Ранее в этом году Организация Объединенных Наций объявила некоторые столь необходимые положительные новости об окружающей среде: озоновый слой, который защищает Землю от вредного солнечного ультрафиолетового излучения и который был сильно истощен десятилетиями антропогенного происхождения., разрушающие озон химикаты, находится на пути к восстановлению.
Резкий поворот является прямым результатом правил, установленных Монреальским протоколом 1987 года, глобальным договором, в соответствии с которым почти все страны мира, включая Соединенные Штаты, успешно запретили производство хлорфторуглеродов (ХФУ). основные агенты разрушения озонового слоя. В результате этих неустанных международных усилий Организация Объединенных Наций прогнозирует, что озоновый слой, вероятно, полностью восстановится примерно к середине века.
Но новое исследование Массачусетского технологического института, опубликованное в журнале Nature Geoscience, выявило еще одну угрозу для восстановления озонового слоя: хлороформ - бесцветное соединение со сладким запахом, которое в основном используется в производстве таких продуктов, как тефлон и различные хладагенты. Исследователи обнаружили, что в период между 2010 и 2015 годами выбросы и концентрации хлороформа в глобальной атмосфере значительно увеличились.
Им удалось проследить источник этих выбросов в Восточной Азии, где производство продуктов из хлороформа растет. Исследователи предсказывают, что если выбросы хлороформа продолжат увеличиваться, восстановление озонового слоя может быть отложено на четыре-восемь лет.
«[Восстановление озона] происходит не так быстро, как люди надеялись, и мы показываем, что хлороформ еще больше замедлит его», - говорит соавтор Рональд Принн, профессор атмосферных наук TEPCO в Массачусетском технологическом институте.«Теперь мы получаем эти маленькие побочные истории, в которых говорится, минутку, растут виды, которые не должны расти. И, безусловно, вывод здесь состоит в том, что на это нужно обратить внимание».
Сюекун Фанг, старший постдоктор в группе Принна, является ведущим автором статьи, в которую входят исследователи из Южной Кореи, Японии, Англии, Австралии и Калифорнии.
Короткое пребывание, большой подъем
Хлороформ относится к классу соединений, называемых «очень короткоживущими веществами» (ВСЛС), из-за их относительно короткого пребывания в атмосфере (около пяти месяцев для хлороформа). Если химическое вещество задержится, оно, скорее всего, попадет в стратосферу, где оно, подобно фреонам, разложится на хлор, разрушающий озоновый слой. Но поскольку обычно предполагается, что хлороформ и другие VSLS вряд ли нанесут какой-либо реальный ущерб озону, Монреальский протокол не предусматривает регулирования этих соединений.
Но теперь, когда мы находимся на этапе, когда выбросы более долгоживущих соединений снижаются, дальнейшее восстановление озонового слоя может быть замедлено относительно небольшими источниками, такими как очень короткоживущие видов - а их очень много», - говорит Принн.
Принн, Фанг и их коллеги отслеживают такие соединения, наряду с другими следовыми газами, с помощью Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) - сети прибрежных и горных станций по всему миру, которые постоянно измеряют состав глобальной атмосферы с 1978 года.
Есть 13 активных станций, разбросанных по всему миру, в том числе в Калифорнии, Европе, Азии и Австралии. На каждой станции воздухозаборники на вершинах башен обычно высотой 30 футов втягивают воздух около 20 раз в день, и исследователи используют автоматизированные инструменты для анализа атмосферных концентраций более 50 парниковых и озоноразрушающих газов. Имея станции по всему миру, отслеживающие газы с такой высокой частотой, AGAGE предлагает высокоточный способ определения того, какие выбросы могут увеличиваться и откуда эти выбросы могут исходить.
Когда Фанг начал просматривать данные AGAGE, он заметил тенденцию к увеличению концентрации хлороформа по всему миру в период с 2010 по 2015 год. Он также наблюдал примерно в три раза больше атмосферного хлороформа в Северном полушарии по сравнению с Южным полушарием, предполагая, что источник этих выбросов находился где-то в Северном полушарии.
Используя атмосферную модель, сотрудники Фэнга подсчитали, что в период с 2000 по 2010 год глобальные выбросы хлороформа оставались на уровне около 270 килотонн в год. Однако это число начало расти после 2010 года, достигнув максимума в 324 килотонны в год в 2015 году. Фан заметил, что на большинстве станций в сети AGAGE не было зарегистрировано существенного увеличения величины всплесков хлороформа, что указывает на незначительное увеличение выбросов в их соответствующих регионах., включая Европу, Австралию и западную часть США. Однако две станции в Восточной Азии - одна в Хатеруме, Япония, и другая в Госане, Южная Корея - показали резкое увеличение частоты и величины всплесков озоноразрушающего газа.
Рост глобальных выбросов хлороформа, казалось, пришел из Восточной Азии. Для дальнейшего исследования команда использовала две разные трехмерные модели атмосферы, которые имитируют движение газов и химических веществ с учетом моделей глобальной циркуляции. Каждая модель может по существу проследить происхождение определенного участка воздуха. Фанг и его коллеги добавили данные AGAGE с 2010 по 2015 год в две модели и обнаружили, что обе они согласны с источником хлороформа: Восточная Азия.
«Мы пришли к выводу, что восточный Китай может объяснить почти весь глобальный прирост», - говорит Фанг. «Мы также обнаружили, что основные фабрики по производству хлороформа и промышленно развитые районы в Китае пространственно коррелируют с очагами выбросов. Некоторые промышленные отчеты показывают, что использование хлороформа увеличилось, хотя мы не до конца ясно понимаем взаимосвязь между производством и использованием хлороформа и увеличение выбросов хлороформа."
Неудачная связность
В прошлом году исследователи из Соединенного Королевства сообщили о потенциальной угрозе озоновому слою со стороны другого очень короткоживущего вещества - дихлорметана, который, как и хлороформ, используется в качестве сырья для производства других промышленных химикатов. Эти исследователи подсчитали, как изменятся уровни озона и хлора в стратосфере при повышении уровня дихлорметана в атмосфере.
Фанг и его коллеги использовали аналогичные методы для оценки влияния повышения уровня хлороформа на восстановление озона. Они обнаружили, что если концентрации останутся стабильными на уровне 2015 года, увеличение, наблюдаемое с 2010 по 2015 год, задержит восстановление озона примерно на пять месяцев. Однако, если концентрации будут продолжать расти, как это было до 2050 года, это отсрочит полное восстановление озонового слоя на четыре-восемь лет..
Тот факт, что рост потребления хлороформа связан с Восточной Азией, делает ситуацию еще более острой. Этот регион особенно подвержен муссонам, тайфунам и другим экстремальным штормам, которые могут привести к выбросу хлороформа и других короткоживущих организмов в стратосферу, где они в конечном итоге разложатся на хлор, разъедающий озон.
«Существует неудачная согласованность между местами выброса хлороформа и местами, где часто бывают штормы, которые прокалывают верхнюю часть тропосферы и уходят в стратосферу», - говорит Принн.«Таким образом, большая часть того, что выпущено в Восточной Азии, попадает в стратосферу, чем в других частях мира».
Фанг и Принн говорят, что это исследование является предупреждением для ученых и регулирующих органов о том, что путь к восстановлению озонового слоя еще не завершен.
«Наша статья показала, что содержание хлороформа в атмосфере увеличивается, и мы определили области этого увеличения выбросов и потенциальное воздействие на восстановление озона в будущем», - говорит Фанг. «Поэтому в будущем, возможно, потребуется ввести правила для этих недолговечных видов».
"Сейчас самое время сделать это, когда это своего рода начало этой тенденции", добавляет Принн. «В противном случае вы будете строить все больше и больше этих заводов, как это произошло с ХФУ, где находили все больше и больше конечных применений помимо хладагентов. Что касается хлороформа, люди наверняка найдут для него дополнительные применения».