Проблема озонового кризиса (истончение озонового экрана)

Истощение озонового  слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. Многие из имеющихся в нем систем испытывают стресс уже при существующих уровнях естественной Ультрафиолетовой радиации, и увеличение ее интенсивности  для некоторых из них может  оказаться катастрофическим. В результате 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. Поскольку  чувствительность к ультрафиолетовой радиации разных компонентов водных экосистем существенно различается, то в результате разрушения стратосферного озона следует ожидать не только уменьшения общей биомассы, но и  изменение структуры водных экосистем. В этих условиях могут погибать и  вытесняться полезные чувствительные формы и усиленно размножаться резистентные, токсичные для окружающей среды, например сине-зеленые водоросли.

Эффективность водных пищевых цепей в решающей степени определяется продуктивностью  их начального звена – фитопланктона. Расчеты показывают, что в случае 25%-го разрушения стратосферного озона  следует ожидать 35%-го снижения первичной  продуктивности в поверхностных  слоях океана и 10%-го снижения во всем слое фотосинтеза. Значимость прогнозируемых изменений становится очевидной, если принять во внимание, что фитопланктон утилизирует более половины углекислого  газа в процессе глобального фотосинтеза, и лишь 10-го снижения интенсивности  этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу  в результате сжигания полезных ископаемых. Кроме того, ультрафиолетовая радиация подавляет продукцию фитопланктоном диметилсульфида, играющего важную роль в формировании облачности. Последние два феномена могут вызвать долговременные изменения глобального климата и уровня Мирового океана.

Из биообъектов  вторичных звеньев водных пищевых  цепей ультрафиолетовое излучение  способно непосредственно поражать икру и мальков рыб, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. В условиях истощения  стратосферного озона прогнозируется рост и гибель мальков промысловых  рыб и, кроме того, снижение улова  в результате уменьшения первичной  продуктивности Мирового океана.

В отличие от водных организмов, высшие растения могут  частично адаптироваться к увеличению интенсивности естественной ультрафиолетовой радиации, однако в условиях 10-20%-й редукции озонового слоя у них наблюдается торможение роста, уменьшение продуктивности и изменения состава, снижающие пищевую ценность. Чувствительность к ультрафиолетовой радиации может существенно различаться как у растений разных видов, так и у разных линий одного вида. Культуры, районированные в южных регионах, более резистентные по сравнению с районированными в зонах умеренного климата.

Очень важную, хотя и посредственную, роль в формировании продуктивности сельскохозяйственных растений играют почвенные микроорганизмы, оказывающие значительное влияние на плодородие почв. В этом смысле особый интерес представляют фототрофные цианобактерии, обитающие в самых верхних слоях почв и способные утилизировать азот воздуха с последующим использованием его растениями в процессе фотосинтеза. Эти микроорганизмы (особенно на рисовых полях) подвергаются непосредственному воздействию ультрафиолетовой радиации. Радиация способна инактивировать ключевой фермент ассимиляции азота – нитрогеназу. Таким образом, в результате разрушения озонового слоя следует ожидать уменьшение плодородия почв. Весьма вероятным является также вытеснение и отмирания других полезных форм почвенных микроорганизмов, чувствительных к ультрафиолетовой радиации, и размножением устойчивых форм, часть которых может оказаться патогенными.

Для человека естественная ультрафиолетовая радиация фактором риска  уже при существующем состоянии  озонового слоя. Реакции на ее воздействие  разнообразны и противоречивы. Некоторые  из них (образование витаминами Д, увеличение общей неспецифической резистентности, лечебный эффект при некоторых кожных заболеваниях) улучшает состояние здоровья, другие (ожоги кожи и глаз, старение кожи, катаракто- и канцерогенез) ухудшают его.

Типичной реакцией на переоблучение глаз является возникновение фотокератоконьюнктивита – острого воспаления наружных оболочек глаза (роговицы и конъюнктивы). Он обычно развивается в условиях интенсивного отражения солнечного света от естественных поверхностей (снежное высокогорье, арктические и пустынных зоны) и сопровождается болевыми ощущениями или ощущением постороннего тела в глазу, слезотечением, светобоязнью и спазмом век. Ожог глаз можно получить за 2 часа в заснеженных зонах и за 6 – 8 часов в песчаной пустыне.

Длительное воздействие  ультрафиолетовой радиации на глаз может  вызвать возникновение катаракты, дегенерацию роговицы и сетчатки, птеригий (разрастание ткани конъюнктивы) и меланому сосудистой оболочки глаза. Хотя все эти заболевания очень опасны, чаще других встречается катаракта, обычно развивающаяся без видимых изменений роговицы. Увеличение частоты катаракт считают основным следствием разрушения стратосферного озона по отношению к глазу .

В результате переоблучения кожи развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменениями тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния. В умеренных широтах эритему можно получить за полчаса на открытом солнце в середине летнего дня. Обычно эритема развивается с латентным периодом 1 – 8 часов и сохраняется около суток. Величина минимальной эритемной дозы растет с увеличением степени пигментации кожи.

Важный вклад  в канцерогенный эффект ультрафиолетовой радиации вносит ее иммуносупрессивное действие. Из 2-х существующих типов иммунитета – гуморального и клеточного лишь последний подавляется в результате воздействия ультрафиолетовой радиации. Факторы гуморального иммунитета либо остаются индифферентными, либо в случае хронического облучения в малых дозах активируются, способствуя повышению общей неспецифической резистентности. Помимо снижения способности отторгать раковые клетки кожи (агрессивность против других типов раковых клеток не изменяется) индуцированная ультрафиолетовой радиацией иммуносупрессия может подавлять кожные аллергические реакции, снижать резистентность к инфекционным агентам, а также изменять характер протекания и исход некоторых инфекционных заболеваний.

В результате разрушения стратосферного озона следует ожидать  снижения сопротивляемости населения  ряду инфекционных заболеваний. Как  минимум, в их число необходимо включить болезни с кожной фазой развития или зависящие от клеточного иммунитета: корь, ветряная оспа, герпес и другие вирусные заболевания с кожной сыпью, индуцируемые через кожу паразитарные болезни типа малярии и лейшманиоза, а также зависящие от клеточного иммунитета туберкулез и некоторые  грибковые заболевания.

Естественная  ультрафиолетовая радиация ответственна за основную часть опухолей кожи, частота  которых у белого населения близка к суммарной частоте опухолей всех других типов, вместе взятых. Существующие опухоли подразделяются на два вида: немеланомные (базальноклеточный и плоскоклеточный раки) и злокачественную меланому. Опухоли первого вида преобладают количественно, Слабо метастазируют и легко излечиваются. Частота меланом относительно не велика, однако они быстро растут, рано метастазируют и дают высокую смертность. Так же как и для эритемы, для рака кожи характерна четкая обратная корреляция между эффективностью облучения и степенью пигментатированности кожи. Частота опухолей кожи у негритянского населения более чем в 60 раз, у латиноамериканского – в 7 – 10 раз ниже, чем у белого населения в той же широтной зоне при практически одинаковой частоте опухолей, отличных от рака кожи. Помимо степени пигментатированности, факторами риска для возникновения рака кожи являются наличие родинок, пигментных пятен и веснушек, слабая способность к загару, голубой цвет глаз и рыжий цвет волос.

Ультрафиолетовая  радиация играет важную роль в обеспечении  организма витамина Д, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого обмена. Дефицит витамина Д вызывает рахит и кариес, а также играет важную роль в патогенезе представительной железы, дающей высокую смертность.

Роль ультрафиолетового  излучения в обеспечении организма  витамином Д нельзя компенсировать лишь за счет потребления его с пищей, поскольку процесс биосинтеза витамина Д в коже является саморегулирующимся и исключает возможность возникновения гипервитаминоза. Это заболевание вызывает отложения кальция в различных тканях организма с их последующим некротическим перерождением. 

При возникновении  дефицита витамина Д необходима доза ультрафиолетовой радиации, составляющая примерно 60 минимальных эритемных доз в год на открытые участки тела. Для белого населения в умеренных широтах это соответствует ежедневному пребыванию на открытом солнце по полчаса в середине дня с мая по август. Интенсивность синтеза витамина Д убывает с увеличением степени пигментативности, у представителей различных этнических групп может различаться более чем на порядок. Вследствие этого пигментация кожи может быть причиной недостаточности витамина Д у цветных иммигрантов в умеренных и северных широтах.

Наблюдающиеся в настоящее время увеличение степени истощения озонового  слоя свидетельствует о недостаточности  предпринимаемых усилий по его защите.

5. Пути решения проблем

Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить  доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся.

Также мы - все  люди должны это понимать и помочь природе включить процесс восстановления озонового слоя, нужны новые посадки  лесов, хватит вырубать лес для других стран, которые почему-то не хотят  вырубать свой, а делают на нашем  лесе деньги.

Для восстановления озонового слоя его нужно подпитывать. Сначала с этой целью предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и на грузовых самолетах "забрасывать" озон в верхние слои атмосферы. Однако этот проект (вероятно, он был первым проектом "лечения" планеты) не осуществлен.

Иной путь предлагает российский консорциум "Интерозон": производить озон непосредственно в атмосфере. Уже в ближайшее время совместно с немецкой фирмой "Даза" планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода.

Если этот эксперимент  окажется удачным, в дальнейшем предполагается использовать опыт российской орбитальной  станции "Мир" и создать на высоте 400 км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в  центральную часть озонового  слоя и станут постоянно подпитывать  его. Источником энергии могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах потребуются лишь для  периодических осмотров и ремонта.

У этого проекта  был предшественник - американская СОИ (стратегическая оборонная инициатива) с планом использования мощных лазеров  для "звездных войн".

Осуществится  ли грандиозный мирный проект, покажет  время. Но и физическая химия, и космонавтика уже готовы к тому, чтобы начать восстанавливать комфортное для жизни химическое равновесие на нашей планете.

Принимая во внимание чрезвычайность ситуации, необходимо:

- расширить комплекс  теоретических и экспериментальных  исследований по проблеме сохранения  озонового слоя;

- провести первую  Международную научную конференцию  по проблемам сохранения озонового  слоя активными способами;

- создать Международный  фонд сохранения озонового слоя  активными способами;

- провести Международный  телемост на тему сохранения  озонового слоя с участием  ведущих ученых, политических, религиозных  и общественных деятелей;

- организовать  Международный комитет для выработки  стратегии выживания человечества  в экстремальных условиях.

Все сказанное  выше означает, прежде всего, борьбу с  увеличением количества озона в  тропосфере и с выбросом хлорсодержащих веществ (особенно фреонов, угрожающих стратосферному озону).

Заключение:

Краткий обзор  некоторых факторов воздействия  на природную среду показывает, что  до сих пор не установлено значение многих химических и биохимических  последствий этого воздействия. С другой стороны, уже сегодня  можно оценить все угрожающее многообразие антропогенного вмешательства  и наносимого им ущерба окружающей среде.

Источниками вмешательства  являются:

- Постоянное  стремление к росту производства  и потребления.

- Постоянный  рост численности населения, который  приводит к тому, что даже незначительная  нагрузка на природу в каждом  отдельном случае в целом превращается  в глобальную проблему.

- Односторонний  подход к техническому прогрессу,  который в этом столетии привел  к появлению целого потока  технических товаров и химических  продуктов, чуждых природе, а  то и враждебных ей.

Во все звенья природной системы проникли несовместимые  с ней чужеродные вещества, угрожающие во многих случаях самому существованию  экосистемы. Возникла необходимость  принятия срочных мер, чтобы спасти природу, т.е. резко сократить истощение  естественных природных ресурсов и  ограничить применение вредных для  природы веществ.