Озоновая дыра

Многие помнят как в детстве была на слуху такая проблема как озоновая дыра. Сколько было споров о реальности проблемы, о том как её решить, и что же вообще теперь делать. Как много было заявлений что это не правда, как много было обсуждений этого. Были утверждения, что машины и выхлопные газы расширяют озоновую дыру, что ракеты прокалывают озоновый слой и т.д. и т.п.

А потом как-то всё затихло. Хотите с сегодняшнего времени посмотреть назад и разобраться, что же это такое было?

С чего всё началось. Банально: я читал книги Карла Сагана, американского астронома, астрофизика. И в одной из своих книг он немного затронул тему озоновой дыры. Конечно же у меня флешбэком всплыло в памяти это словосочетание из детства. И мне очень захотелось разобраться, а что же это было: фейк - не фейк, осталась ли эта дыра и мы к ней привыкли или её и не было никогда..

История

В 1974 г. Шервуд Роуланд и Марио Молина заявили о разрушительном влиянии на озоновый слой ХФУ, ежегодно выбрасываемых в стратосферу миллионами тонн. Последующие эксперименты других ученых в мире подтвердили их открытия. В 1995 г. Шервуд Роуланд и Марио Молина получили Нобелевскую премию по химии за эту работу.

К 1978 г. производство аэрозолей с ХФУ было запрещено в США, Канаде, Норвегии и Швеции. Между тем большая часть выпускаемого в мире ХФУ используется для другого. Содержание хлора в атмосфере увеличилось с момента, когда Роуланд и Молина забили тревогу, в два раза, а с 1950 г. – в пять раз.

Антарктическое управление Великобритании проводит замеры озонового слоя в стратосфере. В 1985 г. полярники дали информацию: в весенний период количество ��зона упало почти до половины величины, наблюдавшейся несколькими годами раньше. Это открытие подтвердил спутник НАСА. Антарктическая озоновая дыра возникает каждую весну с конца 1970-х гг. Позднее в самой озоновой дыре было зафиксировано повышенное содержание химически активного хлора, что указывало на связь с ХФУ.

Озон

Я не химик и решил просто погуглить с самого начала, а что такое Озон?

Озон — это молекула, состоящая из трёх связанных атомов кислорода, его химическая формула — O₃. Кислород бывает атомарным - это О или молекулярным - это О₂. Ещё один замечательный факт: мы дышим воздухом и часто говорим: "дышим кислородом". Это не верно, так в нашем воздухе кислорода около 22% и около 77% азота. fun fact!

Атмосферный озон является продуктом воздействия солнечного излучения на атмосферный (О₂) кислород. Более точно - поглощение фотонов UVC. Также он появляется и благодаря разрядам молний. При воздействии на молекулярный кислород, происходит его разделение на атомарный кислород. Он очень активный и сразу же вступает в реакцию с ближайшими молекулами. Для этого нужен катализатор, в атмосфере полно всякого. Если рядом молекулярный кислород (О₂), то он с ним вступает в реакцию и получается (O₃). Получившийся озон поглощает ультрафиолетовое излучение и распадается на (О₂) и (O). Затем атом кислорода снова соединяется с молекулой кислорода. Такой круговорот.

В таком балансе всё бы и вращалось, но есть вещества, которые разрушают озон помимо ультрафиолетового излучения, что приводит к дисбалансу системы. И самое плохое, что некоторые вещества техногенного происхождения, которые туда попадают из-за деятельности человека, особенно Хлор и Бром.

Считается, что озон единственный атмосферный газ, который поглощает ультрафиолетовое излучение. Он оберегает нас от солнечного ультрафиолета. Ещё есть тропосферный озон, который находится у нас, намного ниже, является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждает растения. Выходит очень интересная ситуация, что один и тот же озон имеет разное влияние на жизнь на планете. Жаль, что озон снизу не переместить в атмосферу.

Хлорфторуглероды ХФУ

Изначально холодильники использовали токсичные газы в качестве вещества по переносу тепла - хладогенов. В 1900х годах случались даже смерти, связанных с утечкой хладогена из холодильников, американские корпорации начали работу по разработке более безопасной, нетоксичной альтернативы. Так и был изобретён ХлорФторУглерод (ХФУ). Он отлично подходил для применений в холодильниках. Этот газ можно было вдыхать без опаски за здоровье. Его начали использовать и в баллончиках аэрозоля в производстве пенопластов, и даже в микроэлектронике. Самым знаменитым брендом стал фреон, торговой марки фирмы DuPont. Он применялся несколько десятилетий и казался совершенно безвредным.

В результате того, что ХФУ в основном нетоксичны, они быстро стали предпочтительным хладагентом в крупных системах кондиционирования воздуха. Кодексы общественного здравоохранения в городах были пересмот��ены, чтобы определить хлорфторуглероды в качестве единственных газов, которые могут использоваться в качестве хладагентов в общественных зданиях.

Эти молекулы не прилипают к телу, отскакивают от стен и могут долгое время блуждать по заводу или квартире. А потом вылетают на улицу. Они практически инертны, не распадаются и не вступают в реакции с другими молекулами.

На высоте озонового слоя молекулы ХФУ под действием ультрафиолетового излучения разлагаются с образованием атомарного хлора.

Хлор

Простое вещество хлор (Cl, при нормальных условиях). Простое вещество хлор - ядовитый удушающий двухатомный газ (Cl₂) желтовато-зелёного цвета, тяжелее воздуха, с резким запахом и сладковатым, «металлическим» вкусом (уж не знаю кто его пробовать решил..).
Хлор очень химически активен — он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы. 

Атом хлора отщепляет атом кислорода от молекулы озона, образуя молекулу ClO. Этот ClO также может отщеплять атом кислорода от другой молекулы озона. Хлор может повторить этот цикл. Один атом хлора будет непрерывно разрушать озон (то есть выступать в роли катализатора) в течение двух лет (время, необходимое для переноса обратно в тропосферу). Один атом хлора способен вступить в реакцию в среднем с 100 000 молекул озона, прежде чем он будет выведен из каталитического цикла.

Опасности

Не только ХФУ и Хлор разрушают озоновый слой. Есть и другие вещества, которые из-за человеческой деятельности разрушают озоновый слой. Чем это может грозить и есть ли реальная опасность?

Последствие ультрафиолетового облучения – рак кожи. В наши дни регистрируется в 10 раз больше злокачественных опухолевых заболеваний кожи, чем в 1950-е гг (отчасти это объясняется лучшей диагностикой и статистикой, но и облучение тоже влияет - это доказано).

Ещё разрушение иммунной системы – нашего встроенного механизма борьбы с болезнями – является так же следствием ультрафиолетового облучения.

Фитопланктон, крохотные одноклеточные растения в поверхностном слое воды. Они не могут уйти на глубину, чтобы спастись от УФ-излучения, поскольку их существование зависит от солнечного света. По результатам экспериментов, УФ излучение губительно сказывается на фитопланктоне, который обитает в Атлантике и других частях Мирового океана. Гибель фитопланктона не только провоцирует лавину негативных последствий в пищевой цепочке океанской фауны, но и вносит вклад в глобальное потепление, поскольку именно фитопланктон усваивает огромное количество углекислоты из воздуха. Вот и взаимосвязь между озоновой дырой и нагреванием Земли.

Почему полюса?

Озоновая дыра формируется преимущественно над Южным полюсом (Антарктидой) из-за сильного полярного вихря — устойчивого вихря холодных стратосферных ветров зимой. Он изолирует воздух над полюсом, препятствуя притоку озона извне. Низкие температуры (ниже -78°C) приводят к образованию полярных стратосферных облаков, на которых активируются реакции с хлором.

Над Арктикой дыры меньше и менее стабильны, так как вихрь слабее, а температуры выше из-за близости суши и океанов. Антарктида холоднее и изолированнее, что усиливает эффект. Однако она там есть и она достаточно большая.

с сайта nasa

Альтернативные мнения

Мало почитать просто понравившуюся теорию и поверить в неё. Настоящее знание приходит при анализе разных, желательно противоположных, мнений. Поэтому я решил изучить и мнения, которые говорят, что озоновая дыра - это не серьёзная проблема или вообще не проблема. Плоскоземельщиков и им сочувствующих брать не буду, а только то, что имеет какие то научные обоснования.

Альтернативные мнения о безвредности озоновой дыры исходят от скептиков, утверждающих, что это естественный сезонный феномен, а не катастрофа от фреонов.  Временное истончение озона над Антарктидой в сентябре-ноябре, которое повторяется ежегодно независимо от фреонов. Озон быстро восстанавливается, а слой в целом стабилен и защищает Землю миллионы лет.

Фреоны якобы не доходят до стратосферы в опасных количествах, а дыра связана с природными процессами, как полярный вихрь или солнечная активность. 

Хлор из вулканических выбросов и брызг морской воды повинен в разрушении озона.

Одна гипотеза утверждает, что от УФ-излучения защищает не озон, а кислород атмосферы, делая истончение безвредным для жизни и здоровья.

Эти гипотезы интересны и ссылки на них есть ниже, как и на общепринятою, о разрушении слоя озона ХФУ.

А теперь факты о размере

На сайте NASA есть статистика замеров с 1979 по 2024 год. Чем не факты? Вот что я нашёл там. С 1979 года до 2000 года дыра по площади увеличилась с 1.1 млн. кв. км. до 29 млн. кв. км. С 2000 по 2025 год дыра стала уменьшаться до 22.9 млн. кв. км.

Послесловие

У меня сложилось мнение, что проблема действительно есть, но в настоящее время ситуация стала улучшаться, хотя и не сильно. В мнения, что это фейк, а не проблема я не поверил, так как найденные мною подтверждения утверждают об обратном и факты весьма убедительные. Приглашаю тех, кто более подкован в этом вопросе в комментариях обсудить этот феномен и найденную мною информацию. Я думаю, что на Хабре есть достаточно толковых специалистов, кто поможет более точно взглянуть на эту проблему.

Литература:

1. Карл Саган (https://ru.wikipedia.org/wiki/Саган,_Карл)

2. Озон (https://en.wikipedia.org/wiki/Ozone?ysclid=mhep7o5z1e503263801)

3. Воздух (https://ru.wikipedia.org/wiki/Воздух)

4. Хлорфторуглероды (https://ru.wikipedia.org/wiki/Хлорфторуглероды)

5. Хлор (https://ru.wikipedia.org/wiki/Хлор)

6. Разрушение озонового слоя (https://en.wikipedia.org/wiki/Ozone_depletion?ysclid=mheugb08w1327611541)

7. Озоновая дыра (https://cyclowiki.org/wiki/Озоновая_дыра)

8. Почему над Антарктикой часто появляются озоновые дыры?(https://www.techinsider.ru/editorial/677053-pochemu-ozonovye-dyry-v-osnovnom-obrazuyutsya-nad-antarktikoy/)

9. Озоновый слой и миф об опасности из космоса (https://www.nkj.ru/archive/articles/8255/)

10. Появление озоновых дыр не связано с деятельностью человека (https://www.pravda.ru/science/1116817-ozon_hole/)

11. Debunking Ozone Depletion Myths: The Truth Behind CFCs and the Montreal Protocol (https://climatefactchecks.org/debunking-ozone-depletion-myths-the-truth-behind-cfcs-and-the-montreal-protocol/)

12. Ozone: The Hole Truth (https://www.heritage.org/environment/commentary/ozone-the-hole-truth)

13. Antarctic Ozone Hole Maximum, 1979-2024 (https://svs.gsfc.nasa.gov/31320/)

14. Images, data, and information for atmospheric ozone (https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/statistics/annual_data.html)