6.2.2.Тропосферный озон

Основная часть общего содержания озона — около 90%, приходит­ся на стратосферу и только \% на тропосферу. Глобальная фоновая сред­негодовая концентрация озона в приземном слое («приземного озона») не превышает 100 мкг/м³, тогда как в стратосфере концентрации состав­ляют 400-700 мкг/м³'.

¹ Семенов С.М., Купина И.М., Кухта Б.А. Тропосферный озон и рост растений в Европе. М.: Издат. центр «Метеорология и гидрология», 1999.

Тропосферный озон долгое время не привлекал к себе пристального внимания. Интенсивные исследования начались в 70-е гг., но лишь в конце 80-х гг. проблема перешла в ранг проблем высокого приоритета. Благодаря исследованиям, проведенным в США и Западной Европе накоплены убедительные данные о негативном влиянии озона на наземные растения. Эти влияния довольно существенны, поскольку приводят к потере урожаев сельскохозяйственных культур.

Для анализа важности проблемы тропосферного озона следует остановиться на путях его образования.

Озон образуется в атмосфере в результате сложной системы реакций (их более ста), многие из которых являются фотохимическими, т.е. проходят при участии ультрафиолетового излучения Солнца. В эту систему реакций вовлечены кислород, оксиды углерода и азота, метан, летучие органические соединения (ДОС), в том числе алканы, бензпирен и другие углеводороды.

Источником поступления озона в тропосферу является также атмосферный перенос из стратосферы, который наиболее интенсивно происходит в весенне-летний период.

Оксиды азота и ЛОС, участвующие в образовании приземного озона, могут быть как природными, так и антропогенными. ЛОС в основном имеют антропогенный характер, причем роль автотранспорта в их выбросах в атмосферу очень велика. Оксиды азота, выбрасываются в атмосферу вследствие работы теплоэлектростанций; значительный выброс также приходится на долю автотранспорта, особенно в городах. Оксиды азота довольно устойчивы и переносятся с воздушными массами на большие расстояния (порядка 1000 км).

В 80-х гг. стало ясно, что для концентрации приземного озона характерна тенденция к росту. В начале XX века, по данным систематических озонометрических наблюдений, проведенных во Франции, она составляла 20 мкг/м³, а в 80-х гг., в наименее загрязненных районах Западной Европы - уже- 40—90 мкг/м³. Тенденцию к увеличению концентраций приземного озона объясняют антропогенными причинами — развитием теплоэнергетики, транспорта, химической промышленности и т.д., что вызывает рост эмиссии в атмосферу некоторых химических предшественников озона, в основном оксидов азота, ЛОС, метана, оксида углерода.

Важную роль в обогащении приземного слоя атмосферы озоном играют некоторые радикалы, в частности гидроксил-ион, способствующие ислению оксида азота до диоксида (N0 до КО₂) в ходе химических ни с углеводородами. При фотодиссоциации НО₂ образуется атомар-кислород, из которого затем при участии молекулярного кислоро-Цобразуется озон. Сходные реакции протекают и с участием природных еводородов — терпенов, которые выделяются древесной растительно-|ю и в довольно высоких концентрациях присутствуют в лесах.

Механизм негативного влияния приземного озона на растения до-ьно сложен. В результате исследований установлено, что он проникает клеточную стенку в цитоплазму, вызывает нарушение целостнос­ти проницаемости клеточных мембран, изменение мембранного потен-

106

107

циала и рН, частичное ингибирование мембранного транспорта и влия­ет на активность ферментов. В итоге снижается скорость роста растений и накопление биомассы.

Количественные оценки влияния на прирост биомассы и урожай некоторых важных сельскохозяйственных культур дали основания за­ключить, что снижение урожая зерновых для стран Западной и Цент­ральной Европы вследствие влияния повышения концентрации призем­ного озона по сравнению с доиндустриальными значениями составля­ют в среднем 17%.

Обобщенные данные, иллюстрирующие негативное влияние тропос­ферного озона на урожай зерновых культур в некоторых европейских странах, приведены в табл. 6.2.2.

Таблица 6.2.2

Снижение урожая зерновых культур в странах Европы » 1991-1994 гг. вследствие антропогенного увеличения концентрации приземного