Озоновый слой. Проблемы сокращения озонового слоя

«В течение холодной антарктической зимы, когда температура нижней стратосферы опускается до –80 градусов Цельсия, холодный воздух начинает опускаться вниз, в результате чего под действием сил Корриолиса на высотах 15-20 км образуется полярный вихрь, изолирующий воздух внутри вихря от остального пространства.

В этих условиях внутри вихря  образуются стратосферные полярные облака, частицы которых включают молекулы воды и азотной кислоты. На поверхности этих частиц протекают  реакции, следствием которых является образование из малоактивных, достаточно устойчивых соединений хлора (HCl, ClONO₂) малоустойчивых молекул Cl₂ и HOCl.

Эти процессы идут в течение  всей зимы, в результате чего к её концу в полярном вихре накапливается  значительное количество слабосвязанных хлорных компонент. С восходом солнца в начале весны, т.е. в начале сентября, эти молекулы легко разрушаются солнечным светом, в результате чего образуются активные хлорные частицы, начинающие разрушать озон цепным путём.

Поскольку вихрь ещё существует и обмена с соседними, богатыми озоном областями стратосферы, не происходит, содержание озона быстро уменьшается  и внутри вихря озон практически  полностью уничтожается.

Далее происходит разогрев воздуха, распад вихря и расползание  остатков дыры по Южному полушарию. Размеры  этих остатков могут быть весьма внушительны, если учесть, что площадь дыры в  четыре раза больше площади Европы и лишь немногим уступает площади  Азии и Африки»⁸.

На первый взгляд кажется, что антарктическая озоновая дыра не представляет особой угрозы для окружающей среды и человека. Но это не так. Остатки дыры по площади могут превосходить Австралию и создавать хотя и временные, но существенные повышения уровня Уф-излучения на поверхности. Уже сейчас есть данные о том, что гетерогенный аэрозольный механизм разрушения антарктического озона “работает” и в средних широтах, а при дальнейшем неконтролируемом увеличении количества парниковых газов в атмосфере и связанного с ним охлаждения стратосферы и в средних широтах могут возникнуть “антарктические” метеорологические условия. И тогда дыра может оказаться и над головами жителей средних широт. Частично это уже происходит. Следы же распадающейся арктической озоновой дыры уже наблюдали и в Санкт-Петербурге, и в Москве.

Выброс галоидсодержащих антропогенных соединений в атмосферу привёл к заметным изменениям озонового слоя на всех широтах и к экстремальным изменениям в полярных областях. Эти изменения были зафиксированы разнообразными методами мониторинга озонового слоя. Во всех значимых случаях убыли озона наблюдался рост уровня ультрафиолетового излучения на земной поверхности. Таким образом прогнозировавшееся истощение озонового слоя под влиянием антропогенных факторов и последствия этого явления полностью подтвердились.

«Понимание сути дела и принятые на этой основе меры, позволили остановить дальнейшее воздействие на озоновый слой и создать условия для его восстановления на "дофреоновом" уровне. Темпы восстановления (при соблюдении всех поправок к Монреалькому протоколу) определяются количеством накопленных в атмосфере озоноразрушающих антропогенных соединений и их атмосферными временами жизни, которые составляют десятки и даже сотни лет. Расчёты показывают, что процесс восстановления будет происходить в течение XXI столетия, причём к его середине "уровень восстановления" может составить 80 - 90%»⁹.

Предварительные оценки показывают, что при бесконтрольном выбросе  в атмосферу таких парниковых газов, как СО₂, метан, закись азота и др., которые приводят к нагреванию тропосферы и охлаждению стратосферы, это вполне вероятное событие. В этом случае уровень УФ-В излучения по сравнению с привычной нормой уменьшится, что чревато появлением ультрафиолетового голодания и другими экологическими неприятностями.

«К естественным источникам образования CO относятся антропогенные выбросы. Это связано в первую очередь с автотранспортом, так как у двигателей внутреннего сгорания оптимальные условия окисления топлива создаются только при выходе на определённый рабочий режим.

Атмосферный диоксид углерода находится в состоянии постоянного  обмена с почвой, водами и живыми организмами, в результате чего постоянный кругооборот его в природе. В  этом кругообороте источниками CO₂ служат вулканические извержения, выветривание содержащих углерод горных пород, микробиологический распад органических соединений над почвой и в почве, дыхание животных и растений, лесные пожары и сжигание природного топлива. В результате интенсивной обработки земли и создании новых пашен идёт разрушение слоя гумуса в почве и ускоренный переход углерода в атмосферу. К этому добавляется вырубка лесов, особенно ликвидация тропической растительности, в которой издавна накопились огромные запасы углерода. Эти вырубки в значительной мере способствуют нарушению равновесия между связыванием и выбросом углерода»¹⁰.

До самого последнего периода  истории Земли живые системы  планеты эволюционировали почти  в полной гармонии с атмосферой, литосферой и гидросферой, не испытывая  влияния человеческой деятельности. Но по мере развития сельского хозяйства  и промышленности воздействие человека на среду стало заметнее. Повсеместная индустриализация, особенно развернувшаяся за последние два столетия, привела  к потенциально опасным уровням  загрязнения среды.

Можно сказать, что загрязнения  – это поступление в окружающую среду каких-либо веществ или  энергии в таких больших количествах  или в течение столь длительного  времени, что эти вещества или  энергия начинают наносить ущерб  людям и окружающей среде. Легко  распространяясь от одних компонентов  системы жизнеобеспечения к другим, в той или иной степени влияет на все параметры среды – антропогенные  и природные, физические и биотические.

2. Понятие экологического мониторинга

«Экологический мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить  изменение состояния окружающей среды под влиянием антропогенной  деятельности.

Термин «мониторинг» образован  от латинского слова «монитор» - наблюдающий, предостерегающий (так называли впередсмотрящего матроса на парусном судне). Идея глобального  мониторинга окружающей человека природной  среды и сам термин «мониторинг» появились в 1971 г. В связи с  подготовкой к проведению Стокгольмской  конференции ООН по окружающей среде (1972). Первые предложения по разработке такой системы были выдвинуты  Научным комитетом по проблемам  окружающей среды (СКОПЕ).

Профессор Р. Мэнн в 1973 г. в постановочном аспекте изложил концепцию мониторинга, которая была обсуждена на первом Межправительственном совещании по мониторингу (Найроби, февраль 1979 г.). Мониторингом Р. Мэнн предложил называть систему повторных наблюдений одного или более элементов окружающей природой среды в пространстве и во времни с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

В 90-х гг. XX в. В российской Федерации мониторинг природной среды и источников антропогенных воздействий осуществляется службами Госкомгидромета, Санэпиднадзора, Министерства охраны окружающей среды, Минсельхозпрода и других ведомств»¹¹.

Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.

Цель экологического мониторинга  – информационное обеспечение управления природоохранной деятельностью  и экологической безопасностью.

В состав мониторинга входят:

• выделение (определение) объекта наблюдения;
• обследование выделенного объекта наблюдения;
• наблюдение за изменением качества окружающей среды, факторами, воздействующими на окружающую среду;
• оценка фактического состояния природной среды;
• прогноз изменения качества среды.

Наблюдения осуществляются по физическим, химическим и биологическим показателям. Перспективны интегрированные показатели состояния окружающей среды.

В систему экологических  наблюдений входит определение показателей  опасного загрязнения среды техногенного происхождения, например, соединение тяжелых металлов, газов загрязнителей и т.д.

«Выделяют глобальный, национальный, региональный и локальный мониторинги.

Глобальный (биосферный) мониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества, позволяет оценить  современное состояние всей природной  системы Земли. Наблюдение ведут  базовые станции в различных  регионах планеты (30 – 40 сухопутных и более 10 океанических). Нередко они располагаются в биосферных заповедниках.

Национальный мониторинг осуществляется в пределах государства  специально созданными органами.

Региональный мониторинг осуществляется за счет станций системы, куда поступает информация в пределах крупных районов, интенсивно осваиваемых  народным хозяйством, а, следовательно, подверженных антропогенному воздействию.

К локальному мониторингу  относятся наблюдения за воздушной  средой различных зон города, промышленных и сельскохозяйственных районов  и отдельных предприятий.

Локальный мониторинг осуществляется с помощью стационарных, передвижных  или подфакельных постов. Такая система  имеется в большинстве крупных городов России. Так, в городе Кургане мониторинг атмосферного воздуха осуществляется на пяти постах.

И.П. Герасимов (1981) подразделяет систему наземного мониторинга  окружающей среды на блоки, имеющие  свои задачи и базу обеспечения.

Биологический, или биоэкологический (санитарно-гигиенический) блок мониторинга  осуществляет постоянное наблюдение за состоянием среды и ее влияния  на здоровье человека. Значение этого  блока мониторинга трудно переоценить. Нередко люди и не представляют, какой опасности они подвергают свое здоровье, проживая в той или  иной местности. Сравнение показателей некоторых болезней на различных территориях дает возможность установить, в какой степени благоприятны или неблагоприятны условия для жизни и деятельности человека.

Геосистемный (геоэкологический, хозяйственный) блок мониторинга включает наблюдение за изменением природных  геосистем и превращением их в  природно-технические. Практика показывает, что прогнозы по созданию оптимальных природно-технических систем, в пределах которых жить и работать человек без ущерба для своего здоровья, удается получить в результате тщательного изучения механизмов превращения природных геосистем в природно-технические.

Биосферный (глобальный) блок мониторинга охватывает наблюдения за параметрами геосферы в глобальном масштабе. Это наиболее сложная ситема наблюдений, которая позволяет прогнозировать изменения качества окружающей человека среды в глобальном масштабе. В качестве примера можно привести прогнозы по потеплению климата из-за возникновения «парникового эффекта» и его последняя для природы планета. Другой пример. Концепция «ядерной зимы» как результата атомной войны – яркое подтверждение необходимости тщательного изучения и учёта всех прогнозов по изменению природы Земли при проведении, в частности, международной политики. Людей от всеобщего самоубийства могут остановить знания. Таким образом, рациональное природопользование возможно при наличии и правильном использовании информации, полученной системой экологического мониторинга»¹².

В 1975г. была организована Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) под эгидой ООН, но эффективно действовать она начала только в  последнее время. Эта система  состоит из 5 взаимосвязанных подсистем: изучение климатических изменений, дальнего переноса загрязняющих среду  веществ, гигиенических аспектов среды, исследования Мирового океана и ресурсов суши. Существуют 22 сети действующих  станций системы глобального мониторинга, а также международные и национальные системы мониторинга. Одна из главных идей мониторинга – выход на принципиально новый уровень компетентности во время принятия решений локального, регионального и глобального масштабов.

При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая  информация:

• источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду – выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами; сбросы сточных вод в водные объекты; поверхностные смывы загрязняющих и биогенных веществ в поверхностные воды суши и моря; внесение на земную поверхность и (или) в почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности; места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов; техногенные аварии, приводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и (или) разливу жидких загрязняющих и опасных веществ и т. д.;
• переносы загрязняющих веществ – процессы атмосферного переноса; процессы переноса и миграции в водной среде;
• процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ – миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов; биохимический круговорот и т. д.;
• данные о состоянии антропогенных источников эмиссии – мощность источника эмиссии и месторасположение его, гидродинамические условия поступления эмиссии в окружающую среду.