Разрушение озонового слоя Земли

Глобальные изменения климата и хозяйственная деятельность человека влияют на уровень интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца, достигающего поверхности Земли. Они приводят к уменьшению толщины слоя озона в атмосфере, который полностью поглощает ультрафиолетовое излучение с длинами воли меньше 290 им (1 нм = 10~⁹ м), рентгеновские лучи, гаммаи космическую радиацию и, таким образом, защищает живые организмы, обитающие на нашей планете, от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей. Внимание к проблеме озонового слоя планеты ученые стали проявлять с середины 70-х гг. XX в.

Содержание озона в атмосфере и его роль.

Озон образуется из кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца с длиной волн до 185 нм: в результате фотохимической реакции молекулярный кислород 02 соединяется с атомарным кислородом О. Более длинные волны (200—300 нм), напротив, способствуют распаду молекул озона. Образование и распад озона в атмосфере находятся в динамическом равновесии.

Процесс образования озона под действием ультрафиолетового излучения называется фотолизом. Под воздействием солнечных лучей ежесекундно в атмосфере образуется 5—6 т озона, но процесс его разрушения идет быстрее. Общая масса озона составляет всего 3 млрд т, т. е. его содержание в атмосфере невелико. Если бы весь содержащийся в атмосфере озон привести к нормальному давлению при температуре 0 °C, то средняя толщина его слоя составила бы 3 мм. Около 90% общего количества озона содержится на высотах от 10—17 до 50 км (в зависимости от широты и времени года). Этот слой атмосферы называют озоновым слоем, или озоносферой. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высоте 20—25 км. Таким образом, основная доля озона в атмосфере приходится на стратосферу, и лишь небольшое количество — на тропосферу.

Атмосферный озон в тех количествах, в которых он содержится в стратосфере Земли, выполняет защитную функцию и этим приносит огромную пользу. Озоновый слой защищает от коротковолновой ультрафиолетовой солнечной радиации.

Озон отличается высокой окислительной способностью, которая выражается, в частности, в сильном стерилизующем действии: в озоне гибнут не только бактерии, но и грибы, и вирусы. Таким образом, озоновый слой является мощным санитарным барьером для защиты земных организмов от космического влияния.

Озон выполняет еще одну важную функцию, влияя на тепловой режим стратосферы. Озоновый слой поглощает часть инфракрасного излучения Земли, в результате чего стратосферный воздух нагревается и в стратосфере поддерживается определенная равновесная температура. В свое время, когда озоновый слой был более мощным, он задерживал до 20% теплового излучения Земли. Уменьшение озонового слоя в настоящее время ведет к изменению теплового равновесия в атмосфере в целом. К тому же концентрация озона в слое стала крайне неравномерной, вследствие чего он прогревается неравномерно, а перепады температуры, даже очень небольшие, способствуют перемещению огромных масс воздуха с образованием атмосферных фронтов, циклонов и т. д.

Однако тропосферный (приземный) озон опасен для живых организмов, обитающих на Земле. Он является основным компонентом токсичного смога. В растениях озон разрушает клеточные мембраны листьев и игл, что приводит к вымиранию лесов. Его негативное воздействие проявляется и в потере урожаев сельскохозяйственных культур. Особенно неблагоприятно озон влияет на водоросли, находящиеся в основе пищевых цепей водных экосистем. У человека и животных озон отрицательно воздействует на дыхательные пути, вызывает головные боли, усталость, раздражение глаз и слизистых оболочек, снижает сопротивляемость инфекционным заболеваниям легких и верхних дыхательных путей. Поэтому при повышении концентрации озона в зоне дыхания людей возникает опасность, в связи с которой людям, страдающим аллергическими заболеваниями, сердечно-сосудистой недостаточностью, пожилым людям и детям рекомендуется в дневные часы избегать физических нагрузок и не находиться на открытом воздухе. В помещениях озон долго не сохраняется: разрушается в течение 15 мин.

Озоновый слой в атмосфере утончается, а его концентрация у Земли увеличивается. В стратосфере концентрация озона достигает 400—700 мкг/м³. Средний показатель содержания озона вблизи поверхности Земли составляет в настоящее время примерно 40—80 мкг/м³ воздуха. Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе равна 30 мкг/м³, а разовая предельно допустимая норма — 160 мкг/м³.