Миллиарды и миллиарды. Размышления о жизни и смерти на рубеже тысячелетий

Все делалось ответственно, осмотрительно, с заботой об окружающей среде. К 1920-м гг. мир видел в холодильнике исключительно полезное изобретение. Холодильник – это удобство, охрана здоровья, возможность поставлять фрукты, овощи и молочные продукты на большие расстояния, да и просто вкусная пища на каждом столе. Все хотели его купить. (Прощайте, погреба-ледники! Разве плохо?) Однако в качестве хладагента – вещества, в результате циклического нагревания и остывания которого охлаждается камера холодильника, – использовался аммиак или диоксид серы – ядовитые вонючие газы. Их утечка оборачивалась большими проблемами. Было крайне необходимо найти заменитель, который переходил бы в жидкое состояние при заданных условиях и не отравлял все вокруг при протечке или разрушении холодильника. В идеале еще и не был бы ни ядовитым, ни горючим, не вызывал коррозии, не ухудшал зрения, не привлекал насекомых и не доставлял неприятных ощущений домашним питомцам. Оказалось, что при всем богатстве матери-природы такого чудо-вещества просто не существует.

Химики США и Германии, сначала веймарской, затем нацистской, создали новый класс молекулярных соединений, никогда прежде на Земле не встречавшихся. Их назвали хлорфторуглероды (ХФУ), поскольку они состоят из одного или нескольких атомов углерода, к которым присоединены атомы хлора или фтора. Вот их структурная формула (С – углерод, Cl – хлор, F – фтор):

Результаты превзошли все ожидания изобретателей, и успех был ошеломляющий. ХФУ стали основным рабочим телом не только в холодильниках, но и в кондиционерах, нашли широкое применение в баллончиках спреев-аэрозолей, в производстве пенопластов, технических растворителей и моющих средств (особенно в сфере микроэлектроники). Самым знаменитым брендом стал фреон – торговая марка фирмы DuPont. Он применялся несколько десятилетий и казался совершенно безвредным. Безопаснее и быть не может! Неудивительно, что вскоре огромное количество продуктов промышленной химии, без которых мы уже не мыслим свою жизнь, не обходились без ХФУ.

К началу 1970-х гг. эти вещества производились в количестве миллиона тонн в год. Перенесемся мысленно в те времена. Вы только что приняли душ и нажимаете на распылитель дезодоранта. Вместе с ароматическими веществами в воздухе оказывается облачко ХФУ-аэрозоля. Молекулы пропеллента не оседают на вашем теле. Они отскакивают от вашей кожи, от зеркала и стен ванной комнаты, постепенно выбираются наружу через окно или щель под дверью и в конце концов – через несколько дней или недель – оказывается во внешнем мире. Там молекулы ХФУ отталкиваются от других молекул воздуха, от домов и телефонных будок, а конвекционные потоки и циркуляция атмосферы разносят их по всему миру. За редчайшими исключениями они не распадаются и не вступают в химические реакции ни с какими другими молекулами, поскольку практически инертны. Проходит несколько лет, и они добираются до верхних слоев атмосферы.

Там, на высоте около 25 км, в силу естественных процессов образуется озон. Ультрафиолетовое излучение Солнца, выступая в роли электрической искры в моем плохо изолированном трансформаторе, разбивает молекулу кислорода О₂ на два атома. При их рекомбинации появляется озон.

Молекула ХФУ существует на этой высоте в среднем 100 лет, пока ультрафиолет не выбьет из нее атомы хлора. Хлор – катализатор, разрушающий молекулы озона, но сам не разрушающийся. Только через пару лет хлор мигрирует в нижние слои атмосферы и осядет на землю с дождями. К этому времени на счету одного атома хлора может быть 100 000 распавшихся молекул озона.

Вот как протекает эта реакция:

О₂ + ультрафиолет → 2О

2Cl [из ХФУ] + 2О₃ → 2СlО + 2О₂

2ClО + 2О → 2Cl [регенерация молекулы хлора] + 2О₂.

В результате имеем:

2О₃ → 3О₂.

Две молекулы озона уничтожены, три молекулы кислорода созданы, а атомы хлора никуда не делись и могут продолжать свое черное дело.

Ну и что? Какие-то невидимые молекулы на огромной высоте разрушаются другими невидимыми молекулами, произведенными на Земле. В чем беда?

В том, что озон является нашей защитой от ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения. Если весь озон разом опустить из верхнего слоя атмосферы на поверхность нашей планеты, то при данных температуре и давлении он образует слой всего лишь 3 мм толщиной – примерно с кутикулу вашего мизинца, если вы не увлекаетесь маникюром. Озона не слишком много. И это все, что у нас есть против жесткого, безжалостного длинноволнового ультрафиолета.