Донелла Медоуз - Пределы роста. 30 лет спустя

Облучение ультрафиолетом В зеленых растений приводит к уменьшению площади поверхности листьев, снижению высоты растений и ослаблению фотосинтеза. Различные виды зерновых реагируют на облучение УФ-В по-разному, но до 60 % изученных злаков демонстрируют при этом падение урожайности. Так, в одном из исследований сделан вывод о том, что истощение озонового слоя на 25 % может привести к снижению урожайности сои на 20 % [158].

Ультрафиолетовое излучение приводит к старению полимеров и пластических масс, используемых на открытом воздухе, и это может вести к появлению озона в нижних слоях атмосферы, где он участвует в образовании городского смога.

Живые организмы на протяжении эволюции научились защищаться от ультрафиолета разными способами — за счет пигментации, шерстного или чешуйчатого покрова, механизмов восстановления поврежденных молекул ДНК, а также с помощью поведенческих привычек, позволяющих чувствительным животным прятаться от палящих солнечных лучей. Такие защитные механизмы действуют с разной эффективностью, поэтому при истощении озонового слоя можно ожидать, что некоторые популяции сократятся, другие увеличатся, а некоторые виды, возможно, совсем исчезнут. Может нарушиться баланс между численностью травоядных и запасами корма для них, между количеством сельскохозяйственных вредителей и их природных врагов, между численностью паразитов и их хозяев. Истощение озонового слоя повлияет на каждую экосистему, но каким образом — предсказать невозможно, особенно на фоне других событий, например, глобального потепления.

Первые сигналы

В 1974 г. независимо одна от другой были опубликованы две научные статьи, обе предупреждали об опасности, угрожающей озоновому слою. В одной отмечалось, что атомы хлора в стратосфере могут приводить к массовому разрушению молекул озона [159]. В другой сообщалось, что ХФУ достигают стратосферы и в ней распадаются, высвобождая атомы хлора [160]. Вместе эти публикации означали, что использование человечеством ХФУ может привести к очень тяжелым последствиям.

Поскольку ХФУ инертны и нерастворимы, они не вступают в реакцию с другими газами и не поглощаются дождевой водой. Солнечное излучение, достигающее нижних слоев атмосферы, имеет длины волн, которые не приводят к расщеплению связей углерод — хлор или углерод — фтор. Практически единственная возможность для молекулы ХФУ «исчезнуть» из атмосферы состоит в том, чтобы добраться до верхних слоев атмосферы и встретиться там с коротковолновым ультрафиолетовым излучением — тем, которое никогда не достигает поверхности Земли, по-

Рис. 5.3.Как ХФУ разрушают стратосферный озон

Молекулы ХФУ в верхних слоях атмосферы расщепляются под воздействием ультрафиолета, высвобождая свободные атомы хлора (Сl). Эти атомы вступают в реакцию с озоном (O 3), образуя монооксид хлора (СlO). Затем молекула СlO реагирует с атомарным кислородом, высвобождая атом хлора, который может снова вступить в реакцию с другой молекулой озона, и т. д. Цикл реакций повторяется снова и снова, существенно уменьшая концентрацию озона в атмосфере.

скольку его отфильтровывают озон и кислород. Такое излучение расщепляет молекулу ХФУ, высвобождая свободные атомы хлора.

Вот здесь-то и начинаются проблемы. Радикал хлора (Сl) может вступить в реакцию с молекулой озона, образуя кислород и моноксид хлора (СlO). Затем молекула СlO реагирует с атомарным кислородом (О), образуя молекулярный кислород O 2и снова высвобождая атом хлора. Атом хлора может превратить в кислород еще одну молекулу озона, затем снова высвободиться и т. д. (рис. 5.3).

Атом хлора может проходить через цикл реакций снова и снова, каждый раз разрушая по молекуле озона. В среднем один атом хлора разрушает порядка 100 тысяч молекул озона, прежде чем цепочка прервется, когда хлор прореагирует с метаном или диоксидом азота или чем-либо подобным и в связанном виде вернется на поверхность Земли.

Чтобы система вышла за пределы, в ней должны быть запаздывания, а в озоновой системе их очень много. Постоянное высвобождение атомарного хлора означает, что пройдет много лет, прежде чем однажды попавший в стратосферу атом хлора будет окончательно связан и перестанет разрушать озон. Еще одно запаздывание — период между образованием молекулы ХФУ на промышленном предприятии и ее попаданием в стратосферу. При определенных видах использования (например, в качестве пропеллента в аэрозольном баллончике) ХФУ достаточно быстро поступает в воздушную среду. При других, например, при использовании в холодильных установках или при производстве вспененных изолирующих материалов, ХФУ попадет в воздух через многие годы. После высвобождения молекулы, у нее уйдет несколько десятилетий на то, чтобы с атмосферными потоками добраться до верхних слоев стратосферы. Таким образом, истощение озонового слоя сегодня — это следствие выпуска ХФУ многие годы или даже десятилетия назад.