Рядовые парникового фронта: оксид азота(1), фреоны и другие

Для каждой малости есть свое место

и время.              ,

r              С. Мурасаки

Малые птички вьют малые гнезда.

Пословица

Итак, мы познакомились с «тремя китами», на которых более чем на 85% зиждется феномен усиления парникового эффекта в XX столетии, — углекислым газом, метаном и озоном.

Главными источниками оксида азота(1), как и метана, являются разнообразные бактерии, способные в анаэробных условиях (без кислорода) вырабатывать N2O, используя ионы NH4 и 1М0з. Другим важным источником оксида азота(1) является Мировой океан, он содержит примерно столько же N2O, сколько и атмосфера. Поток N2O в атмосферу из почвы и океана оценивается (с большой погрешностью) как 70 и 30% соответственно и составляет 4,2-12,9 Мт/год. Человек также не является сторонним наблюдателем в этом процессе: его лепта составляет 2,1-6,3 Мт/год оксида азота(1) (т. е. около трети). Она складывается из N2O, образующегося в результате использования сельскохозяйственных удобрений, обработки почвы, сжигания топлива и биомассы, при производстве кислот и нейлона в химической промышленности. Кроме того, N2O выделяется в ходе ирригации и из сточных вод. О совсем новых источниках оксида азота(1) сообщает уже знакомый нам нобелевский лауреат П. Крутцен:

приблизительно 3% от глобального источника N2O составляет его поток с поверхности бассейнов рыборазводных заводов, широко распространенных в Западной Европе и Юго-Восточной Азии; еще около ОД Мт ЫгО/год попадает в атмосферу в результате таяния вечной мерзлоты — маленький, но весьма «перспективный» в свете глобального потепления источник.

В тропосфере N2O образуется и разрушается в реакциях с одним и тем же реагентом — возбужденным атомарным кислородом 0(1D).

В настоящее время, из-за отсутствия ограничений на использование N2O, оксид азота(1) стал основным озоноразрушающим газом, сменив в этой малопочетной роли ограниченные Монреальским протоколом ХФУ.

Многочисленные ХФУ использовались и используются в качестве хладагентов в холодильных установках (ХФУ-11, -12, -115, -22, -123, -125, -134а), распылителей в аэрозольных упаковках (ХФУ-11, -12, -22, -124, -134а), пенообразователей (ХФУ-11, -12, -114, -22, -123, -124, -141b, -142b, -152а), растворителей (ХФУ-113, -123, -141b, -142b). Особая роль у бромсо

держащих химикатов (галоны-1211 и -1301) — они были до последнего времени незаменимы при тушении пожаров.

Чтобы получить представление о «парниковой активности» вышеперечисленных газов, приведем фрагменты таблицы значений потенциала глобального потепления (о нем упоминалось ранее).

Таблица 2. Потенциалы глобального потепления (ПГП) некоторых газов, присутствующих в воздухе (Источник: Отчет 2007 г. Межправительственной группы

экспертов по изменению климата)

Газ

Каждому газу соответствуют три значения потенциала глобального потепления для разных периодов времени. Это связано с тем, что газы имеют неодинаковое «время жизни», например для СОг и N2O оно составляет -100 и 114 лет, для

метана — в среднем около 11 лет, а для фреона-22 — 12 лет.

Как видно из таблицы 2, потенциалы глобального потепления рукотворных ХФУ в сотни, тысячи, а иногда и десятки тысяч раз превосходят потенциал «эталонного» СОг. Тем не менее суммарный их вклад в усиление парникового эффекта значительно уступает вкладу углекислого газа. Объяснение этому то же, что и в случае с метаном: менее «вредных» молекул СОг в атмосфере в миллионы и миллиарды раз больше, чем молекул ХФУ. Если вспомнить о том, что ежегодный прирост производства, а значит в конечном итоге и выбросов отдельных ХФУ, достигал 10- 15%, и концентрация ХФУ в атмосфере удваивалась каждые 6-8 лет, то настигнуть лидера во вполне обозримом будущем им помешали только ограничения Монреальского протокола.

И еще несколько слов о двух атмосферных долгожителях. Первый из них гексафторид серы SFe («электрический газ»), широко используемый в качестве изолятора и теплоносителя

в высоковольтной электронике, в электронной и металлургической промышленности, а также в качестве хладагента. Второй — тетрафторметан CF4 (фреон -14) тоже применяется в микроэлектронике и иногда как низкотемпературный хладагент. Из-за химической пассивности оба имеют очень большое «время жизни», и при наличии высоких значений ПГП (см. табл. 2) в течение всего «времени жизни» (т. е. 3200 и 50 000 лет для SF6 и CF4, соответственно) будут способствовать глобальному потеплению.

Джонатан Свифт однажды заметил: «Причина великих событий, как и источники великих рек, часто бывет очень мала». Казалось бы, небольшое (в сравнении с мощью природных стихий) усиление парникового эффекта, вызванное хозяйственной деятельностью человека, тем не менее ощутимо сказывается на климате нашей планеты.

Однако пора обсудить как «распоряжается» климатическая система поступающей от Солнца радиацией.