отличие от оксида хлора ВrО может вступить в реакцию с другой молекулой оксида брома или с оксидом хлора, при этом образуются два атома соответствующего галогена и молекула кислорода:

Br + О3 → BrO + O2;

BrO + BrO → 2Br + O2;

ClO + BrO → Cl + Br + O2.

Во всех рассмотренных до этого циклах нарушения озонового слоя реакция с участием атомарного кислорода является наиболее медленной, и ее скорость лимитирует соответствующие циклы. В случае бромного цикла процесс значительно ускоряется, и бром потенциально наиболее опасен для озонового слоя. Однако влияние этого цикла на озоновый слой в настоящее время меньше, чем влияние других рассмотренных циклов. Это связано с меньшими концентрациями брома в стратосфере. Основными источниками брома в стратосфере являются бромсодержащие органические соединения, используемые для тушения пожаров (галлоны). Эти соединения, как и фреоны, устойчивы в тропосфере, имеют большое время жизни и, попадая в стратосферу, разлагаются под действием жесткого ультрафиолетового излучения. Образующийся при этом атом брома может вступить во взаимодействие с молекулой озона.

4.Обрыв цепи в реакциях распада озона

Врассмотренных выше цепных процессах «активные» частицы не расходуются. Каждая из «активных» частиц может многократно (до 107 раз) инициировать цикл разрушения озона, пока не будет выведена из зоны с максимальным содержанием озона, где ее присутствие наиболее опасно. Наличие процессов вывода (стока «активных» частиц), приводящих к обрыву реакционной цепи, имеет большое значение с точки зрения сохранения озонового слоя, поскольку при отсутствии таких процессов весь озон в атмосфере был бы разрушен.

Гидроксидный и гидропероксидный радикалы, являющиеся «активными» частицами водородного цикла, могут вступать во взаимодействие с различными компонентами атмосферного воздуха, но наиболее вероятными для стратосферы являются следующие реакции:

СН4 + ОН → СН3 + Н2О; ОН + НО2 → Н2О + О2.

Возможным представляется и взаимодействие гидроксидного радикала с оксидом азота:

ОН + NO → HNО2.

Протекание этого процесса приводит к образованию временного резервуара для «активных» частиц водородного и азотного циклов, поскольку азотистая кислота сравнительно легко разлагается с образованием исходных «активных» частиц. Образование временных резервуаров в виде азотной и азотистой кислот является одной из особенностей азотного цикла. Окончательный обрыв цепи превращений азотного цикла наступает в результате вывода этих временных

37

резервуаров из зоны с максимальной концентрацией озона в тропосферу. Динамические процессы, приводящие к выводу «активных» частиц в тропосферу, играют важную роль и в галогенных (хлорном и бромном) циклах разрушения озона. Помимо этого, «активные» частицы этих циклов могут вступать в другие реакции, образуя временные резервуары.

Особое значение для обрыва цепи имеет реакция взаимодействия оксида хлора и диоксида азота, которая приводит к образованию сравнительно устойчивого и инертного по отношению к озону хлористого нитрозила:

ClO + NО2 → ClONO2.

Следует обратить внимание на то, что этот процесс интенсифицируется при увеличении концентраций ClO и NО2 в атмосфере и делает практически невозможным одновременное осуществление азотного и хлорного циклов. Однако при определенных условиях этот временный резервуар для сбора «разрушителей» озонового слоя может представлять серьезную опасность для озона, как это происходит, например, при образовании озоновой дыры над Антарктидой.

Выводы

•Наиболее важные физико-химические процессы, протекающие в стратосфере, связаны с наличием в этом слое атмосферы озона. Общее содержание озона в атмосфере над конкретной территорией зависит от географической широты, движения воздушных масс и времени года. Максимум концентрации озона наблюдается в стратосфере на высотах 15–35 км.

•Молекула озона может взаимодействовать с атомом кислорода с образованием двух молекул кислорода. Эта реакция называется реакцией с участием «нечетного кислорода» и приводит к стоку (выводу) озона из стратосферы.

•Известен ряд цепных процессов разрушения озона: реакции, протекающие с участием гидроксидных радикалов (водородный цикл), оксидов азота (азотный цикл), соединений хлора и брома (хлорный и бромный циклы).

•Во всех рассмотренных циклах нарушения озонового слоя реакция с участием атомарного кислорода является наиболее медленной, и ее скорость лимитирует скорость соответствующих циклы.

Контрольные вопросы и задания

1.Назвать главные свойства озона как химического соединения.

2.Как меняется концентрация озона в стратосфере по мере увеличения расстояния от поверхности Земли?

3.Является ли озон парниковым газом?

4.Что такое нулевой цикл озона?

5.Напишите так называемую реакцию с участием «нечетного кислорода».

6.Какова роль молекул хлора в уменьшении концентрации озона?

7.В каких единицах и с помощью каких методов измеряется концентрация озона?

8.Какова роль гидроксидных и гидропероксидных радикалов в реакциях обрыва цепи распада озона?

38