Последици за околната среда от изтъняването на озоновия слой на Земята
Въпреки ограничителните мерки, взети от световната общност по силата на Виенската конвенция за опазване на озоновия слой (1985 г.) и Монреалския протокол за веществата, които разрушават озоновия слой (1987 г.), той продължава да се унищожава с по-високи темпове от очакваното от учените. Това намаление се оценява на 0,5-0,7% годишно от общото съдържание на озон.
В някои географски региони намаляването на озона е още по-голямо. В Антарктида през периода от 1979 до 1992 г. количеството озон в стратосферата е намаляло с около 50% (1% намаляване на съдържанието му води до увеличаване на интензитета на ултравиолетовата радиация в близост до повърхността на Земята с около 1,5%) [23].
Така през 1995 г. имаше рекорден дефицит на озон за всички години на наблюдения.
Основната причина за намаляването на концентрацията на озон в стратосферата е антропогенното замърсяване на атмосферата с вещества, съдържащи атоми на флуор, хлор, бром и йод. В допълнение към тези вещества в разрушаването на озона участват метан, оксиди на азот, сяра, въглерод и др.
Опасността от ситуацията се утежнява от факта, че в много страни, включително и в България, пълното и своевременно прилагане на Монреалския протокол е свързано с големи финансови затруднения поради трудната икономическа ситуация и високите разходи за преход на промишлените предприятия към използване на нови озоноспестяващи технологии и алтернативни озоноразрушаващи вещества. Освен това някои учени смятат, че количеството на озоноразрушаващите вещества, изхвърлени в атмосферата, е такова, че дори при пълно спиране на производството им, натрупаните преди това запаси са достатъчни за интензивно разрушаване на озоновия слой за още 50-70 години. другиучените смятат, че с прилагането на всички разпоредби на Монреалския протокол и неговите изменения, направени през 1990 г. и 1999 г.2, изтъненият озонов слой, започвайки от 1996 г., постепенно ще се възстанови и след 50 години ще достигне първоначалното си (преди изчерпване) ниво.
В съответствие с Монреалския протокол периодично се извършва статистическа оценка на научна, техническа, икономическа и екологична информация, свързана с озоновия слой на Земята. Известно е, че изчерпването му води до увеличаване на проникването на слънчевата ултравиолетова (UV) радиация с дължина на вълната от 290 до 315 нанометра до земната повърхност. През 1994 г. е направена дългосрочна (няколко десетилетия) прогноза за това въздействие върху различни аспекти от функционирането на биосферата: върху здравето на хората и животните, върху растежа и развитието на растенията, върху биохимичните цикли, върху качеството на въздуха, материалите и др.
Въздействие върху здравето на хората и животните.
UV лъчението има пряк ефект върху здравето на хората и животните чрез органи, които не са защитени от светлина: очи и кожа. Абсорбцията на ултравиолетовите лъчи причинява промени в тялото, които могат да бъдат както полезни (образуване на витамин D върху кожата), така и вредни (катаракта, изгаряния, рак на кожата, увреждане на имунната система). Повишеното UV облъчване на кожата стимулира възпроизводството на нейните клетки и производството на пигмент, който ефективно предпазва от изгаряния. Но прекомерната пролиферация на кожни клетки може да я направи по-податлива на рак [25].
UV радиацията уврежда роговицата и лещата на окото, а хроничното излагане, което води до висока обща доза, увеличава риска от катаракта. Въздействието на изтъняването на стратосферния озон върху растежа на такива заболявания се определя количествено на около 0,5% с намаление на озона от1 %.
За хората с чувствителна към светлина кожа продължителното излагане на ултравиолетови лъчи е основен рисков фактор за развитие на немеланомен рак на кожата. Намаляването на стратосферния озон с 1% води до увеличаване на броя на случаите на това заболяване с около 2-3%. Имунната система, тъй като някои от нейните компоненти присъстват в кожата, също е чувствителна към UV радиация. Това излагане намалява имунитета към рак на кожата, инфекциозни агенти и други антигени и може да доведе до имунологична нереактивност за рецидив.
Засяга сухоземните растения.
Слънчевата UV радиация влияе върху физиологичните и еволюционните процеси в растенията. Но растенията имат механизъм за намаляване на това влияние и възстановяване на нарушените процеси, т.е. те са в състояние до известна степен да се адаптират към повишените нива на UV радиация. Въпреки това, той може значително да забави растежа на растенията.
Реакцията на ултравиолетово облъчване е различна при различните видове и дори култури от един и същи вид. В естествени условия UV радиацията води до промени във видовия състав, създава предпоставки за биологично разнообразие в различни екосистеми.
Индиректните промени, причинени от UV радиация (като промени във формата на растението, в разпределението на биомасата в растителните части, във времето на фазите на развитие и във вторичния метаболизъм) понякога могат да бъдат по-важни от директното унищожаване. Те могат да доведат до дисбаланс в растителните биоценози, което би довело до сериозни последствия за тревопасните животни. Възможни са и глобални нарушения на биохимичните цикли.
Въздействие върху водните екосистеми.
Повече от 30% от животинския протеин в света, консумиран от хората, идва от морето, така че е важно как нивата на слънчевата UVрадиацията влияе върху продуктивността на водните системи.
Морският планктон, като основен абсорбатор на атмосферния въглероден диоксид, има решаващо влияние върху концентрацията му в атмосферата. В допълнение, той също така формира основата на водните трофични връзки и е неравномерно разпределен в океаните: най-високата му концентрация се среща във високи географски ширини, а в тропиците и субтропиците е 10-100 пъти по-малка. Увеличаването на вече високото ниво на слънчева UV радиация за тропиците и субтропиците може да повлияе неблагоприятно на разпределението на фитопланктона. Повишеното излагане на фитопланктон на слънчева ултравиолетова радиация засяга механизмите му за мобилност и ориентация и води до намаляване на оцеляването. Измерванията, направени във водите на Антарктика, показват пряка връзка между фитопланктона и изтъняването на озоновия слой. По този начин продуктивността му над озоновата дупка в Антарктида намалява с 6-12% в сравнение с продуктивността в съседните води.
Слънчевата UV радиация причинява намаляване на способността за възпроизвеждане и нарушаване на развитието на ларви на риби, скариди, раци, земноводни и други животни. Още при нормални условия слънчевата ултравиолетова радиация е ограничаващ фактор и дори леко повишаване на нейния интензитет може да доведе до значително намаляване на броя на тези организми.
Влияние върху биохимичните цикли.
Увеличаването на слънчевата ултравиолетова радиация засяга земните и водните биохимични цикли, засягайки както източниците, така и поглътителите на химически значими газове (напр. въглероден диоксид, озон). Веригите за обратна връзка между биосферата и атмосферата са такива, че балансът между образуването и излизането от атмосферата на тези газове може да бъде нарушен дори при незначителни външни влияния.
В сухоземните екосистеми ултравиолетовата радиация влияе върху формирането иразграждане на растителна биомаса. С увеличаването на излагането на ултравиолетови лъчи продуктивността на различните видове (както и на отделните култури) може да намалее в различна степен. Процесите на разлагане могат да бъдат засилени чрез фоторазрушаване на повърхностния слой под действието на UV радиация или отслабени чрез потискане на жизнената активност на съответните живи организми.
Въздействието на слънчевата UV радиация върху водните екосистеми също е значително. Намаляването на нивото му води до увеличаване на първичното производство, а увеличаването на интензивността на UV радиацията (в условията на антарктическата озонова дупка) води до намаляване на производителността. Слънчевата UV радиация, забавяйки развитието на фито- и бактериопланктона в горните слоеве на океана, значително влияе върху морските биохимични цикли. Той стимулира разграждането на органичната материя във водни разтвори, което води до загуба или способност за абсорбиране на UV радиация и образуването на въглероден оксид и органична материя, които лесно се минерализират или поемат от водните организми. UV лъчението влияе върху цикъла на водния азот, като инхибира активността на нитрифициращите бактерии и причинява фоторазграждане на прости неорганични вещества като нитрати.
Въздействие върху качеството на въздуха.
Изчерпването на стратосферния озон и съответното увеличаване на ултравиолетовата радиация, проникваща в долните слоеве на атмосферата, води до увеличаване на интензивността на фотодисоциацията на основните газове, които определят химическата активност на атмосферата. Това може да причини както образуването, така и разрушаването на озона и свързаните с него окислители като водороден пероксид и хидроксилната група в редица съединения. Известно е, че водородният пероксид има вредно въздействие върху човешкото здраве, сухоземните растения и незащитените материали. Промени в концентрацията на хидроксилната група в атмосферния въздухможе да повлияе на дълготрайността на климатичните газове като метан.
Въз основа на сателитни измервания на интензитета на фотодисоциация на тропосферния озон (в периода от 1979 г. до 1992 г.) са конструирани модели на химични промени в тропосферата. Моделите предполагат, че в замърсените зони (високи нива на азотни оксиди), тъй като стратосферният озон е изчерпан, тропосферният озон трябва да се увеличи, бързо достигайки концентрации, които са потенциално вредни поради съответното производство на окислители над стандартните нива. В по-чисти райони (с ниски нива на азотни оксиди) увеличението на концентрацията на озон може да бъде незначително и дори отрицателно. Други окислители като водороден пероксид и хидроксилната група ще растат както в чисти, така и в замърсени региони. Промените в концентрацията на водороден пероксид могат да повлияят на географското разпределение на киселинните валежи.
Влияе на металите.
Синтетичните полимери, естествено срещащите се биоматериали и редица материали от търговски интерес са неблагоприятно повлияни от слънчевата UV радиация. Основната причина за фотодеградация е от обезцветяване до загуба на механична якост от частта с къса дължина на вълната на UV спектъра. Всяко увеличаване на допустимото UV лъчение ускорява фоторазграждането на тези материали, ограничавайки техния експлоатационен живот.
Като цяло въздействието на UV радиацията върху много функции на биосферата все още е много несигурно. Поради това все още не е възможна количествена прогноза; за това са необходими допълнителни изследвания.
Сериозността на проблема с изтъняването на озоновия слой на Земята наложи енергично търсене на алтернативни начини за защита и запазване на озоновия слой чрез активното въздействие върху стратосферата на хим.и физикохимични методи. Начинът за възстановяване и запазване на озоновия слой с използването на активни въздействия върху стратосферата може да се окаже по-радикален метод за запазване на цивилизацията, независимо от естествения или антропогенния характер на изтъняването на озоновия слой.
През 1998 г. Световната банка реши да предостави на Украйна безвъзмезден заем от 23,3 милиона долара за борба с изтъняването на озоновия слой по проект на стойност 32,7 милиона долара.
Средствата, осигурени от Световната банка, ще бъдат използвани за подмяна на оборудването на украински компании, които влияят неблагоприятно на озоновия слой. По този начин предприятията за производство на хладилници използват фреон, който е изключително опасен за атмосферния озон.
Изтъняването на озоновия слой води до увеличаване на заболеваемостта от рак на кожата, влошаване на зрението на хората, живеещи в зоната с изтъняване на озоновия слой, и намаляване на добивите.