Парниковый эффект - разрушение озонового слоя
Озоновый слой и парниковый эффект — разные явления, но обоим способствуют старые хладагенты. Хлор из ХФУ (R11, R12) и ГХФУ (R22) разрушает озон в стратосфере, и к Земле проходит больше ультрафиолета. Парниковый эффект создают газы, задерживающие тепловое излучение Земли, — среди них и фторсодержащие хладагенты. Разрушение озона почти не усиливает парниковый эффект напрямую; связь в том, что многие хладагенты делают и то и другое.
| Хладагент | ODP | GWP |
|---|---|---|
| R12 | 1 | 10 900 |
| R22 | 0,055 | 1810 |
| R134a | 0 | 1430 |
| R404A | 0 | 3922 |
| R717 (аммиак) | 0 | 0 |
| R744 (CO2) | 0 | 1 |
Хладагенты и парниковый эффект
Вначале хладагенты категории хлорфторуглеродов (CFC), появившиеся в 30-х гг., рассматривались как вещества, обладающие только преимуществами. Однако в 80-м гг., когда ученые начали заниматься вопросами их влияния на окружающую среду, эти хладагенты стали источниками беспокойства в связи с двумя обстоятельствами: повышением парникового эффекта и возможным разрушением озонового слоя. Парниковый эффект является следствием того, что некоторые газы земной атмосферы задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность. Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы примерно на 20 К ниже, чем она есть. Иными словами, в отсутствие парникового эффекта наша планета была бы необитаемой.
Удержание инфракрасного излучения в природе происходит благодаря парам воды, содержащимся в воздухе и в облаках. Однако задерживают данное излучение и другие газы, являющиеся продуктами деятельности человечества, в частности углекислый газ и хладагенты категории хлорфторуглеродов (CFC). В связи с тем, что наличие в атмосфере С02 и CFC (в том числе) увеличивает эффективность удержания земного инфракрасного излучения по сравнению с естественной природной эффективностью, средняя температура поверхности Земли повышается больше, чем нужно, обусловливая искусственный парниковый эффект, который добавляется к природному парниковому эффекту. Хотя концентрация всех вместе взятых CFC в атмосфере гораздо ниже, чем концентрация С02, их эффективность по удержанию инфракрасного излучения во много тысяч раз выше эффективности С02, в частности вследствие их очень длительного периода жизни (58 лет для R11, 100 лет для R12 и 250 лет для R115, который входит в состав R502).
Разрушение озонового слоя
Разрушение стратосферного озона представляет собой совсем другое явление, поскольку оно связано с энергетическим ультрафиолетовым излучением Солнца. Наиболее удаленным от Земли слоем атмосферы является стратосфера, которая представляет собой шаровой слой с толщиной примерно 35 км, начинающийся на высоте 15 и заканчивающийся на высоте примерно 50 км от поверхности Земли.
В этом слое находится озон, который поглощает 99 % ультрафиолетового излучения Солнца, падающего на Землю, выполняя роль защитного экрана для земной жизни.
Освобожденные хлорфторуглероды (CFC) медленно поднимаются вверх и доходят до стратосферы, где их молекулы под действием ультрафиолетового излучения испытывают фотолитическую диссоциацию, в результате чего освобождаются атомы хлора, содержащиеся в этих молекулах (например, такой фторхлоруглерод, как R11, имеет химическую формулу CC13F). Свободные атомы хлора взаимодействуют с молекулами озона (химическая формула 03), составляющими озоновый слой, образуя окись хлора G10 и молекулярный кислород. Считается, что одна молекула хлора может вызвать разрушение многих тысяч молекул озона, по различным оценкам это число достигает от 10 до 100 тысяч молекул.
Если влияние хладагентов CFC на повышение парникового эффекта очевидно, то их воздействие на озоновый слой стратосферы являстся предметом споров. Поэтому в ноябре 1992 г. на Копенгагенской конференции 92 ученых со всего мира по инициативе вулканолога Наroun Tazieff приняли «Обращение 92-х», призывающее власти всех стран, подписавших Монреальский протокол, вернуться к его решениям.
Сравнение хладагентов по GWP и ODP
Как бы то ни было, ученые попытались сравнить между собой различные хладагенты с точки зрения:
- парникового эффекта, присваивая хладагентам такой показатель, как коэффициент возможности глобального подогрева атмосферы за 100-летний период, т. е. возможности глобального потепления, которую обычно обозначают аббревиатурой GWP (Global Warming Potential);
- разрушения озонового слоя, присваивая хладагентам такой показатель, как коэффициент возможности истощения слоя озона, которая обычно обозначается аббревиатурой ODP (Ozone Depletion Potential).
Можно сделать следующие выводы:
- с точки зрения парникового эффекта воздействие R22 составляет не более 37 % от воздействия R11, R134a~ не более 29 %, а влияние аммиака на прирост парникового эффекта вообще нулевое;
- с точки зрения разрушения озонового слоя влияние R22 находится на уровне примерно 5 % от влияния R11, a R134a и аммиак практически никак не влияют на озоновый слой.
По данным «Учебник по холодильной технике» Польманн 1998
Какие вещества способствуют разрушению озонового слоя
Разрушению озонового слоя способствуют вещества, которые доносят до стратосферы атомы хлора или брома: хлорфторуглероды (ХФУ, фреоны R11, R12, R113), галоны из огнетушителей, тетрахлорметан, метилхлороформ, бромистый метил и в меньшей степени гидрохлорфторуглероды (ГХФУ, в том числе R22). Под действием ультрафиолета молекула распадается, освобождая атом хлора, который каталитически разрушает озон: один атом успевает разрушить десятки тысяч молекул O₃, прежде чем свяжется в устойчивое соединение.
| Вещество | Где применялось | ODP |
|---|---|---|
| R11 (ХФУ) | Вспенивание, центробежные чиллеры | 1 |
| R12 (ХФУ) | Холодильники, автокондиционеры | 1 |
| R22 (ГХФУ) | Кондиционеры, холодильные машины | 0,055 |
| Галон 1301 | Огнетушители | 10 |
| Тетрахлорметан | Растворитель | 1,1 |
| Бромистый метил | Фумигация | 0,6 |
| R134a, R410A, R32, R290 | Современные системы | 0 |
Какой газ разрушает озоновый слой сильнее всего, видно по таблице: бромсодержащие галоны — в несколько раз сильнее хлорсодержащих фреонов. Производство ХФУ и галонов запрещено Монреальским протоколом, ГХФУ выводятся из оборота; поэтому R22 больше не заправляют в новое оборудование, а в старое дозаправляют только восстановленным хладагентом. Современные хладагенты озон не разрушают, но многие из них — сильные парниковые газы, и их сейчас ограничивают по GWP — см. «хладагенты холодильных машин». См. также: хладагенты, озоновый слой и парниковый эффект.
Частые вопросы
Как влияет на парниковый эффект разрушение озона атмосферы?
Почти не влияет напрямую: это разные процессы. Но вещества, которые разрушают озон, — ХФУ и ГХФУ — одновременно сильные парниковые газы, поэтому их запрет по Монреальскому протоколу помог и озоновому слою, и климату.
Парниковый эффект и разрушение озонового слоя затрагивают какие страны?
Все страны мира: оба процесса глобальные. Озоновые дыры сильнее всего выражены над Антарктидой и Арктикой, а потепление климата сказывается на всех регионах.
Какие хладагенты не разрушают озоновый слой?
ГФУ (R134a, R404A, R407C, R410A), ГФО (R1234yf, R1234ze) и природные хладагенты — аммиак, CO2, пропан, изобутан. У ГФУ при этом высокий GWP, поэтому их постепенно заменяют.
Какой газ разрушает озоновый слой?
Хлор- и бромсодержащие газы: фреоны группы ХФУ (R11, R12), галоны, тетрахлорметан, бромистый метил и в меньшей степени ГХФУ, например R22. Ультрафиолет выбивает из них атомы хлора и брома, которые каталитически разрушают озон.
Читайте также