Озоновые дыры

Озоновые дыры оо ао Оз новая дыр  — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX   века   всё   возрастающее   воздействие   антропогенного   фактора   в   виде выделения   хлор­   и   бромсодержащих   фреонов   привело   к   значительному утончению озонового слоя. Согласно   другой   гипотезе,   процесс   образования   «озоновых   дыр»   в значительной мере естественный и не связанный исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки   и   даже   сотни   лет.   Поэтому   затягивание   озоновой   дыры   не   стоит ожидать ранее 2048 года.  Основными разрушителями озона являются фреоны. Это утверждение справедливо   для   средних   и   высоких   широт.   В   остальных   хлорный   цикл ответственен   только   за   15­25   %   потерь   озона   в   стратосфере.   При   этом необходимо отметить, что 80 % хлора имеет антропогенное происхождение. То есть вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. И при имевшейся тенденции к увеличению производства фреонов до вступления в  действие  Монреальского  протокола  (10 %  в год) от 30  до 50 % общих потерь   озона   в   2050   году   обуславливалось   бы   воздействием   фреонов.   До вмешательства   человека   процессы   образования   озона   и   его   разрушения находились   в   равновесии.   Но   фреоны,   выбрасываемые   при   человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона.   Что   же   касается   полярных   озоновых   дыр,   то   здесь   ситуация совершенно   иная.   Механизм   разрушения   озона   в   принципе   отличается   от более высоких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм   галогенсодержащих   веществ   в   оксиды,   которая   протекает   на поверхности   частиц   полярных   стратосферных   облаков.   И   в   результате практически   весь   озон   разрушается   в   реакциях   с   галогенами,   за   40­50   % ответственен хлор и порядка 20­40 % — бром.Иногда утверждается, что, так как молекулы фреонов намного тяжелее азота и кислорода, то они не могут достигнуть стратосферы в значительных количествах.   Однако   атмосферные   газы   перемешиваются   полностью,   а   не расслаиваются   или   сортируются   по   весу.   Оценки   требуемого   времени   для диффузионного расслоения газов в атмосфере требуют времён порядка тысяч лет.   Конечно,   в   динамической   атмосфере   это   невозможно.   Процессы вертикального   массопереноса,   конвекции   и   турбулентности   полностью перемешивают атмосферу ниже турбопаузы намного быстрее. Поэтому даже такие тяжёлые газы, как инертные или фреоны, равномерно распределяются в атмосфере, достигая, в том числе и стратосферы.   Экспериментальные   измерения   их   концентраций   в   атмосфере подтверждают   это   (см.   приложение).   Также   измерения   показывают,   что требуется   порядка   пяти   лет   для   того   чтобы   газы   выделившиеся   на поверхности Земли достигли стратосферы, см. второй график справа. Если бы газы в атмосфере не перемешивались, то такие тяжёлые газы из её состава как аргон   и   углекислый   газ   образовывали   бы   на   поверхности   Земли   слой   в несколько   десятков   метров   толщиной,   что   сделало   бы   поверхность   Земли необитаемой. К счастью это не так. И криптон с атомарной массой 84, и гелий с атомарной массой 4, имеют одну и ту же относительную концентрацию, что около   поверхности,   что   до   100   км   высоты.   Конечно,   всё   вышесказанное справедливо только для газов, которые относительно стабильны, как фреоны или   инертные   газы.   Вещества,   которые   вступают   в   реакции,   а   также подвергаются различным физическим воздействиям, скажем, растворяются в воде, имеют зависимость концентрации от высоты. Есть мнение, что природные источники галогенов, например вулканы  или океаны, более значимы для процесса разрушения озона, чем  произведённые человеком. Не подвергая сомнению вклад природных  источников в общий баланс галогенов, необходимо отметить, что в  основном они не достигают стратосферы ввиду того, что являются  водорастворимыми. Например, хлорид­ионы и хлороводород  вымываются из атмосферы, выпадая в виде дождей на землю.  Поэтому они не принимают участия в разрушении стратосферного  озона. Даже редкое по своей силе извержение вулкана Пинатубо в июне 1991 года вызвало падение уровня озона не за счёт высвобождаемых  галогенов, а за счёт образования большой массы сернокислых  аэрозолей, поверхность которых катализировала реакции разрушения  озона. К счастью, уже через три года практически вся масса  вулканических аэрозолей была удалена из атмосферы. Таким образом,  извержения вулканов являются сравнительно краткосрочными  факторами воздействия на озоновый слой, в отличие от фреонов,  которые имеют времена жизни в десятки лет.