Озонные дыры и гибель человечества

Откуда берутся атомы хлора в стратосфере? В стратосферу попадают соединения хлора, из которых и образуется атомный хлор. В одних случаях это происходит при разрыве молекул этих соединений солнечным излучением, а в других эти соединения вступают в реакции с другими (например, хлористый водород вступает в реакцию с гидроксилом) соединениями, и освобождается атомный хлор. Одновременно с образованием атомного хлора происходит его исчезновение. Он вступает в реакции с различными веществами (НО₂, Н₂О₂, СН₄, HNO₃), и образуется хлористый водород.

Хлористый водород является своего рода резервуаром для образования атомного хлора, разрушающего озон. Под действием солнечного излучения хлористый водород распадается на атомы, и высвобождается атомный хлор. Атомный хлор высвобождается также при взаимодействии хлористого водорода с гидроксилом.

Хлористый водород хорошо растворяется в воде. Поэтому в тропосфере он эффективно вымывается осадками (почти полностью). В итоге из тропосферы в стратосферу через их общую границу — тропопаузу переносится очень небольшое количество хлористого водорода (всего примерно 60 тысяч тонн в год).

Значительное количество хлористого водорода выбрасывается в стратосферу после крупных вулканических извержений. Продукты извержения вулканов достигают высоты 18–20 км. Большие извержения вулканов происходят примерно один раз в три года. Так, в марте 1963 года произошло извержение вулкана Агунг. В результате в стратосферу попало почти 1,5 миллиона тонн хлористого водорода. В октябре 1947 года во время извержения вулкана Фуэго было выброшено в стратосферу примерно 260 тысяч тонн хлористого водорода. Специалисты оценили, что в среднем за год в стратосферу вводится от извержения вулканов примерно 1/3 миллиона тонн хлористого водорода.

Объемное отношение смеси хлористого водорода очень быстро увеличивается с ростом высоты. На высоте 25–30 км его примерно в десять раз больше, чем на нижней границе стратосферы — тропопаузе. Дальнейший рост хлористого водорода выше 30 км прекращается. Отношение смеси хлористого водорода выше этого уровня даже постепенно уменьшается.

Выбросы серы в атмосферу увеличиваются с каждым годом. На рис. 57 показано, как увеличивалось количество выбросов серы на всей Земле (в миллионах тонн в год) с 1860 года. Серная кислота образуется из двуокиси серы SO₂.

_{Рис. 57. Увеличение количества выбросов серы на всей Земле (млн т/год) после 1860 г.}

_{(По данным: 1 — Cullis and Hirschler; 2 — Katz; 3 — Ronson and Robbins.}

Большие количества серной кислоты (1,% — 2,0 мг/л) в 1980–1982 годы наблюдались на востоке Северной Америки, на большей части Европы, в центральной части СССР, по обе стороны от Урала, на Дальнем Востоке, над Восточным Китаем, Японией, Тайванем и Филиппинами, в восточной части Южной Америки. Серная кислота эффективно выпадает с дождем и снегом. Тем не менее она распространяется в атмосфере в глобальных масштабах.

Особенно важна роль СО₂. Этот газ создает в атмосфере парниковый эффект. Чем больше будет в атмосфере СО₂, тем быстрее будет происходить потепление климата. Увеличение СО₂ обусловлено прежде всего сжиганием ископаемого горючего. Примерно 80 % всей энергии на Земле получается именно таким путем.

Предындустриальный уровень отношения смеси СО₂ составлял примерно 275 × 10^-6. Увеличение СО₂ с 1957 по 1985 год показано на рис. 58. Прогнозируется увеличение вдвое количества СО₂ в земной поверхности во второй половине XXI столетия.

_{Рис. 58. Изменение концентрации СО2 (в миллионных долях по объему) с 1957 по 1985 год.}

ФРЕОНЫ И ОЗОН

Фреоны — это собирательное название целой группы химических веществ. Название происходит от английского слова «frigor», что означает холод. Как известно, фреоны используются в холодильниках. Мы дадим здесь побольше фактического материала, различных характеристик фреонов, поскольку этот вопрос интересует не только любознательных читателей, но и практиков.