Как обстоят дела с озоновой дырой?

В 1974 году ученые впервые забили тревогу о разрушении озонового слоя, вызванном деятельностью человека. Однако глобальному сообществу потребовалось еще несколько лет, чтобы достичь консенсуса о запрете озоноразрушающих химических веществ. Исследовательская группа Пола Крутцена сыграла ключевую роль в привлечении внимания мира к этой проблеме. Сегодня озоновая дыра медленно затягивается, но прогрессу мешают растущие проблемы изменения климата.

В конце 1987 года обложка немецкого журнала Der Spiegel с заголовком "Озоновая дыра" на фоне черной дыры в голубом небе впервые показала общественности масштаб угрозы. Незадолго до этого озоновый слой над Антарктидой впервые разрушился на огромной площади, сравнимой с территорией США. Этот слой на высоте 15–25 км защищает Землю от вредного ультрафиолетового (УФ) излучения. Возросшее УФ-облучение уже тогда вызывало сообщения об ослеплении овец в Южной Америке и предупреждения о "времени до ожога" в Австралии. Еще в 1974 году химики Марио Молина и Фрэнк Шервуд Роуленд выдвинули в журнале Nature гипотезу, что хлорфторуглероды (CFC), используемые в аэрозолях, разрушают озон в стратосфере. Их основная идея была верна, хотя высота процесса была определена неточно. Первая озоновая дыра над Антарктидой была обнаружена в 1985 году, а над Арктикой — лишь в 2020 году.

Вдохновленные статьей в Nature, многие группы, включая команду Пола Крутцена из Института химии Макса Планка, начали исследования. Крутцен, Молина и Роуленд позже получили Нобелевскую премию по химии 1995 года. Важными стали in situ измерения озона и CFC с исследовательских самолетов NASA. Они позволили подтвердить теорию Крутцена о каталитических циклах разрушения озона атомами хлора из CFC, по аналогии с известными природными циклами с участием оксидов азота (NO и NO₂). Ключевую роль играют полярные стратосферные облака (PSC), образующиеся в экстремальный холод: на их поверхности весеннее солнце запускает цепную реакцию разрушения озона хлором. Рост доказательств привел к одному из самых успешных глобальных природоохранных соглашений — Монреальскому протоколу 1987 года (вступил в силу в 1989), который запретил производство и использование озоноразрушающих веществ.

Однако новые угрозы замедляют восстановление. Исследования, например, Сьюзан Соломон из MIT, показали, что частицы дыма от масштабных лесных пожаров в Австралии (2019–2020) могут адсорбировать остаточные молекулы хлороводорода от CFC. На солнце это приводит к высвобождению активных радикалов хлора, которые вновь разрушают озон. Как отмечает химик Кристоф Брюль, озоновая дыра чувствительна даже к малым концентрациям примесных газов. В прошлом угрозу представляли выбросы оксидов азота от сверхзвуковых самолетов (как "Конкорд") или от космических челноков NASA. Крупные вулканические извержения, например, вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в 2022 году, также вносят вклад в истощение озона, выбрасывая в стратосферу огромное количество серы. Несмотря на эти вызовы, есть и обнадеживающая новость: озоновые дыры над Антарктидой и Арктикой постепенно сокращаются. Остается открытым вопрос, сколько времени потребуется для полного исчезновения последствий выбросов CFC.