Появление озоновых дыр — результат человеческой деятельности, но и их исчезновение имеет прямое отношение к человеку. Это первый и пока единственный успешный пример глобального взаимодействия и ученых, и политиков для решения большой геоэкологической проблемы. Редакция ПостНауки рассказывает, как все было.
Алиса ГОРБУНОВА
Озоновый слой был открыт в начале ХХ века. Он находится на высоте около 10–50 км над поверхностью Земли и защищает планету от вредного ультрафиолетового излучения. А озоновые дыры — это области с существенно сниженной концентрацией озона в стратосфере, через которые на Землю попадает все больше ультрафиолетовой радиации в диапазоне B. История появления озоновых дыр связана с изобретением в 1928 году хлорфторуглерода (CFC) химиками Томасом Миджли и его коллегами из компании General Motors.
CFC использовался в холодильных установках в качестве хладагента. Это было инновацией своего времени, потому что CFC обладал низкой токсичностью, не воспламенялся и имел подходящие температуры кипения для эффективного охлаждения. До этого открытия в холодильниках использовались аммиак (NH3), метилхлорид (CH3Cl) и сернистый газ (SO2). Аммиак, к примеру, мог вызвать отравление при утечке, метилхлорид мог быть взрывоопасным. Позже CFC ввели в производство не только холодильников, но и кондиционеров, аэрозольных баллончиков — для распыления продуктов, таких как дезодоранты, краски и инсектициды, поскольку вещество обеспечивало стабильное давление и мелкодисперсное распыление содержимого.
Ни ученые, ни представители индустрий не подозревали о вреде CFC. Открытие озоновых дыр произошло случайно, через лабораторный эксперимент. Оказалось, что, когда CFC попадает в атмосферу, он поднимается вверх, накапливается в стратосфере и под действием ультрафиолетового излучения разрушается с выделением атомов хлора. В свою очередь, хлор разрушает молекулы озона — так и возникают озоновые дыры. А истощение озонового слоя опасно тем, что приводит к росту случаев рака кожи, катаракты, к повреждению морской экосистемы и сельскохозяйственных культур.
Николай Дронин, кандидат географических наук,
В 1973 году британский ученый Джеймс Лавлок решил изобрести прибор, который позволил бы дистанционно измерять хлорфторуглерод в атмосфере. Он создал этот прибор с целью фиксировать антропогенный след от целых государств. Лавлок разместился на корабле у берегов Британии и пытался найти ее след по хлорфторуглероду. Вскоре он понял свою ошибку: хлорфторуглерод был везде в одинаковых количествах. Затем он пересчитал содержание хлорфторуглерода в атмосфере и сопоставил с теми значениями выбросов хлорфторуглерода, которые произошли с 1930 года, когда хлорфторуглерод стал использоваться в холодильной промышленности, и у него сошлись цифры. То есть ученый понял: все, что мы выбросили, осталось в атмосфере.
Ученый прочел публичную лекцию в 1974 году в Вене, и на эту лекцию пришел американец, геохимик Фрэнк Шервуд Роуленд. После возвращения в Штаты Роуленд поделился своими соображениями с химиком Марио Молиной: «Я прослушал лекцию Лавлока, и оказывается, что есть такое вещество — фреон, который абсолютно инертен и накапливается в атмосфере. За 40 лет оно оказалось настолько перемешано, что везде находится одно и то же количество. Но, как геохимик, я не могу в это поверить, потому что ни одно вещество не может не иметь сток — где-то оно должно разрушаться».
Молина придумал, что нужно воссоздать условия стратосферы в лаборатории, то есть он накачал озон, кислород, пропустил жесткую радиацию. В итоге обнаружил интересную закономерность: радиация разрушает хлорфторуглерод, освобождается хлор, который разрушает озон. Позже ученые были удостоены Нобелевской премии по химии.
Но «случайное» открытие ученых в лаборатории было важно подтвердить в реальных условиях. Для этих целей в 1979 году NASA запустило спутник, который обнаружил разрушение озона, но в умеренных масштабах. Озоновый слой истощился на долю от 2 до 6%. Эти данные подтверждали теорию Молины и Роланда, но не были достаточны для принятия глобальных мер. Разрушение озона не казалось катастрофическим и могло объясняться естественными колебаниями. Требовалось установить прямую связь между использованием CFC и разрушением озонового слоя.
Но в 1985 году была опубликована статья британских ученых, которые обнаружили существование озоновой дыры на станции Халли-Бей (Hally Bay) в Антарктиде. Она не существовала постоянно: когда в Южном полушарии наступала весна, возникала дыра, в которой озон истощался на 40%. Это открытие стало переломным моментом, так как масштабы разрушения были очевидны.
Тем не менее индустрия не сдавалась легко и не была готова отказываться от выгодного продукта. В 1986 году Альянс за ответственную политику в отношении CFC (ассоциация, основанная компанией DuPont) по-прежнему утверждал, что наука слишком неопределенна, чтобы оправдать какие-либо решительные меры. В 1987 году DuPont свидетельствовали перед Конгрессом США: «Мы считаем, что не существует неизбежного кризиса, требующего одностороннего регулирования».
В том же году был проведен уникальный геоэкологический эксперимент: два самолета были подняты в стратосферу. В эксперименте участвовали 150 ученых: часть из них находилась на бортах, а часть обслуживала проект на земле. В результате этого полета стало ясно, что озоновый слой действительно разрушается из-за хлора. Ученые установили это простым, но гениальным образом: они увидели, что при подлете к дыре содержание хлора низкое — это значит, что он находится в связанном состоянии, — а содержание озона высокое. Внутри самой озоновой дыры содержание хлора резко увеличивается, то есть оксид хлора находится в свободном состоянии, но резко уменьшается количество озона.
Но и этого индустрии оказалось недостаточно. В 1988 году председатель Du Pont Ричард Э. Хеккерт заявлял: «Мы не будем производить продукт, если он не может быть изготовлен, использован, обработан и утилизирован безопасно и в соответствии с соответствующими критериями безопасности, здоровья и качества окружающей среды. В настоящее время научные данные не указывают на необходимость резкого сокращения выбросов CFC. Нет никаких доступных показателей вклада CFC в какое-либо наблюдаемое изменение озона…»
Но в этой истории коллаборация ученых и ответственных политиков взяла верх над сомнениями индустрии. В 1987 году был принят и в 1989 году вступил в силу Монреальский протокол — международное соглашение, направленное на сокращение производства и потребления веществ, разрушающих озоновый слой. Он был подписан большинством государств: к 2024 году соглашение поддерживает 197 стран. Для помощи развивающимся странам был создан фонд, который предоставил финансовую и техническую помощь для перехода на безопасные альтернативы CFC. А исследования показывают, что после принятых мер озоновый слой восстанавливается. Например, его полное восстановление над Антарктидой ожидается ко второй половине ХХI века.
Монреальский протокол — это редкий пример успешного международного соглашения, которое стало основой решения глобальной экологической проблемы. Марио Молина, придумавший лабораторный эксперимент с моделью стратосферы, спустя много лет говорил так: «Нелегко объяснить обществу, что некие невидимые газы воздействуют на невидимый слой, а тот защищает нас от невидимой радиации. Это неочевидные, не общеизвестные вещи. Но в итоге мы добились успеха в большинстве стран на планете». А Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан (1997–2006) считал, что это «возможно, единственное очень успешное международное соглашение».
Сегодня миру хорошо известны проблемы глобального потепления, накопления пластиковых отходов и других надвигающихся катастроф. Успешный пример общемирового сотрудничества и реальные результаты оставляют осторожный оптимизм. Возможно, коллаборация науки и политики и в будущем сможет справляться с опасными антропогенными факторами до того, как человечеством будет пройдена «точка невозврата».
ИСТОЧНИК: Постнаука https://postnauka.org/longreads/157380