Петр Образцов: Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Ситуация с глобальным потеплением и Киотским протоколом повторяет страшилку про озоновую дыру. По поводу образования зон с низкой концентрацией озона, который спасает нас от губительного ультрафиолета, тоже ломалось множество копий, карьер и судеб. Надувание озонового пузыря привело к подписанию Монреальского протокола о сокращении производства фреонов, которые якобы убивают этот самый озон. В результате баллончики с дезодорантами стали наполнять опаснейшей, горючей пропан-бутановой смесью, а компрессоры холодильников заполнять более дорогими веществами. А начиналось это так.

В 1973 году в Калифорнийском университете химики Марио Молина и Шерри Роуленд обнаружили, что некие соединения хлорфторуглероды (ХФУ, или фреоны), путешествуя по атмосфере, способны в конце концов достигать находящегося в стратосфере озонового слоя. На высоте от поверхности земли 15~50 километров ХФУ могут реагировать с озоном и таким образом уменьшать толщину этого слоя. Дело в том, что это очень прочные соединения, не взаимодействующие «по дороге» к озоновому слою практически ни с какими веществами — большинство других веществ окислилось бы атмосферным кислородом или разрушилось под действием солнечного света. За эту историю сразу же ухватились зеленые.

Важно, что хлорфторуглероды — не какая-нибудь небывалая экзотика, а широко использовавшиеся тогда в промышленности и быту продукты. Потрясающая инертность ХФУ сделала их идеальными веществами для заполнения аэрозольных баллончиков и систем охлаждения в холодильниках. ХФУ не ядовиты, не горючи, не пахнут, быстро улетучиваются — что еще нужно для пульверизаторов с дезодорантом или пеной для бритья!

Через несколько лет состоялась Международная конференция по проблеме истощения озона (в рамках Программы ООН по сохранению окружающей среды). Вскоре сотрудники НАСА объявили о сокращении озонового слоя на 1 %, а в середине 80-х годов прошлого века наконец-то обнаружилась озоновая «дыра» (область малого содержания озона) над Антарктидой. И в 1989 году вступает в силу Монреальский протокол, требующий прекратить производство ХФУ к 2010 году.

Первооткрыватели разрушающего действия фреонов на озоновый слой — Молина, Роуланд и Крутцен (Германия) — получили в 1996 году Нобелевскую премию по химии. Вполне заслуженно, так как претензии в этой истории могут быть предъявлены не к химии, а к «экологическим» выводам. С точки зрения химии процесс взаимодействия озона O 3с ХФУ в общем выглядит так:

Видно, что хлор играет роль катализатора реакции распада озона.

Кроме зеленых, на борьбе с ХФУ сумели сделать себе имя и политики, особенно в США, где одним из ведущих противников этих газов стал сенатор Ал Гор.

Правда, юридическое образование позволяет ему разбираться во фреонах не лучше, чем свинье в апельсинах, а Сталину в языкознании. Но неужели у этой теории не было противников? Конечно, были — прежде всего промышленники. Знаменитая компания «Дюпон» (о ней кое-что сказано и в главе 16), производившая подавляющее большинство фреонов, очень даже спорила с учеными. Однако очевидная заинтересованность фирмы всегда вызывала недоверие к ее аргументам, и зеленые снова победили — фирма «Дюпон» практически прекратила выпуск ХФУ.

Но мы на фирме «Дюпон» не служим и имеем полное право попробовать объективно разобраться в этих аргументах. Первый, и естественный, вопрос вызывает появление дыры именно над Антарктидой — при чем тут дезодоранты, это просто смех, в Антарктиде количество полярников и дезодорантов очень даже невелико! И холодильников с фреоном там примерно столько же, сколько в одной российской пятиэтажке, если не меньше, ведь хранить продукты можно прямо в снегу. Обычным ответом зеленых являются рассуждения о циркуляции атмосферных масс, переносе и так далее. Однако перенос «дыры» из одного пункта в другой больше всего походит на перетаскивание ямы из одного конца садового участка к другому. Кроме того, выяснилось, что виноваты не хлорфторуглероды, а просто хлор или хлорсодержащие соединения, — это видно из приведенной выше системы уравнений. А также закись и двуокись азота, выделяемые автомобилями или образующиеся при распаде удобрений.

Однако хлор появляется в атмосфере далеко не только из баллончиков! При извержении среднего вулкана в атмосферу выбрасывается чудовищное количество хлористого водорода. При одном-един-ственном извержении образуется намного больше хлора, чем можно выпустить ХФУ из всех продающихся за год баллончиков и холодильников. По всей видимости, истоньшение озонового слоя является чисто временным и случайным явлением, связанным с максимумами солнечной активности и космического излучения. И самое главное. Уже вскоре после обнаружения возможной вины ХФУ ученые начали интересоваться содержанием фреонов в атмосфере до начала промышленного производства этих веществ, то есть до 30-х годов прошлого столетия. Для измерения этого содержания в еще более далекие годы исследователи изучали состав воздуха в старинных запечатанных бутылях, в запаянных колбах песочных часов и алхимических ретортах. Ничего особо интересного получено не было, возможно, из-за низкой чувствительности аппаратуры. Но зато в пузырьках воздуха, вмороженных в антарктический лед около тысячи лет тому назад, были обнаружены пресловутые ХФУ в количествах, вполне сравнимых с современными!