параметризация процессов трансформации / lec_11

CFCl₃ + O(¹D)-> CFCl₂ +ClO

CF₂Cl₂ +O(¹D)->CF₂Cl+ClO

CCl₄ +O(¹D)->CCl₃ +ClO

Полностью галогенированные компоненты имеют большие химические времена жизни (около 65 лет F11 и около 120 лет F12), поэтому их разрушающее воздействие на озон может продолжаться еще долго после сокращения и даже прекращения их использования в промышленности.

Частично галогенированные компоненты могут разрушаться в тропосфере за счет взаимодействия с гидроксильными радикалами:

OH+CH₃Cl->CH₂Cl+H₂O

OH+CH₃CCl->CH₂CCl+H₂O

OH+CHF₂Cl->CF₂Cl+H₂O,

в результате чего образуются оптически более стойкие к диссоциации газы и их разрушительное воздействие на стратосферный озон уменьшается. Однако значительная их часть все же проникает в стратосферу, где разрушается с высвобождением реактивного хлора аналогично полностью галогенированным компонентам:

CH₃Cl +->CH₃ +Cl l<235nm

CH₃CCl+->CH CCl+ Cl l<250nm

CHClF₂ +->CF₂H+Cl l<210nm

В связи с потенциальной опасностью для озона полностью галогенированных компонентов возникает естественное желание заменить их там, где это позволяют особенности производства частично галогенированными составляющими, которые менее опасны для озона, т.к. большая их часть разрушается в тропосфере. Однако, поскольку частично галогенированные компоненты все же оказывают разрушающее воздействие на озон, при оценке возможности их промышленного применения необходимо использовать об ективные количественные критерии, позволяющие учитывать озоноразрушающую опасность попадающих в атмосферу веществ и количественный уровень их выбросов в процессе индустриального производства.

Для количественной оценки озоноразрушающей опасности различных компонентов в настоящее время широко используется понятие "потенциалов озонного разрушения" [9], которые определяются путем сравнения с разрушающей способностью F11, отнесенной к единице потока на уровне земной поверхности. При этом принимается во внимание уменьшение только общего содержания озона. Для выяснения относительного вклада различных видов веществ нужно перемножить поток на уровне земной поверхности на потенциал озонного разрушения и сравнить полученные величины для рассматриваемых веществ.

Подобные оценки, проведенные для современного уровня выбросов с использованием одномерной фотохимической модели, показывают, что около 70 процентов хлорного разрушения озона происходят из-за F11 и F12, F113 дает около 10 процентов, а остальные галогенированные компоненты влияют на озон в меньшей степени [65]. Однако следует заметить, что роль многих компонентов еще до конца не выяснена. Так, четыреххлористый углерод ССl₄ имеет высокий потенциал озонного разрушения, однако, точно не известен его поток. Выбросы метилхлороформа CH₃CCl₃ быстро растут (до 8 процентов в год), однако его потенциал озонного разрушения не очень высок (порядка 0.15). Влияние F-22 пока не играет существенной роли, однако он в последнее время рассматривается как возможный заменитель полностью галогенированных фреонов, что может привести к значительному увеличению его потока и, соответственно, его разрушающей для озона роли.

Помимо хлорных компонентов, значительную роль в разрушении стратосферного озона могут играть бромсодержащие атмосферные составляющие. Каталитический цикл разрушения озона бромными компонентами (2.21) имеет высокие скорости химических реакций, сравнимые с аналогичными в хлорном цикле, кроме того, озон может разрушаться в комбинированном хлорно-бромном цикле (1.23).

Влияние бромных компонентов на озон пока еще невелико, т.к. концентрации реактивного брома в стратосфере пока невелики. Однако, это влияние в ближайшие годы может усилиться, т.к. при тушении пожаров в последнее время интенсивно используются некоторые галоны (например Н-1211 - CBrClF и H-1301 - CBrF) [65].

Обеспокоенность мирового сообщества потенциальной опасностью хлор- и бромсодержащих компонентов для стратосферного озона привела к заключению Международных соглашений в Вене в 1985 г. О защите озонового слоя и Монреальского Протокола в 1987 году, определяющего порядок сокращения использования в промышленности полностью галогенированных компонентов. Для оценки потенциалов озонного разрушения их возможных промышленных заменителей предлагается разработанная автором двумерная среднезональная фотохимическая модель озоносферы.