Экологические последствия антропогенной убыли озона в стратосфере

В результате таких антропогенных процессов, как ракетная доставка веществ в стратосферу, полёты сверхзвуковых самолётов, серии высотных ядерных взрывов, использования фреонов, общего техногенного загрязнения воздуха и др., нарушается процесс естественной генерации и диссоциации озона. Химические и фотохимические реакции между озоном и веществами, попадающими в стратосферу, протекают здесь очень быстро. Однако диффузия этих веществ от приземного слоя в стратосферу — медленный процесс. Всё уже выпущенное в атмосферу количество соединений, разлагающих озон, уменьшит толщину озонового слоя на 16–17% через 20–30 лет. Этот процесс имеет целый ряд негативных экологических последствий.

Разрушение озонового слоя приводит к ослаблению его защитной роли от солнечного ультрафиолетового излучения, которое становится губительным для живых организмов. Особенно опасно воздействие ультрафиолета на структуру и взаимосвязи в молекулах ДНК, ибо вмешательство в закономерности метаболических процессов неизбежно приведёт к генетическим последствиям и сложным мутагенным процессам, разрушающим экосистемы суши и моря. «Ультрафиолетовая селекция» скажется и на человеческом сообществе, поскольку неизбежно увеличится число иммунных повреждений, катаракты глаз, частоты заболеваний дерматитами, гипертонией, неврозами и кожных раковых заболеваний. Так, снижение уровня озона на 1–2% повышает уровень заболеваний меланомой, а это, в свою очередь, приводит к росту смертности на 0,8–1,5%.

В результате разрушения стратосферного озона снижается сопротивляемость населения ряду инфекционных заболеваний из-за уменьшения клеточного иммунитета организма. К таким заболеваниям относятся болезни с кожной фазой развития или зависящие от клеточного иммунитета: корь, ветряная оспа и другие вирусные заболевания с кожной сыпью, индуцируемые через кожу паразитарные болезни типа малярии и лейшманиоза (инфекционной болезни с язвенными поражениями кожи и слизистых оболочек), а также зависящие от клеточного иммунитета туберкулез и некоторые грибковые заболевания.

В связи с изменением характера поведения населения (усиление межрегиональной миграции, увеличение свободного времени, распространение открытого стиля одежды с использованием слабо поглощающих ультрафиолет материалов) как частота возникновения опухолей кожи, так и смертность от них во всём мире растут. В СССР с 1970 по 1980 годы частота опухолей кожи выросла на 13%, за 1985–1986 гг. — более чем 8%. В результате истощения озонового слоя прогнозируется дополнительное увеличение частоты возникновения немеланомного рака кожи на 3%, частота возникновения меланом (опухолей, развивающихся из клеток, вырабатывающих красящее вещество) — на 1–2% и смертности от меланомы на 0,3–2% на каждый процент разрушения озона.

Продолжающееся проникновение выпущенных человеком химических соединений, воздействующих на озон в стратосфере, приведёт к росту частоты заболеваний кожи (злокачественными и незлокачественными опухолями); по прогнозам медиков США, она увеличивается на 70–80 тыс. чел. на каждые 100 млн. чел населения.

В результате переоблучения кожи человека развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменением тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния.

Исследования члена-корреспондента Академии космонавтики, доктора психологических наук А.К. Попова установили ещё одну опасность в связи с истончением озонового слоя. Когда лётчик попадает в зону электромагнитных бурь, он как бы впадает в транс и теряет ориентацию в пространстве. После того как летчиков стали снабжать карманными генераторами электромагнитных волн с частотой 9 Гц, близкой к природной (10 Гц), кризисные ситуации у пилота исчезли. Это доказало зависимость психического состояния человека от частоты электромагнитных волн в ОС. Экспериментами установлено, что при воздействии инородных электромагнитных колебаний человеческий мозг мобилизует все силы на отражение волновой атаки, тогда заботы нервной системы о регуляции физиологических процессов оказываются в тени, так как на них не остается сил организма. При внешних воздействиях волн порядка 30 Гц человек впадает в депрессию, проявляет нервозность, беспокойство, у него появляются судороги как у больных эпилепсией. Озоновый слой Земли в сочетании с поверхностью Земли — это две токопроводящие сферы, разделённые диэлектриком (воздухом), то есть эти три составляющие образуют гигантский сферический конденсатор — электромагнитную защиту обитающего в диэлектрике человечества. Истончение озонового слоя ослабляет защитное воздействие упомянутого выше планетарного конденсатора от инородных волновых влияний как природного, так и антропогенного происхождения. Это приведёт к массовым заболеваниям людей и психическим расстройствам. При этом в первую очередь будут выходить из строя верхние этажи психики, наиболее трудно формируемые и поэтому легче всего разрушаемые, а именно: нравственность, мораль, способность думать, прогнозировать. Ослабление этих психических функций будет в свою очередь мешать людям принимать правильные решения, и в частности в отношении экологических проблем. Возникнет замкнутый круг, и положение будет становиться все хуже и хуже. Если же разрушение озонового слоя будет прогрессировать и изменения в окружающей электромагнитной среде выйдут из диапазона приспособительных возможностей человеческого организма, то все люди могут оказаться в положении эпилептиков. Причём значительно раньше, чем начнется патология от ультрафиолетовых лучей.

Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. В результате усиления воздействия ультрафиолетового излучения у водных организмов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения и развития, особенно на ранних стадиях. В этих условиях могут погибать и вытесняться полезные чувствительные формы организмов и усиленно размножаться устойчивые формы, токсичные для окружающей среды, например сине-зелёные водоросли.

Расчёты показывают, что в случае 25% разрушения стратосферного озона следует ожидать 35% снижения первичной продукции фитопланктона в поверхностных слоях океана и 10% во всём слое активного фотосинтеза. Фитопланктон утилизирует более половины углекислого газа в процессе глобального фотосинтеза, и лишь 10% снижения интенсивности этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива.

Ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальки рыб, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. Рыболовство поставляет более 20% мирового потребления белка, а в азиатских странах, где живет более половины населения Земли, — около 40%. В условиях истощения стратосферного озона прогнозируется увеличение патологии, рост гибели мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной продуктивности Мирового океана.

У высших растений в условиях 10–20% разрушения озонового слоя наблюдается торможение роста, уменьшение продуктивности и изменение состава, снижающие пищевую ценность. Из 200 тестированных видов растений около 2/3 оказались чувствительными к ультрафиолету. Наибольшая чувствительность характерна для семейства тыквенных (огурцов, тыкв и дынь), у которых при 20% разрушении озона потери урожая могут достигать 90%, и бобовых (гороха, сои) — потери урожая до 25–30%. Наибольшая устойчивость характерна для подсолнечника, хлопчатника и некоторых видов зерновых (кукурузы, риса), потери урожая которых около 5%.

Ослабление озонового экрана сказывается и на плодородии почв. Фототрофные цианобактерии обитают в самых верхних слоях почв и способны непосредственно утилизировать азот воздуха с последующим использованием его растениями в процессе фотосинтеза. Они утилизируют ежегодно на планете около 35 млн.т азота атмосферы (а искусственных азотных удобрений производится промышленностью 35–40 млн.т). Эти микроорганизмы (особенно на рисовых полях) подвергаются непосредственному воздействию ультрафиолетового излучения, которое инактивирует ключевой фермент ассимиляции азота — нитрогеназу. Поэтому усиление ультрафиолетового облучения при разрушении стратосферного озона приводит к уменьшению плодородия почв.

Географическое размещение убыли озона имеет ряд особенностей. Области наиболее активного протекания этого процесса приводят к образованию «озоновых дыр».

Особую тревогу вызывает озоновая дыра над Антарктидой. Площадь этой дыры близка к площади материка Северная Америка (около 18 млн. км²). Если бы Антарктида была населена, считают учёные, мир столкнулся бы с уничтожением населения целого континента. Эта дыра уже даёт себя знать в странах Южного полушария. В Австралии в 1,5–2 раза повысилась интенсивность ультрафиолетового излучения у поверхности Земли по сравнению с Германией, находящейся на тех же широтах в Северном полушарии. Аналогичная ситуация наблюдается в южных районах Чили и Аргентины.

В Северном полушарии в средних и высоких широтах циркуляция атмосферы неустойчива. Поэтому здесь возникают как бы озоновые мини-дыры: обеднённые озоном воздушные массы распространяются из района Гренландии над Европой, захватывая и Россию. По мнению учёных, этот тревожный процесс непосредственно затрагивает само будущее человечества.

В начале 90-х годов наблюдали истощение озонового слоя на 20–25% над Скандинавией, Прибалтикой и северо-западными областями России. В феврале-марте 1995 г. служба Росгидромета зарегистрировала достигшее 40% уменьшение содержания озона над северным Уралом и Сибирью. В отличие от приполярных широтных зон истощение озонового слоя здесь менее выражено, однако оно является статистически достоверным (1,5–6,2% за последнее десятилетие).

В 2002 г. по результатам мониторинга общего содержания озона (ОСО), проводимого в оперативном режиме Центральной аэрологической обсерваторией Росгидромета, его пространственное распределение характеризовалось следующими особенностями. Над севером ЕТР содержание озона в течение 2002 г. было несколько ниже нормы. Положительные отклонения наблюдались в марте (более 5%), а отрицательные — в ноябре и декабре (соответственно -9 и -18%). Над югом ЕТР в течение года содержание озона было очень близко к норме. Лишь в феврале отрицательные отклонения достигали 8%. Над Западной и Восточной Сибирью, а также над Дальним Востоком практически весь год, кроме декабря, наблюдалось пониженное (на 1–2% ниже нормы) ОСО. В феврале дефицит ОСО составил 9-10%, а в декабре содержание озона было превышено на 11-19%.

Таким образом, над большей частью территории Российской Федерации в 2002 г. толщина озонового слоя в начале года, весной и летом была ниже нормы. Особенно низкое содержание озона было в феврале, очень высокое — в самом конце года. Только на севере ЕТР ход содержания озона был противоположным: большое содержание озона весной, а осенью и особенно в начале зимы на 18% ниже нормы [Государственный доклад…, 2003].