Проблема века: как заштопать озоновую дыру
Озоновый слой, способный защитить все живое на Земле от ультрафиолетового излучения с длиной волны 200−300 нм, существовал еще за 600 млн лет до н. э. Правда, концентрация озона в те времена составляла всего около 10% от современной, но этого оказалось достаточно, чтобы жизнь смогла выбраться из океана на сушу.
О существовании озона человечество подозревало еще с 1785 года (благодаря опытам Мартина Ван Марума, пропускавшего электрическую искру через кислород), а в 1840 году озон был получен и описан химиком Кристианом Шёнбейном, которого и считают первооткрывателем этого вещества.
В 1845 году было выдвинуто предположение, что озон — это одна из форм кислорода. Это предположение получило подтверждение в 1856 году. В 1858 году озон был обнаружен в воздухе, а в 1865 стала известна и его химическая формула — O3.
В 1879 году Мари Альфред Корню обнаружил «дыру» в солнечном спектре в ультрафиолетовой области, которую Уолтер Хартли объяснил поглощением ультрафиолетового излучения атмосферным озоном (1881 г.), а Джон Уильям Стретт (Лорд Рэлей) показал, что поглощение происходит не в нижних слоях атмосферы (1913 г.). Шарль Фабри, имя которого часто называется в числе первооткрывателей озонового слоя, использовал спектрометрические измерения, чтобы определить его толщину в 1919 году.
Первым человеком, который начал вести регулярные наблюдения за озоновым слоем, был физик и метеоролог Гордон Миллер Борн Добсон, в 1924 году сконструировавший для этих целей специальный спектрофотометр, показания которого основывались на степени поглощения УФ-излучения, поступающего от Солнца, Луны или даже звезд. К сожалению, показания спектрофотометра Добсона сильно зависели от содержания пыли и аэрозолей в воздухе. Примерно в то же время (1925 г.) ученые установили приблизительную толщину озонового слоя (около 16 км), а чуть позже — высоту, на которой концентрация озона максимальна (в 1929 году с помощью спектрофотометра Добсона было показано, что этот уровень лежит ниже 24 км, а в 1934 метеозонд установил более точное значение — 19 км).
В то время еще никто не мог предположить, что открытие Томаса Миджли, синтезировавшего первые хлорфторуглероды (ХФУ, CFC) в 1928 году, подвергнет озоновый слой (и все живое на Земле) нешуточной опасности. Компания GM начала применять ХФУ в своих продуктах уже в 1930-х годах, а в течение 1950-х их сбыт лавинообразно увеличивался.
Первая фотохимическая теория образования озона под воздействием ультрафиолетового излучения, расщепляющего молекулы кислорода, в результате чего освободившиеся атомы присоединяются к другим парам, была разработана в 1930 году Сидни Чепменом.
В 1969 году был открыт цикл разрушения озона, роль катализаторов которого могут играть оксиды азота. Опасения ученых вызвали намерения запустить сверхзвуковой гражданский флот из 500 самолетов Concorde (1960-е гг.), которые могли стать значительным источников оксидов азота, попадающих в стратосферу. Но проект Concorde был по не связанным с озоновым слоем обстоятельствам закрыт.
Также под подозрение в способности катализировать разрушение озона в 1973 году попадает хлор. Примерно в то же время Джеймс Лавлок обнаруживает присутствие ХФУ в атмосфере.
В 1974 году Шервуд Роуленд и Марио Молина привлекли внимание общественности к опасности, которую ХФУ представляют для озонового слоя, а в 1977 году этот вопрос был впервые поднят в рамках Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП). Год спустя в США вводится запрет на неоправданное использование ХФУ в качестве пропеллента для аэрозольных баллонов, но в течение 1980-х годов мировое потребление ХФУ только растет.
В 1984 году ученые обнаружили, что над Антарктикой каждую весну появляется дыра в озоновом слое. Их тревожные выводы были опубликованы в журнале Nature в 1985 году. В марте того же года была принята Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1987 году — сопутствующий ей Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Эти документы были ратифицированы 197 государствами ООН и ЕС — рекорд в мировой истории.
Концерн DuPont, один из самых крупных «источников» ХФУ, попадающих в атмосферу, начинает поэтапно сокращать их производство и объявляет о полном отказе от него в 1996 году. В этом же году завершается производство ХФУ в США и Европе.
В 2000 году отмечается максимальная историческая концентрация ХФУ в атмосфере. И лишь в 2010 году их производство прекращается повсеместно.
По оценкам NASA, если бы не запрет на производство ХФУ, к 2065 году интенсивность ультрафиолетового излучения у поверхности Земли удвоилась бы, приведя к резкому росту заболеваемости раком и серьезным климатическим изменениям.
Один из альтернативных ХФУ классов соединений — гидрохлорфторуглероды (ГХФУ, HCFC), который также представляет опасность для озонового слоя (пусть и в меньшей степени), планируется вывести из производства к 2030 году. И тогда, по расчетам ученых, примерно к 2050 году озоновая дыра над Антарктикой исчезнет.