Йод звинуватили у значному впливі на руйнування стратосферного озону

Вчені з США, Іспанії та Аргентини вперше кількісно визначили вміст йоду в нижній стратосфері і оцінили його вплив на руйнування озону в ній. За підрахунками авторів близько 0,8 трильйонних часток за обсягом йоду неорганічного походження надходить у стратосферу, вносячи сім відсотків внеску у втрати озону в цьому шарі. Результати дослідження, які допоможуть у розробці більш точних кліматичних моделей, опубліковані в журналі.

Йод бере участь у каталітичних реакціях, що руйнують озон і здатних призводити до утворення нових частинок, які змінюють склад хмар і їх відбивальну здатність. Вже відомо, що у верхній тропосфері через антропогенні викиди вміст брому і йоду перевищено, але роль йоду в руйнуванні озону в стратосфері набагато менш вивчена через нестачу даних про вміст цього елемента в ній.

Раніше вчені за вимірами із Землі або повітряних куль лише змогли визначити верхній поріг вмісту радикалів монооксиду йоду (десята частка трильйону за обсягом) у стратосфері. У газовій фазі йод може існувати у формі сполук з киснем, воднем, оксидами азоту, хлором і бромом, які можуть виявитися причиною 30 відсотків руйнування озону нижньої стратосфери в тропіках. Більшу за концентрацією частину становить радикал монооксиду йоду, який, згідно з припущеннями, в кількості, що перевищує верхній поріг (від 0,15 до 0,45 триліонних часток за обсягом), повинен перебувати в денний час у стратосфері. Наявність йоду в стратосфері може виявитися як зовсім незначним, так і однією з основних причин руйнування озонового шару.

Теодор Кеніг (Theodore Koenig) з колегами з колорадського університету в Боулдері виконали серію дослідницьких польотів і кількісно визначили вміст радикалів монооксиду йоду і частинок йоду в стратосфері. Вміст радикалів монооксиду йоду визначали за допомогою встановленого в літак оптичного спектрометра, розробленого вченими університету Колорадо CU AMAX-DOAS. Концентрацію частинок йоду визначали за допомогою мас-спектрометра високої роздільної здатності CU HR-AMS.

У результаті 34 дослідницьких польотів вчені встановили, що сумарно в стратосферу потрапляє близько 0,8 триліонних часток за обсягом неорганічних сполук йоду. Такі високі значення підтверджують припущення про те, що йод активно вступає в реакції на частинках льоду у верхній тропосфері, потрапляючи в стратосферу. Вчені відзначили різке збільшення вмісту йоду в газовій фазі у верхній тропосфері і вмісту твердих частинок у шарі між тропосферою і стратосферою. Радикали монооксиду йоду також виявили і в стратосфері, що свідчить про те, що тверді частинки переходять назад у газову фазу в процесі складних міжфазних хімічних перетворень. На рівні проведених вимірювань, неорганічні сполуки йоду виявилися винними на 32 відсотки в руйнуванні озонового шару галогенами, хоча брому і хлору в досліджених шарах більше. Сумарний вплив йоду на виснаження озонового шару в стратосфері автори роботи оцінили в сім відсотків.

На відміну від експериментальних даних, теорія пророкує, що йод у тропопаузі розподілений рівномірно і не залежить від висоти. Це може означати, що насправді він входить і залишає зону нижньої тропосфери і верхньої стратосфери. Через підвищення концентрації озону в нижніх шарах атмосфери, викликане антропогенними факторами на кшталт газових викидів виробництв і вихлопних газів, аніони йоду над океанами вступають у реакцію з озоном, утворюючи летючі сполуки, які потрапляють у верхні шари атмосфери. За розрахунками авторів, у довгостроковій перспективі вплив неорганічних сполук йоду на вміст озону в нижній стратосфері в чотири-п'ять разів перевищує вплив дуже короткоживучих речовин з бромом і хлором.

Очікується, що викиди йоду в стратосферу будуть рости з підвищенням концентрації озону в нижніх шарах атмосфери, а значить, і їх внесок у руйнування озону в нижній стратосфері буде рости. За словами авторів, для розуміння причин виснаження озонового шару необхідно і далі стежити за вмістом йоду в стратосфері.

Трохи більше двох років тому вчені виявили, що на руйнування озонового шару сильно впливають дихлорметан і 1,2-дихлоретан, виробництво яких раніше не регулювалося Монреальським протоколом. Однак ситуація з руйнуванням озону не безнадійна: позаминулої осені Всесвітня метеорологічна організація обіцяла, що до 2060 року озоновий шар відновиться.