Озоновые дыры. Причины возникновения.
Озоновые дыры-области в озоновом экране, в которых концентрация озона меньше нормы, или в области которых полностью отсутствует озон.
С конца 70-х годов учёные стали отмечать неуклонное истощение озонового слоя. Среди причин этого явления-проникновение в верхние слои стратосферы озоноразрушающих веществ (ОРВ), используемых в промышленности. В число таких веществ входят молекулы, содержащие хлор или бром: хлорфторуглероды ( ХФУ), четырёххлористый углерод, метилхлороформ, метилбромид, гидрохлорфторуглероды. Способность этих веществ разрушать озоновый слой характеризуется величиной, называемой озоноразрушающим потенциалом (ОРП). Чем опаснее вещество для озонового слоя, тем выше его ОРП.
Эти инертные, негорючие, неядовитые, несложные в производстве и не создающие проблем при хранении вещества получили широкое распространение первоначально как охлаждающие жидкости в холодильниках и кондиционерах, а с середины 50-х стали применятся как пропиленты (распылители) в баллончиках с аэрозолями различного назначения.
Другая группа химических соединений, разрушающих озоновый слой, имеет название галоны. Ещё в середине 40-х годов они были испытаны в качестве средства пожаротушения инженерными войсками США. Сейчас галон-10301 используется пожарными службами многих стран.
Перечень веществ, оказывающихся в “черных списке”, этим не исчерпывается. Тетрахлорметан, метил хлороформ, бромистый метил, используемые в производстве пестицидов, для тонкой очистки металлов, дезинфекции и других сферах, признаны “виновными” в разрушении защитной озоновой оболочки.
Да что говорить о пестицидах, если ОРВ используются даже при изготовлении полистироловых стаканчиков и современных фасовочных форм под готовые продукты и полуфабрикаты!
Справка №1: галоидоуглеводороды.
Этим общим термином принято обозначать ряд газов, возникающих в результате производственной деятельности человека, которые содержат атомы углерода и галогена (F2 , Cl2 или Br2). Галоидоуглеводороды включают в себя хлорфторуглероды (ХФУ) и галоны.
Первые из этих веществ были синтезированы в 1928 году. С этого времени они широко использовались для различных целей: в качестве газов-вытеснителей в аэрозольных упаковках, при производстве мягких и твердых пенистых веществ, в холодильных установках и кондиционерах воздуха, а также в качестве очищающих растворителей. В следствии такого широкого использования быстро стало возрастать их содержание в атмосфере.
Галоидоуглеводороды в тропосфере являются инертными, нетоксичными, не воспламеняющимися, не имеющими запаха и цвета. Однако после того, как они достигают стратосферы, особенно уровня максимальной концентрации озона (19-23 км и выше), обладающей высокой энергией фотона (приходящей с ультрафиолетовым излучением от солнца), высвобождают из них атомы хлора и брома. Эти атомы католически отщепляют один атом кислорода от молекулы озона, преобразуя таким образом озон в молекулярный кислород.
Справка №2: бромистый метил.
Еще одним широко используемым химическим веществом, угрожающим озоновому слою, является бромистый метил - CH3Br. Из него может высвобождаться бром, который в 30-60 раз более разрушителен для озона, чем хлор. Бромистый метил используется в качестве дезинфицирующего вещества для почв и товаров, включая карантинную обработку некоторых продуктов для международной торговли. Он может применяться также в качестве добавки к автомобильному топливу.
В настоящее время общие антропогенные выбросы CH3Br вдвое превышали уровень, отмечавшийся в начале 80-х годов. Более половины всего производимого CH3Br выбрасывается в атмосферу, где конденсация этого вещества составляет уже 8 - 15 частей на миллиард (по объёму). Никакого отдельно взятого альтернативного химического вещества для замены бромистого метила во всех его применениях на сегодняшний день не существует.
Справка №3: диаграмма потребления озоноразрушающих веществ (исключая хлорфторуглероды) в Российской Федерации в 1992 году (в Мт.) по секторам их применения:
)Аэрозоли - 18.200 Мт (46%).
)Холодильники - 10.700 Мт (27%).
)Растворители - 5.400 Мт (14%).
)Пенопласты - 4.300 Мт (11%).
5.)Огнетушители - 900 Мт (2%).
Но как же образуются озоновые дыры, как молекулы ХФУ разрушают озон? Это можно очень легко объяснить по следующей схеме, приведённой здесь:
Солнце
O
F
Cl
F
O
C
C
Cl
Cl
O
Cl
O
O
O
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
O
O
O
Молекулы ХФУ переносятся в стратосферу. В стратосфере уровень УФ - излучения достаточно силён для отщипления атомов хлора от молекулы ХФУ. Свободный атом хлора “атакует” молекулу озона. Происходит отщипление атомов кислорода, связывание хлора и образование окиси хлора. Остаток молекулы озона представляет собой обычный О2. Однако окись хлора не является стабильной. Свободный атом кислорода может стабилизироваться путём соединения с атомом кислорода, отщипляющегося от атома хлора.
ВНИМАНИЕ: Атом хлора, так и оставшийся свободным, может выполнять свою функцию снова и снова. А так как срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет, то за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100.000 молекул озона!
Аналогичную разрушительную роль в стратосфере играют и бромхладоны.