Реферат: Проблемы стратосферного озона

HNO₂ +h (L<400нм) =NO+OH

HNO₃ +h (L<330нм) =NO₂ +OH

H₂ O₂ +h (L<330нм) =2OH

В тропосферных процессах гидроксильный радикал играет ключевую роль в окислении углеводородов:

RH+OH=HOH+R

R+O₂ =RO₂

RO₂ +HOH=ROOH+OH

Наиболее типичным и основным по массе органическим загрязнителем атмосферы является CH₄ . Окисление CH₄ под действием ОН протекает сопряженно с окисление NO. Соответствующий радикально-цепной механизм включает общую для всех тропосферных процессов стадию инициирования ОН и цикл экзотермических реакций продолжение цепи, характерных для реакции окисления органических соединений:

ОН+СН₄ =Н₂ О +СН₃

СН₃ +О₂ =СН₃ О₂

СН₃ О₂ +NО=СН₃ О+NО₂

СН₃ О+О₂ =СН₂ О+НО₂

В результате реакция окисления СН₄ в присутствии NО как катализатора и при воздействии солнечного света с длиной волны 300-400нм запишется в виде:

СН₄ +4О₂ =СН₂ О+Н₂ О+2О₃

т.е. окисление метана (и других органических веществ) приводит к образованию тропосферного озона. Скорость этого процесса тем больше, чем выше концентрация NО. Расчеты показывают, что антропогенный выброс NО удваивает приземную концентрацию О₃ , а рост утечки СН₄ многократно опережающий по темпам роста другие виды загрязнений тропосферы приводит к ещё большему увеличению концентрации О₃ по сравнению с переносом О₃ из стратосферы.

Рост приземной концентрации озона представляет опасность для зеленой растительности и животного мира.

Образующийся при окислении метана формальдегид окисляется далее радикалами ОН с образованием СО. Этот канал вторичного загрязнения атмосферы моноксидом углерода сравним с поступление СО от неполного сгорания ископаемого топлива.

ОН+СН₂ О=Н₂ О+НСО

НСО+О₂ =НО₂ +СО

5. Причины образования “озоновой дыры”

Летом и весной концентрация озона повышается; над полярными областями она всегда выше, чем над экваториальными. Кроме того, она меняется по 11-летнему циклу, совпадающему с циклом солнечной активности. Все это было уже хорошо известно, когда в 1980-х гг. наблюдения показали, что над Антарктикой год от года происходит медленное, но устойчивое снижение концентрации стратосферного озона. Это явление получило название "озоновая дыра" (хотя никакой дырки в собственном значении этого слова, конечно, не было) и стало внимательно исследоваться.

Позднее, в 1990-е гг., такое же уменьшение стало происходить и над Арктикой. Феномен Антарктической “озоновой дыры” пока не понятен: то ли “дыра" возникла в результате антропогенного загрязнения атмосферы, то ли это естественный геоастрофизический процесс.

Сначала предполагали, что на озон влияют частицы, выбрасываемые при атомных взрывах; пытались объяснить изменение концентрации озона полетами ракет и высотных самолетов. В конце концов было четко установлено, что причина нежелательного явления - реакции с озоном некоторых веществ, производимых химическими заводами. Это в первую очередь хлорированные углеводороды и особенно фреоны - хлорфторуглероды, или углеводороды, в которых все или большая часть атомов водорода, заменены атомами фтора и хлора.

Хлорфторуглероды широко применяются в современных бытовых и промышленных холодильниках (в России их поэтому называют "хладонами"), в аэрозольных баллончиках, как средства химической чистки, а некоторые производные - для тушения пожаров на транспорте. Используются они и как пенообразователи, а также для синтеза полимеров. Мировое производство этих веществ достигло почти 1,5 млн. т.

Будучи легколетучими и довольно устойчивыми к химическим воздействиям, хлорфторуглероды после использования попадают в атмосферу и могут находиться в ней до 75 лет, достигая высоты озонового слоя. Здесь под действием солнечного света они разлагаются, выделяя атомарный хлор, который и служит главным "нарушителем порядка" в озоновом слое.

CF₂ Cl₂ =CF₂ Cl+Cl

Последующие реакции CF₂ Cl с О₂ и hприводят к отщеплению второго атома хлора.

Хлор "съедает" и озон, и атомарный кислород за счет протекания довольно быстрых реакций:

О₃ + Сl = О₂ + ClO

СlO + O = Cl + O₂