ВВЕДЕНИЕ
У всякой медали, как известно, две стороны. Технический прогресс и порождаемые им изобретения не исключение. Человек цивилизованный, проводя большую часть своей жизни, укрывшись за стенами производственных помещений, офисов, жилищ и т. д., возражать против улучшения качества воздуха в них, казалось бы, не должен. Но — не тут-то было. Вместо благодарности особо рьяные защитники матушки-природы в числе прочих творений человеческого разума не самым добрым словом поминают и кондиционеры.
Им вменяют в вину неблагоприятное воздействие на состояние озонового слоя Земли и даже, пусть не самый выдающийся — примерно 10% от всех антропогенных выбросов, но все же вклад в грозящее многочисленными бедами глобальное потепление. Чего здесь больше — искренней обеспокоенности, чьих-то глубоко замаскированных коммерческих интересов, эпатажа или чего-то иного, разобраться не так-то просто.
За содержанием озона в атмосфере начинают регулярно наблюдать с середины 20-х гг. теперь уже прошлого 20-го столетия, когда в Англии и Швейцарии появляются специальные наземные станции. Затем в небо взмывают исследовательские зонды, специально оборудованные самолеты и космические корабли (в 1978 г. на американском спутнике NIMBUS-7 устанавливается спектрометр для исследования озона). Заметную убыль озонового слоя над Антарктидой впервые обнаруживают во второй половине 50-х гг. (а точнее, в 1957 г. во время проведения Международного геофизического года).
Воспринимают как научный факт и на полтора десятилетия забывают. Но не все. В 1973 г. американский ученый Марио Молина приходят к выводу, что главными виновниками гибели атмосферного озона являются атомы хлора, под действием солнечной радиации отделяющиеся от молекул синтезированных человеком химических веществ. В июне 1974 г. эту гипотезу обнародует журнал Nature. Годом позже в США предпринимаются попытки в законодательном порядке ограничить использование хлорфторуглеродов. Но на первых порах успеха они не приносят.
Однако, уже в 1976 г. Национальная академия наук США выпускает специальное сообщение, в котором солидаризуется с гипотезой М. Молины. А через три года после этого, в 1977 г., собравшиеся в Вашингтоне представители 32 стран вырабатывают первый план действий по защите озонового слоя.
22 марта 1985 г. под напечатанным на шести (в т. ч. и русском) языках текстом Венской конвенции об охране озонового слоя ставится 20 подписей. Три из них принадлежат представителям тогда еще единого государства — СССР, Украины и Белоруссии. Предотвращению дальнейшего истощения озонового слоя призван служить Монреальский протокол (сентябрь 1987 г.) и поправки к нему. В них предусматривается постепенное прекращение производства и использования хлорфторуглеродов. Первоначально Монреальский протокол подписывают 36 стран. Сегодня число присоединившихся измеряется почти двумя сотнями. В 1992 году на совещании сторон Монреальского протокола в Копенгагене указанные в протоколе сроки корректируются в сторону ужесточения.
А в 1996 году американцы М. Молина и Ш. Роуланд, а также их германский коллега П. Крутцен из Института химии им. Макса Планка в Германии удостаиваются Нобелевской премии за установление причин снижения концентрации стратосферного озона До начала борьбы за сохранение озонового слоя в промышленно развитых странах только 27% попадающих в атмосферу фреонов выделялось за счет утечки хладагентов из холодильных и кондиционирующих устройств, а после того как в 70-е гг. «взялись» за аэрозоли, ситуация изменилась. На хладагенты стало приходиться уже не менее 40−50% выбросов.
1. Химия озонового слоя и жизнь на Земле
В отличие от других атмосферных составляющих озон появился в атмосфере исключительно химическим путём и является самой молодой атмосферной компонентой. С экологической точки зрения наиболее ценным свойством озона является его способность поглощать биологически опасное ультрафиолетовое излучение Солнца; в то же время как химическое соединение озон является сильнейшим окислителем (попросту ядом), способным при непосредственном контакте отравить ту самую флору и фауну, которую он защищает в качестве стратосферного озонового слоя. Помимо этого озон является эффективным парниковым газом. И, наконец, озон оказывает заметное влияние на малые активные составляющие атмосферы, а через них — и на стабильные компоненты, которые, как и сам озон, поглощают и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Тем самым озон оказывает не только прямое, но и косвенное влияние на парниковый эффект и уровень ультрафиолетового (УФ) излучения на поверхности Земли.
Эти свойства делают озон одной из наиболее важных малых атмосферных составляющих, сохранение которой на современном уровне обеспечивает те экологические и биологические условия, в которых земная фауна и флора существует уже многие миллионы лет.
Растительность на суше появилась лишь чуть более 400 миллионов лет тому назад, когда содержание кислорода составляло более 0,6, а озона — более 0,8 современного уровня, что оказалось достаточным, чтобы защитить живые клетки от коротковолнового солнечного излучения. До этого момента жизнь развивалась исключительно в водной среде, которая и обеспечивала соответствующую защиту вместо озонового слоя. Появление растительности на суше ускорило накопление атмосферного кислорода за счёт процессов теперь уже наземного фотосинтеза и вскоре содержание кислорода и озона в атмосфере достигли современного уровня. Накопление кислорода в атмосфере до появления растений на суше происходило за счёт процессов фотосинтеза в океане, а также за счёт дегазации базальтовой магмы. Оба этих источника атмосферного кислорода продолжают действовать и сейчас, причём доля океана в фотосинтезе кислорода сегодня составляет 80%.
Отсюда можно сделать вывод, что жизнь на Земле последние 400 миллионов лет развивалась под защитой озонового слоя.
Эта роль объясняется тем, что озон поглощает солнечное УФ-излучение совершенно в том же диапазоне длин волн, что и молекулы живых клеток. В результате биологически опасное УФ-излучение поглощается в атмосфере, не достигая поверхности Земли.
Основное воздействие УФ-излучения на живую клетку связано с повреждением молекул ДНК. Это объясняется ролью ДНК в жизнедеятельности клетки, а также тем, что нуклеиновые кислоты поглощают УФ-излучение гораздо сильнее, чем молекулы белков, образующих клетку.
Из сказанного выше отметим два важных момента:
1. Совершенно случайно оказалось, что появляющийся в древней земной атмосфере озон и развивающиеся в это время в мировом океане клетки живых организмов поглощают биологически опасное коротковолновое излучение Солнца в одном и том же диапазоне длин волн 230−290 нм.
2. Это позволило при образовании достаточно плотного слоя озона в атмосфере шагнуть жизни на сушу и начать ту уникальную, может быть единственную во вселенной ветвь эволюции, которая привела к колоссальному разнообразию живых форм и появлению человека.
Короче говоря, наше появление на Земле было делом случая.
Но раз уж нам так повезло с озоном, имеет смысл разобраться, каким образом природа создала и сохраняет озоновый слой, и как человек может этому помешать.
