Содержание

Озоноразрушающие вещества (газы), разрушающие озоновый слой и экологически безопасные альтернативы. Проект ЮНИДО/ГЭФ Минприроды России

До тех пор, пока не было обнаружено, что озоновый слой разрушается вследствие выбросов в атмосферу хлорфторуглеродов (ХФУ), эти вещества активно использовались в холодильной и климатической технике.

В 1990-х годах в холодильном и климатическом оборудовании, а также в производстве пеноматериалов стали активно применяться гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), рассматривавшиеся в то время в качестве вполне приемлемой переходной альтернативы ХФУ. Эти озоноразрушающие вещества были включены в Приложение С к Монреальскому протоколу, и для них были установлены меры регулирования. Предполагалось, что использование ГХФУ, являющихся, как и ХФУ, озоноразрушающими веществами, но имеющих значительно меньший, чем у ХФУ, озоноразрушающий потенциал (ОРП), будет временной мерой, а в последующем их производство и потребление также будет ликвидировано в рамках Монреальского протокола. Однако опасность ГХФУ заключается не только в их способности разрушать озоновый слой, но и в том, что они обладают высоким потенциалом глобального потепления (ПГП), и на основании этого отнесены к парниковым газам. Парниковыми газами являются и гидрофторуглероды (ГФУ), рассматривавшиеся ранее в качестве озонобезопасной замены ГХФУ, и их использование способно принести заметный вред окружающей среде. В рамках Проекта ЮНИДО/ГЭФ по поэтапному выводу из оборота ГХФУ предполагается исключить данные озоноразрушающие вещества из производства и осуществить переход на альтернативные холодильные и вспенивающие агенты, не обладающие ПГП.

Подробнее об озоноразрушающих веществах:

  • Классификация озоноразрушающих веществ
  • Озоноразрушающие вещества (ХФУ и галоны) в Российской Федерации: ХФУ 11, ХФУ 12, ХФУ13, ХФУ 113, ХФУ 115, Галон 2402, Галон 1211, Галон 1301
  • Переходные озоноразрушающие вещества или гидрохлорфторуглероды: ГХФУ 21, ГХФУ 22, ГХФУ 141b, ГХФУ 142b
  • Применение ХФУ и ГХФУ в различных секторах потребления

Экологически безопасные альтернативы:

Аммиак (R717)

Аммиак не является газом, разрушающим озоновый слой (ОРП = 0), он также не вносит прямого вклада в увеличение парникового эффекта (ПГП = 0). По термодинамическим свойствам аммиак – один из лучших хладагентов: по объемной холодопроизводительности он значительно превышает R12, R11, R22 и R502, имеет более высокий коэффициент теплоотдачи, что позволяет применять в теплообменных аппаратах трубы меньшего диаметра.

Пары аммиака легче воздуха, он хорошо растворяется в воде (один объем воды может растворить 700 объемов аммиака, что исключает замерзание влаги в системе).

Из-за резкого запаха аммиака появление течи в холодильной системе легко обнаруживается органолептически обслуживающим персоналом. Кроме того, хладагент R717 имеет низкую стоимость, т.к. объемы его производства (для иных нужд) значительны.

Особенность аммиака как хладагента – более высокое значение температуры нагнетания по сравнению с R22 и R12. В связи с этим предъявляются жесткие требования к термической стабильности холодильных масел, используемых в сочетании с аммиаком в течение длительного времени при эксплуатации установки. Конденсатор должен иметь развитую поверхность теплообмена, в результате чего возрастает его металлоемкость.
Кроме того, следует учитывать, что аммиак вреден для здоровья человека, предельно допустимая концентрация в воздухе – 0,02 мг/дм 3, что соответствует объемной доле 0,0028%. В соединении с воздухом при объемной доле 16…26,8% и наличии открытого пламени аммиак взрывоопасен. Температура воспламенения с воздухом 651oС.

Диоксид углерода (R744)

Углекислый газ (СО 2) – дешевое нетоксичное, негорючее и практически экологически чистое вещество (ОРП = 0, ПГП = 1). Его преимущества: низкая цена, простое обслуживание, совместимость с минеральными маслами, электроизоляционными и конструкционными материалами. Вместе с тем, при использовании диоксида углерода требуется водяное охлаждение конденсатора холодильной машины, увеличивается металлоемкость холодильной установки (по сравнению с металлоемкостью установок, работающих на галоидопроизводных хладагентах). Перспективно применение диоксида углерода в низкотемпературных двухкаскадных установках и системах кондиционирования воздуха автомобилей и поездов, а также в бытовых холодильниках и тепловых насосах.

Кроме того, диоксид углерода (в жидком виде и в смеси с водой) может применяться для получения эластичных и эластомерных пен.

Пропан (R290)

Пропан нетоксичен, характеризуется низкой стоимостью, имеет хорошие экологические характеристики (ОРП = 0, ПГП = 3). При использовании данного хладагента не возникает проблем с выбором конструкционных материалов деталей компрессора, конденсатора и испарителя. Пропан хорошо растворяется в минеральных маслах.

Принципиальный недостаток пропана – пожароопасность. Кроме того, габариты компрессора при использовании пропана будут больше, чем у компрессора аналогичной холодопроизводительности на R22.

Пропан можно сразу же запускать в систему, где до этого применялся озоноопасный хладагент. Он работает с теми же минеральными маслами, требует такой же электроизоляции, тех же уплотняющих материалов, труб того же диаметра. Как показали исследования, в этом случае теряется до 10% холодопроизводительности, если в системе ранее был R22, и 15% – если R502. Процедура сервисного обслуживания практически не изменяется.

Изобутан (R600a)

Этот природный газ не является разрушителем озона и озонового слоя (ОРП = 0) и не способствует появлению парникового эффекта (ПГП = 0,001). Масса хладагента, циркулирующего в холодильном агрегате при использовании изобутана, значительно сокращается (примерно на 30%). Изобутан хорошо растворяется в минеральном масле, имеет более высокий, чем R12, холодильный коэффициент, что приводит к снижению энергопотребления.

При этом изобутан горюч, легко воспламенятся и взрывоопасен в соединении с воздухом при объемной доле хладагента 1,3…8,5%. Температура возгорания равна 460oС.

В настоящее время R600a широко применяется в бытовой холодильной технике. В частности, компрессоры, работающие на изобутане, выпускает международный концерн Electrolux. Холодильные агрегаты с R600a характеризуются меньшим уровнем шума из-за низкого давления в рабочем контуре хладагента.

Также изобутан может применяться в качестве вспенивающего агента для получения полиуретановых пен.

Циклопентан

Использование циклопентана в качестве вспенивающего агента при получении жестких полиуретановых изоляционных пенопластов началось в 90-х годах. Переход на циклопентан обусловлен его экологичностью. Однако из-за более высокой температуры кипения и худшего коэффициента теплопроводности он уступает по эффективности R11. Уменьшение прочности при сжатии готовых пенопластов обычно приводит к повышению плотности изделий и трудностям при формовании. Увеличение веса пены, высокая стоимость циклопентана, затраты на переоборудование предприятия, связанные с безопасностью работы с горючими вспененными агентами, приводят к росту издержек производства. Кроме того, такие летучие органические соединения, как циклопентан, могут способствовать образованию фотохимического смога, в котором проходят реакции, приводящие к образованию тропосферного озона – третьего по степени влияния на климат парникового газа.

Презентации и программное обеспечение

  • Практический опыт использования углеводородов в бытовых системах кондиционирования (индийская компания Godrej group). Сравнение пропана и R22
  • Альтернативные холодильные агенты для различных секторов потребления ГХФУ в Российской Федерации
  • Альтернатива ГХФУ- и ГФУ-хладагентам с учетом особенностей РоссийскойФедерации
  • Switch to DuPont™ ISCEON® ensures environmental compliance at BT data centre. Replacement of R-22 in precision climate control systems
  • Хладагент DuPont™ ISCEON® МО99 пример применения. Замена R-22 в системах с жестким климат-контролем
  • Substitution of HCFC in foaming equipment: state of the art and new technologies
  • Путь к хладагентам нового поколения. Перспективы по мнению ведущего производителя
  • Практическое сотрудничество химических предприятий России и ЮНИДО в рамках создания производств озонобезопасных хладонов
  • Энергоэффективность и экология. Инновационные решения в области хладагентов, пеноматериалов, аэрозолей и растворителей
  • HCFC-Refrigerant Phase-Out in Russia. …and what to do?
  • Общий обзор деятельности компании DuPont и ее бизнеса хладагентов на русском языке
  • Общий обзор деятельности компании DuPont и ее бизнеса хладагентов на английском языке
  • Хладагенты DuPont™ Suva®, DuPont™ ISCEON® и DuPont™ Opteon®
  • Обзор хладагентов Honeywell Solctice
  • Презентация компании Honeywell и линейки предлагаемых озонобезопасных хладагентов на 4 июля 2013 года
  • Хладагент R-407F от компании Honeywell и его сравнительный анализ с другими хладагентами
  • Компьютерная программа GenePro для подбора хладагентов Honeywell
  • Хладагенты. Описание, заменители ГХФУ-22, новое поколение хладагентов с низким ПГП / Refrigerants Technology
  • Гидрофторолефины (ГФО) с низким ПГП. Снижение воздействия на климат / Low gWP hydrofluoroOlefins (HFO). Reducing the impact on climate change
  • Вспенивающие вещества / Blowing Agent Technology
  • Пропелленты и рабочие жидкости. Компоненты аэрозолей с незначительным воздействием на климат / Propellant and Performance Fluid: Low Environmental Impact Products for Aerosol Formulation
  • Рабочая жидкость Solstice™ / Solstice™ Performance Fluid

Дополнительные материалы

  • 20 лет успеха углеводородной технологии Greenfreeze
  • Циклопентан: основные принципы перевооружения
  • Эксперты обсудили перспективы прекращения использования озоноразрушающих веществ в медицинских дозированных ингаляторах
  • ROLS ISOMARKET: стабильное качество каждый день
  • Введение в технологии
  • Энергоэкологические парадигмы холодильных агентов
  • Использование аммиака в холодильной отрасли России: проблемы и перспективы
  • Китай – планы по масштабному производству кондиционеров на углеводородах
  • Midea получила европейские сертификаты на R32 и R290
  • Хладагенты и окружающая среда
  • О природных хладагентах
  • Природные хладагенты в Северной Америке. Продовольственное снабжение
  • Природные хладагенты в Северной Америке. Город и здания
  • Природные хладагенты в Северной Америке. Транспорт
  • Природные хладагенты в Северной Америке. Промышленность и особые сферы применения
  • Разрешите представить: метилформиат
  • Конференция IIAR 2014: победное шествие CO2 по Бразилии
  • ЕРА предлагает разрешить использование 4 углеводородных хладагентов в новых сферах применения
  • ГФУ сегодня и завтра
  • НАСА: забытое ОРВ остается в атмосфере
  • Окончательный регламент ЕРА (США) «Перечень альтернативных хладагентов для использования в климатическом и холодильном оборудовании и пересмотр запрета на выпуск некоторых альтернатив в атмосферу»
  • CO2 в двух люксовых моделях Volkswagen
  • Разрешите представить: метилформиат
  • Альтернативы ГХФУ и ГФУ в жарких развивающихся странах
  • Остерегайтесь альтернативного хладагента R-22a

Перейти к странице «Европейский опыт F-регулирования»

Наверх

Разрушение озонового слоя.

Методы борьбы

Введение

В ХХ веке появились признаки изменения климата. На Земле стало теплее. Последнее столетие было самым тёплым из тысячелетия. С чем это связано? К каким последствиям это может привести? Нас давно интересуют проблемы окружающей среды. О проблемах атмосферы, о роли озона и озонового экрана в конце прошлого века много писали и спорили в научных кругах, это широко освещалось в прессе. Поэтому, мы имели об этом представление. Но в процессе работы над темой «Проблемы атмосферы: озон» мы несколько изменили наше мнение о проблеме атмосферы и состоянии озонового слоя Земли. Человек ли и его влияние стали главными в появлении этой проблемы? Тема эта актуальна и важна сегодня, как и раньше.

Цель: Изучение проблем озонового слоя;

Задачи: Выяснить влияние деятельности человека на изменение климата планеты;

Гипотеза: Человек лишь отчасти виновен в появлении этой проблемы;

Объект исследования: Озоновый слой;

Предмет исследования: Озоновый слой как условие жизни на Земле и разрушающие его факторы.

Работая над темой, мы изучали и анализировали литературу: учебники, журнальные статьи, справочники и аналитический ежегодник « Россия в окружающем мире». Выполняя эту работу, мы хотели выразить своё видение этой проблемы, её возможные последствия для окружающей среды и возможности человека повлиять на решение этой проблемы.

1. Роль озона и озонового экрана для жизни нашей планеты

Озон — трёхатомный кислород (О3), газ довольно редкого интенсивного синего цвета, при низких температурах (-112о С) превращается в темно-синюю жидкость, а при более низком охлаждении образует темно — фиолетовые кристаллы. Озон чрезвычайно ядовит (даже больше, чем угарный газ), предельно допустимая концентрация его в воздухе 0.00001 %. Отчасти голубой цвет атмосферы Земли обязан озону. Озон присутствует в атмосфере над Землёй от 15 до 50км, очень в незначительной концентрации — даже до высоты 70 км. Максимальная его концентрация находится на высоте около 40 км над поверхностью Земли.

Озоновая среда — агрессивная среда, коррозирующая железо, разъедающая органические соединения, является дезинфицирующим раствором (в жидкостях).

Большая часть озона образуется в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения. Его концентрация зависит от интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца в различных длинах волн. Ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны менее 230 нм приводит к увеличению озона. Возрастание излучения в волнах с большей длиной вызывает повышение температуры и, наоборот, разрушает озон.

Ультрафиолет разбивает на атомы молекулы обыкновенного кислорода, и эти свободные атомы присоединяются к молекулам кислорода, образуя полезный озон в несколько миллиметров на высоте от 19 до 40 км над поверхностью Земли. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы.

Об озоновом слое атмосферы учёные узнали в 70 — е годы ХХ столетия. Наряду с видимым светом, Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Особую опасность представляет коротковолновая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Всё живое на Земле защищено от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, обладающего высокой биологической активностью, т.к. свыше 90% его поглощается озоновым слоем, так называемым озоновым экраном. (По материалам «Cправочника по охране геологической среды»)

Озоновый экран — слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7-8 км (на полюсах) и 17-18км (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией озона, отражающий жёсткое коротковолновое /ультрафиолетовое/ космическое излучение, опасное для живых организмов. Основная масса озона находиться в стратосфере. Толщина стратосферного озонового слоя, приведенная к нормальным условиям давления атмосферы (101.3 Мпа) и температуры (0о С) на поверхности Земли, составляет около 3 мм. Но реальное количество озона зависит от времени года, от широты, долготы и многого другого. Этот слой защищает людей и живую природу так же и от мягкого рентгеновского излучения. Благодаря озону стало возможно возникновение на Земле жизни и её последующая эволюция. Озон сильно поглощает солнечную радиацию в различных участках спектра, но особенно интенсивно — в ультрафиолетовой части (с длиной волн менее 400 нм), а с большей длиной волн (более 1140 нм) — значительно меньше.

Озон, образуемый близко от поверхности Земли, называют вредным. В приземных слоях озон образуется под действием случайных факторов. Он возникает во время грозы, при ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно ощутить возле работающей копировальной техники. В загрязнённом оксидами озона воздухе под действием солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон. Жарким туманным днём в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как он разрушает лёгкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, задыхаются и ощущают боль в груди. Деревья и кусты, растущие у загазованных магистралей, при высоких концентрациях озона перестают нормально расти.

К счастью, природа наградила человека обонянием. Концентрация 0.05 мг\л, которая намного меньше предельно допустимой концентрации, прекрасно ощущается человеком, и он может почувствовать опасность. Запах озона — это запах кварцевой лампы.

Но если озон находится на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. До поверхности земли доходит всего 47% солнечной радиации, около 13% солнечной энергии поглощает озоновый слой в стратосфере, остальное поглощают облака (по материалам справочной и учебной литературы).

озон ионизатор экологический атмосфера

2. Экологические проблемы атмосферы

1 Уменьшение озонового слоя и факторы, влияющие на него

Озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих лет озоновый слой претерпевает небольшое, но постоянное ослабление над некоторыми районами Земного шара, включая густо населенные районы в средних широтах Северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная «озоновая дыра».

Разрушение озона происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых газов: соединений азота, хлора и брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно -разрушающих веществ.

Предполагается множество причин ослабления озонового щита.

Во-первых, — это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км. Дают прибавку озона. В городах он — один из составляющих фотохимического смога. В — третьих, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны — это не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.

Каждый год количество фреонов в земной атмосфере увеличивается на 8-9%. Они постепенно поднимаются наверх, в стратосферу и под воздействием солнечных лучей становятся активными — вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. Каждая частица хлора способна разрушить сотни и тысячи молекул озона.

февраля 2004 года на сайте Института Земли НАСА появилась новость о том, что учёные Гарвардского Университета нашли молекулу, разрушающую озон. Учёные назвали эту молекулу «димер одноокиси хлора», потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.

.2 Озоноразрушающие вещества и механизм их действия

Впервые фреоны начали применять в 20-х годах прошлого века. Фреоны — инертные, негорючие, несложные в производстве вещества, получили широкое распространение в аэрозолях как растворители, их используют в огнетушителях, при эксплуатации холодильного оборудования в качестве охлаждающих жидкостей, при изготовлении одноразовой посуды из полистирола и упаковок для фасовки и хранения продуктов.

.3 Производство озоноразрушающих веществ в России

Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, они преображаются. Молекулярные связи разрушаются. В результате выделяется хлор, который при соединении с озоном разрушает его:

О3 + Cl2 O2 + O + Cl2

Одной молекулы хлора хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона и тем самым уменьшить его количество в атмосфере. В мире ежегодно производится более миллиона тонн фреонов. Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Озон вступает в активные фотохимические реакции с фреонами, оксидами азота. Фреоны разлагаются, высвобождая атомарный хлор, который разрушает озоновый слой. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.

Темпы загрязнения атмосферы некоторыми озоноразрушающими веществами начали замедляться. К 2030г их производство должно быть полностью прекращено. За последние 15 лет количество фреоновых выбросов резко сократилось: с 1,1 млн. тонн до 160 тыс. тонн на сегодняшний день. Фреоны очень медленно выводятся из атмосферы и живут в ней десятки лет, (а некоторые — и 139 лет!) /по материалам аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»/

.4 «Озоновые дыры»

В «озоновой дыре» содержание озона меньше, чем в самом экране. Здесь содержание этого газа ниже нормы на 30 — 50 %. Защитные свойства этого озонового слоя уменьшаются. Более 2000 лет общее количество озона менялось незначительно. Об этом свидетельствует реконструкция газового состава атмосферы, сделанная по результатам анализа пузырьков воздуха из Антарктических ледовых кернов.

В 1974 г американские учёные Ш. Роуланд, М. Молина обнаружили, что озоновый слой Земли разрушается под воздействием хлора, который содержится в фреонах. С этих пор научный мир раскололся на две части. Одни полагают, что колебания в толщине озонового слоя вполне закономерны и регулируются вполне закономерными, естественными природными процессами; другие считают, что в озоновых страданиях виноваты люди с их техническим воздействием на окружающую среду.

В 1995 году ученые Роуланд, Молина и немецкий ученый П. Крутцен были удостоены Нобелевской премии за исследования в области образования и распада озона в земной а атмосфере. Концентрация озона обычно повышена в полярных и приполярных областях. Исследуя концентрацию озона в атмосфере с помощью спутниковых наблюдений, ученые обратили внимание, что общее содержание стратосферного озона каждой весной уменьшается : в 1986 — 1991г.г. его количество над Антарктидой было на 30 — 40% ниже, чем в 19967 -1971 г.г., а в1993 году общее содержание стратосферного озона уменьшилось на 60%, и 1987 — 1994 г.г. его малое количество оказалось рекордным: почти в четыре раза меньше нормы. В 1994г в течение шести весенних недель над Антарктидой озон полностью исчез в нижних слоях стратосферы.

Так значительное истощение озона каждой весной было установлено сначала над Антарктидой, а затем над Арктикой. Площадь каждой дыры составляет около 10 млн. км2. В настоящее время выяснено, как образуется антарктическая озоновая дыра: это происходит в результате сочетания многих процессов в атмосфере Антарктики. Решающую роль здесь играют фреоны, доставляющие хлор и его окислы, и так называемые полярные стратосферные облака, образующиеся в период полярной ночи в очень холодной стратосфере. Таким образом, если выбросы фреонов будут продолжаться, можно ожидать расширения «дыр» над полюсами.

Размеры озоновой дыры, также как и содержание озона в ней, может меняться в значительных пределах. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количества озона в соседних участках снижается. Дыры могут даже перемещаться. Например, зимой 1992 г слой озона над Европой и Канадой стал на 20% тоньше.

Сейчас в мире работает более 120 озонометрических станций, 40 из них — на территории России. Измерение общего содержания озона с Земли обычно производятся с помощью спектрофотометра Добсона. Точность таких измерений составляет +1-3%. В России для измерения общего содержания озона чаще используют фильтровые озонометры, точность их измерений несколько ниже. Распределение озона в атмосфере изучают и с помощью приборов, установленных на спутниках ( в России -спутник « Метеор», в США — спутник « Нимбус»).

Озоновая дыра образуется над теми территориями, где сосредоточены предприятия, производящие озоноразрушающие вещества. В 70-80-х гг снижение концентрации озона над территорией России было эпизодическим. Но со 2-ой половины 90-х гг в зимнее время это явление стало наблюдаться над обширными районами России уже регулярно. Озоновые дыры в последние годы образуются над Сибирью и Европой, что ведёт к увеличению заболеваемости раком кожи у людей и другими заболеваниями. Это непременно отразится также и на других обитателях планеты (по материалам сайта www.nature.ru).

3. Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле

Уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы всего на 1% в масштабах планеты вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6 % у людей и животных, до 150 тысяч случаев катаракты, так как на 2% увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая его более восприимчивым к инфекционным заболеваниям, (например, к малярии). Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений — от деревьев до злаков, снижают скорость роста фитопланктона, ускоряют вымирание животных морских и океанических форм жизни из-за уменьшения количества растительной пищи. Прорыв через озоновую дыру солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50 — 100 раз, увеличивает число лесных пожаров.

 

4. Как можно помочь своей планете

1 Принимаемые меры по защите озонового слоя

Международное сообщество, озабоченное этой тенденцией, уже ввело ограничения на выброс фреонов. В 1985 г в Вене (Австрия) была принята Венская конвенция об охране озонового слоя Земли. Основными положениями этой конвенции стали:

сотрудничество в области исследования веществ и процессов, которые влияют на изменения в озоновом слое;

создание альтернативных веществ и технологий ;

наблюдение за озоновым слоем;

сотрудничество в области разработки и применения мер, контролирующих деятельность, приводящих к неблагоприятным воздействиям в озоновом слое;

сотрудничество в разработке и передаче технологий и научных знаний.

В 1987 г правительство 56 стран (в том числе и СССР), подписали Монреальский протокол, по которому производство фторхлоруглеродов должно уменьшиться вдвое уже к началу ХХI века. Более поздние соглашения — 1990г в Лондоне, 1992г — в Копенгагене, содержат призыв полностью прекратить производство этих веществ.

Легче всего было решить проблему замены фреонов на другие вещества в аэрозолях — их заменяют на углеводордные пропелелленты типа пропана или бутана. В Росcии аэрозоли с углеводородным пропеллентом с 1994г выпускает АО « Хитон» в Казани.

Внедрение озонобезопасных веществ вызывает наибольшие трудности в производстве холодильной техники. Новые, не разрушающие озон, хладагенты уже существуют, такие как хладоны R-134А, R-404A, R-407C, R-507 и некоторые другие. Их изготавливают, правда, не в России. Они очень дороги. Производители новых хладонов не скрывают, что на смену этим новым хладонам придут другие, ещё лучшие (одним из ведущих производителей их является американская корпораця «Дюпон»). Существующие сегодня новые хладоны долго не задержатся на рынке.

Фактически взят курс на замену хладагента каждые 5-6 лет ( а вместе с этим масла, запчастей, если не всего оборудования). То, что стало нормой на Западе в бытовой технике, переносится на промышленный холод. Какой потребитель это выдержит? Тем более в России и на просторах СНГ. Всё это связано с огромными затратами. Экономические трудности здесь велики, поэтому в холодильном оборудовании до сих пор в основном используются фреоны. Только в России для разовой заправки всего холодильного оборудования потребовалось бы 30-35 тыс.тонн фреонов . Ежегодное его количество для дозаправки составляет 4,5 тыс тонн.

Фреоновый кризис заставил разрабатывать новые перспективные способы получения холода. Компрессорные холодильные машины доживают последние десятилетия. Скорее всего, основным источником холода в промышленных холодильных установках станут идущие с поглощением тепла эндотермические химические реакции. Согласно теоретическим оценкам, энергетическая эффективность таких охладителей ожидается в 1,5 — 2 раза выше, чем у компрессорных систем (по материалам книги Киселёва В.Н. «Основы экологии» и аналитического ежегодника «Россия в окружающем мире»)

.2 Проекты восстановления озонового слоя

По материалам сайта www.natura.ru, по расчётам физиков, очистить атмосферу от фреонов можно всего за год, имея в качестве источника энергии один энергоблок атомной электростанции мощностью в 10 гВт. Известно, что солнце производит в секунду 5-6 т озона, но разрушение идёт быстрее. Для восстановления озонового слоя его нужно постоянно подпитывать. Одним из первых проектов лечения нашей планеты был, но так и остался неосуществлённым, такой проект : на земле должно было быть создано несколько « озоновых» фабрик, а грузовые самолёты должны были «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы.

В настоящее время есть и другие проекты: получать искусственно озон в стратосфере. Для этого на орбиту Земли нужно вывести 20 — 30 спутников, оснащённые лазерами. Каждый спутник представляет собой космическую платформу весом 80 — 100т, несущую солнечный конвектор — «тепловую ловушку», накапливающую солнечную энергию и преобразующую тепло в электричество. Лазерные лучи должны « раскачать» молекулы озона, а дальше, с помощью Солнца, процесс пойдёт своим ходом. Идея этого проекта состоит в том, чтобы создать 20 тысяч тонн озона и поддерживать это число до тех пор, пока люди не придумают что-либо лучшее.

Из уже действующих программ защиты озона можно назвать российско — американский проект « Метеор 3 — ТОМС». Ещё один путь предлагает российский консорциум « Интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. В скором времени совместно с немецкой фирмой « Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода. С помощью МКС возможно создать на высоте около 400км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии в этом проекте могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах нужны были бы лишь для их периодических осмотров и ремонта. Да, для восстановления озонового слоя проекты существуют, но все они требуют огромных финансовых затрат, и будут ли они осуществлены, покажет время (из книги Яншина А.Д. «Научные проблемы охраны природы и экологии»).

5. Роль ионизаторов в жизни человека

Ионы воздуха бывают положительными и отрицательными. Процесс образования заряда на молекуле называется ионизацией, а заряженная молекула — ионом или аэроионом. Если ионизированная молекула осела на частице или пылинке, то такой ион называется тяжелым.

Тяжелые ионы вредны для здоровья человека, а легкие, особенно отрицательные, обладают благоприятным и целительным действием. Отрицательные аэроионы снимают утомляемость, усталость, сокращают заболевания, усиливают иммунитет. В горном воздухе число аэроионов обоих зарядов доходит до 800-1000 штук на кубический сантиметр. А на некоторых курортах их число поднимается до нескольких тысяч. В воздухе городов число легких ионов может упасть до 50-100, а тяжелых возрасти до десятков тысяч на кубический сантиметр.

Сделать воздух «живым» — это значит создать в воздухе ионы кислорода в такой концентрации, какая существует в воздухе горных курортов. Это призваны делать ионизаторы воздуха.

Ионизаторы воздуха предназначены для создания в помещении отрицательных аэроионов. Производители ионизаторов так обеспокоены напряжением на электродах своих аппаратов. Почему? Ответ прост! Потому, что чем выше напряжение, тем больше дальность распространения аэроионов. Это известно всем изготовителям и даже многим потребителям. Но инженерам, которые разрабатывают данные аппараты, также известно, что предельно допустимая напряженность (ПДН) электромагнитного поля должна быть не более 25 кВ/м.

По сей день, большое распространение получили ионизаторы с напряжением 50кВ; 30кВ; 25кВ.

Если напряжение на электроде ионизатора 50кВ, то чтобы узнать, на каком расстоянии должен находиться человек, необходимо провести несложные вычисления. Разделив напряжение на электроде на ПДН, получим 2 метра (50:25=2). Значит, к данному аппарату нельзя приближаться во время его работы ближе, чем на 2 метра.

Например, ионизатор Мальм-аэрон просчитаем так: 10 : 625 = 0.4м

Самые мощные медицинские учреждения страны провели клиническую апробацию современных Люстр Чижевского (ионизаторов) и подтвердили уникальный эффект аэроионотерапии при лечении астмы. Это НИИ им. Склифосовского, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН и некоторые другие.

Каждому пятому ребенку в Москве ставится диагноз бронхиальная астма. Среди взрослых этой болезнью страдают около 14%. И положение ухудшается. После курса аэронотерапии у 50% пациентов приступы прекращаются на срок до пяти лет. Еще у 40% достигается значительное улучшение, приступы купируются в среднем на год.

Причем улучшение наступает часто уже после 4-5 сеансов вдыхания аэроионов, а приступ прекращается через 3-5 минут после включения ионизатора.

Клинические испытания показали, что в 90% случаев аэроионотерапия полностью и надолго избавляет от проявления бронхиальной астмы, позволяя отказаться от гормональных препаратов. Кроме того, значительно повышает устойчивость организма к аллергенам. Такое эффективное действие ионизатора обусловлено, во-первых, тем, что он очищает воздух от пыли, микробов и аллергенов, и во-вторых, насыщает его целебными аэроионами кислорода.

Испытания в лаборатории бактериологии НИИ СП им. Склифосовского подтвердили, что через 30 минут работы прибора микробная обсемененность воздуха уменьшается в 5 раз. Во столько же раз уменьшается содержание в воздухе пыли и любых аллергенов. Последнее является просто спасением для тех, кто реагирует на домашнюю пыль или пыльцу

Заключение

Во всём мире уже затрачены миллиарды долларов только на то, чтобы не дать озоновому слою прохудиться окончательно. Учёные подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая человеческая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объёме потребуется 100-200 лет.

Многие учёные по — прежнему продолжают считать, что разговоры об «озоновых дырах» — буря в чашке воды. И, возможно, затеяна она несколькими западными компаниями, которые имеют свой очень немалый экономический интерес в этой проблеме. Мы тоже задумались, а только ли человек виноват в уменьшении озонового слоя? Наверное, нет. Возможно, и не фреоны — главные виновники разрушения озона. Российские исследователи с геологического факультета МГУ связывают появление озоновых дыр с выбросами водорода и метана из глубинных океанических разломов, по сравнению с которыми любые человеческие холодильники выглядят жалко. Важны все факторы. Катастрофические извержения вулканов с громадными выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, океанические разломы, вызывающие мощные цунами и тайфуны, землетрясения с разломами земной коры вызывают мощные выбросы газов и пыли в атмосферу. На эти факторы человек повлиять не может. Возможно, они имеют гораздо большее значение в нарушении озонового слоя планеты, чем влияние человека. Ведь вулканы извергались всегда и в составе выбросов тоже присутствуют производные фтора и хлора. Камчатские вулканы и вулканы в Индонезии выбрасывают в атмосферу природные газы, сходные по составу с фреоном-11 и фреоном-12. Озоновый слой Земли реставрируется теми же солнечными лучами, которые его и создают. Ничего необратимого не происходит. Главное здесь — периодические колебания. Об этом убедительно говорят спутниковые наблюдения.

Люди знают, что за полным исчезновением озона из атмосферы последует катастрофа: непременная гибель всего живого, включая и человека. Но этого не должно произойти. Мы верим, что человек поможет нашей планете не болеть. Сегодня люди думают и принимают меры, чтобы уменьшить своё отрицательное влияние на изменения в атмосфере и разрушении озонового слоя.

Озоновый слой | Описание, важность и факты

слоя атмосферы Земли

Смотреть все медиа

Ключевые люди:
Джозеф С. Фарман Марио Молина Ф. Шервуд Роуленд Чарльз Фабри
Похожие темы:
атмосфера истощение озонового слоя озон

Просмотреть весь связанный контент →

озоновый слой , также называемый озоносферой , область верхних слоев атмосферы на высоте примерно от 15 до 35 км (9 и 22 миль) над поверхностью Земли, содержащая относительно высокие концентрации молекул озона (O 3 ). Приблизительно 90 процентов атмосферного озона находится в стратосфере, области, простирающейся от 10–18 км (6–11 миль) до примерно 50 км (около 30 миль) над поверхностью Земли. В стратосфере температура атмосферы повышается с увеличением высоты, явление, вызванное поглощением солнечной радиации озоновым слоем. Озоновый слой эффективно блокирует почти все солнечное излучение с длинами волн менее 290 нм от поверхности Земли, включая определенные типы ультрафиолетового (УФ) и другие формы излучения, которые могут повредить или убить большинство живых существ.

Расположение в атмосфере Земли

В средних широтах пик концентрации озона приходится на высоты от 20 до 25 км (от 12 до 16 миль). Пиковые концентрации обнаруживаются на высотах от 26 до 28 км (примерно от 16 до 17 миль) в тропиках и примерно от 12 до 20 км (примерно от 7 до 12 миль) по направлению к полюсам. Меньшая высота области пиковых концентраций в высоких широтах во многом обусловлена ​​процессами атмосферного переноса в направлении полюсов и вниз, происходящими в средних и высоких широтах, и пониженной высотой тропопаузы (переходной области между тропосферой и стратосферой).

Большая часть оставшегося озона находится в тропосфере, слое атмосферы, простирающемся от поверхности Земли до стратосферы. Приповерхностный озон часто возникает в результате взаимодействия между некоторыми загрязняющими веществами (такими как оксиды азота и летучие органические соединения), сильным солнечным светом и жаркой погодой. Это один из основных ингредиентов фотохимического смога, явления, от которого страдают многие городские и пригородные районы по всему миру, особенно в летние месяцы.

Создание и разрушение озона

Производство озона в стратосфере происходит главным образом в результате разрыва химических связей внутри молекул кислорода (O 2 ) солнечными фотонами высокой энергии. Этот процесс, называемый фотодиссоциацией, приводит к высвобождению отдельных атомов кислорода, которые позже соединяются с неповрежденными молекулами кислорода, образуя озон. Повышение концентрации кислорода в атмосфере около двух миллиардов лет назад привело к накоплению озона в атмосфере Земли, и этот процесс постепенно привел к формированию стратосферы. Ученые считают, что формирование озонового слоя сыграло важную роль в развитии жизни на Земле, поскольку оно отсеивало смертельные уровни УФВ-излучения (ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 315 до 280 нм) и, таким образом, облегчало миграцию форм жизни из океаны на сушу.

Количество озона в стратосфере естественным образом меняется в течение года в результате химических процессов, которые создают и разрушают молекулы озона, а также в результате ветров и других транспортных процессов, которые перемещают молекулы озона по планете. Однако в течение нескольких десятилетий деятельность человека существенно изменила озоновый слой. Истощение озонового слоя, глобальное уменьшение стратосферного озона, наблюдаемое с 1970-х годов, наиболее заметно в полярных регионах и хорошо коррелирует с увеличением содержания хлора и брома в стратосфере. Эти химические вещества, освобожденные под действием УФ-излучения от хлорфторуглеродов (ХФУ) и других галоидоуглеводородов (соединений углерода и галогена), которые их содержат, разрушают озон, удаляя отдельные атомы кислорода из молекул озона. Истощение настолько обширно, что так называемые озоновые дыры (области сильно уменьшенного покрытия озоном) образуются над полюсами в начале соответствующих весенних сезонов. Крупнейшая такая дыра, которая охватила более 20,7 миллионов квадратных километров (8 миллионов квадратных миль) на постоянной основе с 1992 — ежегодно появляется над Антарктидой в период с сентября по ноябрь.

По мере того, как количество озона в стратосфере уменьшается, все больше УФ-излучения достигает поверхности Земли, и ученые опасаются, что такое увеличение может иметь серьезные последствия для экосистем и здоровья человека. Обеспокоенность по поводу воздействия биологически вредных уровней УФ-излучения была основной движущей силой создания международных договоров, таких как Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, и поправок к нему, предназначенных для защиты озонового слоя Земли. Монреальский протокол увенчался успехом: около 99 процентов озоноразрушающих химических веществ, регулируемых договором, были выведены из употребления с момента его принятия в 1987 году. Соблюдение международных договоров, предусматривающих поэтапный отказ от производства и поставок многих озоноразрушающих химических веществ, в сочетании с охлаждением верхних слоев стратосферы из-за увеличения содержания углекислого газа , считается, что это способствовало уменьшению озоновых дыр над полюсами и несколько более высокому уровню стратосферного озона в целом.

В исследованиях отмечается, что дальнейшее сокращение использования озоноразрушающих химических веществ в соответствии с графиком, предложенным Монреальским протоколом и последующими соглашениями, как ожидается, приведет к возврату к 1980-уровневая концентрация озона над полюсами уже к 2040 году, с закрытием озоновых дыр над Антарктидой примерно к 2066 году и над Арктикой примерно к 2045 году.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Дональд Вьюбблз Редакторы Британской энциклопедии

Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя — Американское химическое общество

  • Вы здесь:
  • СКУД
  • Студенты и преподаватели
  • Исследуйте химию
  • Химические достопримечательности
  • Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя

Национальная историческая химическая достопримечательность

En español: Los cloroluminocarbonos y el agujero de ozono

Посвящается Калифорнийскому университету в Ирвайне 18 апреля 2017 г. престижный журнал Nature . Однако исследование, описанное в короткой статье, произвело эффект разорвавшейся бомбы, последствия которой будут ощущаться во всем мире. Это вызвало ожесточенные дебаты, привело к глобальному экологическому соглашению, ограничивающему использование широкого класса химических веществ, и изменило отношение людей к их влиянию на окружающую среду Земли. Это также привело к Ф. Шервуду Роуленду (1927-2012) и Марио Дж. Молина (*1943), получивший Нобелевскую премию по химии 1995 года вместе с Полом Дж. Круценом из Института химии им. Макса Планка в Майнце, еще одним пионером в исследованиях стратосферного озона.

Роуленд, профессор химии Калифорнийского университета в Ирвине, и Молина, научный сотрудник лаборатории Роуленда, показали, что хлорфторуглероды — ХФУ — могут разрушать озон, молекулу, состоящую из трех атомов кислорода, O 3 , в стратосфере Земли. Этот стратосферный озон поглощает ультрафиолетовое излучение, которое в противном случае достигло бы поверхности Земли. В то время ХФУ широко использовались в холодильной технике, кондиционерах и аэрозольных баллончиках. Соединения инертны и практически нетоксичны, что делает их хорошо подходящими для этих применений. Однако эти же характеристики также делали их опасными для жизни на Земле.

Памятный буклет  (PDF)

Ориентировочный план урока:  Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя

Содержание FC

  • Широкое использование
  • Значение озона
  • От исследований к сопротивлению
  • Антарктическая озоновая дыра
  • Знаковое посвящение и благодарность
  • Дополнительные ресурсы

Широкое использование ХФУ

В 1920-х годах в системах охлаждения и кондиционирования воздуха в качестве хладагентов использовались такие соединения, как аммиак, хлорметан, пропан и диоксид серы. Несмотря на эффективность, соединения были токсичными и легковоспламеняющимися, и их воздействие могло привести к серьезным травмам или смерти. Группа химиков Frigidaire под руководством Томаса Миджели-младшего (1889–1944) работала над созданием нетоксичных и негорючих альтернатив хладагентам.

Группа сосредоточила свои усилия на соединениях, содержащих углерод и галогены, такие как фтор и хлор. Известно, что такие соединения летучи и химически инертны, что является важным свойством для группы, изучающей их использование в холодильной технике. Первым соединением, которое они разработали, был дихлордифторметан, CCl 9.0025 2 F 2 , который они назвали «Фреоном». Миджли получит медаль Перкина Общества химической промышленности за это исследование в 1937 году; в 1941 году он был награжден медалью Пристли, высшей наградой Американского химического общества, за вклад в химию.

К началу 1970-х годов ХФУ получили широкое распространение, и мировое производство соединений достигло почти одного миллиона тонн в год, что составляет примерно 500 миллионов долларов в химической промышленности.

К началу страницы

Хлорфторметаны добавляются в окружающую среду в неуклонно возрастающих количествах. Эти соединения химически инертны и могут оставаться в атмосфере в течение 40–150 лет, а их концентрации, как ожидается, превысят нынешние уровни в 10–30 раз. Фотодиссоциация хлорфторметанов в стратосфере производит значительное количество атомов хлора и приводит к разрушению атмосферного озона».

—Ф. Шервуд Роуленд и Марио Дж. Молина, 9 лет0073 Nature , 1974

Важность озона

С экологической точки зрения озон представляет собой загадочную молекулу. В тропосфере, области атмосферы от поверхности Земли до примерно 6 миль, озон является загрязнителем, который является компонентом фотохимического смога. Но в стратосфере, области атмосферы от 6 до 31 мили, озон поглощает потенциально вредное ультрафиолетовое (УФ) излучение.

Как заявила Шведская королевская академия наук в своем объявлении о 19-й95 Нобелевская премия по химии: «Хотя озон встречается в таких малых количествах, он играет исключительно важную роль в жизни на Земле. Это связано с тем, что озон вместе с обычным молекулярным кислородом (O 2 ) способен поглощать большую часть солнечного ультрафиолетового излучения и тем самым предотвращать попадание этого опасного излучения на поверхность. Без защитного озонового слоя в атмосфере животные и растения не могли бы существовать, по крайней мере, на суше».

Интерес Роуленда к судьбе хлорфторуглеродов в атмосфере был вызван докладом, который он услышал на конференции в 1972. Докладчик обсудил результаты, полученные Джеймсом Лавлоком (*1919 г.), британским ученым, который изобрел высокочувствительный способ измерения следовых газов. Лавлок измерил количество трихлорфторметана (ХФУ-11) в атмосфере, которое предполагало, что практически весь когда-либо произведенный ХФУ-11 все еще присутствует в атмосфере.

Роуленд решил посвятить часть своих исследований пониманию судьбы ХФУ в атмосфере. Хотя ХФУ инертны в нижних слоях тропосферы, Роуленд понял, что они могут быть разрушены УФ-излучением, когда они поднимаются в стратосферу. В конце 1973, Роуленд и Молина, которые недавно присоединились к лаборатории Роуленда, использовали данные из различных опубликованных источников, чтобы рассчитать, что молекулы ХФУ, выпущенные вблизи поверхности Земли, спустя десятилетия окажутся в стратосфере, где УФ-излучение расщепит атомы хлора. . Каждый атом хлора немедленно прореагирует с молекулой озона, запустив цепную реакцию, которая уничтожит тысячи молекул озона. В своей статье они подсчитали, что если немедленно запретить использование ХФУ, потеря озона будет продолжаться в течение многих лет. Однако, если производство ХФУ продолжится, потери озона будут еще больше.

«Когда мы поняли, что существует очень эффективная цепная реакция, которая превратила исследование ХФУ из интересной научной проблемы в проблему, имеющую серьезные экологические последствия», — сказал Роуленд Chemical & Engineering News в обширном интервью в 2007 году. «Вы нечасто у тебя мурашки по спине бегут, когда ты смотришь на научные результаты», — добавил он, но это был один из таких моментов.

К началу страницы

От исследований к сопротивлению

В 1976 году Национальная академия наук выпустила отчет, подтверждающий разрушительное воздействие ХФУ на стратосферный озон. Слушания в Конгрессе пришли к аналогичным выводам, и штаты и федеральное правительство начали изучать запреты на использование ХФУ в аэрозольных баллончиках. Химическая промышленность утверждала, что данные о фреонах и стратосферном озоне неубедительны и не требуют решительных действий. Когда Роуленд читал лекции о ХФУ, отраслевые группы часто делали заявления, оспаривающие его утверждения. Как вспоминает сегодня Молина, «Шерри [Роуленд] была авторитетным и уважаемым ученым, регулярно выступавшим с докладами по всему миру. Казалось, что из-за того, что он сосредоточился на ХФУ и разрушении озонового слоя, он стал получать меньше приглашений выступить. Это беспокоило его».

Роуленд, Молина и другие ученые, пытавшиеся понять химию стратосферы, столкнулись с серьезными и фундаментальными проблемами. Во взаимодействии ХФУ и озона в стратосфере явно участвовало значительное число химических соединений. Большинство из них очень реакционноспособны и присутствуют только в следовых количествах. Их химию было трудно воспроизвести в лаборатории.

Кроме того, концентрации стратосферного озона естественным образом колеблются в зависимости от географического положения и сезона. Стратосфера — непростое место для проведения исследований. Измерения концентрации озона проводились приборами, доставляемыми в стратосферу воздушными шарами и самолетами. Озон также измерялся приборами на спутниках, вращающихся вокруг Земли, хотя спутниковая технология в середине 1970-е были еще довольно примитивными.

Все эти неопределенности дали критикам гипотезы Роуленда и Молины много материала для работы. Они очень убедительно доказывали многим, что просто не имеет смысла предпринимать действия против класса очень полезных химических веществ на основании таких надуманных доказательств. Промышленные критики, в частности, утверждали, что одно дело — предложить поэтапный отказ от использования ХФУ в качестве пропеллента в аэрозольных баллончиках — относительно тривиальное использование соединений, — и совсем другое — рассмотреть вопрос о запрете их использования в холодильниках и кондиционерах, где это очевидно. альтернатив ХФУ в то время просто не существовало.

К началу страницы

Антарктическая озоновая дыра

Важнейшие доказательства, подтверждающие гипотезу ХФУ, были получены от британских ученых, работающих на станции Галлей-Бей Британской антарктической службы, которые десятилетиями проводили наземные измерения общего содержания озона. В 1984 г. Джозеф С. Фарман (1930–2013 гг.) и его коллеги из BAS изучили необработанные данные и обнаружили, что содержание стратосферного озона значительно уменьшилось с 1960-х годов. В 1985 году ученые опубликовали в журнале Nature статью, в которой сообщалось, что в сентябре, в конце южной зимы, стратосферный озон над Антарктидой уменьшился на 40%.

Антарктическая озоновая дыра, как ее стали называть, сделала разрушение озонового слоя реальной и настоящей опасностью для законодателей и широкой общественности. Прогнозы значительного увеличения заболеваемости раком кожи в результате продолжающегося использования ХФУ стимулировали международные действия. В 1987 году 56 стран согласились в соответствии с так называемым Монреальским протоколом сократить производство и использование ХФУ вдвое. В последующие годы протокол был усилен, чтобы потребовать постепенного прекращения производства ХФУ и других озоноразрушающих веществ во всем мире.

В результате работы Роуленда и Молины люди впервые осознали, что их деятельность может влиять на окружающую среду Земли в планетарном масштабе. Как говорит сегодня Молина: «Неважно, где происходят выбросы ХФУ. Это глобальная проблема. Важно то, что это привело к международному соглашению, которое решило проблему». Сага о ХФУ и озоновом слое содержит много уроков для человечества, сталкивающегося с еще более серьезной проблемой глобального изменения климата.

К началу страницы

Помимо работы, получившей Нобелевскую премию и показывающей, что ХФУ разрушают озоновый слой Земли, Роуленд и Молина сыграли ключевую роль в убеждении ученых, политиков и широкой общественности в вредном воздействии ХФУ. Их беспрецедентная пропаганда в конечном итоге привела к поэтапному отказу от ХФУ во всем мире благодаря принятию Монреальского протокола в 1987 году. Исследования Роуленда и Молины привлекли внимание всего мира к воздействию антропогенного загрязнения в планетарном масштабе. Их работа была одной из первых, которые напрямую повлияли на глобальный сдвиг в политике, предшествовавший нынешним дебатам об изменении климата».

— Кеннет К. Джанда, профессор химии и декан Школы физических наук Калифорнийского университета в Ирвине

Выдающееся посвящение и благодарность

Выдающееся посвящение

ACS присваивает имя Ф. Шервуду Роуленду и Марио Дж. Молине, открывшим ХФУ ‘ вредное воздействие на озон как национальный исторический химический памятник на церемонии в Калифорнийском университете в Ирвине 18 апреля 2017 г. На памятной доске написано:

В Калифорнийском университете в Ирвине Ф. Шервуд Роуленд и Марио Дж. Молина обнаружил, что хлорфторуглероды (ХФУ) могут истощать озоновый слой атмосферы Земли, который блокирует разрушительные солнечные ультрафиолетовые лучи. Когда ученые сообщили о своих открытиях в 1974, ХФУ широко использовались в качестве газообразных хладагентов и в качестве пропеллентов в аэрозольных распылителях. Роуленд и Молина убедили скептически настроенных промышленников, политиков и общественность в опасности ХФУ. Активность ученых — и открытие другими исследователями того, что озоновый слой над Антарктикой истончается, — привели к поэтапному отказу от ХФУ во всем мире и разработке более безопасных альтернатив. За свою работу Роуленд и Молина разделили Нобелевскую премию по химии 1995 года с другим атмосферным химиком, Полом Дж. Крутценом.

Благодарности

Адаптировано для Интернета из документа «Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя», подготовленного Американским химическим обществом в рамках программы «Национальные исторические химические достопримечательности» в 2017 году.

К началу страницы

Дополнительные ресурсы Истощение озонового слоя

Дополнительная литература

  • Документ Molina & Rowland 1974 г. «Стратосферный поглотитель хлорфторуглеродов: разрушение озона, катализируемое атомами хлора» Природа 249 (5460), 810-812
  • Марио Молина, заслуженный профессор химии и биохимии, Калифорнийский университет, Сан-Диего
  • Пресс-релиз Нобелевской премии по химии 1995 г.
  • Монреальский протокол (через EPA.gov)
  • Статья Роуленда об исследованиях, приносящих пользу человечеству (через Национальные академии)
  • Нобелевская лекция Роуленда по химии, 8 декабря 1995 г.