2015-04-01
696
Проведенные в начале 70-х гг. расчеты показали, что описанные выше реакции естественных процессов образования и разрушенияозона не могут обеспечивать его стабильное содержание в атмосфере. Проблемой установления «баланса прихода и расхода» озона занялся шведский ученый Пауль Крутцен, установивший механизм разрушения озрна оксидами азота (NOx). Именно за это открытие профессор П. Крутцен- заведующий кафедрой химии атмосферы в Институте химии им. М. Планка (г. Майнц, Германия) был удостоен Нобелевской премии по химии за 1995 год.
Ученые, ведущие специальные исследования по озону, считают главной роичиной уменьшения слоя озона все-таки техногенные источники. Особенно хлоросодержащие хладоагенты, используемые в современных промышленных и домашних холодильниках. Эти газы улетают в атмосферу как во время изготовления и ремонта, так и при утилизации агрегатов, тем самым истончая озоновый слой. Выходит, мы сами себя обделяем кислородом. Кроме того было установлено, что озон интенсивно разрушается именно молекулами хлора. Как хлор разрушает озон? Чтобы подвергнуться воздействию УФ-излучения хлорфторуглероды (ХФУ), созданные человеком (С точки зрения химика, это мечта, а не вещество. Не горит, без запаха, без цвета, легко испаряется. Во всех холодильниках на него заменили аммиак, на его основе стали изготовлять лак для волос, для ногтей и т.д. А окозалось, что когда это вещество попадает в стратосферу, то в процессе разложения остьается атом хлора.) должны переместиться вверх, за озоновый слой. Там УФ-излучение разрушает эти соединения, высвобождая атомы хлора. Свободные атомы хлора затем вступают в реакцию с озоном следующим образом: Cl+O3=ClO+O2 и в результате получается: СlO+O=Cl+O2, а затем O+O3 2O2.
В первой реакции атомы хлора разрушают озон, образуя моноксид хлора ClO и обычный молекулярный кислород О2. Во второй реакции атом хлора Cl регенерируется и высвобождается, чтобы начать новый цикл. Атом кислорода, потерянный при второй реакции, является эквивалентом другой молекулы озона, теряемый постольку, поскольку иначе О и О2 образовали бы озон О3. Окончательный результат таков, что каждый раз при возобновлении цикла поглощаются две молекулы озона. Хлор высвобождается в каждом цикле и снова инициирует процесс поглощения молекул озона. В итоге одна молекула хлора уничтожает 700 молекул озона, прежде чем самой исчезнуть.
Также установлено, что разрушению озона способствует интенсификация полетов сверхзвуковых летательных аппаратов, самолетов и многоразовых космических кораблей. Озон разрушается ударной волной, возникающей в атмосфере вблизи головных частей указанных аппаратов. По данным НАСА, один запуск корабля типа «Шаттл» разрушает не менее 10 млн. т озона. В целом же этот вид воздействия может привести к разрушению 10% озонового слоя планеты.
1. 4. 4. Открытие озоновы х дыр в стратосфере.
Обнаружение истощения озона в стратосфере произошло спустя 10лет после установления возможных механизмов его разрушения, о которых говорилось выше.
Известный английский ученый Дж. Фарман, работавший на антарктической станции Хэлибей, весной (в октябре месяце) 1984 г. обнаружил резкое уменьшение содержания озона над Антарктидой-более, чем на 40%. Четко ограниченные области пониженного по сравнению с нормой содержания озона в стратосфере (на 40% и более) получили образное название озоновых дыр. После открытия Фармана появление озоновых дыр стал фиксировать и американский спутник «Нимбус-7», на котором был установлен модифицированный прибор Добсона «ТОМS OZONE», измеряющий общее содержание озона в атмосфере.
Можно считать доказанным, что главные разрушители стратосферного озона-фреоны (CF2Cl2) и галоны (CCl2). Наложение на график изменения годового изменения озона над Антарктидой графика изменения концентрации фреона там же (см. рис.1) подтверждает это.
Рис 1. Изменение содержания озона и концентрации фреона над Антарктидой.
Измерения с помощью самолетов-лабораторий, пересекающих на высоте порядка 20 км области пониженного содержания озона, показали, что там сильно увеличено содержание монооксида хлора (ClO). При этом наблюдалось очень хорошее соответствие между концентрациями ClO и О3 (см.рис.2). По мере продвижения самолета внутрь дыры содержание озона уменьшалось, а монооксида хлора возрастало, причем на графике обе кривые (уменьшения концентрации О3 и увеличения концентрации ClO), снятые вдоль трассы, совпадали даже в деталях. На сегодняшний день эти результаты-основной аргумент, доказывающий, что озоновые дыры связаны с загрязнением атмосферы хлоросодержащими соединениями.
Рис. 2 Взаимосвязь широтного изменения содержания озона и монооксида хлора в атмосфере в области озоновой дыры.
