Čtvrtek, 28. března 2024

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.

Jak freony likvidují ozonovou vrstvu?

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

Sdílet článek na sociálních sítích

Partneři

Asekol - zpětný odběr vysloužilého elektrozařízení
Ekolamp - zpětný odběr světelných zdrojů
ELEKTROWIN - kolektivní systém svetelné zdroje, elektronická zařízení
EKO-KOM - systém sběru a recyklace obalových odpadů
INISOFT - software pro odpady a životní prostředí
ELKOPLAST CZ, s.r.o. - česká rodinná výrobní společnost která působí především v oblasti odpadového hospodářství a hospodaření s vodou
NEVAJGLUJ a.s. - kolektivní systém pro plnění povinností pro tabákové výrobky s filtry a filtry uváděné na trh pro použití v kombinaci s tabákovými výrobky
E.ON Energy Globe oceňuje projekty a nápady, které pomáhají šetřit přírodu a energii
Ukliďme Česko - dobrovolnické úklidy
Kam s ním? - snadné a rychlé vyhledání míst ve vašem okolí, kde se můžete legálně zbavit nechtěných věcí a odpadů