250915 В рамках усилий по сохранению озонового слоя

News Feeds:

15.09.2025 г.
В рамках усилий по сохранению озонового слоя

Почти каждый день в лабораторию Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) в американском городе Боулдер поступает колба из нержавеющей стали размером с большую бутылку из-под газировки.

В контейнерах, прибывающих из таких далёких мест, как Австралия и Антарктида, находится то, что обычно не перевозят на другой конец света: воздух. Но у этого невидимого груза есть более важное научное предназначение.

Химик-аналитик Стивен Монцка и его команда из Лаборатории глобального мониторинга NOAA будут подавать воздух в прибор, известный как газовый хроматограф и масс-спектрометр. Это устройство способно обнаруживать мельчайшие количества химических веществ, разрушающих озоновый слой. Именно такой мониторинг позволил несколько лет назад обнаружить неожиданные выбросы трихлорфторметана (CFC-11) — запрещённого вещества, разрушающего озоновый слой.

«Небольшие части (атмосферы) попадают к нам каждый день, и мы можем определить, что в них содержится», — говорит Монцка, старший научный сотрудник Лаборатории глобального мониторинга.

Монцка находится на передовой глобальных усилий по отслеживанию состояния озонового слоя — невидимого щита, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения Солнца.

Эта работа по большей части остаётся незамеченной. После того как в 1980-х годах проблема «дыры» в озоновом слое достигла апогея, она отошла на второй план. Но такие эксперты, как Монцка, предупреждают, что стратосферный барьер остаётся хрупким. И несмотря на глобальные запреты, озоноразрушающие вещества продолжают попадать в атмосферу.

«Мы заметили, что состояние озонового слоя не ухудшилось, но ситуация явно не из лучших», — говорит Монцка, один из авторов основополагающего доклада ООН о состоянии озонового слоя за 2022 год.

Вот почему, по его словам, проверки, подобные тем, что проводит его лаборатория, крайне важны. «Если вы не будете следить за ситуацией, вы не сможете понять, как всё изменилось. У меня есть коллега, который спрашивает: “Если ты на диете, ты взвешиваешься или нет? ”»

Озоновый слой находится на высоте от 15 до 35 километров над поверхностью Земли в регионе, известном как стратосфера. Молекулы озона, благодаря которым этот слой получил своё название, поглощают ультрафиолетовое излучение Солнца, в том числе УФ-В. В больших дозах этот невидимый свет может повреждать ДНК живых существ, что приводит к таким заболеваниям, как катаракта и рак кожи. Если не контролировать УФ-В лучи, они, скорее всего, стерилизуют поверхность Земли.

Итак, сигнал тревоги прозвучал в 1970-х годах, когда учёные Шервуд Роуленд и Марио Молина опубликовали статью, в которой предположили, что некоторые химические вещества, используемые в хладагентах, пеноматериалах и аэрозолях, разрушают озоновый слой. В статье утверждалось, что хлорфторуглероды (ХФУ), достигая стратосферы, распадаются, выделяя газообразный хлор, который способен разрушать молекулы озона.

Это исследование отчасти подтолкнуло страны к принятию Венской конвенции об охране озонового слоя в 1985 году.

Примерно в то же время учёные обнаружили, что озоновый слой над Антарктидой значительно истончился, вероятно, из-за хлорфторуглеродов. Это явление получило название «озоновая дыра», хотя, строго говоря, полностью лишённых озона участков никогда не было.

В 1987 году страны мира приняли Монреальский протокол, который с тех пор позволил отказаться от 99 % озоноразрушающих веществ и помог остановить разрушение озонового слоя.

Монцка говорит, что в последние годы исследователи заметили «незначительное увеличение» концентрации озона в средних широтах — полосе планеты, расположенной между 30 и 60 градусами к северу и югу от экватора. В докладе ООН говорится, что, если не произойдёт резкого увеличения выбросов озоноразрушающих веществ, барьер, скорее всего, восстановится до значений 1980 года примерно к 2066 году над Антарктидой и к 2040 году над большей частью остального мира.

«Монреальский протокол — это яркий пример многостороннего подхода в лучшем его проявлении, когда страны объединяются для решения экологической проблемы, — говорит Мегуми Секи, исполнительный секретарь Секретариата по озону, который предоставляет административные и организационные услуги Венской конвенции и Монреальскому протоколу. — Но важно помнить следующее: озоновый слой ещё не восстановился. Нам нужно сохранять бдительность, чтобы процесс восстановления озона продолжался». (Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) является секретариатом договоров по озону.)

Как работает озоновый слой?

Озон, состоящий из трёх атомов кислорода, поглощает ультрафиолетовое излучение типа B, исходящее от Солнца. Когда молекула озона поглощает ультрафиолетовое излучение типа B, она распадается на молекулу кислорода (O₂) и отдельный атом кислорода (O). Позже эти два компонента могут снова соединиться и образовать молекулу озона (O₃), которая будет готова поглощать другие ультрафиолетовые лучи типа B. Поглощая ультрафиолетовое излучение типа B в стратосфере, озоновый слой предотвращает попадание вредных доз этого излучения на поверхность Земли.

В лаборатории NOAA в Боулдере прибор для измерения температуры воздуха– технически известный как газовый хроматограф и масс-спектрометр, стоит на столе. Монцке пришлось модифицировать устройство, чтобы исследователи могли закачивать сжатый воздух из металлических колб - процесс, требующий жидкого азота.

«Он дымит, свистит и делает всякие другие штуки», — смеясь, говорит Монцка.

Устройство чувствительно: оно может обнаружить одну молекулу озоноразрушающего вещества в ста триллионах молекул воздуха.

Монцка и его команда обрабатывают около 10 000 образцов в год из двух десятков мест по всему миру. Как правило, результаты не удивляют. «В 95 % случаев на следующее утро мы приходим и говорим: “Ого, посмотрите на это. Мы молодцы”».

Но начиная с 2013 года Монцка и его коллеги стали обнаруживать повышенное содержание CFC-11 в пробах воздуха, взятых у вулкана Мауна-Лоа в американском штате Гавайи. Предполагалось, что использование CFC-11 будет постепенно прекращено в соответствии с Монреальским протоколом.

Специалисты по моделированию погоды с Гавайев помогли исследователям отследить путь химических веществ до Восточной Азии, где станции мониторинга воздуха определили, что их источником является Китай. Это открытие привело к тому, что в одном из отчётов ЮНЕП это было названо борьбой Китая с незаконным использованием ХФУ-11.

По словам экспертов, обнаружение повышенного уровня выбросов ХФУ-11 стало основной причиной, по которой мониторинг атмосферы так важен. Кроме того, если озоноразрушающие вещества попали в атмосферу, их уже нельзя вернуть обратно.

“Химические вещества, вызывающие проблему, удаляются из атмосферы только естественными процессами”, - говорит Монцка. “И этот процесс очень медленный. Они не исчезают во временном масштабе в дни, недели или даже годы. Это от десятилетий до столетий ”.

Несмотря на то, что использование большинства озоноразрушающих веществ было прекращено, эти химические вещества продолжают оказывать влияние на атмосферу. Монреальский протокол разрешает использовать некоторые ХФУ в качестве сырья для производства других химических веществ. Между тем в устаревших приборах, таких как холодильники и кондиционеры, по-прежнему содержатся ХФУ. Некоторые страны и компании хранят запасы старых озоноразрушающих веществ. Без надлежащего контроля все эти источники могут выделять ХФУ в атмосферу.

Также растет обеспокоенность по поводу закиси азота, которая часто встречается в синтетических удобрениях. Это соединение не регулируется Монреальским протоколом, и его использование стремительно растет, как указано в отчете ЮНЕП за 2024 год.

Тем не менее, по мнению экспертов, озоновый слой сейчас находится в гораздо лучшем состоянии, чем 40 лет назад, во многом благодаря Монреальскому протоколу — одному из немногих договоров, ратифицированных всеми государствами — членами ООН.

Монцка говорит, что это соглашение демонстрирует важность науки в решении глобальных экологических проблем и силу международного сотрудничества.

«Если бы в 1980-х годах мы, мировое сообщество, спрятали голову в песок и проигнорировали эту проблему, сегодня мир был бы совсем другим».

16 сентября мир отмечает Международный день охраны озонового слоя. Этот день приурочен к дате подписания в 1987 году Монреальского протокола — знакового соглашения о поэтапном отказе от веществ, разрушающих озоновый слой.

Дополнительные ресурсы

https://www.unep.org/news-and-stories/story/inside-effort-track-health-ozone-layer