Общая характеристика фреонов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Д.Н. ПРЯНИШНИКОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ, АГРОХИМИИ, ЭКОЛОГИИ И ТОВАРОВЕДЕНИЯ

КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ

ДОКЛАД

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФРЕОНОВ

Выполнила студентка очного обучения

специальности 022000 «Экология и природопользование»

Постникова А.В. группы Эпб-31А

Пермь

2014

Содержание

1. Общая характеристика фреонов

2. Влияние фреонов на озоновый слой

3. Монреальский протокол

1. Общая характеристика фреонов

Фреоны (хладоны) -- техническое название группы насыщенных алифатических фторсодержащих углеводородов, применяемых в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей. Кроме атомов фтора фреоны могут содержать атомы хлора или брома. Название «фреон» фирмы DuPont (США) в течение многих лет использовалось в литературе как общетехнический термин для хладагентов. В СССР и РФ укоренился термин «хладоны».

Фреоны являются бесцветными газами или жидкостями, без запаха. Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях, очень плохо -- в воде и полярных растворителях.

Фреоны очень инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, невзрывоопасны даже при контакте с открытым пламенем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген COCl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество. Устойчивы к действию кислот и щелочей.

Фреоны -- галогеноалканы, фтор- и хлорсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже -- брома. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью.

Хладоны, являясь инертными, негорючими, простыми в производстве и хранении веществами, получили широкое распространение как охлаждающие жидкости в промышленных и бытовых холодильных агрегатах и кондиционерах; газы-вытеснители (пропелленты) в аэрозольных баллончиках различного назначения; вспениватели при производстве пенопластов и пенополиуретанов; инертные растворители; реагенты для сухого травления при изготовлении интегральных схем; чистящие средства. Некоторые хладоны применяют для синтеза фтормономеров и других органических продуктов. Бромсодержащие хладоны используют в огнетушащих составах в качестве ингибиторов пламени и флегматизаторов горения углеводородов.

Влияние на озоновый слой: cчитается, что причиной уменьшения озона в стратосфере и образование озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащих фреонов. Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в так называемом галогеновом цикле распада атмосферного озона.

В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R-22, его использования год от года сокращается в США и Европе, где с 2010 года официально запрещено применять этот фреон. В России c 2011 года прекращен импорт холодильного оборудования, в том числе кондиционеров промышленного и полу-промышленного класса, однако сам фреон пока производится в стране. На замену фреону R-22 должен прийти фреон R-410A, а также ретрофиты R-407C, R-422D.

2. Влияние фреонов на озоновый слой

Озоновый слой -- часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25--30 км, в умеренных 20--25, в полярных 15--20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О2, образуя озон (О3).

По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя. Это утверждение справедливо для средних и высоких широт. В остальных хлорный цикл ответственен только за 15--25 % потерь озона в стратосфере. При этом необходимо отметить, что 80 % хлора имеет антропогенное происхождение. То есть вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. И при имевшейся тенденции к увеличению производства фреонов до вступления в действие Монреальского протокола (10 % в год) от 30 до 50 % общих потерь озона в 2050 году обуславливалось бы воздействием фреонов. До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона. Что же касается полярных озоновых дыр, то здесь ситуация совершенно иная. Механизм разрушения озона в принципе отличается от более высоких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм галогенсодержащих веществ в оксиды, которая протекает на поверхности частиц полярных стратосферных облаков. И в результате практически весь озон разрушается в реакциях с галогенами, за 40--50 % ответственен хлор и порядка 20--40 % -- бром. фреон озоновый слой монреальский

Иногда утверждается, что так как молекулы фреонов намного тяжелее азота и кислорода, то они не могут достигнуть стратосферы в значительных количествах. Однако атмосферные газы перемешиваются полностью, а не стратифицируются или сортируются по весу. Оценки требуемого времени для диффузионного расслоения газов в атмосфере требуют времён порядка тысяч лет. Конечно, в динамической атмосфере это невозможно. Процессы вертикального массопереноса, конвекции и турбулентности полностью перемешивают атмосферу ниже турбопаузы намного быстрее. Поэтому даже такие тяжёлые газы, как инертные или фреоны, равномерно распределяются в атмосфере, достигая в том числе и стратосферы. Экспериментальные измерения их концентраций в атмосфере подтверждают это, см. например справа график распределения фреона CFC-11 по высоте. Также измерения показывают, что требуется порядка пяти лет для того чтобы газы выделившиеся на поверхности Земли достигли стратосферы. Если бы газы в атмосфере не перемешивались, то такие тяжёлые газы из её состава, как аргон и углекислый газ, образовывали бы на поверхности Земли слой в несколько десятков метров толщиной, что сделало бы поверхность Земли необитаемой. Но это не так. И криптон с атомарной массой 84, и гелий с атомарной массой 4, имеют одну и ту же относительную концентрацию, что около поверхности, что до 100 км высоты. Конечно, всё вышесказанное справедливо только для газов, которые относительно стабильны, как фреоны или инертные газы. Вещества, которые вступают в реакции, а также подвергаются различным физическим воздействиям, скажем, растворяются в воде, имеют зависимость концентрации от высоты.

3. Монреальский протокол

Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой -- международный протокол к Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 года, разработанный с целью защиты озонового слоя с помощью снятия с производства некоторых химических веществ, которые разрушают озоновый слой. Протокол был подготовлен к подписанию 16 сентября 1987 года и вступил в силу 1 января 1989 года.

Монреальский протокол опирается на две численные характеристики каждого из фреонов или галонов - озоноразрушающий потенциал (ОРП) вещества и его потенциал глобального потепления (ПГП). ОРП химиката показывает, насколько сильнее (или слабее) это соединение разрушает озон по сравнению с таким же количеством фреона-11. Появление второй характеристики - ПГП - связано с наблюдаемым в последнее десятилетие усилением парникового эффекта. Поскольку большинство фреонов являются парниковыми газами, то для каждого из них вычисляется ПГП, соизмеряющий вклад данного фреона в парниковый эффект с вкладом основного парникового газа - двуокиси углерода. Способствуя разогреву нижней и охлаждению верхней атмосферы, фреоны тем самым изменяют также интенсивность химических реакций, а с ней и скорость образования и гибели молекул озона. Понятно, чем больше величины ОРП и ПГП какого-либо фреона, тем менее он пригоден как потенциальный заменитель действующих фреонов. ОРП современных заменителей фреонов составляют сотые доли от ОРП фреонов, запрещенных Монреальским протоколом. Есть все основания утверждать, что указанные потенциалы в целом успешно справляются с возложенной на них миссией: они дают количественно верную оценку роли тестируемых газов в формировании озоносферы и климата Земли. Поэтому ныне перед введением новых химикатов в хозяйственное использование необходимо определять их ОРП и ПГП.

Размещено на Allbest.ru