zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Jak freony likvidují ozonovou vrstvu?

31.07.2016
Ovzduší
Jak freony likvidují ozonovou vrstvu?

Ozonová vrstva chrání život na Zemi před škodlivým ultrafialovým zářením ze Slunce. Když proto vědci v 70. letech minulého století zjistili, že se ztenčuje, bylo nutné tenhle průšvih rychle řešit.

Mgr. Jan Kolář, Ph.D., a doc. RNDr. Jan Kotek, Ph.D., Přírodovědecká fakulta UK

Ozonová vrstva se nachází asi 20-40 kilometrů nad zemským povrchem. Koncentrace ozonu, tedy tříatomových molekul kyslíku (O3), je zde mnohonásobně vyšší než jinde v atmosféře.

Ozon výborně pohlcuje energetičtější - a nebezpečnější - složku ultrafialového záření s vlnovou délkou kolem 300 nanometrů. Nás i ostatní organismy tím chrání před jeho nežádoucími účinky.

Během 70. let minulého století přinesli vědci důkazy, že atmosférického ozonu celosvětově ubývá. V roce 1985 pak byla objevena ,,ozonová díra" nad Antarktidou, kde se koncentrace O3 na jaře pravidelně snižovala o více než polovinu.

Pátrání po viníkovi tohoto poklesu jasně ukázalo na člověka. Přesněji na člověkem vyráběné freony - uhlovodíky s jedním nebo dvěma atomy uhlíku, v jejichž molekulách jsou atomy vodíku nahrazeny fluorem či chlorem.

Pro svou stálost, nereaktivnost a těkavost se freony masově používaly třeba jako nosné plyny v tlakových sprejích nebo chladicí média v ledničkách. Bohužel ale vyšlo najevo, že zatímco v běžných podmínkách jsou stálé, vysoko v atmosféře to vůbec neplatí.

Chemické vzorce a molekulové modely běžného dvouatomového kyslíku (vlevo) a ozonu (vpravo). V ,,obyčejném" kyslíku spojuje atomy dvojná vazba. V molekule ozonu jsou vazby, které můžeme zjednodušeně považovat za jedenapůlnásobné. Svírají spolu úhel 116,8°. Zdroj Wikimedia Commons, autor Benjah-bmm27, úpravy Jan Kolář, volné dílo / Public Domain.

Chemické reakce v ozonové vrstvě jsou komplikované, nicméně hlavní mechanismus jejího ničení je následující:

o Z molekuly freonu (například CCl3F) se účinkem ultrafialového záření odštěpí atom chloru neboli chlorový radikál.

Termínem radikál označujeme v chemii atom či molekulu s nepárovým elektronem. Radikály bývají velmi reaktivní - pro elektron je totiž energeticky výhodnější se spárovat, takže se snaží co nejrychleji najít ,,kamaráda do dvojice" a vytvořit vazbu.

o Chlorový radikál reaguje s ozonem za vzniku velmi nestálého oxidu chlornatého a běžného dvouatomového kyslíku:

Cl? + O3 -> ClO? + O2

(Při zápisu vzorců značíme nespárovaný elektron v radikálu tečkou.)

o Oxid chlornatý (ClO?) pak reaguje s druhou molekulou ozonu. Vytvoří se dvě molekuly kyslíku O2 a chlorový radikál:

ClO? + O3 -> 2 O2 + Cl?

o Chlorový radikál může reagovat s dalším ozonem a celý cyklus se opakuje, dokud se Cl? nespojí s nějakým jiným radikálem. Této reakci říkáme rekombinace. Nepárové elektrony dvou radikálů se při ní spárují do chemické vazby a vznikne molekula, která už je mnohem méně reaktivní.

Než ale k rekombinaci dojde, stihne jediná molekula freonu zničit až 100 000 molekul ozonu. V podstatě katalyzuje jejich přeměnu na dvouatomový kyslík (O2).

Největšími ,,dodavateli" chloru do vyšších vrstev atmosféry jsou dva freony - dichlordifluormethan (nazývaný také CFC-12, vlevo) a trichlorfluormethan (CFC-11, vpravo). Atomy uhlíku jsou vyznačeny černě, chloru zeleně a fluoru žlutě. Zdroj Wikimedia Commons, autor Benjah-bmm27, úpravy Jan Kolář, volné dílo / Public Domain.

Vědecké důkazy o nebezpečnosti freonů naštěstí přiměly světové politiky, aby se problémem ozonové vrstvy zabývali. V roce 1987 podepsalo 46 zemí takzvaný Montrealský protokol.

Zavázaly se, že postupně přestanou vyrábět i používat freony a nahradí je látkami, které nepoškozují ozonovou vrstvu. V dalších letech se potom k protokolu připojily všechny ostatní členské státy OSN.

Díky tomuto celosvětovému úsilí přestaly koncentrace ozonu klesat a máme reálnou šanci, že se zvolna vrátí na původní hodnoty. Ještě to však potrvá desítky let, protože freony se v ozonové vrstvě odbourávají velice, velice pomalu.

Nad Antarktidou klesají na jaře koncentrace ozonu a vzniká ,,ozonová díra". Jak ukazují měření z let 1979, 1987, 2006 a 2011 (vždy 16. září), od osmdesátých let zde ozonová vrstva dramaticky slábla. Nyní to díky zákazu freonů vypadá, že se pokles zastavil a začíná pomalý návrat k normálu. Množství ozonu je uvedeno v takzvaných Dobsonových jednotkách. Zdroj NASA, úpravy Jan Kolář, volné dílo / Public Domain.


Zdroj: https://www.prirodovedci.cz

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
INISOFT s.r.o.
19
11. 2019
19.11.2019 - Seminář, školení
Praha, ČVUT
INISOFT s.r.o.
20
11. 2019
20.11.2019 - Seminář, školení
Brno, ApS Brno s.r.o.
INISOFT s.r.o.
5
12. 2019
5.12.2019 - Seminář, školení
Praha, ČVUT
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí