Разрушение озона хлорсодержащими соединениями

Природный хлор в стратосфере обычно находится в виде метилхлорида (СН₃С1), который, по-видимому, поступает из морских и наземных биологических источников. Эти природные источники составляют, однако, только 25% хлора, который переносится через тропопаузу.

С начала 70-х гг. XX в. ХФУ, используемые как охлаждающие и распыляющие аэрозоли, стали широко распространяться в тропосфере. Раньше считалось, что не существует очевидного механизма разрушения этих высокоустойчивых соединений в нижней части атмосферы. Однако знание того, что ХФУ переносятся в стратосферу, поставило вопрос об их влиянии на слой озона. Эти соединения, например CFCl₃ (фреон-11) и CF₂C1₂ (фреон-12), поглощают УФ-излучение в области 190—220 нм, что приводит к реакциям фотодиссоциации:

В результате этих реакций образуются свободные атомы хлора, которые взаимодействуют с 0₃ каталитическим образом:

что в сумме дает.

Однако СЮ*, образуемый в реакции с 0₃, не всегда вступает в реакцию с атомарным кислородом (4.1), а вместо этого может взаимодействовать с азотсодержащими соединениями.

где М — «третье тело».

Эта реакция имеет большое значение, поскольку посредством ее эффективно удаляются соединения азота и хлора, входящие в циклы разрушения 0₃. Однако если присутствуют твердые поверхности, то хлор, изолированный вследствие этой реакции, может высвобождаться:

Все уравнения затем суммируются.

Приведенные реакции особенно быстро протекают при низкой температуре. Именно эти низкотемпературные процессы на поверхности частиц наилучшим образом объясняют пагубное уменьшение О_э, наблюдаемое над Антарктикой (рис. 4.6). Дальнейшее моделирование снижения 0₃ в большей степени допускает гетерогенный аспект его химизма. Вполне возможно, что жидкие капельки не только участвуют в реакциях на твердых поверхностях, но и служат их ускорителями.

Как было отмечено, сообщение об озоновой дыре в 1985 г. побудило ученых к исследованиям. Реакция политиков на это сообщение оказалась неоднозначной. В ходе международных переговоров был подготовлен документ, запрещающий производство ХФУ, но он не был принят. Совещание в Вене, состоявшееся за два месяца до опубликования сообщения об озоновой дыре, выработало оптимистическое заключение, что государства должны принять «соответствующие меры» для защиты озонового слоя, но конкретные сроки и санкции установлены не были.

Промышленность отказалась от поисков заменителей ХФУ, поскольку не была установлена определенная связь антарктической озоновой дыры с ХФУ. Эта связь обнаружилась только через три года. Однако между совещаниями.

Рис. 4.6. Средние уровни концентрации озона осенью над заливом Галлея (76°ю.ш.) в Антарктиде с 1957 г.

в марте 1985 г. в Вене, где фактически не было предпринято никаких реальных действий, и в октябре 1987 г. в Монреале, где был подписан первый международный протокол о защите озонового слоя, произошел ряд событий. Дыра над Антарктидой воспринималась как явление сенсационное, может быть, еще в силу того, что причина ее возникновения была непонятна. И хотя еще не существовало неопровержимых доказательств, что виновниками являются ХФУ, все склонялись к этому.

Инициативу по выявлению причин появления озоновой дыры взяла на себя Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). Ее сотрудники собирали и обрабатывали научные данные, представляли их правительствам разных стран, определяли место проведения переговоров на высшем уровне и действовали как посредники в организации переговоров. Процесс переговоров не был легким. Ни одно государство никогда ранее не сталкивалось с глобальной экологической проблемой, которая причиняла ощутимый вред здоровью людей, а также экономике, но совершенно не была изучена. Страны — основные производители ХФУ — пытались воспользоваться ситуацией и блокировать любые строгие запреты на использование ХФУ. Судьба важных решений иногда висела на тонкой политической нити. ЮНЕП активизировала свои действия. Давление на правительства Европы и США со стороны экологических групп нарастало.