Пора ли выбросить холодильник, или Как фреон влияет на атмосферу
Благодаря холодильникам люди существенно расширили свой рацион, а также увеличили срок хранения продуктов. Элементом, на основе которого работает система охлаждения, является фреон. Это самый распространенный хладагент, то есть вещество, превращающееся при определенной температуре из газа в жидкость и наоборот. В процессе перехода из газообразного состояния в жидкое фреоны выделяют холод, а в противоположном случае - тепло. Как известно, эти вещества также входят в состав бытовых аэрозолей и средств пожаротушения.
Экологи неоднократно заявляли, что выбросы этих веществ приводят к разрушению озонового слоя атмосферы. Неужели придется отказаться от холодильников и освежителей воздуха во имя сохранения окружающей среды?
Озоновый слой расположен на высоте от 10 до 50 километров, но наиболее сконцентрирован около 15-40 километров в зависимости от климата. Причем в процентном отношении содержание озона в среде неимоверно мало - всего-то около 0,001%! Но и этого достаточно для поглощения коротковолнового ультрафиолетового излучения. Живые организмы очень уязвимы перед ним, ведь энергии одного фотона достаточно, чтобы разрушить химическую связь в органической молекуле, что может даже привести к необратимым изменениям на генном уровне.
С другой стороны, озон и образуется из кислорода благодаря жесткому ультрафиолетовому излучению. Более энергичные УФ-лучи ионизируют молекулы кислорода, отрывая от них один электрон. Менее энергичные лучи разделяют молекулу на два атома, каждый из которых присоединяется к иону кислорода, создавая тройное соединение.
Время жизни озона составляет от нескольких минут до двух месяцев. Это химически активный элемент, поэтому постоянно взаимодействует с другими соединениями, то разрушаясь, то вновь "воскресая" с помощью ультрафиолетового излучения.
Фреоны, используемые в промышленности, содержат в основном атомы углерода, фтора, хлора, иногда водорода. Что же происходит, когда в стратосферу поднимается хлоросодержащий фреон? От его молекул под действием ультрафиолетового излучения отщепляется атом хлора. Он химически взаимодействует с озоном, в результате реакции образуются кислород и оксид хлора. Последний взаимодействует с атомом О, после чего образуются хлор и молекула кислорода. Две последние реакции составляют замкнутый цикл (цепную реакцию).
- CFCl3 + ν → CFCl2 + Cl
- Cl + O3 → ClO + O2
- ClO + O → Cl + O2
Таким образом, один атом хлора может разрушить до 70 и более тысяч молекул озона, пока не перейдет в нейтральное соединение ClОNO? или не опустится в нижние слои атмосферы, перестав взаимодействовать с озоном. Некоторые фреоны содержат бром или иногда йод, они инициируют аналогичные химические процессы.
Получается, чтобы не разрушать озоновый слой, достаточно использовать не содержащие хлора и брома фреоны? Таковые существуют, например R-410A. Сложность перехода на новый хладагент состоит в том, что система изначально спроектирована под один фреон. Поэтому вылить старый наполнитель и залить новый не получится, ведь их физические и теплотехнические свойства значительно различаются. Для перехода на другой хладагент придется собирать новые холодильные установки. Правда, не содержащие хлор или бром фреоны могут нести в себе другие опасности, например влиять на климат.
"Озоновый слой защищает нас от ультрафиолетовых волн от 200 до 300 нанометров, причем максимум поглощения расположен на 250. Поражающие органические клетки ультрафиолетовые лучи имеют длину волны как раз в диапазоне от 250 до 300 нанометров. Озоновый слой ослабляет излучение 250 нанометровых волн в 1040 раз! А вот излучение 300 нанометров ослабляется им же в примерно десять раз. Уменьшение слоя озона вызовет смещение диапазона приходящих на Землю ультрафиолетовых лучей в более коротковолновую область. Например, на Землю будут приходить волны длиной 290 нанометров, от которых на данный момент нас и защищает озоновый слой. Даже если смещение по спектру составит 5-10 нанометров, эффективность поражения вырастет на 2-3 порядка. Воздействие такого коротковолнового излучения на человека может вызвать необратимые нарушения зрения и привести к образованию рака кожи,"- поясняет Николай Еланский, доктор физико-математических наук, профессор Института физики атмосферы РАН.
Более коротковолновая часть УФ-излучения (короче 240 нанометров) полностью задерживается всем составом газов атмосферы, в том числе и кислородом.
Так как концентрация озона поддерживается на одном уровне естественным образом, полностью озоновый слой никакими фреонами мы не уничтожим. Однако его уменьшение может отрицательно сказаться не только на нашем здоровье, но и на состоянии всех биологических объектов Земли.
