Озон — это одна из аллотропных разновидностей элементарного кислорода. В стратосфере он образует защитную оболочку, называемую озоновым слоем. В последние десятилетия наблюдается потеря озона в этом слое. Это явление особенно заметно в приполярных регионах и представляет собой серьезную угрозу для обитающих там живых организмов. Растущая потеря озона в озоносфере получила название озоновой дыры и в настоящее время является одной из ключевых глобальных климатических проблем.
Почему важен озоновый слой?
В результате длительного воздействия радиации (в основном ультрафиолетового излучения) вокруг земного шара образовалась оболочка воздуха, содержащая повышенное количество озона в своем составе. Ее называют озоносферой. Часто можно встретить и термин «озоновый слой». Он простирается на высоту от 10 до 60 километров. Озоновый слой является естественным защитным фильтром. Ультрафиолетовое излучение, достигающее Земли, состоит из трех основных компонентов:
- УФ-A: составляет около 7 % солнечного излучения. Охватывает длины волн от 315 до 400 нм. Не представляет опасности для живых организмов. Иногда излучение УФ-А упоминается даже как полезное, поскольку во время принятия солнечных ванн оно способствует синтезу определенных витаминов.
- УФ-B: на этот вид излучения приходится около 1,5 % от общего потока солнечного излучения. Охватывает длины волн от 280 до 315 нм. Длительное воздействие этого типа излучения может иметь отрицательные последствия для живых организмов, включая животных и растения.
- УФ-C: составляет всего 0,5 % солнечного излучения. УФ-С излучение соответствует длинам волн ниже 280 нм. Этот тип излучения является самым опасным. С ним на Землю поступает наибольшее количество энергии, которая оказывает разрушительное воздействие на живые организмы.
Молекулы озона, составляющие озоновый слой, обладают способностью поглощать излучение в диапазоне от 200 до 315 нм, поэтому они поглощают вредное УФ-В и УФ-С излучение, но не способны поглощать УФ-А излучение. Благодаря этим свойствам озоносфера и содержащийся в ней озон защищают живые организмы от вредного излучения и позволяют им безопасно функционировать.
Причины возникновения озоновой дыры
Озоновый слой, окружающий земной шар, очень тонкий. В определенных районах, в основном из-за антропогенной деятельности, наблюдается локальное снижение концентрации озона. Важно помнить, что озоновая дыра — это не «дыра» в прямом смысле слова. Среди причин, ведущих к разрушению озоносферы и, следовательно, к образованию озоновой дыры, можно назвать:
- Выброс в стратосферу химических веществ, вызывающих окисление озона. В эту группу входят, в частности, метан и углеводородные растворители. Характерной особенностью этих веществ является низкая температура кипения, т. е. высокая летучесть. В газообразном состоянии они попадают в атмосферу, откуда с помощью воздушных потоков перемещаются в стратосферу. Пары этих соединений затем взаимодействуют с озоном и кислородом, содержащимися в озоносфере. В результате происходящих процессов концентрация озона снижается.
- Выбросы веществ, катализирующих разложение озона до молекулярного кислорода. Эти соединения особенно опасны для стратосферного озонового слоя. Особенно агрессивны производные углеводородов, содержащие в своей структуре элемент из 17 группы периодической таблицы, т. е. галоидные производные. Эти соединения обладают способностью каталитически расщеплять большое количество озона, не изменяя структуру своей молекулы. В эту группу в первую очередь входят так называемые фреоны и галоны, которые широко применялись в прошлые десятилетия, например, в качестве хладагентов в холодильниках. Хотя их постепенно и выведено из употребления, последствия попадания фреонов, галонов и подобных соединений в стратосферу ощущаются еще в течение примерно 20–30 лет. Эти соединения, попадая в стратосферу, расщепляются под воздействием ультрафиолетового излучения, в результате чего, помимо прочего, выделяется хлор. Именно этот элемент разрушает озон.
Влияние озоновой дыры на людей и окружающую среду
Вот уже несколько лет во всем мире растет осведомленность о проблеме образования и расширения озоновой дыры. К настоящему времени принят ряд мер по минимизации последствий выброса огромного количества загрязняющих веществ в атмосферу. Возникающие в результате этого потери озона уже имеют серьезные последствия как для людей, так и для окружающей среды.
Меньшее количество озона в стратосфере приводит к тому, что на Землю попадает больше ультрафиолетового излучения, включая УФ-А и УФ-В. Длительное воздействие их приводит в первую очередь к поражению кожи, которая особенно подвержена раздражению и ожогам. Частое воздействие солнечного света может привести к дегенеративным изменениям в клетках, волокнистых тканях и кровеносных сосудах. Ультрафиолетовое излучение может вызвать рак кожи, а именно меланому. Помимо поражений кожи, он также может вызывать заболевания глаз, включая катаракту, и общее ослабление иммунной системы человека, что приводит к повышенной восприимчивости к вирусным или паразитарным инфекциям.
Не меньшее влияние на окружающую среду оказывают изменения, вызванные истощением озонового слоя. В результате этого явления может произойти изменение климата, например, повышение температуры Земли, расширение пустынных территорий или увеличение испарения. Как и люди, животные также подвержены кожным заболеваниям. Хотя подавляющее большинство из них защищено слоем меха, открытые части тела, тем не менее, подвергаются сильному воздействию радиации. Кроме того, ослабление общего иммунитета животных, может привести к вымиранию некоторых видов. Другими жертвами озоновой дыры являются растения. Их надземные части настолько хрупки, что агрессивное ультрафиолетовое излучение легко повреждает их. Исчезновение некоторых растений с поверхности Земли, приведет к нарушению всей экосистемы. Помимо прочего, растения поддерживают влажность почвы, и их отсутствие вызовет появление большего количества пустынных территорий и значительное снижение количества урожая, собираемого с возделываемых полей.