Запахло убийством. В воздухе образуется все больше яда
https://ria.ru/20200525/1571850306.html
Запахло убийством. В воздухе образуется все больше яда
Запахло убийством. В воздухе образуется все больше яда — РИА Новости, 25.05.2020
Запахло убийством. В воздухе образуется все больше яда
Озоновая дыра над Антарктидой затягивается — значит, промышленность меньше вредит атмосфере. В то же время над Китаем и Европой озон накапливается, повышая риск РИА Новости, 25.05.2020
2020-05-25T08:00
2020-05-25T08:00
2020-05-25T08:00
наука
экология
антарктида
принстонский университет
колумбийский университет
наса
арктика
здоровье
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151744/07/1517440708_0:448:4032:2716_1920x0_80_0_0_edca2b0fc7f61aa7d781ca5b05287498.jpg
МОСКВА, 25 мая — РИА Новости, Владислав Стрекопытов.
Озоновая дыра над Антарктидой затягивается — значит, промышленность меньше вредит атмосфере. В то же время над Китаем и Европой озон накапливается, повышая риск легочных заболеваний. Почему этот газ действует так по-разному — в материале РИА Новости.Дыры в «хорошем» озоновом слоеНа высоте от 20 до 30 километров над землей, в стратосфере, солнечный свет взаимодействует с молекулами кислорода, и образуется озон. Именно он прикрывает поверхность Земли от губительного для всего живого ультрафиолетового излучения Солнца. В 1985 году в озоновом слое над Антарктидой британские ученые обнаружили дыру диаметром больше тысячи километров. Каждый год в августе она появлялась, а к марту исчезала. Дело в том, что в полярную ночь тяжелые молекулы озона опускаются к земле и распадаются, а новые не образуются — света-то нет.Предположили, что озоновый слой разрушают вещества из аэрозолей и охлаждающих жидкостей кондиционеров и холодильников — хлор- и бромсодержащие фреоны. В 1987 году их запретили Монреальским протоколом.
Недавно журнал Nature опубликовал статью о том, что озоновый слой над Антарктидой, похоже, восстанавливается, и, судя по расчетам, это не только результат естественных сдвигов воздушных потоков, но и мер, предпринятых международным сообществом.А всего через пару недель после столь оптимистического известия исследователи в НАСА сообщили о беспрецедентном истощении озонового слоя над Арктикой. Это показал анализ спутниковых данных за 12 марта 2020 года. Правда, ученые уверяют, что в этом виноват не человек, а уникальное сочетание атмосферных факторов — с декабря по март мощные полярные ветры не позволяли озону из других областей атмосферы проникнуть в Арктику.Когда виноват вулканОзоновая дыра над Антарктидой два десятилетия медленно сокращалась, а в 2015-м вдруг снова разрослась до 28 миллионов квадратных километров. Плотность озонового слоя над некоторыми антарктическими станциями сократилась почти вдвое. Причина — извержение вулкана в Южной Америке.Китайские и российские ученые в прошлом году создали химико-климатическую модель и оценили потенциальную опасность выбросов вулканических газов для стратосферного озона.
Выяснилось, что галогены и сернокислые аэрозоли, выделяемые вулканами, действительно разрушают озоновый слой, но локально и кратковременно. Так, после сильнейшего извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в июне 1991 года все полностью восстановилось уже через три года.Озон и климатические изменения — петля обратной связиМногие полагают, что дыры в озоновом слое способствуют изменению климата, но все наоборот — они сами образуются из-за глобального потепления, а через прорехи в них все больше солнечного излучения достигает поверхности Земли, усиливая нагрев. То есть действует петля положительной обратной связи, недавно описанная американским ученым из Колумбийского университета.Механизм запускают озоноразрушающие вещества и парниковые газы, которые, как одеяло, задерживают тепло у поверхности Земли. В результате нижние слои атмосферы нагреваются, а верхние — охлаждаются, теплые атмосферные массы, богатые хлором и бромом, поднимаются в стратосферу, где разрушают озоновый слой. Исследователи считают, что с этим связано потепление в Арктике.
Последствия разрушения озонового слоя для климата и экосистемы Земли, по оценкам специалистов, не менее масштабны — океаны закисляются, смещаются к югу границы климатических зон, меняется характер осадков и движения воздушных масс, нарушается баланс наземных и водных экосистем. «Плохой» тропосферный озонПочти весь озон — 90 процентов — находится высоко над землей, в стратосфере. Остальное — в тропосфере.Тропосферный озон образуется, когда вступают в реакцию оксиды азота и летучие органические соединения из выбросов промышленных предприятий, тепловых электростанций, а также выхлопных газов. Высокая температура и солнечный свет ускоряют эти процессы. Поэтому в жаркие безоблачные дни озон скапливается над городами и индустриальными центрами, образуя удушливый смог.Приземный озон — это яд для людей, животных и растений. В Российской Федерации он относится к первому, самому опасному, классу вредных веществ.Американская ассоциация легких (American Lung Association) среди рисков для здоровья, связанных с загрязнением воздуха приземным озоном, называет заболевания дыхательных путей и сердечно-сосудистой системы, астму, повреждение тканей легких, предрасположенность к легочным инфекциям и даже летальный исход.
Масштабное исследование ежедневного воздействия озонового загрязнения на жителей крупных городов, проводимое в 20 странах мира, показало, что более шести тысяч преждевременных смертей в год можно было бы избежать, если бы его уровень не превышал пороговых значений. Сейчас экологические нормы не соблюдаются в 80 процентах мегаполисов.Пандемия COVID-19Из-за карантина во многих странах мира остановились производство и транспорт. Углекислого газа и диоксида азота в атмосфере поубавилось. Неожиданно ученые обнаружили, что одновременно с резким очищением воздуха увеличилось и содержание «плохого» озона — в полтора-два раза. Объясняют это тем, что сейчас, когда в атмосфере меньше оксидов азота, разрушающих озон, накапливается смог. С приходом солнечных дней и активизацией фотохимических реакций ситуация, скорее всего, только ухудшится.Используя изотопные данные, ученые установили, что за минувшее столетие «плохого» озона в приземном слое атмосферы стало на 25-50 процентов больше, а в последнее десятилетие прирост — один-два процента в год.
Эксперты считают, что эта тенденция усилится. В том числе потому, что из-за глобального потепления растения поглощают озон из окружающего воздуха все менее эффективно. К такому выводу пришли американские ученые из Принстонского университета. И это еще одна петля положительной обратной связи.
https://ria.ru/20200506/1571006932.html
https://ria.ru/20200406/1569637809.html
антарктида
арктика
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151744/07/1517440708_0:0:4032:3024_1920x0_80_0_0_df86e4e04bafd59b94733e30defb3ad2.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
экология, антарктида, принстонский университет, колумбийский университет, наса, арктика, здоровье, земля — риа наука, климат, коронавирус covid-19
Наука, Экология, Антарктида, Принстонский университет, Колумбийский университет, НАСА, Арктика, Здоровье, Земля — РИА Наука, Климат, Коронавирус COVID-19
МОСКВА, 25 мая — РИА Новости, Владислав Стрекопытов.
Озоновая дыра над Антарктидой затягивается — значит, промышленность меньше вредит атмосфере. В то же время над Китаем и Европой озон накапливается, повышая риск легочных заболеваний. Почему этот газ действует так по-разному — в материале РИА Новости.
Дыры в «хорошем» озоновом слое
На высоте от 20 до 30 километров над землей, в стратосфере, солнечный свет взаимодействует с молекулами кислорода, и образуется озон. Именно он прикрывает поверхность Земли от губительного для всего живого ультрафиолетового излучения Солнца.
В 1985 году в озоновом слое над Антарктидой британские ученые обнаружили дыру диаметром больше тысячи километров. Каждый год в августе она появлялась, а к марту исчезала. Дело в том, что в полярную ночь тяжелые молекулы озона опускаются к земле и распадаются, а новые не образуются — света-то нет.
Предположили, что озоновый слой разрушают вещества из аэрозолей и охлаждающих жидкостей кондиционеров и холодильников — хлор- и бромсодержащие фреоны.
В 1987 году их запретили Монреальским протоколом.
Недавно журнал Nature опубликовал статью о том, что озоновый слой над Антарктидой, похоже, восстанавливается, и, судя по расчетам, это не только результат естественных сдвигов воздушных потоков, но и мер, предпринятых международным сообществом.
А всего через пару недель после столь оптимистического известия исследователи в НАСА сообщили о беспрецедентном истощении озонового слоя над Арктикой. Это показал анализ спутниковых данных за 12 марта 2020 года. Правда, ученые уверяют, что в этом виноват не человек, а уникальное сочетание атмосферных факторов — с декабря по март мощные полярные ветры не позволяли озону из других областей атмосферы проникнуть в Арктику.
© NASA / Goddard Space Flight CenterИстощение озонового слоя над Арктикой
© NASA / Goddard Space Flight Center
Истощение озонового слоя над Арктикой
Когда виноват вулкан
Озоновая дыра над Антарктидой два десятилетия медленно сокращалась, а в 2015-м вдруг снова разрослась до 28 миллионов квадратных километров.
Плотность озонового слоя над некоторыми антарктическими станциями сократилась почти вдвое. Причина — извержение вулкана в Южной Америке.
Китайские и российские ученые в прошлом году создали химико-климатическую модель и оценили потенциальную опасность выбросов вулканических газов для стратосферного озона. Выяснилось, что галогены и сернокислые аэрозоли, выделяемые вулканами, действительно разрушают озоновый слой, но локально и кратковременно. Так, после сильнейшего извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в июне 1991 года все полностью восстановилось уже через три года.
6 мая 2020, 07:36
Ученый объяснил возникновение озоновой дыры над Арктикой
Озон и климатические изменения — петля обратной связи
Многие полагают, что дыры в озоновом слое способствуют изменению климата, но все наоборот — они сами образуются из-за глобального потепления, а через прорехи в них все больше солнечного излучения достигает поверхности Земли, усиливая нагрев.
То есть действует петля положительной обратной связи, недавно описанная американским ученым из Колумбийского университета.
Механизм запускают озоноразрушающие вещества и парниковые газы, которые, как одеяло, задерживают тепло у поверхности Земли. В результате нижние слои атмосферы нагреваются, а верхние — охлаждаются, теплые атмосферные массы, богатые хлором и бромом, поднимаются в стратосферу, где разрушают озоновый слой. Исследователи считают, что с этим связано потепление в Арктике.
Последствия разрушения озонового слоя для климата и экосистемы Земли, по оценкам специалистов, не менее масштабны — океаны закисляются, смещаются к югу границы климатических зон, меняется характер осадков и движения воздушных масс, нарушается баланс наземных и водных экосистем.
«Плохой» тропосферный озон
Почти весь озон — 90 процентов — находится высоко над землей, в стратосфере. Остальное — в тропосфере.
CC0 / RedAndr — Earth Observing System (EOS) Science Plan. Chapter 7.
Ozone and Stratospheric Chemistry / Распределение озона в атмосфере по высоте
CC0 / RedAndr — Earth Observing System (EOS) Science Plan. Chapter 7. Ozone and Stratospheric Chemistry /
Распределение озона в атмосфере по высоте
Тропосферный озон образуется, когда вступают в реакцию оксиды азота и летучие органические соединения из выбросов промышленных предприятий, тепловых электростанций, а также выхлопных газов. Высокая температура и солнечный свет ускоряют эти процессы. Поэтому в жаркие безоблачные дни озон скапливается над городами и индустриальными центрами, образуя удушливый смог.
Приземный озон — это яд для людей, животных и растений. В Российской Федерации он относится к первому, самому опасному, классу вредных веществ.
© Climate CentralДва слоя озона в атмосфере
© Climate Central
Два слоя озона в атмосфере
Американская ассоциация легких (American Lung Association) среди рисков для здоровья, связанных с загрязнением воздуха приземным озоном, называет заболевания дыхательных путей и сердечно-сосудистой системы, астму, повреждение тканей легких, предрасположенность к легочным инфекциям и даже летальный исход.
Масштабное исследование ежедневного воздействия озонового загрязнения на жителей крупных городов, проводимое в 20 странах мира, показало, что более шести тысяч преждевременных смертей в год можно было бы избежать, если бы его уровень не превышал пороговых значений. Сейчас экологические нормы не соблюдаются в 80 процентах мегаполисов.
© American Lung AssociationВоздействие озона на здоровье
© American Lung Association
Воздействие озона на здоровье
Пандемия COVID-19
Из-за карантина во многих странах мира остановились производство и транспорт. Углекислого газа и диоксида азота в атмосфере поубавилось. Неожиданно ученые обнаружили, что одновременно с резким очищением воздуха увеличилось и содержание «плохого» озона — в полтора-два раза. Объясняют это тем, что сейчас, когда в атмосфере меньше оксидов азота, разрушающих озон, накапливается смог. С приходом солнечных дней и активизацией фотохимических реакций ситуация, скорее всего, только ухудшится.
Используя изотопные данные, ученые установили, что за минувшее столетие «плохого» озона в приземном слое атмосферы стало на 25-50 процентов больше, а в последнее десятилетие прирост — один-два процента в год.
Эксперты считают, что эта тенденция усилится. В том числе потому, что из-за глобального потепления растения поглощают озон из окружающего воздуха все менее эффективно. К такому выводу пришли американские ученые из Принстонского университета. И это еще одна петля положительной обратной связи.
6 апреля 2020, 14:48Наука
Гигантская озоновая дыра над Арктикой скоро закроется, считают ученые
Эффективность мер по защите озонового слоя впервые подтвердили экспериментально
Климатологи из NASA впервые экспериментально подтвердили эффективность Монреальского протокола, принятого в 1985 году для защиты озонового слоя в атмосфере Земли. С помощью прямых измерений химического состава атмосферы над Антарктидой удалось установить, что уменьшение концентрации галогенсодержащих газов приводит к снижению скорости роста озоновой дыры, пишут ученые в Geophysical Research Letters.
В 70-е годы XX века в атмосфере над Антарктидой впервые была обнаружена довольно большая озоновая дыра — область истощенного озонового слоя, которая с тех пор постоянно увеличивалась в размерах.
Сейчас антарктическая озоновая дыра занимает около 20 миллионов квадратных километров. Наличие озоновых дыр в атмосфере приводит к увеличению потока ультрафиолетового излучения, попадающего на Землю, и опасно как для человека, так и для флоры и фауны Земли. Поэтому, чтобы восстановить озоновый слой или хотя бы замедлить рост озоновой дыры, в 1985 году был подписан Монреальский протокол, который регулирует выброс наиболее опасных для атмосферного озона веществ, в первую очередь хлорфторуглеродов и некоторых других галогенпроизводных углеводородов. Ученые из NASA уже отмечали, что в последние годы площадь озоновой дыры над Антарктидой сокращается, однако в первую очередь это связывали со значительным увеличением температуры в Южном полушарии Земли, при этом эффективность мер по снижению антропогенного влияния на озоновый слой экспериментально подтверждена не была.
Американским климатологам Сьюзан Стрэн (Susan E. Strahan) и Энн Дагласc (Anne R. Douglass) из NASA впервые удалось связать уменьшение размеров антарктической озоновой дыры с изменением химического состава атмосферы.
Ученые проанализировали данные о химическом составе атмосферы над Антарктидой, полученные с помощью микроволнового сканирования атмосферного лимба. Такие измерения позволили получить информацию о концентрации в атмосфере озона (O3), закиси азота (N2O) и хлороводорода (HCl). По измерениям концентрации озона авторы работы определили степень истощения озонового слоя, а по отношению концентраций закиси азота и хлороводорода — падение относительного уровня хлорсодержащих газов в атмосфере. Чтобы снизить возможную ошибку, связанную с климатическими колебания, концентрации оценивались по усредненным значениям за три года.
Оказалось, что средний уровень хлороводорода атмосфере над Антарктидой с 2006 по 2015 год упал примерно на 220 триллионных долей. То есть в среднем за один год концентрация хлора уменьшалась примерно на 25 триллионных долей, что составляет около 0,8 процента.
В это же время наблюдалось и заметное снижение скорости уменьшения концентрации озона в атмосфере.
Ученым удалось показать однозначную корреляцию между концентрациями хлороводорода и озона в атмосфере: с 2006 по 2010 год концентрация хлора и скорость истощения озонового слоя синхронно падали, после чего наблюдался период стабильной концентрации озона и хлора, а с 2013 концентрация хлора и скорость потери озона медленно росли, но тоже синхронно. Для подтверждения экспериментальных наблюдений, ученые также провели компьютерное моделирование подобной системы.
По словам авторов работы, их результаты однозначно говорят о том, что Монреальский протокол 1985 года эффективно работает, и именно снижение выбросов галогенсодержащих газов в атмосферу приводит к восстановлению озонового слоя в атмосфере Земли. Ученые отмечают, что время жизни галогенсодержащих газов, опасных для озонового слоя, составляет около 50 — 100 лет, поэтому не стоит ожидать полного исчезновения озоновой дыры над Антарктидой раньше 2060 года.
Стоит отметить, что выброс не всех опасных для озонового слоя газов регламентирован Монреальским протоколом. В частности, недавно обнаружилось, что опасность представляют дихлорметан и дихлорэтан — вещества, которые образуются в результате работы легкой и пищевой промышленности.
Александр Дубов
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя — Американское химическое общество
- Вы здесь:
- СКУД
- Студенты и преподаватели
- Исследуйте химию
- Химические достопримечательности
Национальная историческая химическая достопримечательность
На испанском языке: Los clorofluluorcarbonos y el agujero de ozono
Посвящен Калифорнийскому университету в Ирвине 18 апреля 2017 г.
Язык сухой и академический реферат научной статьи в престижном журнале Nature . Однако исследование, описанное в короткой статье, произвело эффект разорвавшейся бомбы, последствия которой будут ощущаться во всем мире. Это вызвало ожесточенные дебаты, привело к глобальному экологическому соглашению, ограничивающему использование широкого класса химических веществ, и изменило отношение людей к их влиянию на окружающую среду Земли. Это также привело к Ф. Шервуду Роуленду (1927-2012) и Марио Дж. Молина (*1943), получивший Нобелевскую премию по химии 1995 года вместе с Полом Дж. Круценом из Института химии им. Макса Планка в Майнце, еще одним пионером в исследованиях стратосферного озона.
Роуленд, профессор химии Калифорнийского университета в Ирвине, и Молина, научный сотрудник лаборатории Роуленда, показали, что хлорфторуглероды — ХФУ — могут разрушать озон, молекулу, состоящую из трех атомов кислорода, O 3 , в стратосфере Земли. Этот стратосферный озон поглощает ультрафиолетовое излучение, которое в противном случае достигло бы поверхности Земли. В то время ХФУ широко использовались в холодильной технике, кондиционерах и аэрозольных баллончиках. Соединения инертны и практически нетоксичны, что делает их хорошо подходящими для этих применений. Однако эти же характеристики также делали их опасными для жизни на Земле.
Памятный буклет (PDF)
Ориентировочный план урока: Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя
Содержание
- Широкое использование
- Значение озона
- От исследований к сопротивлению
- Антарктическая озоновая дыра
- Знаковое посвящение и благодарность
- Дополнительные ресурсы
Широкое использование ХФУ
В 1920-х годах в системах охлаждения и кондиционирования воздуха в качестве хладагентов использовались такие соединения, как аммиак, хлорметан, пропан и диоксид серы. Несмотря на эффективность, соединения были токсичными и легковоспламеняющимися, и их воздействие могло привести к серьезным травмам или смерти. Группа химиков Frigidaire под руководством Томаса Миджли-младшего (1889–1944) работала над созданием нетоксичных и негорючих альтернатив хладагентам.
Команда сосредоточила свои усилия на соединениях, содержащих углерод и галогены, такие как фтор и хлор. Известно, что такие соединения летучи и химически инертны, что является важным свойством для группы, изучающей их использование в холодильной технике. Первым соединением, которое они разработали, был дихлордифторметан, CCl 9.0031 2 F 2 , который они назвали «Фреоном». Миджли получит медаль Перкина Общества химической промышленности за это исследование в 1937 году; в 1941 году он был награжден медалью Пристли, высшей наградой Американского химического общества, за вклад в химию.
К началу 1970-х годов ХФУ получили широкое распространение, и мировое производство соединений достигло почти одного миллиона тонн в год, что составляет примерно 500 миллионов долларов в химической промышленности.
К началу страницы
Хлорфторметаны добавляются в окружающую среду в неуклонно возрастающих количествах. Эти соединения химически инертны и могут оставаться в атмосфере в течение 40–150 лет, а их концентрации, как ожидается, превысят нынешние уровни в 10–30 раз. Фотодиссоциация хлорфторметанов в стратосфере производит значительное количество атомов хлора и приводит к разрушению атмосферного озона».
—Ф. Шервуд Роуленд и Марио Дж. Молина, 9 лет0027 Nature , 1974
Важность озона
С экологической точки зрения озон представляет собой загадочную молекулу. В тропосфере, области атмосферы от поверхности Земли до примерно 6 миль, озон является загрязнителем, который является компонентом фотохимического смога. Но в стратосфере, области атмосферы от 6 до 31 мили, озон поглощает потенциально вредное ультрафиолетовое (УФ) излучение.
Как заявила Шведская королевская академия наук в своем объявлении о 19-й95 Нобелевская премия по химии: «Хотя озон встречается в таких малых количествах, он играет исключительно важную роль в жизни на Земле. Это связано с тем, что озон вместе с обычным молекулярным кислородом (O 2 ) способен поглощать большую часть солнечного ультрафиолетового излучения и, таким образом, предотвращать попадание этого опасного излучения на поверхность. Без защитного озонового слоя в атмосфере животные и растения не могли бы существовать, по крайней мере, на суше».
Интерес Роуленда к судьбе хлорфторуглеродов в атмосфере был вызван докладом, который он услышал на конференции в 1972. Докладчик обсудил результаты, полученные Джеймсом Лавлоком (*1919 г.), британским ученым, который изобрел высокочувствительный способ измерения следовых газов. Лавлок измерил количество трихлорфторметана (ХФУ-11) в атмосфере, которое предполагало, что практически весь когда-либо произведенный ХФУ-11 все еще присутствует в атмосфере.
Роуленд решил посвятить часть своих исследований пониманию судьбы ХФУ в атмосфере. Хотя ХФУ инертны в нижних слоях тропосферы, Роуленд понял, что они могут быть разрушены УФ-излучением, когда они поднимаются в стратосферу. В конце 1973, Роуленд и Молина, которые недавно присоединились к лаборатории Роуленда, использовали данные из различных опубликованных источников, чтобы рассчитать, что молекулы ХФУ, выпущенные вблизи поверхности Земли, спустя десятилетия окажутся в стратосфере, где УФ-излучение расщепит атомы хлора. . Каждый атом хлора немедленно прореагирует с молекулой озона, запустив цепную реакцию, которая уничтожит тысячи молекул озона. В своей статье они подсчитали, что если немедленно запретить использование ХФУ, потеря озона будет продолжаться в течение многих лет. Однако, если производство ХФУ продолжится, потери озона будут еще больше.
«Когда мы поняли, что существует очень эффективная цепная реакция, которая превратила исследование ХФУ из интересной научной проблемы в проблему, имеющую серьезные экологические последствия», — сказал Роуленд Chemical & Engineering News в обширном интервью в 2007 году. «Вы нечасто у тебя мурашки по спине бегут, когда ты смотришь на научные результаты», — добавил он, но это был один из таких моментов.
К началу страницы
От исследований к сопротивлению
В 1976 году Национальная академия наук выпустила отчет, подтверждающий разрушительное воздействие ХФУ на стратосферный озон. Слушания в Конгрессе пришли к аналогичным выводам, и штаты и федеральное правительство начали изучать запреты на использование ХФУ в аэрозольных баллончиках. Химическая промышленность утверждала, что данные о фреонах и стратосферном озоне неубедительны и не требуют решительных действий. Когда Роуленд читал лекции о ХФУ, отраслевые группы часто делали заявления, оспаривающие его утверждения. Как вспоминает сегодня Молина, «Шерри [Роуленд] была авторитетным и уважаемым ученым, регулярно выступавшим с докладами по всему миру. Казалось, что из-за того, что он сосредоточился на ХФУ и разрушении озонового слоя, он стал получать меньше приглашений выступить. Это беспокоило его».
Роуленд, Молина и другие ученые, пытавшиеся понять химию стратосферы, столкнулись с серьезными и фундаментальными проблемами. Во взаимодействии ХФУ и озона в стратосфере явно участвовало значительное число химических соединений. Большинство из них очень реакционноспособны и присутствуют только в следовых количествах. Их химию было трудно воспроизвести в лаборатории.
Кроме того, концентрации стратосферного озона естественным образом колеблются в зависимости от географического положения и сезона. Стратосфера — непростое место для проведения исследований. Измерения концентрации озона проводились приборами, доставляемыми в стратосферу воздушными шарами и самолетами. Озон также измерялся приборами на спутниках, вращающихся вокруг Земли, хотя спутниковая технология в середине 1970-е были еще довольно примитивными.
Все эти неопределенности дали критикам гипотезы Роуленда и Молины много материала для работы. Они очень убедительно доказывали многим, что просто не имеет смысла принимать меры против класса очень полезных химических веществ на основании таких надуманных доказательств. Промышленные критики, в частности, утверждали, что одно дело — предложить поэтапный отказ от использования ХФУ в качестве пропеллента в аэрозольных баллончиках — относительно тривиальное использование соединений — и совсем другое — рассмотреть вопрос о запрете их использования в холодильниках и кондиционерах, где это очевидно. альтернатив ХФУ в то время просто не существовало.
К началу страницы
Антарктическая озоновая дыра
Важнейшие доказательства, подтверждающие гипотезу ХФУ, были получены от британских ученых, работающих на станции Галлей-Бей Британской антарктической службы, которые десятилетиями проводили наземные измерения общего содержания озона. В 1984 г. Джозеф С. Фарман (1930–2013 гг.) и его коллеги из BAS изучили необработанные данные и обнаружили, что содержание стратосферного озона значительно уменьшилось с 1960-х годов. В 1985 году ученые опубликовали в журнале Nature статью, в которой сообщалось, что в сентябре, в конце южной зимы, стратосферный озон над Антарктидой уменьшился на 40%.
Антарктическая озоновая дыра, как ее стали называть, сделала разрушение озонового слоя реальной и реальной опасностью для законодателей и широкой общественности. Прогнозы значительного увеличения заболеваемости раком кожи в результате продолжающегося использования ХФУ стимулировали международные действия. В 1987 году 56 стран согласились в соответствии с так называемым Монреальским протоколом сократить производство и использование ХФУ вдвое. В последующие годы протокол был усилен, чтобы потребовать постепенного прекращения производства ХФУ и других озоноразрушающих веществ во всем мире.
В результате работы Роуленда и Молины люди впервые осознали, что их деятельность может влиять на окружающую среду Земли в планетарном масштабе. Как говорит сегодня Молина: «Неважно, где происходят выбросы ХФУ. Это глобальная проблема. Важно то, что это привело к международному соглашению, которое решило проблему». Сага о ХФУ и озоновом слое содержит много уроков для человечества, сталкивающегося с еще более серьезной проблемой глобального изменения климата.
К началу страницы
Помимо работы, получившей Нобелевскую премию, которая показала, что ХФУ разрушают озоновый слой Земли, Роуленд и Молина сыграли ключевую роль в убеждении ученых, политиков и широкой общественности в вредном воздействии ХФУ. Их беспрецедентная пропаганда в конечном итоге привела к поэтапному отказу от ХФУ во всем мире благодаря принятию Монреальского протокола в 1987 году. Исследования Роуленда и Молины привлекли внимание всего мира к воздействию антропогенного загрязнения в планетарном масштабе. Их работа была одной из первых, которые напрямую повлияли на глобальный сдвиг в политике, предшествовавший нынешним дебатам об изменении климата».
— Кеннет С. Джанда, профессор химии и декан Школы физических наук Калифорнийского университета в Ирвине
Выдающееся посвящение и благодарность
Выдающееся посвящение
ACS присваивает имя Ф. Шервуду Роуленду и Марио Дж. Молине, открывшим ХФУ ‘ вредное воздействие на озон как национальный исторический химический памятник на церемонии в Калифорнийском университете в Ирвине 18 апреля 2017 г. На памятной доске написано:
В Калифорнийском университете в Ирвине Ф. Шервуд Роуленд и Марио Дж. Молина обнаружил, что хлорфторуглероды (ХФУ) могут истощать озоновый слой атмосферы Земли, который блокирует разрушительные солнечные ультрафиолетовые лучи. Когда ученые сообщили о своих открытиях в 1974, ХФУ широко использовались в качестве газообразных хладагентов и в качестве пропеллентов в аэрозольных распылителях. Роуленд и Молина убедили скептически настроенных промышленников, политиков и общественность в опасности ХФУ. Активность ученых — и открытие другими исследователями того, что озоновый слой над Антарктикой истончается, — привели к поэтапному отказу от ХФУ во всем мире и разработке более безопасных альтернатив. За свою работу Роуленд и Молина разделили Нобелевскую премию по химии 1995 года с другим атмосферным химиком, Полом Дж. Крутценом.
Благодарности
Адаптировано для Интернета из публикации «Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя», подготовленной Американским химическим обществом в рамках программы «Национальные исторические химические ориентиры» в 2017 г.
К началу страницы
Дополнительные ресурсы Истощение озонового слоя
Дополнительная литература
- Документ Molina & Rowland 1974 г. «Стратосферный поглотитель хлорфторуглеродов: разрушение озона, катализируемое атомами хлора» Природа 249 (5460), 810-812
- Марио Молина, заслуженный профессор химии и биохимии, Калифорнийский университет, Сан-Диего
- Пресс-релиз Нобелевской премии по химии 1995 года
- Монреальский протокол (через EPA.gov)
- Статья Роуленда об исследованиях, приносящих пользу человечеству (через Национальные академии)
- Нобелевская лекция Роуленда по химии, 8 декабря 1995 г.
(через NobelPrize.org) - Молина Нобелевская лекция по химии, 8, 19 декабря95 (через NobelPrize.org)
- На испанском языке: Los clorofluluorcarbonos y el agujero de ozono
Цитировать эту страницу
Американское химическое общество National Historic Chemical Landmarks. Хлорфторуглероды и разрушение озонового слоя. http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/cfcs-ozone.html (дата доступа: , месяц, день, , , год, ).
Начало страницы
Вернуться на главную страницу Достопримечательности
Подробнее: About the Landmarks Program
Take action: Nominate a Landmark and Contact the NHCL Program Manager
Landmarks Lesson Plans
En español: Los clorofluorocarbonos y el agujero de ozono
Разрушение озона Земная обсерватория НАСА (иллюстрация предоставлена Барбарой Самми, SSAI)
Понимание истощения стратосферного озона
Наше понимание истощения стратосферного озона было получено благодаря
сочетание лабораторных исследований, компьютерных моделей и атмосферных
наблюдения.
Компьютерные модели использовались для изучения комбинированного эффекта большой группы.
известных реакций, происходящих в стратосфере. Эти модели имитируют
стратосферы, включая репрезентативное химическое содержание, ветры, воздух
температуры, а также суточные и сезонные изменения солнечного света.
Атмосферные наблюдения показали, какие газы присутствуют в разных регионах
стратосферы и как меняется их содержание. Содержание газа и частиц
наблюдались в течение периодов времени, охватывающих ежедневный цикл до десятилетий.
Наблюдения показывают, что газы-источники галогенов и химически активные газообразные галогены
присутствует в стратосфере в количествах, необходимых для образования наблюдаемого озона
истощение.
Стратосферный озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредного воздействия Солнца.
ультрафиолетовое излучение. Химические вещества, разрушающие озон, образуются промышленными и
естественные процессы. За исключением вулканических инъекций и самолетов.
выхлопные газы, эти химические вещества уносятся в стратосферу сильным
Восходящие воздушные потоки в тропиках. Температура стратосферного воздуха в обоих полярных регионах достигает минимальных значений в
Нижняя стратосфера в зимний период. Средние минимальные значения за
В Антарктиде в июле и августе обычно бывает -90°C. Над
В Арктике средние минимальные значения составляют около -80°C в январе и феврале. Анимация иллюстрирует, как один атом хлора в стратосфере может уничтожить до 100 000 молекул озона. Кредитный университет Аляски Озон разрушается в реакциях с хлором, бромом, азотом, водородом и
кислородные газы.
Агентство по охране окружающей среды, рисунок Хлорфторуглерод (CFC): соединение, состоящее из хлора (CI), фтора и углерод Как озон разрушается фреонами
При волнах ультрафиолетового света (UV)
поражают молекулы CFC* ( CFCl3 ) в верхних слоях атмосферы, углерод-хлор
связь разрывается, образуя хлор ( Cl ) атом. * CFC — хлорфторуглерод: это
содержит атомы хлора, фтора и углерода. Химическое уравнение CFCl3
+ УФ-свет ==> CFCl2 + Cl свободный атом хлора затем может атаковать другую молекулу озона Cl + O3 ==> ClO + O2 и
опять. Cl + O3 ==> ClO + O2 и снова… тысячи раз. Источник: http://www.bom.gov.au/lam/Students_Teachers/ozanim/ozoanim.shtml Истощение озонового слоя в Антарктике весной
Уничтожение
озон в цикле 1 включает две отдельные химические реакции. Значительный
разрушение озона происходит в полярных регионах, потому что содержания ClO достигают
большие значения. В этом случае циклы, инициированные реакцией ClO с
другой ClO (цикл 2) или реакция ClO с BrO (цикл 3) эффективно
уничтожить озон. Именно то, что делает озон хорошим средством для фильтрации УФ-излучения, делает его легко разрушен: он очень нестабилен. Антарктическая озоновая дыра С наступлением зимы вокруг полюса образуется вихрь ветров, который изолирует
полярная стратосфера. Когда температура падает ниже -78°C (-109°F), тонкие облака
в виде смеси льда, азотной и серной кислот. Химические реакции на
поверхности кристаллов льда в облаках выделяют активные формы ХФУ. Природные явления, такие как извержения вулканов, могут сильно повлиять на количество Озон в атмосфере. Однако в настоящее время известно, что искусственные химические вещества, такие как фреоны или хлорфторуглероды, также очень сильно влияют на уровень озона. ХФУ когда-то широко использовались в аэрозольных пропеллентах, хладагентах, пенах и промышленных процессах. Эмиссия, накопление и транспорт. Процесс начинается с выброса на поверхность Земли исходных газов.
содержащие галогены хлор и бром. Газы-источники галогенов, часто
называемые озоноразрушающими веществами (ОРВ), включают промышленные химические вещества
выбрасывается в атмосферу в различных применениях, таких как охлаждение,
кондиционирование воздуха и пенообразование. Преобразование, реакция и удаление. Исходные газы галогена не реагируют напрямую с озоном. Однажды в стратосфере,
Исходные галогенные газы химически превращаются в химически активные галогенные газы путем
ультрафиолетовое излучение Солнца. Скорость преобразования связана с
время жизни газа в атмосфере). Газы с более длительным временем жизни
коэффициенты конверсии и дольше выживают в атмосфере после выброса. Сроки жизни
основных ОРВ варьируется от 1 до 100 лет. Вылетающие молекулы газа с
время жизни в атмосфере более нескольких лет циркулирует между тропосферой
и стратосферу в среднем несколько раз, прежде чем произойдет преобразование.
химически активные газы, образующиеся из исходных газов галогена, вступают в химическую реакцию с разрушением
озон в стратосфере. Среднее истощение общего озона, связанное с
реактивных газов меньше всего в тропиках и больше всего в высоких широтах. В
полярные области, поверхностные реакции, протекающие при низких температурах на полярных
стратосферные облака (ПСО) значительно увеличивают обилие наиболее реактивных
газообразный хлор, монооксид хлора (ClO). Диаграмма, показывающая влияние полярных стратосферных облаков на потерю озона.
верхняя панель показывает ситуацию, когда полярные стратосферные облака отсутствуют.
Разрушение озона происходит только в газовой фазе (гомогенная химия).
нижняя панель показывает ситуацию, когда есть полярные стратосферные облака
настоящее время. Пластовые газы соляная кислота и нитрат хлора реагируют с
друг с другом на поверхности частиц PSC посредством окислительно-восстановительной реакции и
выделяют элементарный хлор (Cl2). Элементарный хлор легко фотолизируется
солнечного света и образует атомарный хлор, который быстро реагирует с озоном с образованием
монооксид хлора (ClO, активный хлор) и кислород (O2). ClO димеризуется и
образует Cl2O2, который легко фотолизируется, снова выделяя атомарный хлор. В связи
к этому каталитическому циклу один атом хлора может разрушить тысячи молекул озона
перед пассивацией посредством реакции с NO2, метаном или другими веществами. Вехи истощения стратосферного озона. На этой временной шкале отмечены вехи
связанные с историей разрушения озонового слоя. События представляют собой возникновение
важные научные выводы, завершение международных научных
оценки и основные моменты Монреальского протокола. На графике показано
история и ближайшее будущее ежегодных суммарных выбросов озоноразрушающих веществ
(ОРВ) в сочетании с естественными выбросами исходных галогенных газов. |