов при полетах высотных
самолетов и крупных ракет.
7. Добыча нефти и природного
газа.
Осознание опасности приводит
к тому, что международной общественностью
предпринимаются все новые и новые шаги
в защиту озонового слоя. Рассмотрим некоторые
из них.
1) Создание различных
организаций по охране озонового
слоя (ЮНЕП, КОСПАР, МАГА).
2)Проведение конференций.
Проблема сохранения озонового
слоя относится к глобальным проблемам
человечества. Поэтому она обсуждается
на многих форумах самого разного уровня
вплоть до советско-американских встреч
на высшем уровне (в Вашингтоне, США в декабре
1987г.) Остается лишь верить в то, что глубокое
осознание грозящей человечеству опасности
подвигнет правительство всех стран на
принятие необходимых мер по уменьшению
выбросов вредных для озона веществ.30
Заключение
Краткий обзор некоторых факторов
воздействия на природную среду показывает,
что до сих пор не установлено значение
многих химических и биохимических последствий
этого воздействия. С другой стороны, уже
сегодня можно оценить все угрожающее
многообразие антропогенного вмешательства
и наносимого им ущерба окружающей среде.
Источниками вмешательства являются:
1. Постоянное стремление
к росту производства и потребления.
2. Постоянный рост численности
населения, который приводит к
тому, что даже незначительная
нагрузка на природу в каждом
отдельном случае в целом превращается
в глобальную проблему.
3. Односторонний подход
к техническому прогрессу, который
в этом столетии привел к
появлению целого потока технических
товаров и химических продуктов,
чуждых природе, а то и враждебных ей.31