Руйнування озону
Озон руйнується у фотохімічному процесі
O3 + hv = O2 + O∙
O3 + O∙ = 2O2
разом з додатковою реакцією
O∙ + O∙ + M = O2 + M.
М – забирає надмірну енергію в процесі реакції. Цим М може бути молекула О2 або N2. Насправді в реакціях беруть участь водень, азот і хлорвмісні речовини:
·OH + O3 = O2 + HO2∙
HO2∙ + O =·OH + O2;
N2O + O = 2NO
NO + O3 = O2 + NO2
NO2 + O = ON + O2;
Cl + O3 = O2 + ClO
ClO + O = Cl + O2.
Оксиди азоту потрапляють в стратосферу з двигунів надзвукової авіації, закис азоту проникає з тропосфери, джерело хлору – хлорфторвуглеводні (ХФВ), насамперед, хлорфторметани. Можна відзначити і те, що в стратосфері присутній і природний хлор що поступає в атмосферу з океану. Основна його форма – метилхлорид(СН3Сl), але природний хлор складає тільки 1/4 хлору, що переноситься через тропопаузу.
Ряд соединений удаляет озон из атмосферы, что приводит к образованию так называемых озоновых дыр. К таким соединениям относятся оксид азота (II), атом хлора и перекисный радикал:
Хлорфторвуглеводні і озон
Найбільш поширеними в даний час в атмосфері хлорфторвуглеводнями (ХФВ) є Фреон–11 (CFCl3) і Фреон–12 (CF2Cl2). Їх широке надходження в атмосферу почалося з 1970-х років завдяки їх використанню для аерозолів і як холодоагенти.
Під дією УФ ХФВ фотодисоціюють з утворенням атомарного хлору:
CFCl3 + hv = CFCl2 +·Cl,
CF2Cl2 + hv = CF2Cl +·Cl.
Атоми хлору, як сказано вище, стають каталізаторами розкладання озону:
O3 + ·Cl = O2 +·ClO,
ClO· + ·O = O2 +·Cl
за сумарним рівнянням реакції:
O3 + ·O = 2O2.
Як правило, реакція протікає з участю ще і «третіх речовин»:
2Cl· + 2O3 = 2ClO·+ 2O2
2ClO· + M = Cl2O2 +·M,
Cl2O2 + hv = ClO2 +·Cl,
ClO2 +·M = Cl·+ O2 + M
Тобто, сумарна реакція виглядатиме як:
2O3 = 3O2.
Згідно даним Всесвітньої Метеорологічної Організації швидкість зниження загального змісту озону в середніх широтах складає 4–5 % за 10 років. Головною причиною цього є дія антропогенних викидів сполук хлору і брому.
Зображення антарктичної озонової діри, вересень 2000.
Схема реакції галогенів в стратосфері, що включає реакції галогенів з озоном
Озоновий шар в атмосфері
Парниковий ефект
Постійне збільшення кількості спалюваного органічного палива призводить до підвищення концентрації С02 в атмосферному повітрі. В 1860 році його вміст становив 0,027 %, на початку XX ст. — 0,029 %, а сьогодні — 0,034 %. Прогнози показують, що до середини XXI ст. його вміст подвоїться" Це призведе до різкого посилення парникового ефекту. Моделювання на ЕОМ показало, що до цього часу середня температура на планеті підвищиться на 2—4 °С, у помірних широтах — на 10—15 °С, і в Арктиці — на 15—20 °С. У Львові середня температура січня -5 °С буде сягати +5 — +10 °С, липня — +18 °С і навіть може зрости до +28 —1-33 °С. Що ж чекає людство, якщо опадів буде лише 100—200 мм на рік, до того ж кислотних?
Виникають ще дві не менш небезпечні проблеми: потепління в Арктиці і Антарктиці призведе до швидкого танення льодовиків. Якщо їхній об'єм зменшиться на 50 %, то рівень Світового океану підніметься на 25—35 м. Багато прибережних міст буде затоплено водою. Зміна клімату супроводитиметься зміною погодних умов, які навіть важко передбачити. Справжнім екологічним катаклізмом на планеті є посуха в Африці, де пустеля наступає на савану зі швидкістю 50 км на рік замість 1 км на рік в минулому.
Рис. 3. Заходи з охорони атмосферного повітря