Повна версія

Головна arrow Екологія arrow Транскордонні проблеми токсикології довкілля

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Фреони

Визначення і властивості

Хлорпохідні метану і етену, в яких всі атоми водню заміщено атомами хлору і фенолу, окреслюються назвою фреони. Хлорпохідні метану і етену, які додатково містять атоми брому, називаються галонами. Хлорпохідні, які використовуються в холодильній справі, додатково позначаються літерою R (англ, refrigercant – сполука, що охолоджує). У фаховій літературі замість описових назв використовуються буквено-цифрові абревіатури, які відображають склад сполуки (Cl, F, Br, а також кількість окремих складових. Наприклад, CFC-11 означає CC13F. Літери-символи CFC означають хлорфторвуглеводень (англ, chlorofluorocarbon), остання цифра відповідає кількості атомів фтору. Інші приклади подано в табл. 4.6.

Таблиця 4.6

Характеристика деяких хлорвуглеводнів за Щепанец-Ценцяк [24]

Сполука

Відносний потенціал знищення озону

Середній час перебування в атмосфері (роки)

Хімічна формула

Торговельний символ

CCl3F

CFC-11

1

65

CCl2F2

CFC-12

0,9

120

CH2F2

HFC-32

0

8

C2Cl3F3

CFC-113

0,9

90

C2ClF3

CFC-115

0,5

400

CBrF3

H-1301

10

110

C2HCl2F3

HCFC-123

0,02

2

З огляду на свої фізико-хімічні властивості (нетоксичні, негорючі, невибухові, хімічно нейтральні, термічно дуже стійкі) фреони віднайшли широке застосування. Вони використовуються як охолоджувальне середовище в холодильному і акліматизаційному устаткуванні, як гази, що виштовхують косметичні і фармацевтичні засоби з аерозольних ємностей. Фреони використовуються при виробництві поліуретанових пінок та ізолюючих матеріалів. Деякі фреони застосовуються як розчинники. Сполуки, що містять бром, входять до складу засобів тушіння пожарів. Галони також використовуються як присадки до палива, що запобігають стукові.

Фреони та атмосферний озон

Способи використання фреонів, наприклад, аерозолі, засоби для тушіння пожарів, полегшують їхнє виділення до атмосфери (завдяки леткості). З огляду на свою хімічну інертність у найнижчому про

шарку атмосфери (тропосфері), фреони не вступають до жодних реакцій. Перебуваючи в ній довго, навіть десятки років (табл. 4.6), вони з часом проникають до стратосфери. У стратосфері молекули фреонів адсорбують випромінювання з довжиною хвилі менше ніж 220 нм. Це високоенергетичне ультрафіолетове випромінювання не доходить до тропосфери, оскільки адсорбується киснем та озоном у нижчій частині стратосфери. Отже, фотохімічні реакції розпочинаються тільки у стратосфері. Збуджена після адсорбції випромінювання молекула фреону зазнає фотохімічних змін. Розпочинаються вони із розірвання її найслабшого зв'язку, тобто зв'язку С-С1:

(a)

Вільний атом хлору є дуже хімічно активним, він може атакувати озон, розкладаючи його:

(b)

(c)

Оксид хлору вступає в реакцію з вільним атомом кисню:

(d)

звільняючи радикал Сl•, який замикає цикл, знову беручи участь у реакції розкладу озону (b). До циклу реакцій (b-d) включаються інші слідові складові атмосфери, наприклад, оксиди азоту, додатково його ускладнюючи. Унаслідок вищенаведених реакцій концентрація озону в стратосфері зменшується. Окремі фреони з різною продуктивністю зазнають реакції творення хлоррадикалів (а).

До кількісного опису цієї продуктивності стосується так званий відносний потенціал знищення озону. Він визначається як відношення кількості озону, знищеного внаслідок тривалої емісії даного фреону, до кількості, знищеної внаслідок тривалої емісії таких самих кількостей трихлорфторметану CC13F (табл. 4.6). Знищення озону стратосфери спричиняє творення озонових дір, тобто просторів із зменшеною концентрацією озону. Зниження концентрації озону в нижньому прошарку стратосфери збільшує можливості емісій випромінювання з λ < 220 нм, що є небезпечним для живих організмів, які населяють Землю.

Зниження концентрацій озону на 10 %, на думку фахівців з Агенції охорони навколишнього середовища США, буде причиною додаткових 2 млн захворювань на рак шкіри протягом року в масштабі цілої людської популяції. Варто підкреслити, що ультрафіолетове випромінювання, що доходить до поверхні Землі, діє деструктивно на пластмасу, на фарби, нищить листя рослин.

Можливість зниження концентрації озону стратосфери і його наслідки зумовили пожвавлення міжнародної діяльності: у 1985 р. підписано Віденську конвенцію про охорону озонового прошарку. Віденська конвенція, державою-учасницею якої Польща є від 1990 р., зобов'язує до:

  • • впровадження моніторингу озонового прошарку й обміну інформацією з метою визначення впливу антропогенної діяльності на стан озонового прошарку та її наслідки для здоров'я людей і для навколишнього середовища;
  • • здійснення законодавчих дій і провадження спільної політики з метою контролю та обмеження діяльності людини, що є шкідливою для озонового прошарку.

Монреальський Протокол визначає графік зменшення використання речовин з групи сполук, пропонується використання перехідних речовин – хлорвуглеводнів, що в молекулі мають принаймні один атом водню, наприклад HCFC-123 (табл. 4.6). Такі фреони зазнають дії радикалу •ОН, що присутній в атмосфері, вступають у фотохімічні реакції і час їхнього перебування в атмосфері значно зменшується. У зв'язку із зазначеним вище до стратосфери потрапляло би значно менше фреонів, здатних до фотохімічного розкладу озону. Перехідні речовини, згідно з Протоколом, повинні використовуватися в 2004-2020 pp., поступово витісняючи сучасні фреони. Потім постулюється впровадження нових фреонів, речовин із групи HFC, тобто сполук, що не містять атомів хлору і брому, а отже, нездатних до реакцій розкладу озону.

 
<<   ЗМІСТ   >>