По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всѐ возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и фторсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя. Дискуссия на эту тему вышла далеко за пределы исследовательских лабораторий, глубоко взволновала широкую общественность и вызвала резонанс в наиболее авторитетных международных организациях, а сама проблема стала предметом обсуждения в парламентских и правительственных кругах многих стран. Во второй половине 1970-х годов в рамках Программы ООН по окружающей среде был создан Координационный комитет по озонному слою, а Всемирной метеорологической организацией – Международная комиссия по атмосферному озону. Финансирование исследований производилось как по линии правительственных организаций и международных фондов, так и крупнейшими промышленными корпорациями [1]. Всеобщее внимание к проблеме антропогенного воздействия на озоносферу Земли было привлечено после опубликования в середине 1974 г. статьи Молины и Роуленда [2], в которой излагалась гипотеза об участии в разрушении стратосферного озона хлор-фторуглеродов (chlorofluorocarbons, CFC). Основные положения этой гипотезы можно сформулировать в форме следующих тезисов: 1. CFC являются исключительно антропогенными загрязняющими компонентами, природные источники этих соединений отсутствуют. 2. В условиях тропосферы CFC очень устойчивы и не подвергаются каким-либо процессам разложения. Единственным путем удаления – стоком для них оказывается медленный перенос в стратосферу. 3. В стратосфере CFC подвергаются разложению под действием УФ радиации Солнца с выделением атомов хлора, которые атакуют молекулы озона, разрушают их и образуют радикал ClO. Последний взаимодействует с возникающим при фотолизе молекул О2 атомарным кислородом, в результате чего вновь образуется активный хлор. Таким образом, атомы хлора выполняют роль катализатора, поскольку они не расходуются в процессе, в общем виде описываемом следующими уравнениями реакций: Cl + O3 → ClO• + O2 ClO• + O → Cl + O2 O3 + O → 2O2 4. Обусловленное этими процессами уменьшение содержания озона в стратосфере приведет к увеличению уровня опасной УФ-В радиации (285-315 нм) у земной поверхности [1]. Согласно третьему положению этой гипотезы, CFC являются генераторами атомов хлора, которые выполняют роль катализатора в процессе расхода стратосферного озона, что приводит к нарушению (дополняются реакции 3 и 4) цикла Чепмена, схема которого представлена ниже [3, 4]: O2 + hν (λ240 нм) → O (1D) + O (3P) (λ<175 нм) (1) O2+ O• + M (N2 / O2) → O3 + M* (2) O3 + hν’ (λ380 нм) → O2 (1Δg) + O (1D) (3) O3 + O• → 2O2 + Q (4) O• + O• + M → O2 + M* (5) Σ (S) Почему это весьма серьѐзная проблема? Несмотря на то, что озон содержится в атмосфере в ничтожных количествах – приведенная к нормальным условиям толщина слоя озона составляет в среднем 3 мм, или 300 единиц Добсона (еД) – он жизненно необходим всем живым существам на планете Земля. Как видно из первого уравнения, под действием жѐсткого ультрафиолета (λ240 нм) происходит расщепление молекулы кислорода на атомы, которые затем взаимодействуют с молекулярным кислородом в присутствии других газов (реакция 2) и образуют озон, впоследствии разлагающийся более мягким ультрафиолетом в присутствии радикала кислорода на две молекулы кислорода с выделением тепла (реакция 4). После цикл повторяется. Поскольку в процессе цикла не происходит непосредственное образование новых молекул, выходящих из цикла, а лишь повторяющееся взаимное образование озона и кислорода, цикл Чепмена ещѐ называют нулевым циклом [5]. В сущности говоря, суммарной реакцией цикла Чепмена является реакция S, то есть в процессе цикла происходит значительное сокращение интенсивности УФ-излучения (240 нм 380 нм – если представить «схематично») и выделение тепла для обогрева атмосферы (+Q). Ввиду того, что хлор-фторуглероды ускоряют расход озона, происходит смещение равновесия в цикле к уменьшению концентрации озона в стратосфере. Из-за этого нарушается главный для всего живого на Земле этап цикла – поглощение жесткого ультрафиолетового излучения. Так увеличивается процент UV-B-излучения (280–315 нм), вызывающего рак кожи [6]. Из описанного выше материала ясно, что цикл Чепмена играет особую, если не ключевую роль в поддержании жизни на Земле. Учитывая условия среды космического пространства, сложно представить, чтобы жизни могла существовать в столь жѐстких условиях без особой защиты. Как известно, около 86% онкологических заболеваний кожи вызвано чрезмерным воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей. В свою очередь, также известно, что количество озона в стратосфере ежегодно уменьшается в виду повышения в стратосфере производных хлор-фторуглеродов. Ключевым решением проблемы озонового слоя является осведомлѐнность каждого жителя планеты о важности цикла Чепмена и путях его сохранения.