Озонові дірки з погляду геолога
Озонові дірки з погляду геолога
Кандидат геолого-мінералогічних наук
[Малюнки до статті не наводжу свідомо, оскільки на одному нічого не можна зрозуміти, а другий зображує явище, що не існує в природі, і ніякої пізнавальної цінності не представляє.]
Справді, наша планета без допомоги людини щороку викидає у свою атмосферу мільйони тонн різних речовин. Але нас, у світлі озонових дірок, цікавлять лише деякі з них. Виділення газів із земних надр має два крайні прояви: гарячий вулканізм і холодний, причому можливі проміжні стадії. (Далі йде опис вивержень Везувію та Еребуса, які я опускаю)
Вулкани – пожирачі озону
На озоновий шар ефективно можуть впливати на дії двох типів вулканізму: вапняно-лужний і толеїтовий. Вапняно-лужний вулканізм проявляється в основному на околицях Тихого океану. Через стиснення земної кори у цих районах з'являються численні осередки, у яких водень і метан, що супроводжують магму, окислюються до води та вуглекислого газу. У цих областях під поверхнею утворюються дуже в'язкі кислі породи. Вони закупорюють жерла вулканів, що призводить до вибухів колосальної сили. Під час таких вивержень десятки мільйонів тонн вулканічного пилу та мільйони тонн газів, у тому числі сполуки сірки, хлору, фтору, азоту потрапляють у стратосферу та інтенсивно руйнують озоновий шар.
Галогенвуглеводні вулканічного походження вчені знаходять навіть на дні океанів.
Зменшення концентрації озону реєстрували після вибухових вивержень. (слідує список випадків)
Однак у всіх схемах і теоріях чомусь забувають про толеїтовий вулканізм, а за моїми оцінками саме він робить основний внесок в спад озонового.шару. Цей тип вулканізму можна спостерігати в середині океану, там, де в корі утворюються розломи - рифти. З розломів такого типу виділяються потоки відновлених газів (водню та метану), які, на мою думку, і відіграють вирішальну роль у руйнуванні озонового шару. [Скажемо тут коротко, що ні помірні викиди водню, ні викиди будь-яких кількостей метану не призводять до виснаження озонового шару. Скоріше навпаки. Дані модельних розрахунків показують, що зростання атмосферної концентрації водню в десять разів не змінює вмісту озону, а зростання в десять разів концентрації метану призводить до збільшення загального вмісту озону на 8%. При збільшенні концентрації H2 в100разів ВЗГ зменшується на 9,4%, а при збільшенні в 1000 разів - на 24%. До цього треба додати, що концентрація радикалів ВІН пропорційна до кореня квадратного з потужності джерела водню. Отже, щоб зменшити ВЗГ (скажімо) на 9,4% рахунок додаткової емісії водню, треба збільшити її враз. Ну, звідки їх взяти?
H2 + O ® OH + Hз наступними циклами[тут потрібно замість Про поставити O(1D)]
Результат: O3 + O® 2O2.
OH + O3 ® HO2 + O2,
HO2 + O3 ® OH + 2O2.
Результат: O3 + O3 ® 3O2.
ÑH4 + O(1D) ®OH + CH3.
А далі:OH + O3 ®HO2 + O2,
Результат: O3 + O® 2O2.
Зрозуміло, такі величезні кількості водню і метану що неспроможні викликати процеси глобального геохімічного масштабу.[Могуть викликати. Тут доречно якісно пояснити результати модельних розрахунків, які наводилися вище та які суперечать висновку. Справа в тому, що водневий цикл руйнування озону "працює" тільки в тропосфері, оскільки в стратосфері основний вплив на озон надають ефективніші азотноокисний і галоїдні цикли. Але в тропосфері пари води (що дають ВІН потієї ж реакції, як і водень) у 100 – 10000 разів більше, ніж водню. Тому всі ВІН радикали, що руйнують тропосферний озон по другій парі реакцій, наведених , утворюються виключно з водної пари, а не з водню, внесок якого залишається мізерно малим. І лише коли концентрація Н2 наближається до концентрації Н2О, ефект водню стає помітним. Що ж до метану, то його в тропосфері майже стільки ж, скільки водню, але на відміну від останнього, він у тропосфері не руйнує, а створює озон по ланцюжку реакцій, що призводить до утворення 3-4 нових молекул озону (замість однієї непомітно поглиненої) разом із ВІН). У стратосфері метан справді руйнує озон, але з такою ж малою ефективністю, що водень. В результаті сумарний ефект метану призводить до зростання озону. Що й демонструють модельні дані.] Більше того, в газових струменях крім водню і метану є майже вся таблиця Менделєєва, а значить, напевно, є і каталізатори розкладання озону. Треба з кожним елементом розбиратися окремо – скільки викидається, скільки в атмосфері залишається, як впливає. Інакше це абсолютно порожній аргумент.]
[Проміжний висновок: атмосферний озон нечутливий до помірних додаткових викидів водню і росте зі зростанням емісії метану.]
Як добиратися до стратосферного озону[А навіщо, власне, туди тепер діставатися? Продовжую виключно з метою освіти населення.]
Є ще кілька аргументів проти того, що фреони - основна причина загибелі стратосферного озону. Німецькі дослідники довели, що фреони можуть руйнуватися у приземних умовах. Каталізаторами їхрозкладання служать частинки кварцу, деякі види ґрунтів або аерозолі. У цьому випадку сильним бар'єром на шляху фреонів в стратосферу може бути планетарний пояс пустель, розташований поблизу 300с. ш. Адже щоб потрапити з північних широт, де вони в основному виробляються, на екватор, фреони повинні подолати пояс пустель з мільйонами тонн мілкозему і піску, курними бурями і смерчами, всередині яких зароджуються сильні електричні розряди. Нескладні експерименти, що моделюють поведінку фреонів в екстремальних умовах пустель, прояснили б питання про їхню реальну стійкість у приземних шарах. [Описаний механізм руйнування дійсно існує. Його вивчали не лише німці, а й група професора. Однак він ніяк не проявляється, оскільки розрахунки зростання концентрації фреонів за даними про їхню емісію та часи життя в атмосфері без урахування ефекту пустель узгоджуються з даними натурних спостережень. Очевидно, швидкість руйнування фреонів пісками пустель помітно менше загальновідомого фотодисаційного механізму їхньої загибелі в стратосфері.]
Як мені здається, точна просторова відповідність місць глибинної земної дегазації (тобто водневих викидів із глибин Землі) і найбільш стійких озонових аномалій – один із найпереконливіших доказів того, що озоновий шар руйнується висхідними потоками водню та метану. Зазначимо, що будь-яка кореляція озонових аномалій з іншими явищами природи безумовно становить інтерес. У цьому сенсі заслуговує на увагу і кореляція, виявлена . Однак на превеликий мій жаль з малюнка, який мав би продемонструвати цю кореляцію, нічого не можна зрозуміти (на малюнку на тлі контурної карти України представлені групи різнокольорових кружечківз датами всередині. Причому кружальця покривають відсотків 80 усієї площі. Більше нічого нема. Підпис до малюнка свідчить: “Центри озонових аномалій над територією колишнього СРСР рік. Очевидно, що вони відповідають центрам воднево-метанової дегазації”. Виходить, що єдину свою "озонову" знахідку подати як слід не зумів. Дуже шкода.] Тоді дуже просто пояснити антарктичну дірку: головні місця дегазації (серединно-океанічні рифти), яких припадає на три чверті планетарного потоку відновлених газів, сходяться поблизу Антарктиди. Відповідно, що виділяються з них метан і водень зливаються в атмосфері над нею і природно призводять до появи найбільшої озонової дірки. Швидше там могло б бути більше озону, а не менше. Крім того, антарктична озонова діра існує тільки навесні, а водень і метан виділяються цілий рік. В Україні газові потоки зафіксовані над розломами Уралу, Прикаспієм, Паміром (див. рис.1). Воднево-метанові джерела виявили на плато Устюрт у Східному Прикаспії, довкола озера Байкал, у кімберлітових трубках Якутії, на Кольському півострові. Більше того, більшість районів, над якими з'являються озонові аномалії, характерна підвищена сейсмічна активність. У такі моменти кількість виділяється водню і метану збільшується на 5-6 порядків у порівнянні зі спокійним періодом, а площа такої підвищеної дегазації може досягати 100 тис. км2. [Площа Землі в 5000 разів більше.] регіону (у Кандалакшській затоці зафіксовано семибальні землетруси) таруйнування з них озонового шару.
Гіпотеза водневої продування дозволяє прогнозувати утворення озонової діри. Справді, якщо відомо місце виходу газів на поверхню, то саме там потрібно чекати на озонові аномалії. Три ці мої прогнози збулися через 1-2 роки після публікацій – над Уралом і річкою Індигіркою, Тикси, східною частиною Тихого океану. [Справа приймає комічний оборот: можна подумати, що закінчення газов починається відразу після публікацій.]
Насамкінець хочу відзначити, що за останні п'ятнадцять років у літературі описано досить багато причин, які можуть викликати зменшення концентрації озону в стратосфері. Воднева дегазація та фреони – лише дві причини з тих постів тридцяти, що я зустрів у науковій літературі.
Причини появи озонових дірок
Динамічні процеси в атмосфері:Азорський апнтициклон; внутрішні гравітаційні; турбулентна дифузія у стратосфері; дисипуючі планетарні хвилі; тропічні циклони. [Динамічні чинники дійсно впливають на розподіл озону над земною кулею. Так, наприклад, існування циркумполярних зимових вихорів в Антарктиді та Арктиці стало важливою умовою утворення там весняних озонових аномалій. Вище наводився приклад впливу епізодів Ель-Ніньо на тропосферний озон (до речі, на стратосферний озон Ель-Ніньо, мабуть, не впливає, оскільки ніякого тренду озону в тропіках за останні 20 років не озброєно). Однак цей вплив є локальним та тимчасовим. Воно не пояснює глобального негативного тренду озону протягом останніх 20 років.]
Космічні процеси:посилення сонячної активності; галактичні космічні промені та магнітне полеЗемлі; протонні спалахи; Тунгуське подія. [Вплив сонячної активності та галактичних космічних променів на озоновий шар добре відомий і може бути з великою точністю передбачено та враховано; потужні протонні спалахи (типу спалаху 1972) зменшують кількість озону, але не надовго, ефекти легко врахувати; Тунгуське подія – подія одиничне.]
Геологічні процеси:вулканічні фреони; землетруси; варіації магнітного поля; варіації магнітного поля Землі; глибинна воднева дегазація; вибуховий вулканізм. [Варіації магнітного поля Землі відбуваються в ході 11-річного сонячного циклу і призводять до варіацій потоку галактичних космічних променів у земній тропосфері (головним чином); вплив цих варіацій на озоновий шар легко розрахувати та врахувати. Воно дуже невелике. Інші фактори ми досить детально обговорили вище.]
Природні процеси:лісові пожежі[вплив тимчасовий та локальний];пилові бурі[вплив тимчасовий та локальний];орографічні ефекти[тільки в межах 1 км по висоті, де дуже мало озону];блискавкові розряди, спрямовані в стратосферу [рідкісне явище]; Ель-Ніньо приводить до зростання озону в тропосфері; див. вище]; діяльність азотпродукуючих мікроорганізмів [основне в даний час джерело стратосферних оксидів азоту, що відповідають за »50% загальної швидкості руйнування озону в стратосфері; проте на відміну галогенів цей чинник останні 20 років змінювався].
МОРАЛЬ: геологічна гіпотеза впливу на озоновий шар ендогенних процесів, пов'язаних з дегазацією водню та метану з надр Землі, науково не обґрунтована, суперечить відомим фотохімічним механізмам руйнування атмосферного озону та відомим уявленням про фізичні процеси, що протікають в атмосфері. Визнана заможною або на щосьпридатною на мою думку бути не може. Якщо не вважати того, що критичний аналіз цієї гіпотези дозволяє вкотре переконатися в тому, наскільки безперечною і переконливою є загальновизнана теорія впливу на озоновий шар антропогенних галогенвуглеців і наскільки безпорадні спроби її спростувати.