8.3.2. Соединения, разрушающие озоновый слой

Фреоны. В 1930 г. инженер Т. Мидгли предложил исполь­зовать хлорфторуглеводороды в качестве нетоксических компонентов при производстве домашних холодильников. Торговое название их — фреоны (DuPont). Они отличались рядом уникальных свойств: были негорючими компонента­ми, не вызывали коррозии металлов. Но самое главное, они кипели при комнатной температуре и легко переходили из жидкого состояния в газообразное и обратно (табл. 8.2). В силу этих свойств фреоны быстро заменили ядовитый ам­миак и диоксид серы, которые применялись в качестве охлаждающих жидкостей (хладоагентов).

Помимо холодильной техники, фреоны широко приме­няются при производстве аэрозолей (пропелленты), вспени­вающих веществ при производстве пенополиуретанов, в электронной промышленности для очистки деталей элект­ронного оборудования. Сюда относятся трифторметан — R11, дихлордифторметан - R12, хлордифторметан — R22, дихлорфторэтан — R141b, пентафторэтан — R125, тетрафтор-этан — R134a,

Фреон-12 долгое время был основным хладоагентом в до­машних холодильниках, а фреон-22 — в домашних кондиционерах. Фреон-11 используется в производстве пластмасс. Наибольшей способностью воздействовать на озон страто­сферы обладают фреон-11 и фреон-12, наименьшей — фре­он-125 и фреон-134а. Особенно существен вклад в загрязне­ние воздушной среды фреонов, используемых в качестве пропеллентов для аэрозольных упаковок. В табл. 8.3 пред­ставлены данные об озоноразрушающей активности основ­ных фреонов.

В настоящее время мировое производство фреонов пре­вышает 1 млн т в год (рис. 8.3). Подсчитано, что около 85% фреона-11 и фреона-12, произведенных к настоящему време­ни, уже попало в атмосферу. В последние 15 лет ежегодный общемировой выброс в атмосферу фреона-12 находился в диапазоне 350-500 тыс. т, фреона-11 — 250- 400 тыс. т. Фреоны — долгоживущие молекулы (в атмосфере могут находиться до нескольких сотен лет), не растворимы в воде, летучи. В области экватора из-за наличия мощных восходя­щих потоков воздуха фреоны могут попадать в стратосферу. Там под действием УФИ от фреонов отделяется атомарный хлор, который, взаимодействуя с озоном, образует молеку­лярный кислород и активный СЮ. Взаимодействие послед­него с атомарным кислородом приводит к образованию кислорода и вновь атома хлора, который продолжает про­цесс разрушения озона (рис. 8.4).

Четыреххлористый углерод (СС1₄). Широко применяется в химической промышленности. Расчеты показывают, что один атом хлора способен раз­рушить до 10 тыс. молекул озона. Это приводит к образова­нию так называемых озоновых дыр (рис. 8.5).

Соединения брома. Некоторые из этих компонентов про­изводятся в промышленных масштабах. Сюда относятся так называемые талоны (например, CF₃Br) - действующее ве­щество химических огнетушителей, а также метилбромид, используемый в сельском хозяйстве как фумигант. При этом следует учитывать, что атомы брома являются в 50 раз более активными в разрушении озона, чем другие соеди­нения.

Соединения азота (NO_x). Эти компоненты образуются при распаде химически стабильного N₂0 при посредстве почвенных микроорганизмов. N0 и N0₂ имеют дополни­тельные электроны, следовательно, являются свободными радикалами и весьма активны. Хотя их концентрация неве­лика, за время своего существования они способны разру­шить тысячи молекул озона.

Помимо этого, источниками оксидов азота в стратосфе­ре являются реактивные самолеты, пуски ракет, а также ис­пользование азотных удобрений в сельском хозяйстве и сжигание ископаемого топлива.

Соединения водорода. К этой группе соединений можно отнести гидроксиды ОН". Их источниками являются реак­тивные самолеты, выбрасывающие при сжигании топлива пары воды, а также пары воды, попавшие из тропосферы.

Соединения серы. Одним из мощных источников серы в стратосфере является вулканическая деятельность.