2015-04-01
1409
Комплексные наблюдения за состоянием озонового слоя над Антарктидой с помощью шаров-зондов, самолетов и спутников показали, что резкое понижение содержания озона происходит ежегодно в конце южнополярной ночи (в октябре-ноябре), когда в южном полушарии начинается весна (см. рис.3).
Рис. 3 Изменение среднемесячного содержание озона над Южным полюсом в 1995 г.
Натурные и модельные исследования проведенные в последнее время позволили представить общий механизм возникновения и эволюции озоновых дыр, который достаточно сложен и во всех деталях еще неясен.
Прежде всего он связан с особыми физико-химическими свойствами атмосферы ледяного континента. Зимой в стратосфере над Антарктидой образуется устойчивый циклон, так называемый южнополярный вихрь. Воздух внутри вихря движется по замкнутым траекториям, не выходя за его границы. По этой причине в Антарктиде зимой практически не происходит обмена воздухом между полярной и среднеширотной стратосферой. Когда внутри полярного вихря начинается даже относительно слабый процесс уничтожения озона, при отсутствии обмена воздухом с другими широтами количество его там может упасть очень значительно. Заметим, что основная масса озона поступает в полярные области из тропиков в результате меридионального переноса, прерываемого зимой циклоном. Местный же фотохимический источник озона в течение полярной ночи очень мал.
Оказавшийся внутри антарктического вихря воздух за долгую зимнюю ночь сильно охлаждается. Именно в конце зимы здесь наблюдаются самые низкие стратосферные температуры, достигающие –75 и даже – 850С. При очень низких температурах в стратосфере образуются облака, подобные перламутровым и серебристым, но из-за большой разреженности не фиксируемые оптическими методами. Эти облака состоят из ледяных кристаллов и капелек, переохлажденной жидкости (азотной, главным образом, и серной кислот). Частицы этих облаков выступают как аккумуляторы хлорсодержащих и других озоноразрушающих соединений.
В начале весны (в октябре - для Антарктиды) под действием возрастающего солнечного излучения начинается освобождение аккумулированных соединений хлора в атмосферу и концентрации Cl,ClO и других хлоросодержащих веществ растут. Из-за начавшихся циклических реакций озона с этими соединениями его концентрация резко падает. Так продолжается до тех пор, пока в ноябре не разрушится полярный вихрь и не начнется обмен воздухом со среднеширотной стратосферой, в результате чего содержание озона восстанавливается до нормы.
Таким образом, появление антарктической дыры - результат сочетания сложных геодинамических и фотохимических процессов.
Аналогичные явления отмечены и в Арктике (с весны 1986 г.), но размеры «озоновых дыр» здесь почти в 2 раза меньше антарктической.
В другой полярной области Земли Арктике - значительных и устойчивых озоновых дыр не зафиксировано, поскольку в районе Северного полюса нет единого континента и Арктика имеет сложную структуру: открытый океан, отдельные острова, материковое побережье. Потоки воздуха от различно нагретых участков поверхности не дают обраховаться стабильному зимнему циклону. Вследствие этого нет и сильного понижения температуры и не образуются стратосферные облака. А нет облаков - не работает механизм гетерогенной химии и не происходит непрерывного уменьшения концентрации озона.
Однако временные понижения концентрации озона в стратосфере происходит и над Арктикой. В феврале 1993 г. в верхней атмосфере над Арктикой наблюдалось снижение содержания озона на 10 - 40% ниже многолетней средней нормы: были отмечены небольшие по размерам зоны над Канадой, Скандинавией, Шотландскими островами (Великобританией). Кроме того, над Северо-Восточной Сибирью и Чукоткой, над прилегающими к ним морям Северного Ледовитого океана, обнаружены также локальные «мини-дыры», которые меньше антарктических озоновых дыр, не обладают их регулярностью и в которых понижение содержания озона не столь существенно (на 5-15% по сравнению с нормой).
Тем не менее основания для беспокойств по поводу появления таких озоновых дыр в северном полушарии имеются, поскольку, в отличие от безлюдной Антарктиды, эти области заселены.
1. 4. 6. Международная защита озонового слоя Земли.
Уже в конце 70-х гг., еще до обнаружения озоновых дыр, в США и Скандинавских странах развернулось широкое экологическое движение за ограничение производства ХФУ и использования аэрозольных упаковок на основе фреонов в быту и начался поиск их заменителей.
Созданная в 1974 г. Программа ООН по окружающей среде- ЮНЕП (United Nations Environment Programme-UNEP) уже в 1976 г. занялась вопросом озонового слоя, признав разрушение стратосферного озона важнейшей экологической проблемой.
Тревога мировой общественности и осознание ею неотвратимости экологической катастрофы, к которой может привести разрушение озонового слоя Земли, периодические исследования содержания озона в атмосфере, проводимые под эгидой ЮНЕП, обеспечили основу для международных переговоров, поскольку проблема носит глобальный характер. Была принята Международная конвенция об охране озонового слоя (Вена, весна 1985 г.) и Монреальский протокол к ней (сентябрь, 1987 г.). Венская конвенция (ВК) и Монреальский протокол (МП), а также поправки к Протоколу, принятые в Лондоне (1990 г.), Копенгагене (1992 г.) и Вене (1995 г.) предусматривали замораживание и последующее сокращение наиболее опасных для озонового слоя веществ. Полностью выпуск ХФУ должен быть прекращен к 2001 г.
Как отмечается в документах Секретариата ВК и МП, наибольшую озабоченность в свете рассматриваемой проблемы вызывают развивающиеся страны и страны с переходной экономикой, потребление которыми ОРВ составило в 1995 г. около 150 млн. тонн. При этом в общей сложности потребление ОРВ в развивающихся странах за последние 10 лет возросло примерно на 50%. Одни из них, такие как Египет, Индонезия, Турция, Мексика, Чили и некоторые другие, сократили потребление ОРВ, в то же время такие крупные страны, как Индия, Китай, Филиппины, увеличили его. В настоящее время примерно 25% населения планеты почти завершили процесс поэтапного сокращения использования ОРВ в соответствии с требованиями МП, остальным 75% еще предстоит пройти этот путь. Результат этих мер не замедлил сказаться: уже в 1990 г. прекратился рост содержания хлоридов в атмосфере Земли. А с 1994 г. наметился даже некоторый спад. Тем не менее хлоридов уже накопилось немало, и они продолжают поступать, поэтому толщина слоя озона сможет удвоиться (то есть вернется к уровню 1979 г.) только примерно через 50 лет. И есть надежда, что озоновые дыры все-таки будут со временем «заштопаны».
День принятия МП-16 сентября по инициативе ЮНЕП с 1995 г. объявлен Международным днем защиты озонового слоя нашей планеты.
1. 4. 7. Озоновый щит над Россией.
Аномалии в озоновом слое над территорией России впервые были отмечены в начале 90-х гг., особенно значительными они стали в последние годы.
Так, в январе 1996 г. озоновая дыра с 20%-ным дефицитом озона наблюдалась в северо-западных областях России, причем над С.-Петербургом содержание озона составило 190-220 единиц Добсона. Это происходило в условиях, когда из-за особенностей атмосферной циркуляции большой регион оказался блокированным от богатых озоном областей, в результате чего фотохимическое разрушение озона не компенсировалось его поступлением оттуда.
По данным Центральной аэрологической обсерватории Роскомгидромета, в марте-апреле 1997 г. над Сибирью (особенно над Якутией) содержание озона едва достигало 35% от нормы, в районе Мурманска и Архангельска дефицит озона составил 25%.
Россия к моменту принятия МП (конец 80 гг.) находилась среди крупнейших мировых производителей и потребителей главных ОРВ. Пик их производства в России пришелся на 1990 г. и составил тогда 20% от мирового производства. В настоящее время в России выделяется пять основных секторов потребления ОРВ: аэрозоли-46%, Холодильники-27%, растворители-14%, пенопласты-11% и огнетущители-2%.
На момент подписания ВК и МП СССР, один из их учредителей, однозначно характеризовался как промышленно развитая страна, от которой ожидалось, что она проведет поэтапное сокращение потребления ОРВ наряду с другими промышленно развитыми странами без какой-либо помощи с их стороны. Однако с распадом СССР в 1991 г. и переходом России к рыночным механизмам экономики обнаружилось ее хозяйственная несостоятельность, а социально-политические перемены поставили так много проблем, что Россия в первые годы после распада Союза не могла полностью осуществлять мероприятия, предусмотренные МП. В настоящее время благодаря усилиям правительства России, а также помощи, оказываемой международными фондами, положение меняется в лучшую сторону. Выполняя принятые на себя обязательства по международным соглашениям, регулирующим производство ОРВ, Россия неуклонно снижает объемы их производства. Это следует из таблицы 1.
Таблица 1
Объемы производства ОРВ (т) в Российской Федерации
Годы Фреоны Галоны
1990 110140 4250
1996 12122 222
Ряд крупнейших в мире предприятий-потребителей ОРВ-перешли на использование альтернативных озонобезопасных веществ. Для ряда крупнейших потребителей фреонов их заменой стали углеводородные пропелленты (УВП). Уже более 80% производимых в мире аэрозольных упаковок содержит УВП. На эту технологию в 1994г. перешли крупнейший в России Казанский завод аэрозольных упаковок и ря других прежприятий. Впрочем, УВП нельзя считать достойной заменой фреонов ввиду их взрывоопасности, поэтому работы по созданию новых пропеллентов в этом секторе продолжаются. В холодильной технике также нет пока идеальных заменителей фреонов. Наилучшим в настоящее время считается хладагент ХФУ-13 с нулевым озоноразрушающим потенциалом, однако он относится к парниковым газам (его потенциал глобального потепления в несколько тысяч раз выше, чем углекислого газа).
Разработка экологически безопасных хладагентов продолжается. Имеются предложения по замене фреона-11 циклопентантом. Созданы хладагенты С-1 и С-10, которые можно использовать совместно с применяемыми в российских и зарубежных холодильных агрегатах хладагентами, что позволяет производить их замену без конструктивных переделок самих агрегатов. Эти хладагенты имеют практически нулевой озоноразрушающий потенциал и низкий потенциал глобального потепления.
