Нас интересует такое явление, как «озоновая дыра» или «дыры».
Наташа, Ирина — школьницы из Ростова-на-Дону
Отвечает Н. Ф. Реймерс, доктор биологических наук, председатель Бюро Экологического союза СССР
Пожалуй, никогда раньше ученые не были так смущены, а отчасти и напуганы, как в минувшие 60-е — 70-е годы. Они вдруг, буквально за считанные месяцы осознали, как хрупка природа нашей маленькой по космическим масштабам планеты. И звучавшие предостережения 50-х годов (всегда есть гении, которые верно предвидят будущее за десятилетия, а то и за столетия до свершения событий) стали тревожной многоголосицей. «Маленькая планета Земля» — это стало не метафорой, не эмоциональным восприятием космонавтов, увидевших общечеловеческий дом с огромной высоты околоземных орбит и даже с Луны. «Самоубийство человечества!» — такие заголовки и возгласы были нередки даже в «сухих» научных журналах, переполненных химическими формулами и математическими символами.
Причины для паники были две. Первая — в результате ядерных испытаний радиоактивный фон на планете рос угрожающими темпами. Стало ясно: и без атомной войны, только в результате безумной гонки вооружений мир подходит к грани катастрофы. И прежде всего это было заметно в условиях Севера. Радиоактивные вещества быстро накапливались в костях северных оленей, в северной растительности, у северян. Угроза была так очевидна, столь реальна и ощутима для всех — от радиации никак нельзя уберечься и нигде невозможно спрятаться, — что мировое сообщество, руководители подавляющего большинства стран мира быстро пришли к соглашению о запрещении ядерных испытаний в атмосфере. Лишь Китай и Франция продолжали упорствовать. Но волей-неволей и их атомные аппетиты уменьшились. И сейчас даже самые ярые сторонники атомного оружия понимают, что его применение означало бы всеобщую гибель — и «победителей» и «побежденных», — по Земле прошел бы огненный смерч, а затем наступила бы суровая, беспросветная ядерная зима. Жизнь на планете, может быть, и сохранилась бы, но человечество едва ли имело бы шанс выжить. Тем более не сохранилась бы современная цивилизация. Скорее всего оставшиеся в живых люди постепенно вымерли бы.
Начавшееся интенсивное изучение тонких атмосферных процессов вызвало к жизни вторую причину для тревожных предположений, связанную с озоновым экраном, или, как его еще называют, с озоновым щитом планеты. На самом деле это и не экран и не щит, а очень толстое, но крайне рыхлое газовое покрывало, защищающее поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Расположено оно в верхних слоях атмосферы — в стратосфере, на высотах от 7— 8 на полюсах, 17—18 километров на экваторе и Примерно до 50 километров над земной поверхностью. Гуще всего озон в слое 22—24 километров над Землею. Составлено озоновое покрывало очень небольшим скоплением упомянутого газа озона, имеющего тот же химический Символ, что и кислород — но не два атома кислорода в составе молекулы, а три. Если сжать весь стратосферный озон, получится слой всего в 3 миллиметра толщиной. Однако эти 3 миллиметра играют большую роль в жизни планеты. Без них жизнь сохранилась бы лишь в глубинах вод (глубже Юм) ив тех слоях почвы, куда не проникает солнечная радиация. На поверхности Земли при отсутствии озонового щита она постепенно была бы уничтожена воздействием губительных ультрафиолетовых лучей Солнца, впрочем, тех самых, что в умеренном количестве дают нам красивую смуглость загара.
Паника же в ученом мире возникла потому, что никто ничего точно не знал. Содержание озона в столь рыхлом его слое да еще и на высотах во многие километры измерить было очень трудно. Надежда была на знание цепей химических реакций и математическое моделирование процессов. Но оказалось, что в на вид столь однородной и такой прозрачной атмосфере идет сразу более 150 взаимосвязанных химических реакций. Моделирование давало огромный разброс конечных результатов. Уверенно ничего сказать было нельзя. Худшие варианты были очень тревожными. Выходило, что озоновый экран может исчезнуть полностью.
Никаких проблем! — отвечали мрачным пессимистам всегда бодрые оптимисты. — Лучшие варианты расчетов дают снижение концентрации озона всего в 16,5 процента (а потом выяснилось — и того меньше, около 6—7 процентов). Худшие варианты будто бы никогда не сбываются! Разница же в потоке ультрафиолетовых лучей между умеренными широтами и тропиками почти шестикратная. И ничего! Процветает жизнь в тропических странах. Не гибнет. Достаточно и одной десятой современной концентрации озона в стратосфере, чтобы защитить жизнь на поверхности планеты...
Прибавка заболевании раком кожи в соотношении один процент снижения концентрации озона на два процента увеличения числа случаев рака — да это же пустяк — меньше загорайте на солнце! Не так уж и част рак кожи от солнечного ультрафиолета — единицы на многие сотни, а то и тысячи. (На самом же деле около двух третей человечества страдает от кожных болезней, но в развивающихся странах они связаны главным образом с недостатками питания, а в развитых странах их основная причина — неумеренное использование косметики: даже шампуни в смеси с хлорированной водопроводной водой дают диоксин, вызывающий рак. Недаром сейчас в цивилизованном мире уже становится не модным делать грубый макияж.)
В литературе об озоновом экране начался сумбур. Одни что-то доказывали, другие опровергали. И тут не было особой вины ни тех, ни других. Человечество столкнулось с очень сложной проблемой. Наука к ее решению не была готова. Вообще в последнее время мы знаем о мире вокруг нас значительно меньше, чем требует реальная, быстро текущая жизнь.
Что же было камнем преткновения в озоновых проблемах? Предполагается множество причин ослабления озонового щита. Сначала обратили внимание на запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие «дыры». Когда-то предполагали, что такие «дыры» немедленно затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго. Слишком много запусков ракет ведет к аномалиям в озоновом экране. И сейчас человечество никак не может остановиться. За год стартует примерно в полтора раза больше ракет, чем позволительно с учетом сохранения целостности и неизменности атмосферных процессов. Но ущерб озону не слишком велик — не более 1 — 2 процентов плотности озонового щита.
Вторая сходная причина — самолеты, особенно летящие на высотах в 12—15 километров. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но в то же время самолеты, летающие ниже 12 километров, дают прибавку озона. Вообще в тропосфере и особенно в приземном слое воздуха " человечество производит очень много озона. В городах он — один из основных составляющих фотохимического смога. Именно от него чаще всего першит в горле и ест глаза в грязном воздухе городов. От повышенных концентраций озона листья растений сверху покрываются пятнами, а снизу делаются неестественно серебристыми или бронзовыми, как бы набухают, а затем нередко отмирают. Вот и пойми — внизу у поверхности земли озона избыток, вверху — в стратосфере — недостаток. Вроде бы во всей атмосфере идет интенсивный обмен газами. Должно бы по логике вещей количество озона возрастать всюду. Ан нет. Все-таки там, на большой высоте, оно падает. Но едва ли самолеты, даже все вместе, могут изменить концентрацию стратосферного озона больше чем на два процента.
Обратили внимание на окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты,- но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений. Началось изучение и математическое моделирование процессов выделения и постепенного распространения окислов азота в атмосфере, ее высоких слоях. Конечный вывод был таков: да, окислы азота виновны в ослаблении озонового экрана, но их роль невелика. Даже в перспективе они не могут быть причиной разрушения более трех процентов озона. К тому же окислы азота при определенных условиях могут быть не разрушителями, а источниками образования озона.
Наконец, обратили внимание на хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Это — не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому резко увеличивающие свой объем, что делает их очень удобными в качестве распылителей. Поскольку При расширении их объема снижается температура, фреоны широко используют и в холодильной промышленности. Эти вещества всем известны. Это они журчат при работе холодильников. Это благодаря им распыляются аэрозоли из баллончиков — и для борьбы с домашними насекомыми, и для их отпугивания, и для распыления красок. Каждый год количество фреонов в земной атмосфере увеличивалось примерно на 5—8 процентов. Это очень легкие газы. Они постепенно поднимаются наверх в стратосферу и здесь под воздействием солнечных лучей делаются активными — вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. Хлор становится катализатором разрушения молекул озона. Каждая его частица способна разрушить сотни и тысячи молекул озона, слой которого при этом становится рыхлее. Для средних широт это рыхление в наши дни составляет порядка 2,3—6,2 процента. И действуют не те фреоны, что мы используем сейчас, а те, что были выпущены, как джинн из кувшина, еще в 60—70-е годы: они очень медленно поднимаются ввысь. Увеличение их концентрации представляет реальную опасность для целостности озонового экрана.
Честно говоря, что творится там, на высоте в десятки километров, так до сих пор никто с абсолютной точностью сказать и не может. Некоторые специалисты утверждают, что естественные сезонные колебания концентрации озона в составе озонового экрана могут достигать 25 и даже 50 процентов. Не только в высоких широтах, но и в тропиках. Просто за счет переноса вверх бедных озоном воздушных масс. Модели расчетов очень ненадежны.
Хорошей математической модели мирового климата пока не существует. Химический состав атмосферы непрерывно меняется. Не менее 40 веществ туда поступает из-за деятельности человека, или люди меняют концентрацию этих веществ. Они, люди, явно не знают, что творят...
И вот как удар набатного колокола: над Антарктидой огромная «озоновая дыра»! Собственно, колокол ударил только для широкой мировой общественности. Специалисты уже давно слышали его гудение. Еще в 1956 году начались приборные измерения содержания озона в стратосфере. И уже тогда были получены первые данные о том, что с озоном в Антарктиде что-то неладно. Особенно в сентябре—октябре. Ученые продвигались к выяснению истины. Коммерсанты, вовсе не заинтересованные в сворачивании столь прибыльного и удобного производства фреонов (а именно эти вещества — основные виновники разрушения озонового экрана), трубили о полной безопасности своего товара. А «озоновая дыра» над Антарктидой росла и достигла размера материка Северной Америки, выйдя за пределы Антарктического континента. Человечеству пора было поумнеть.
Еще в 1980 году после отчета Национальной академии наук США по проблемам озона от 17 декабря 1979 года Швеция, Канада, США и Норвегия решили запретить некоторые виды фреонов и области их применения. Однако в целом их производство в мире увеличивалось. Положение становилось угрожающим. Наконец в конце 1987 года в Монреале (Канада) представители 33 стран подписали соглашение о сокращении производства фреонов. К середине 90-х годов оно должно было быть сокращено наполовину. Но для улучшения ситуации, предотвращения роста антарктической «озоновой дыры» нужно уменьшение производства фреонов минимум на 80 процентов!
Видимо, так и произойдет. Как и в случае опасности глобального радиоактивного заражения, человечество постепенно осознает всю пагубность технократического пренебрежения силами природы. Многие фирмы энергично ищут безопасные заменители фреонов. И такие вещества уже найдены. В быту аэрозольные баллончики можно заряжать просто сжатым воздухом или азотом. Есть другие вещества, кипящие, как и фреоны, при комнатной температуре. Дело за сменой технологий, расширенным производством заменителей фреонов. Нет людей, которые были бы сознательными врагами сами себе. Руководители промышленности уверены, что сокращение производства фреонов будет идти скорее, чем намечено в монреальском протоколе.
Однако подписавшие «антифреоновый» документ ФРГ и СССР не торопятся на деле выполнять свои обещания. Так, стало известно, что под Липецком будет введен в строй в качестве совместного предприятия завод по выпуску бытовых холодильников, работающих на фреоне-18 (миллион штук в год).
А меж тем «озоновые дыры» делаются все шире. Появилась менее интенсивная, но все же заметная «дыра» в Арктике. Ее изучают ученые СССР, США, Канады и других стран.
Пока непосредственной угрозы «озоновые дыры» ни для кого не представляют. Впрочем, общее снижение | озона в стратосфере намекает на то, что лучше поостеречься от слишком большого увлечения загоранием на солнце, особенно блондинам. Все хорошо в меру, а эта мера сейчас становится жестче, чем в пору наших бабушек и дедушек. Больше коварных ультрафиолетовых лучей прорывается через атмосферу к поверхности планеты, хотя и не слишком опасно пока сокращение плотности озонового экрана. Но это ведь статистически. Никто не хотел бы попасть даже в ничтожное число жертв. Как бы мало оно ни было. Болезнь, а тем более гибель даже одного человека — трагедия.
Урок «озоновых дыр» и общего снижения концентрации озона в высоких слоях атмосферы, как когда-то и угрозы общего радиоактивного заражения планеты, для человечества состоит в том, что оно, человечество, должно быть осторожным. Любой неосмотрительный шаг может так изменить среду обитания, что все экономические эффекты и прибыли окажутся ничем по сравнению с возникающими бедами. Хорошо, что набат «озонового колокола» известил о реальной близости катастрофы относительно вовремя. А если бы ученые не следили за процессами в далекой стратосфере? Ведь это очень дорогое и не слишком близкое к обычной практике занятие. Если бы производство фреонов продолжало расти и увеличивалось бы давление других разрушающих озон факторов? Что бы тогда?
Нам нужно знать все о мире, который нас окружает. И, занеся ногу для очередного шага, следует внимательно посмотреть, куда наступишь. Пропасти и топкие болота роковых ошибок уже не прощают человечеству бездумной жизни. Можно было «провалиться» и в «озоновую дыру».