Озонные дыры и гибель человечества

Количество озона в атмосфере зависит от очень многих условий. Это и естественные условия в атмосфере, обусловленные главным образом солнечной энергией, и условия, которые создаются в атмосфере в результате деятельности человека. Очень трудно сейчас предсказать в точности, как будет меняться количество озона. Для этого надо правильно предсказать как солнечную активность, изменения в атмосфере в ближайшие десятилетия, так и последствия деятельности человека. Ни один из этих факторов неизвестен нам настолько хорошо, чтобы мы могли уверенно прогнозировать его на будущее. Тем не менее имеет смысл оценить, как может меняться озон в зависимости от изменения указанных факторов. На первом этапе исследований допустимо проанализировать влияние этих факторов по отдельности. Правда, если мы интересуемся реальной картиной, то должны проанализировать одновременное действие всех указанных факторов, от которых зависит количество озона. Это можно проиллюстрировать на таком примере. Если температура стратосферы в высоких широтах (в Арктике и Антарктике) остается не ниже некоторой критической величины, то разрушение озона идет там не очень быстро. Но при тех же условиях, то есть при тех же промышленных выбросах, но при более низкой стратосферной температуре, озон будет разрушаться катастрофически быстро, а на определенных уровнях он разрушится полностью. Так образовалась озонная дыра в Антарктиде.

Таким образом, важно не просто знать, как действуют на разрушение озона отдельные (естественные и антропогенные) факторы порознь, но и то, как они действуют все вместе, в комплексе. Чтобы получить правильный результат, недостаточно арифметически сложить результаты действия всех факторов по отдельности. При их одновременном действии реализуются особые ситуации, которые не возникают при действии каждого из факторов по отдельности. Надо сказать, что сейчас мы еще не в состоянии проводить расчеты, в которых были бы учтены все факторы, действующие разрушающе на озон. Мы еще многого не знаем о составе атмосферы, о тех реакциях, в которые вступают между собой разные составляющие атмосферы, о скоростях этих реакций, о динамике атмосферы и о многом другом, что необходимо для строгого проведения таких расчетов. Это все надо помнить при анализе тех результатов, которые получаются при таких расчетах. Надо помнить, что точность этих результатов невелика, хотя это и не так страшно. Более важно то, что они могут не отражать существа дела, если не учитывают какие-либо принципиально важные процессы или условия. После таких, на наш взгляд, крайне необходимых замечаний, приведем некоторые результаты расчетов изменения озона в будущем. В этих расчетах основной упор делался на антропогенные факторы, которые должны оказывать влияние на количество озона в атмосфере.

Расчеты количества озона проводились для следующих условий. Считалось, что количество (точнее, отношение смеси) N₂O от года к году увеличивается на 0,25 %. За исходный момент взят 1980 год, когда отношение смеси N₂O было равно 305 × 10^-12. Считались два варианта для изменения количества метана СН₄. В одном из них полагалось, что количество метана останется в будущем на уровне 1980 года. Это, конечно, нереально. Тем не менее результат такого расчета представляет определенный интерес. В 1980 году количество (отношение смеси) метана составляло 1,70 × 10^-15. В другом варианте предполагалось, что количество метана увеличивается от года к году со скоростью 1,0 %.

К разряду основных веществ, которые прямо или косвенно участвуют в разрушении озона, относятся соединения, содержащие хлор. Это СН₃Cl, CCl₄, CH₃CCl₃, фреоны: 11(CFCl₃), 12(CF₂Cl₂), 22(CHClF₂), 113(C₂Cl₃F₂). Эти вещества являются основными источниками тех хлорных соединений, которые в стратосфере разрушают озон. Все указанные вещества, содержащие хлор, забрасываются в атмосферу в результате работы промышленных установок. Время жизни указанных веществ от 50 до 100 лет. Только у СН₃ССl₃ оно равно 10 годам.

Во всех вариантах (сценариях) считалось, что количество СН₃Сl сохраняется от года к году постоянным. В 1960 году отношение смеси СН₃Cl составляло 0,6 × 10^-12, а CCl₄ — 0,1 × 10^-12. Отношение смеси хлорных соединений в стратосфере равнялось 1 × 10^-12.

Были проведены расчеты для четырех различных сценариев.

Сценарий А. Считалось, что хлорсодержащие вещества сохраняются на уровне 1980 года, а именно (цифры обозначают отношение смеси 1 × 10^-12): CFCl₃ (265), CF₂Cl₂ (485), CHClF₂ (82), CH₃CCl₃ (504), CCl₄ (60), CH₃Cl (0, 6).

Сценарий Б. Все указанные хлорсодержащие вещества увеличиваются на 3 % в год начиная с 1980 года.

В расчетах принималось, что N₂O увеличивается ежегодно на 0,25 %. Это основано на экспериментальных данных за 1976–1980 годы, когда наблюдалось увеличение на 0,2 % в год. Время жизни N₂O равно примерно 150 годам в нижней атмосфере. Выше, в стратосфере N₂O видоизменяется, частично превращаясь в NO_x.