В 1970-х годах американские ученые выяснили, что ряд химических веществ, используемых в промышленности, способен разрушать озоновый слой Земли. Молекулы хлорфторуглеродов (ХФУ) оказались очень стойки в нижних слоях атмосферы, однако уже в средних слоях стратосферы под воздействием ультрафиолетового излучения распадались, выделяя хлор, который разрушал озон. Позже Франк Шервуд Роуланд и Марио Молина, обнаружившие эту особенность, были удостоены Нобелевской премии по химии за свое открытие.
Так как озоновый слой поглощает опасную для живых организмов часть ультрафиолетового излучения Солнца, его разрушение приведет к тяжелым последствиям — от учащения случаев рака кожи у людей до гибели фитопланктона и повреждения зерновых культур.
Пока промышленники пытались оспорить эти данные, выяснилось, что озоновый слой начал быстро истощаться. Виной тому, по мнению ученых, стали галогенированные углеводороды — вещества, используемые в качестве растворителей и хладагентов, в число которых входят и ХФУ. В 1985 году был разработан Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, который устанавливал сроки, в течение которых те или иные вещества, разрушающие озоновый слой, должны быть сняты с производства и исключены из использования. Он вступил в силу в 1987 году.
Эти меры принесли свои плоды, и озоновая дыра над Антарктидой, диаметр которой к тому моменту превышал 1000 км, начала постепенно затягиваться. Однако, учитывая, что в атмосфере уже накопилось огромное количество разрушающих озоновый слой веществ, способных существовать десятки лет, этот процесс растянулся на долгие годы. По оценкам ученых, вряд ли озоновая дыра затянется раньше 2048 года.
Одним из таких запрещенных веществ стал относящийся к галогенированным углеродам трихлорфторметан (ХФУ-11), использовавшийся в качестве хладагента, вспенивателя и входивший в состав аэрозолей медицинского, технического и бытового назначения. К моменту создания договора во всем мире ежегодно выбрасывалось около 350 тыс. тонн ХФУ-11, однако уже к концу ХХ века объем выбросов снизился до 54 тыс. тонн.
Согласно протоколу, его производство и использование должно было быть прекращено к 2010 году (в частности, Россия отказалась от него еще в 1998-2000 годах). С 1993 года его концентрация в атмосфере снизилась на 15%.
Однако, похоже, не все страны оказались добросовестными.
Специалисты из Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) проанализировали пробы воздуха, взятые на Гавайях. Исследование показало: за 2014-1016 годы объем выбросов ХФУ-11 вырос на 25% по сравнению с 2002-2012 годами, что замедлило спад концентрации вещества в атмосфере на 50%. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
«Это самое удивительное и неожиданное наблюдение, которое я делал, — отмечает ведущий автор исследования Стивен Монтцка. — Сегодня выбросы ХФУ-11 такие же, как 20 лет назад».
Вначале исследователи предположили, что внезапный всплеск ХФУ-11 был вызван уничтожением старых холодильных установок, в которых он мог сохраниться. Однако дальнейшие наблюдения и расчеты показали, что холодильные установки ни при чем.
«В итоге мы пришли к выводу, что кто-то производит ХФУ-11, который утекает в атмосферу, — поясняет Монтцка. — Мы не знаем, почему они делают это и с какой целью — это может быть побочным продуктом какого-то химического процесса».
Вещество может образовываться в качестве побочного продукта производства, но в таком случае оно должно быть переработано. Так что либо кто-то не утилизирует отходы должным образом, либо целенаправленно производит запрещенное вещество.
Если в 2006 году выбросы ХФУ-11 приближались к нулевым значениям, то с 2013 года они составили более 14 тыс. тонн.
Компьютерное моделирование показало, что количество выбросов возросло в основном в Северном полушарии. Кроме того, возросла концентрация и других озоноразрушающих веществ, связанных с деятельностью человека.
С учетом циркуляции атмосферы исследователи выяснили, что источник выбросов находится где-то в Восточной Азии, между Китаем, Монголией и Кореей.
Однако более конкретно назвать виновника они не берутся.
«Мы делаем измерения вдалеке от этих регионов, — подчеркивают исследователи. — Более точные данные появятся тогда, когда люди из этих регионов проведут свои измерения и опубликуют результаты».
Ученые, в целом, и не ставили перед собой цели выявить виновника, но его поиск теперь чрезвычайно важен. Если разобраться с проблемой сейчас, ущерб от выбросов будет незначительным. Однако если проблема сохранится, в дальнейшем выбросы могут поставить восстановление озонового слоя под угрозу и ускорить изменение климата.
«Мы обращаемся к мировому сообществу и хотим сказать: происходит нечто, уводящее нас в сторону от своевременного восстановления озонового слоя, — говорит Монтцка. — Необходимо провести дальнейшие исследования и определить, почему выбросы растут и что можно с этим сделать».
Если полученные данные подтвердятся и в других исследованиях, это будет означать, что кто-то нарушает Монреальский протокол.
При этом с 2006 года все подписавшие его страны сообщают о нулевых выбросах.
Исследование в очередной раз показало важность контроля за соблюдением природоохранных норм. Решающее значение имеют непрерывные наблюдения за окружающей средой с помощью как спутников, так и наземных пунктов мониторинга. Такой комплексный подход, позволяющий наблюдать за тропо- и стратосферами, дает возможность собирать данные, с помощью которых решается задача выявления источников опасных химических веществ.