Повышение органических соединений в стратосферу вследствие пожаров способствует возникновению агрессивных ионов хлора даже при невысоких температурах. В результате формируются «озоновые дыры», которые наблюдаются не только в Антарктике, где это явление наиболее распространено.
Масштабные лесные пожары, охватившие Австралию летом 2019-2020 годов, нанесли значительный ущерб озонового слоя Озоновый слой, или озонострат, — это область стратосферы, расположенная на высоте нескольких десятков километров. Здесь концентрируются молекулы озона, состоящие из трех атомов кислорода. Этот слой выполняет функцию естественной защиты, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение Солнца.
Во время австралийских пожаров в 2019-2020-х в стратосферу попало порядка миллиона тонн дыма и сажи. В ней начались химические превращения, с которыми прежде ученые не сталкивались. Они привели к росту содержания нитрата хлора в атмосфере и ослаблению озонового слоя. Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, как именно это произошло. Их статья опубликована в журнале Nature.
Ионы хлора представляют наибольшую угрозу для озонового слоя, поскольку они разрушают молекулы озона. Эти ионы формируются в атмосфере из соляной кислоты, которая, в свою очередь, образуется при распаде хлорфторуглеродов. Хлорфторуглероды (такие как фреон и хладон) ранее широко применялись в качестве хладагентов и растворителей, а также в составе аэрозолей. Для сохранения озонового слоя их производство было остановлено, хотя значительное количество этих устойчивых веществ всё ещё присутствует в атмосфере.
Чтобы определить, какие изменения происходили с этими соединениями под воздействием дыма от лесных пожаров в Австралии, Кейн Стоун и его команда проанализировали данные, полученные со спутников. Ранее подобные исследования продемонстрировали, что сажа снижает количество активных молекул азота, которые защищают озоновый слой. Теперь же выяснилось, что она еще и ускоряет появление агрессивных ионов хлора.
В стратосфере соляная кислота и другие соединения, содержащие хлор, нуждаются во взаимодействии с водой для образования разрушительных ионов. Для протекания такого взаимодействия необходимы очень низкие температуры, поэтому «озоновые дыры» наиболее часто формируются над Антарктидой и Арктикой. Однако органические вещества могут инициировать взаимодействие кислоты с ними, и это происходит при значительно более высоких температурах. Именно это и произошло в период с 2019 по 2020 год, когда истощение озонового слоя было зафиксировано не только над Антарктидой, но и на более низких широтах, вплоть до Австралии.
Соляная кислота и другие соединения хлора, поглощенные органическими частицами, под воздействием ультрафиолетового излучения высвобождают агрессивные ионы, приводящие к разрушению озона. После пожаров 2019-2020 годов в Австралии озоновый слой истончился на 3-5%. Это существенная величина, поскольку для сравнения, после принятия Монреальского протокола и прекращения производства хлорфторуглеродов озоновый слой восстанавливается со средней скоростью в один процент за десятилетие.