Образование и разрушение озона

     •   Первоначально ХФУ стали использовать как хладагенты в холодильниках  и кондиционерах воздуха. Поскольку  эти изделия ломаются и в конце  срока эксплуатации выбрасываются, содержащиеся в них ХФУ попадают в атмосферу.

     •  Другая область применения — ХФУ  как пропелленты (распылители) в аэрозольных упаковках различного назначения.

     •   Следующая важнейшая область  их применения — производство пористых пластмасс (пенопластов). ХФУ растворяют в жидких пластмассах при повышенном давлении (они хорошо растворимы в  органических веществах). Когда давление понижают, они вспенивают пластмассу, так как растворимость их уменьшается, и при этом улетучиваются в  атмосферу.

     Высокая химическая устойчивость фреонов и  плохая растворимость их в воде (они  не вымываются дождем) позволяют этим веществам высоко подниматься в  атмосфере. Оказавшись вблизи поверхности  Земли, фреоны беспрепятственно проходят тропосферу, т. с. первые 10-15 км воздушного пространства и оказываются в  стратосфере, где сосредоточено 90% атмосферного озона. Пугь в стратосферу непрямой, поскольку фреоны как и все другие соединения, могут попасть в стратосферу с поверхности земли только с тропическими конвективными потоками. До тропиков вещества переносятся приблизительно месяц. Движение вверх по тропосфере до высоты 10-15 км за счет конвекции занимает несколько суток, иногда несколько часов. Но чтобы оказаться на высоте 35 км, веществам требуется 15 лет. Отсюда следует, что влияние на озоновый слой могут оказать только такие вещества, время жизни которых в атмосфере превышает несколько десятков лет. Именно такими веществами являются фреоны. Время их жизни сосгавляст 50 и более лет.

     Механизм  гибели озона под действием фреонов  показан на рисунке 4. 

     Рис. 4. Механизм гибели озона в результате действия фреонов:1 - УФ-излучснис «ударяет» в молекулу СС1₃F^:; 2- в результате происходит отрыв атома хлора; 3 - атом хлора сталкивается с молекулой озона; 4 - при столкновении образуется монооксид хлора и высвобождается молекула кислорода; 5- свободный атом кислорода может сталкиваться с монооксидом хлора; 6- при столкновении два атома кислорода образуют молекулу кислорода, а атом хлора высвобождается, т. е. может дальше разрушать озон.

     Отрыв атома хлора от молекул ХФУ (CC1₃F и CCI₂F₂) под действием УФ-излучения можно показать в виде следующих уравнений:

                                  (12)

                                  (13) 

     При этом образуются реакционноспособные радикалы. На CC1₃F активно дейсгвует излучение с длиной волны меньше 230 нм, а на CCI₂F₂ - с длиной волны меньше 220 нм.

Заключение.

     Защитная роль озонового слоя объясняется тем, что озон поглощает коротковолновое солнечное УФ-излучение совершенно в том же диапазоне длин волн, что и молекулы живых клеток. В результате биологически опасное УФ-излучение поглощается в атмосфере, не достигая поверхности Земли.

     Солнечное излучение с длиной волны меньше 200 нм хорошо поглощается молекулами кислорода, поэтому такое излучение  не распространяется даже до нижних слоев  стратосферы. Излучение с длиной волны от 200 до 320 нм поглощается озоном, а больше 320 нм - уже доходит до поверхности Земли.

     В ходе эволюции Земли живые существа смогли выйти из морей (также поглощающих  УФ-излучение) на сушу только тогда, когда над Землей возникла первая озоновая оболочка. Растительность на суше появилась лишь чуть более 400 млн лет тому назад, когда содержание кислорода составило примерно 0,5, а озона - 0,7 современного уровня, что оказалось достаточным, чтобы защитить живые клетки от коротковолнового солнечного излучения. До этого момента жизнь развивалась исключительно в водной среде, которая и обеспечивала соответствующую защиту вместо озонового слоя. Таким образом, стратосферный озоновый слой следует рассматривать как необходимое условие существования на суше всего живого.

     Потеря озона в стратосфере с одновременным увеличением его в тропосфере может привести к изменению климата. Усиление УФ-облучения оказывает вредное воздействие на здоровье человека. Имеется много данных о связи солнечного света и рака кожи. УФ-облучение вызывает ослабление иммунной системы человека. Возросшее УФ-излучение оказывает вредное воздействие на растения и животных. Облучение ультрафиолетом приводит к уменьшению площади поверхности листьев, высоты растении и интенсивности фотосинтеза.