Озонные дыры и гибель человечества

В видимой области спектра лежит примерно половина всей приходящей к земной поверхности солнечной энергии. Другая половина энергии сосредоточена в излучении со всеми другими длинами волн от радиоволн до гамма-лучей. На ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли, приходится примерно 5 % всей энергии, проникающей через земную атмосферу. Ультрафиолетовое излучение Солнца принято делить в зависимости от длины волны на три участка (диапазона). Диапазон А включает ультрафиолетовое излучение с длинами волн меньше 400 и больше 320 нм. Диапазон В находится в пределах 320–280 нм, а диапазон С включает излучение с длинами волн от 280 до 200 нм. Энергия между диапазонами А и В распределена следующим образом. По измерениям в Великобритании в летний полдень освещенность на незатененной горизонтальной поверхности составляла примерно 40 Вт/м² в ультрафиолетовом диапазоне А и менее чем 2 Вт/м² в диапазоне В. Излучение в диапазоне С практически отсутствовало.

Нас интересует, как изменится ультрафиолетовое излучение, которое приходит к земной поверхности и действует на биосистемы (в том числе и на человека), в том случае, если количество озона в стратосфере уменьшится. В этом плане наибольший интерес представляет ультрафиолетовое излучение в диапазоне 320–280 нм (то есть тип В). Именно это излучение частично поглощается озоном, а частично достигает земной поверхности. Чем меньше будет озона в стратосфере, тем больше этого излучения будет проникать к земной поверхности. Что касается ультрафиолетового излучения в диапазоне С, то оно также поглощается озоном. Но тем не менее оно нас интересует мало, поскольку поглощается оно полностью и к земной поверхности вообще не приходит. Это поглощение настолько эффективно, что и в том случае, если количество озона в стратосфере значительно уменьшится, его будет достаточно, чтобы не пропустить к Земле это излучение.

Ультрафиолетовое излучение типа С получается искусственно. При воздействии на кожу и глаза человека оно вызывает неприятные ощущения, но ущерба здоровью практически не приносит. Это происходит потому, что это излучение очень эффективно поглощают верхние отмершие слои кожи и дальше внутрь ткани его не пропускают. На месте облучения остается только покраснение, не представляющее никакой опасности. Не приносят вреда и повторные облучения.

Что касается действия ультрафиолетового излучения на ткани глаз, то оно может вызвать воспаление роговой оболочки. Но поскольку к роговой оболочке его попадает мало (основная часть излучения поглощается покровными тканями глаза), то воспаление кратковременное.

Ультрафиолетовое излучение в диапазоне А озоном не поглощается. Поэтому не возникает проблемы изменения его интенсивности при уменьшении стратосферного озона. Правда, учитывать наличие радиации в диапазоне А необходимо, несмотря на то, что ее интенсивность не зависит от количества озона. Дело в том, что воздействие этого излучения на организм человека (и другие биосистемы) зависит от того, какое по интенсивности излучение имеется в диапазоне В. Другими словами, если будет расти излучение В (из-за уменьшения озона), то и эффективность действия радиации в диапазоне А (при той же интенсивности) может увеличиваться. Справедливости ради надо сказать, что биологическое действие ультрафиолетового излучения диапазона А изучено пока недостаточно. Кстати, если облучение этой радиацией сопровождается действием определенных химических веществ, то оно перестает быть безвредным для здоровья людей. При этом может возникать так называемая световая (фото) аллергия, а также активизированный фотоканцерогенез. Эксперименты показали, что когда мышей с привитыми немеланомными опухолями облучали умеренными дозами в течение 10 недель ультрафиолетом диапазона А, то интенсивность развития опухолей уменьшалась.

Ультрафиолетовое излучение в диапазоне В содержит менее 0,3 % полной солнечной энергии, достигающей земной поверхности. Но это излучение исключительно важно потому, что многие важные биологические молекулы, такие как ДНК, сильно поглощают излучение с длинами волн короче 320 нм. Излучением с этими же длинами волн вызываются и такие заболевания, как кожная эритема и рак кожи. На рис. 60 видно, что солнечный спектр быстро растет с увеличением длины волны именно в диапазоне В. Спектр биологического поглощения и спектр действия увеличиваются с уменьшением длины волны. Это показано на рис. 59.

_{Рис. 59. Изменение ультрафиолетового излучения Солнца с изменением длины волны (диапазоны УФ — В и УФ — А)}

Для рассматриваемой здесь проблемы важно, какое именно излучение действует в каждом конкретном регионе Земли, где находятся биосистемы (люди, растения, животные).