Экологические последствия загрязнения атмосферы фторхлоруглеродами или точнее хлорфтор(бром)углеродами (ХФУ).

Семейство хлорфтор(бром)углеродов представляют собой группу органических веществ, в которых атомы водорода замещены на комбинацию атомов хлора, фтора и брома. Это недорогие синтезированные вещества. Более десятка из них нашли широкое применение как хладоносители (фреоны) в холодильниках и кондиционерах воздуха, а также в качестве растворителей, пенообразователей, распылителей (аэрозолей) в различных областях индустрии. ХФУ отличаются малой химической активностью и потому продолжительностью своего существования в атмосфере. В принципе, это хорошее качество, которое и привело к широкому использованию ХФУ в промышленности. Однако в 1970-х гг. американскими геохимиками Ш. Роуландом и М. Молиным было высказано предположение, что возрастающее производство и применение ХФУ, ранее не существовавших в природе, может привести к деградации озонового слоя.

Озоновый слой в стратосфере образовался и поддерживается в результате фотохимической диссоциации молекулярного кислорода под воздействием ультрафиолетовой радиации (l<242 нм):

O₂ → O + O

O + O₂ + М → O₃ + М, где

М – вещество, остающееся неизменным, но уносящее из реакции избыток энергии (это атомы кислорода и азота). Поскольку кислород в атмосфере представлен почти исключительно в форме O₂ (озон не накапливается), то ясно, что должны существовать процессы, реконвертирующие основную часть O₃ снова в O₂:

X + O₃ → XO + O₂

O₃ + O → 2O₂

O + XO → X + O₂

X – это атомы или молекулы, катализирующие превращение озона в молекулярный кислород. Голландский геохимик Пауль Крутцен в 1970 г. показал, что в естественных условиях наиболее важными катализаторами являются оксиды азота (NO, NO₂). Так что присутствие оксидов азота поддерживает стабильность существования озонового слоя, но увеличение оксидов азота в стратосфере может приводить, по-видимому, к разрушению озонового слоя. Но американские геохимики посчитали, что в значительно большей мере на разрушение озонового слоя влияют ХФУ и, прежде всего, фреоны CFCl₃ (11), CF₂Cl₂ (12) и СHClF₂.

Попадая в стратосферу, под действием лучей с длиной волны меньше 230 нм для СCl₃F и 220 нм – для CCl₂F₂ из них освобождается хлор:

CF₂Cl₂ → Cl^•

CFCl₃ → Cl^•

Cl^• + О₃ → ClО^• + О₂

ClО^• + О^• → Cl^• + О₂

Радикалы Cl^• могут вновь и вновь участвовать в разрушении озона. Подтверждением такого предположения послужило то, что во время проведения самолетного эксперимента в 1987 г. по изучению озонового слоя над Антарктидой было обнаружено наличие высокой концентрации моноксида хлора (ClО) как раз в области озонового слоя при спаде содержания озона. На основании этого было принято решение (Монреальский договор, 1988 г.) о прекращении использования фреонов в холодильной промышленности полностью во всем мире к 2020 г., а в ЕС – к 2010 г. На начало XXI столетия прогнозировался минимум содержания озона в озоновом слое и многие беды в связи с этим, но прогноз не оправдался. Это заставило многих ученых усомниться в том, что именно фреоны были главной причиной колебаний концентрации озона в стратосфере. Есть основания полагать, что естественные причины колебаний содержания озона в атмосфере могут играть более существенную роль по сравнению с антропогенным воздействием. Определенную роль в этом, возможно, играют и оксиды азота, которые попадают в стратосферу с продуктами сгорания ракетных и авиационных двигателей. Пока что достоверных теорий о механизмах разрушения озона под влиянием разных факторов нет. Проблема сама по себе является исключительно важной. Но спекулировать на экологических проблемах, решая в ряде случаев политические задачи, а чаще экономические, нельзя.

Дата добавления: 2015-08-13