Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"CFCs" перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях единственного числа, см. CFC (значения) .

Хлорфторуглероды ( CFC ) и гидрохлорфторуглероды ( HCFC ) представляют собой полностью или частично галогенированные парафиновые углеводороды, содержащие только углерод (C), водород (H), хлор (Cl) и фтор (F), полученные как летучие производные метана , этана и пропан . Они также широко известны под торговой маркой DuPont Freon .

Самый распространенный представитель - дихлордифторметан (R-12 или фреон-12). Многие CFC широко используются в качестве хладагентов , пропеллентов (в аэрозолях) и растворителей. Поскольку ХФУ способствуют разрушению озонового слоя в верхних слоях атмосферы , производство таких соединений было прекращено в соответствии с Монреальским протоколом , и они заменяются другими продуктами, такими как гидрофторуглероды (ГФУ) [1], включая R-410A и R-134a. . [2] [3]

Структура, свойства и производство [ править ]

Основная статья: Фторорганическая химия

Как и в более простых алканах , углерод в CFC связан с тетраэдрической симметрией. Поскольку атомы фтора и хлора сильно отличаются по размеру и эффективному заряду от водорода и друг от друга, полученные из метана CFC отклоняются от идеальной тетраэдрической симметрии. [4]

Физические свойства CFCs и HCFCs настраиваются путем изменения количества и идентичности атомов галогена . Как правило, они летучие, но менее летучие, чем их родительские алканы. Снижение летучести объясняется молекулярной полярностью, индуцированной галогенидами , которая вызывает межмолекулярные взаимодействия. Таким образом, метан кипит при -161 ° C, тогда как фторметаны кипят между -51,7 (CF 2 H 2 ) и -128 ° C (CF 4). ХФУ имеют еще более высокие температуры кипения, потому что хлорид даже более поляризуем, чем фторид. Из-за своей полярности CFC являются полезными растворителями, а их точки кипения делают их пригодными в качестве хладагентов. ХФУ гораздо менее горючие, чем метан, отчасти потому, что они содержат меньше связей С-Н, а отчасти потому, что в случае хлоридов и бромидов высвобождающиеся галогениды гасят свободные радикалы, поддерживающие пламя.

Плотность CFC выше, чем у их соответствующих алканов. Обычно плотность этих соединений коррелирует с количеством хлоридов.

ХФУ и ГХФУ обычно производятся путем галогенового обмена, начиная с хлорированных метанов и этанов. Показательным является синтез хлордифторметана из хлороформа :

HCCl 3 + 2 HF → HCF 2 Cl + 2 HCl

Бромированные производные образуются в результате свободнорадикальных реакций гидрохлорфторуглеродов с заменой связей CH на связи C-Br. Показательно получение анестетика 2-бром-2-хлор-1,1,1-трифторэтана («галотана»):

CF 3 CH 2 Cl + Br 2 → CF 3 CHBrCl + HBr

Приложения [ править ]

ХФУ и ГХФУ используются в различных областях из-за их низкой токсичности, реакционной способности и воспламеняемости. Каждая перестановка фтора, хлора и водорода на основе метана и этана была изучена, и большинство из них были коммерциализированы. Кроме того, известно множество примеров более высоких количеств углерода, а также родственных соединений, содержащих бром. Применения включают хладагенты , пенообразователи , аэрозольные пропелленты в медицине и обезжиривающие растворители.

Миллиарды килограммов хлордифторметана производятся ежегодно в качестве прекурсора тетрафторэтилена , мономера, который превращается в тефлон . [5]

Классы соединений, номенклатура [ править ]

  • Хлорфторуглероды (CFC): полученные из метана и этана эти соединения имеют формулы CCl m F 4-m и C 2 Cl m F 6-m , где m не равно нулю.
  • Гидрохлорфторуглероды (ГХФУ): полученные из метана и этана эти соединения имеют формулу CCl m F n H 4 − m − n и C 2 Cl x F y H 6 − x − y , где m, n, x и y отличны от нуля.
  • и бромфторуглероды имеют формулы, аналогичные CFC и HCFC, но также включают бром.
  • Гидрофторуглероды (ГФУ): полученные из метана , этана , пропана и бутана , эти соединения имеют соответствующие формулы CF m H 4-m , C 2 F m H 6-m , C 3 F m H 8-m и C 4 F m H 10 − m , где m отлично от нуля.

Система нумерации [ править ]

Основная статья: Хладагент § Хладагенты по классам и номерам R

Для фторированных алканов должна использоваться специальная система нумерации с префиксом Freon-, R-, CFC- и HCFC-, где крайнее правое значение указывает количество атомов фтора, следующее значение слева - количество атомов водорода плюс 1, а следующее значение слева - это количество атомов углерода за вычетом единицы (нули не указаны), а остальные атомы - это хлор .

Фреон-12, например, обозначает производное метана (только два числа), содержащее два атома фтора (вторые 2) и не содержащее водорода (1-1 = 0). Следовательно, это CCl 2 F 2 .

Еще одно уравнение, которое можно применить для получения правильной молекулярной формулы соединений класса CFC / R / Freon, - это взять нумерацию и добавить к ней 90. Полученное значение даст количество атомов углерода в качестве первой цифры, вторая цифра дает количество атомов водорода, а третья цифра дает количество атомов фтора. Остальные неучтенные углеродные связи заняты атомами хлора. Значение этого уравнения всегда представляет собой трехзначное число. Простым примером является CFC-12, который дает: 90 + 12 = 102 -> 1 углерод, 0 атомов водорода, 2 атома фтора и, следовательно, 2 атома хлора, что дает CCl 2 F 2.. Основное преимущество этого метода определения молекулярного состава по сравнению с методом, описанным в предыдущем абзаце, состоит в том, что он дает количество атомов углерода в молекуле.

Фреоны, содержащие бром, обозначены четырьмя цифрами. Изомеры , которые являются общими для производных этана и пропана, обозначаются буквами после цифр:

Основные ХФУ
Систематическое названиеОбщее / тривиальное
имя (а), код		Точка кипения (° C)Формула
ТрихлорфторметанФреон-11, R-11, CFC-1123,77CCl 3 F
ДихлордифторметанФреон-12, R-12, CFC-12-29,8CCl 2 F 2
ХлортрифторметанФреон-13, R-13, CFC-13−81CClF 3
ДихлорфторметанR-21, ГХФУ-218.9CHCl 2 F
ХлордифторметанR-22, ГХФУ-22-40,8CHClF 2
ХлорфторметанФреон 31, R-31, ГХФУ-31−9,1CH 2 ClF
БромхлордифторметанBCF, Галон 1211, H-1211, Фреон 12B1−3,7CBrClF 2
1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтанФреон 113, R-113, CFC-113, 1,1,2-Трихлортрифторэтан47,7Cl 2 FC-CClF 2
1,1,1-трихлор-2,2,2-трифторэтанФреон 113а, R-113а, CFC-113а45,9Cl 3 C-CF 3
1,2-дихлор-1,1,2,2-тетрафторэтанФреон 114, R-114, CFC-114, дихлортетрафторэтан3.8ClF 2 C-CClF 2
1-хлор-1,1,2,2,2-пентафторэтанФреон 115, R-115, CFC-115, хлорпентафторэтан−38ClF 2 C-CF 3
2-хлор-1,1,1,2-тетрафторэтанR-124, ГХФУ-124−12CHFClCF 3
1,1-дихлор-1-фторэтанR-141b, ГХФУ-141b32Cl 2 FC-CH 3
1-хлор-1,1-дифторэтанR-142b, ГХФУ-142b-9,2ClF 2 C-CH 3
Тетрахлор-1,2-дифторэтанФреон 112, R-112, CFC-11291,5CCl 2 FCCl 2 F
Тетрахлор-1,1-дифторэтанФреон 112а, R-112a, CFC-112a91,5CClF 2 CCl 3
1,1,2-трихлортрифторэтанФреон 113, R-113, CFC-11348CCl 2 FCClF 2
1-бром-2-хлор-1,1,2-трифторэтанГалон 2311a51,7CHClFCBrF 2
2-бром-2-хлор-1,1,1-трифторэтанГалон 231150,2CF 3 CHBrCl
1,1-дихлор-2,2,3,3,3-пентафторпропанR-225ca, ГХФУ-225ca51CF 3 CF 2 CHCl 2
1,3-дихлор-1,2,2,3,3-пентафторпропанR-225cb, ГХФУ-225cb56CClF 2 CF 2 CHClF

Реакции [ править ]

Наиболее важная реакция [ править ] от ХФУ является фото-индуцированной разрезка из связи С-Cl:

CCl 3 F → CCl 2 F . + Кл .

Атом хлора, часто обозначаемый как Cl . , ведет себя совсем иначе, чем молекула хлора (Cl 2 ). Радикальный Cl . является долгоживущим в верхних слоях атмосферы, где он катализирует превращение озона в O 2 . Озон поглощает УФ-В излучение, поэтому его истощение позволяет большему количеству этого высокоэнергетического излучения достигать поверхности Земли. Атомы брома - еще более эффективные катализаторы; следовательно, бромированные CFC также подлежат регулированию.

Воздействие парниковых газов [ править ]

Влияние парниковых газов в атмосфере на потепление за последние годы существенно возросло. Увеличение количества углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива является самым большим общим фактором. Относительно меньшее, но значительное воздействие потепления от выбросов наиболее массово производимых CFC (CFC11 и CFC12) будет сохраняться в течение многих последующих десятилетий в будущем. [6]

ХФУ были выведены из обращения в рамках Монреальского протокола из-за их участия в разрушении озонового слоя .

Однако воздействие ХФУ на атмосферу не ограничивается их ролью как озоноразрушающих химикатов. Инфракрасные полосы поглощения предотвращают утечку тепла на этой длине волны из атмосферы Земли. CFC имеют самые сильные полосы поглощения от связей CF и C-Cl в спектральной области 7,8–15,3 мкм [7], называемой «атмосферным окном» из-за относительной прозрачности атмосферы в этой области. [8]

Сила полос поглощения CFC и уникальная восприимчивость атмосферы на длинах волн, на которых поглощаются CFC (на самом деле все ковалентные соединения фтора) [9], создают «супер» парниковый эффект от CFC и других инертных фторсодержащих газов, таких как перфторуглероды , HFC , ГХФУ , бромфторуглероды , SF 6 и NF 3 . [10] Поглощение «атмосферного окна» усиливается низкой концентрацией каждого отдельного CFC. Поскольку CO 2близок к насыщению с высокими концентрациями и небольшим количеством инфракрасных полос поглощения, радиационный баланс и, следовательно, парниковый эффект имеют низкую чувствительность к изменениям концентрации CO 2 ; [11] повышение температуры примерно логарифмическое. [12] И наоборот, низкая концентрация CFC позволяет их эффекту линейно увеличиваться с массой [10], так что хлорфторуглероды являются парниковыми газами с гораздо более высоким потенциалом усиления парникового эффекта, чем CO 2 .

Группы активно утилизируют устаревшие ХФУ, чтобы уменьшить их воздействие на атмосферу. [13]

По данным НАСА, в 2018 году дыра в озоновом слое начала восстанавливаться в результате запрета на ХФУ. [14]

История [ править ]

Тетрахлорметан (CCl 4 ) использовался в огнетушителях и стеклянных «противопожарных гранатах» с конца девятнадцатого века примерно до конца Второй мировой войны . Эксперименты с хлоралканами для тушения огня на военных самолетах начались, по крайней мере, еще в 1920-х годах. Фреон - это торговое название группы ХФУ, которые используются в основном в качестве хладагентов , но также используются в пожаротушении и в качестве пропеллентов в аэрозольных баллончиках . Бромметан широко используется в качестве фумиганта. Дихлорметан - универсальный промышленный растворитель.

Бельгийский ученый Фредерик Свартс стал пионером синтеза ХФУ в 1890-х годах. Он разработал эффективный обменный агент для замены хлорида в четыреххлористом углероде фторидом для синтеза CFC-11 (CCl 3 F) и CFC-12 (CCl 2 F 2 ).

В конце 1920-х годов Томас Мидгли-младший усовершенствовал процесс синтеза и возглавил попытку использовать CFC в качестве хладагента для замены аммиака (NH 3 ), хлорметана (CH 3 Cl) и диоксида серы (SO 2 ), которые являются токсичными. но были в общем пользовании. При поиске нового хладагента к составу предъявлялись следующие требования: низкая температура кипения , низкая токсичность и отсутствие химической активности. На демонстрации для Американского химического общества Мидгли ярко продемонстрировал все эти свойства, вдыхая вдох и используя его, чтобы задуть свечу [15] в 1930 году [16].[17]

Коммерческая разработка и использование [ править ]

Во время Второй мировой войны в военных самолетах стандартно использовались различные хлоралканы, хотя эти первые галоны отличались чрезмерной токсичностью. Тем не менее, после войны они постепенно стали более распространенными и в гражданской авиации. В 1960-х годах стали доступны фторалканы и бромфторалканы, которые быстро были признаны высокоэффективными противопожарными материалами. Ранние исследования галона 1301 проводились под эгидой вооруженных сил США, а галон 1211изначально в основном разрабатывалась в Великобритании. К концу 1960-х годов они были стандартом для многих применений, где водяные и порошковые огнетушители представляли угрозу повреждения охраняемого имущества, включая компьютерные залы, телекоммуникационные коммутаторы, лаборатории, музеи и коллекции произведений искусства. Начиная с военных кораблей , в 1970-х годах, бромфторалканы также постепенно стали ассоциироваться с быстрым тушением серьезных пожаров в замкнутых пространствах с минимальным риском для персонала.

К началу 1980-х годов бромфторалканы широко использовались на самолетах, кораблях и больших транспортных средствах, а также в компьютерном оборудовании и галереях. Однако начинает выражаться озабоченность по поводу воздействия хлоралканов и бромалканов на озоновый слой . Венская конвенция об охране озонового слоя не покрывала bromofluoroalkanes , как считались, в то время, что аварийный сброс системы пожаротушения был слишком мал по объему , чтобы произвести значительное влияние, и слишком важен для безопасности человека для ограничения.

Регламент [ править ]

С конца 1970-х годов использование ХФУ строго регулируется из-за их разрушительного воздействия на озоновый слой . После развития его электронного детектора захвата , Джеймс Лавлок был первым , чтобы обнаружить широкое присутствие ХФУ в воздухе, находя мольную долю 60 п.п. ХФУ-11 по Ирландии. В ходе самофинансируемой исследовательской экспедиции, закончившейся в 1973 году, Лавлок продолжил измерения ХФУ-11 как в Арктике, так и в Антарктике, обнаружив присутствие газа в каждой из 50 собранных проб воздуха и заключив, что ХФУ не опасны для окружающей среды. . Тем не менее, эксперимент предоставил первые полезные данные о присутствии ХФУ в атмосфере. Ущерб, нанесенный ХФУ, обнаружили Шерри Роуленд и Марио Молина.кто, прослушав лекцию по теме работы Лавлока, приступил к исследованию, результатом которого стала первая публикация, предполагающая связь в 1974 году. Оказывается, одна из самых привлекательных особенностей ХФУ - их низкая реактивность - является ключом к их наиболее разрушительным эффектам . Отсутствие реактивности ХФУ дает им срок жизни, который может превышать 100 лет, что дает им время для диффузии в верхние слои стратосферы . [18] Оказавшись в стратосфере, солнечное ультрафиолетовое излучение достаточно сильно, чтобы вызвать гомолитическийразрыв связи C-Cl. В 1976 году в соответствии с Законом о контроле за токсичными веществами EPA запретило коммерческое производство и использование CFCS и аэрозольных пропеллентов. Позже это было заменено более широким постановлением EPA в соответствии с Законом о чистом воздухе для решения проблемы истощения стратосферного озона. [19]

Прогноз НАСА стратосферного озона в единицах Добсона , если бы хлорфторуглероды не были запрещены. Анимированная версия .

К 1987 году в ответ на резкое сезонное истощение озонового слоя над Антарктикой дипломаты в Монреале заключили договор, Монреальский протокол , который призывал к резкому сокращению производства ХФУ. 2 марта 1989 г. 12 стран Европейского сообщества согласились запретить производство всех ХФУ к концу века. В 1990 году дипломаты встретились в Лондоне и проголосовали за значительное усиление Монреальского протокола, призвав к полной ликвидации ХФУ к 2000 году. К 2010 году ХФУ также должны были быть полностью исключены из развивающихся стран.

Тенденции развития озоноразрушающего газа

Поскольку для стран, присоединившихся к договору, доступны только ХФУ, полученные из вторичной переработки, цены на них значительно выросли. Прекращение производства по всему миру должно положить конец контрабанде этого материала. Тем не менее, существуют текущие проблемы контрабанды ХФУ, как это было признано Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) в отчете 2006 года под названием «Незаконная торговля озоноразрушающими веществами». По оценкам ЮНЕП, в середине 1990-х годов через черный рынок прошло от 16 000 до 38 000 тонн ХФУ. Согласно отчету, от 7000 до 14000 тонн ХФУ ежегодно контрабандным путем ввозятся в развивающиеся страны. Азиатские страны являются странами с наибольшим объемом контрабанды; по состоянию на 2007 год на Китай, Индию и Южную Корею приходилось около 70% мирового производства ХФУ [20].Позднее Южная Корея запретила производство ХФУ в 2010 году. [21] Также были изучены возможные причины продолжения контрабанды ХФУ: в отчете отмечалось, что многие запрещенные продукты, производящие ХФУ, имеют длительный срок службы и продолжают действовать. Стоимость замены оборудования этих предметов иногда бывает дешевле, чем установка на них более безопасного для озона прибора. Кроме того, контрабанда ХФУ не считается серьезной проблемой, поэтому предполагаемые штрафы за контрабанду невелики. В 2018 году внимание общественности было привлечено к вопросу о том, что в неизвестном месте в Восточной Азии примерно с 2012 года производилось примерно 13000 метрических тонн ХФУ в год в нарушение протокола. [22] [23] Хотя возможен постепенный отказ от ХФУ, предпринимаются усилия для решения этих текущих проблем несоблюдения.

Ко времени подписания Монреальского протокола стало понятно, что преднамеренные и случайные сбросы во время испытаний и технического обслуживания системы составляли значительно большие объемы, чем аварийные сбросы, и, следовательно, галоны были включены в договор, хотя и со многими исключениями.

Нормативный пробел [ править ]

Хотя производство и потребление ХФУ регулируется Монреальским протоколом, выбросы из существующих банков ХФУ этим соглашением не регулируются. По оценкам, в 2002 году в существующих продуктах, таких как холодильники, кондиционеры, аэрозольные баллончики и т. Д., Содержалось около 5791 килотонн ХФУ. [24] Приблизительно одна треть этих ХФУ, по прогнозам, будет выброшена в течение следующего десятилетия, если не будут приняты меры, что создаст угрозу как для озонового слоя, так и для климата. [25] Часть этих ХФУ можно безопасно улавливать и уничтожать.

Регулирование и DuPont [ править ]

В 1978 году Соединенные Штаты запретили использование ХФУ, таких как фреон, в аэрозольных баллончиках, что положило начало длинной серии нормативных актов против их использования. Срок действия критического патента DuPont на производство фреона («Процесс фторирования галогенуглеводородов», патент США № 3258500) истекал в 1979 году. Вместе с другими промышленными аналогами DuPont сформировала лоббистскую группу «Альянс за ответственную политику в отношении ХФУ» для борьбы с правила использования озоноразрушающих соединений. [26] В 1986 году DuPont, имея в руках новые патенты, изменила свою прежнюю позицию и публично осудила ХФУ. [27] Представители DuPont выступили перед Монреальским протоколом, призывая запретить ХФУ во всем мире, и заявили, что их новые ГХФУ удовлетворят мировой спрос на хладагенты.[27]

Поэтапный отказ от CFC [ править ]

Использование некоторых хлоралканов в качестве растворителей для крупномасштабных применений, таких как химчистка, было прекращено, например, директивой IPPC по парниковым газам в 1994 году и директивой ЕС по летучим органическим соединениям (VOC) в 1997 году. Разрешено хлорфторалкан используется только в медицинских целях.

Использование бромфторалканов в значительной степени прекращено, а владение оборудованием для их использования запрещено в некоторых странах, таких как Нидерланды и Бельгия, с 1 января 2004 года на основании Монреальского протокола и руководящих принципов Европейского союза.

Производство новых запасов прекратилось в большинстве (возможно, во всех) странах в 1994 году. [ Необходима цитата ] Однако многие страны по-прежнему требуют, чтобы самолеты были оснащены системами пожаротушения с использованием галона, потому что для этого применения не было обнаружено безопасной и полностью удовлетворительной альтернативы. Есть также несколько других узкоспециализированных применений. Эти программы рециркулируют галоны через «банки галонов», координируемые Halon Recycling Corporation [28], чтобы гарантировать, что выбросы в атмосферу происходят только в случае реальной чрезвычайной ситуации, и для сохранения оставшихся запасов.

Временной заменой ХФУ являются гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), которые разрушают стратосферный озон, но в гораздо меньшей степени, чем ХФУ. [29] В конечном итоге гидрофторуглероды (ГФУ) заменят ГХФУ. В отличие от ХФУ и ГХФУ, ГФУ имеют озоноразрушающий потенциал (ОРС) 0. [30] DuPont начала производить гидрофторуглероды в качестве альтернативы фреону в 1980-х годах. К ним относятся хладагенты Suva и пропелленты Dymel. [31] Природные хладагенты - это экологически безопасные решения, которые пользуются все большей поддержкой со стороны крупных компаний и правительств, заинтересованных в сокращении выбросов глобального потепления от холодильного оборудования и кондиционирования воздуха.

Поэтапный отказ от ГФУ и ГХФУ [ править ]

Гидрофторуглероды включены в Киотский протокол и регулируются Кигалийской поправкой к Монреальскому протоколу [32] из-за их очень высокого потенциала глобального потепления и признания вклада галогенуглеродов в изменение климата. [33]

21 сентября 2007 года около 200 стран согласились полностью ускорить ликвидацию гидрохлорфторуглеродов к 2020 году на саммите в Монреале, спонсируемом ООН . Развивающимся странам был дан срок до 2030 года. Многие страны, такие как США и Китай , которые ранее сопротивлялись таким усилиям , согласились с графиком ускоренного отказа. [34]

Разработка альтернатив CFC [ править ]

Работа над альтернативами хлорфторуглеродам в хладагентах началась в конце 1970-х годов после публикации первых предупреждений об ущербе для стратосферного озона.

Гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) менее стабильны в нижних слоях атмосферы, что позволяет им распадаться до достижения озонового слоя. Тем не менее, значительная часть ГХФУ разрушается в стратосфере, и они способствовали накоплению там большего количества хлора, чем предполагалось изначально. Более поздние альтернативы, в которых отсутствует хлор, гидрофторуглероды (ГФУ) имеют еще более короткий срок службы в нижних слоях атмосферы. [29] Одно из этих соединений, HFC-134a., использовались вместо CFC-12 в автомобильных кондиционерах. Углеводородные хладагенты (смесь пропана и изобутана) также широко использовались в мобильных системах кондиционирования воздуха в Австралии, США и многих других странах, поскольку они обладали превосходными термодинамическими свойствами и особенно хорошо работали при высоких температурах окружающей среды. 1,1-дихлор-1-фторэтан (HCFC-141b) заменил HFC-134a из-за его низких значений ODP и GWP. И в соответствии с Монреальским протоколом, HCFC-141b , как предполагается, будет прекращено полностью и заменяется нулевым ODP вещества , такие как циклопентан, ГФО и HFC-345a до января 2020 года [ править ]

Среди природных хладагентов (наряду с аммиаком и диоксидом углерода) углеводороды оказывают незначительное воздействие на окружающую среду, а также используются во всем мире в бытовых и коммерческих холодильных установках и становятся доступными в новых кондиционерах сплит-систем. [35] Различные другие растворители и методы заменили использование ХФУ в лабораторной аналитике. [36]

В дозированных ингаляторах (MDI) в качестве пропеллента был разработан не влияющий на озон заменитель, известный как « гидрофторалкан ». [37]

Приложения и замены для CFC
ЗаявлениеРанее использованный CFCЗамена
Холодильное оборудование и кондиционированиеCFC-12 (CCl 2 F 2 ); CFC-11 (CCl 3 F); CFC-13 (CClF 3 ); ГХФУ-22 (CHClF 2 ); CFC-113 (Cl 2 FCCClF 2 ); CFC-114 (CClF 2 CClF 2 ); CFC-115 (CF 3 CClF 2 );ГФУ-23 ( 3 швейцарских франка ) ; ГФУ-134а (CF 3 CFH 2 ); HFC-507 ( азеотропная смесь 1: 1 HFC 125 (CF 3 CHF2) и HFC-143a (CF 3 CH 3 )); HFC 410 (азеотропная смесь 1: 1 HFC-32 (CF 2 H 2 ) и HFC-125 (CF 3 CF 2 H))
Пропелленты в лекарственных аэрозоляхCFC-114 (CClF 2 CClF 2 )ГФУ-134а (CF 3 CFH 2 ); ГФУ-227ea (CF 3 CHFCF 3 )
Пенообразователи для пенCFC-11 (CCl 3 F); CFC 113 (Cl 2 FCCClF 2 ); ГХФУ-141b (CCl 2 FCH 3 )ГФУ-245fa (CF 3 CH 2 CHF 2 ); ГФУ-365 mfc (CF 3 CH 2 CF 2 CH 3 )
Растворители, обезжиривающие и чистящие средстваCFC-11 (CCl 3 F); CFC-113 (CCl 2 FCClF 2 )Никто

Индикатор циркуляции океана [ править ]

Поскольку история концентраций ХФУ в атмосфере относительно хорошо известна, они являются важным ограничителем циркуляции океана. ХФУ растворяются в морской воде на поверхности океана и впоследствии переносятся в глубь океана. Поскольку ХФУ инертны, их концентрация во внутренней части океана просто отражает свертку их атмосферной эволюции во времени и океанской циркуляции и перемешивания.

Определение возраста океанской воды на основе индикаторов CFC и SF 6 [ править ]

Хлорфторуглероды (ХФУ) представляют собой антропогенные соединения, которые выбрасываются в атмосферу с 1930-х годов в различных областях, таких как кондиционирование воздуха, охлаждение, вспениватели в пенах, изоляционных материалах и упаковочных материалах, пропелленты в аэрозольных баллончиках и в качестве растворителей. [38] Попадание ХФУ в океан делает их чрезвычайно полезными в качестве временных индикаторов для оценки скорости и путей океанической циркуляции и процессов перемешивания. [39] Однако из-за ограничений производства ХФУ в 1980-х годах атмосферные концентрации ХФУ-11 и ХФУ-12 перестали расти, а соотношение ХФУ-11 к ХФУ-12 в атмосфере неуклонно снижалось, что привело к водному датированию водных масс более проблематично. [39]Кстати, с 1970-х годов производство и выброс гексафторида серы (SF 6 ) в атмосферу быстро увеличился. [39] Подобно ХФУ, SF 6 также является инертным газом и не подвержен химической или биологической активности океана. [40] Таким образом, использование ХФУ вместе с SF 6 в качестве индикатора решает проблемы датировки воды из-за снижения концентрации ХФУ.

Использование CFC или SF 6 в качестве индикатора циркуляции океана позволяет рассчитать скорости океанических процессов из-за зависящей от времени функции источника. Время, прошедшее с момента последнего контакта подземной водной массы с атмосферой, является возрастом, полученным с помощью индикатора. [41] Оценка возраста может быть получена на основе парциального давления отдельного соединения и отношения парциального давления CFC друг к другу (или SF 6 ). [41]

Методы датирования с частичным давлением и соотношением [ править ]

Возраст участка воды можно оценить по возрасту парциального давления CFC (pCFC) или возрасту парциального давления SF 6 (pSF 6 ). Возраст пробы воды по pCFC определяется как:

где [CFC] - измеренная концентрация CFC (пмоль кг -1 ), а F - растворимость газа CFC в морской воде как функция температуры и солености. [42] Парциальное давление CFC выражается в единицах 10–12 атмосфер или частях на триллион (ppt). [43] Измерения растворимости CFC-11 и CFC-12 были ранее измерены Warner и Weiss [43] Кроме того, измерение растворимости CFC-113 было измерено Bu и Warner [44], а SF 6 - Wanninkhof et al. . [45] и Bullister et al. [46] Вышеупомянутые авторы заявлений выразили растворимость (F) при общем давлении 1 атм как:

где F = растворимость, выраженная в моль л -1 или моль кг -1 атм -1 , T = абсолютная температура, S = соленость в частях на тысячу (ppt), a 1 , a 2 , a 3 , b 1 , b 2 , и b 3 - константы, которые должны быть определены методом наименьших квадратов для измерений растворимости. [44] Это уравнение получено из интегрированного уравнения Ван 'т Гоффа и логарифмической зависимости солености Сетченова. [44]

Можно отметить, что растворимость CFC увеличивается с понижением температуры примерно на 1% на градус Цельсия. [41]

Как только парциальное давление CFC (или SF 6 ) получено, оно затем сравнивается с атмосферными временными диаграммами для CFC-11, CFC-12 или SF 6, в которых pCFC напрямую соответствует году с таким же. Разница между соответствующей датой и датой сбора пробы морской воды - это средний возраст участка воды. [41] Возраст участка воды также может быть рассчитан с использованием отношения двух парциальных давлений CFC или отношения парциального давления SF 6 к парциальному давлению CFC. [41]

Безопасность [ править ]

Согласно их паспортам безопасности материалов, CFC и HCFC представляют собой бесцветные, летучие, нетоксичные жидкости и газы со слабым сладким эфирным запахом. Передержка при концентрациях 11% и более может вызвать головокружение, потерю концентрации, угнетение центральной нервной системы или сердечную аритмию . Пары вытесняют воздух и могут вызвать удушье в замкнутом пространстве. Несмотря на то, что они негорючие, их продукты сгорания включают плавиковую кислоту и родственные ей вещества. [47] Нормальное профессиональное воздействие оценивается в 0,07% и не представляет серьезного риска для здоровья. [48]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Изменение климата». Белый дом. 6 августа 2014 г.
  2. ↑ Миронов, О.Г. (1968). «Загрязнение моря углеводородами и его влияние на морские организмы» . Helgoländer Wissenschaftliche Meeresuntersuchungen . 17 (1–4): 335–339. Bibcode : 1968HWM .... 17..335M . DOI : 10.1007 / BF01611234 .
  3. ^ Договор об озоновом слое может решить проблему сверхзагрязняющих ГФУ. Архивировано 19 августа 2014 г. в Wayback Machine . rtcc.org. 15 июля 2014 г.
  4. ^ Зигемунд, Гюнтер и др. (2002) «Соединения фтора, органические» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_349
  5. ^ Россберг, М. и др. (2006) «Хлорированные углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a06_233.pub2
  6. ^ «Приложение 8.A» (PDF) . Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . п. 731.
  7. ^ Ротман, L; Гордон, ИП; Barbe, A .; Беннер, Д. Крис; Бернат, П.Ф .; Бирк, М .; Boudon, V .; Браун, LR; Campargue, A .; Чемпион, Ж.-П .; Chance, K .; Coudert, LH; Дана, В .; Деви, ВМ; Fally, S .; Flaud, J.-M .; Гамаш, RR; Goldman, A .; Jacquemart, D .; Kleiner, I .; Lacome, N .; Лафферти, WJ; Mandin, J.-Y .; Massie, ST; Михайленко, С.Н. Миллер, CE; Moazzen-Ahmadi, N .; Науменко, О.В. Никитин, А.В.; и другие. (2009). «База данных молекулярной спектроскопии HITRAN 2008» (PDF) . Журнал количественной спектроскопии и переноса излучения . 100 (9–10): 533–572. Bibcode : 2009JQSRT.110..533R . DOI : 10.1016 / j.jqsrt.2009.02.013 . Архивировано (PDF) из оригинала 03.04.2015.
  8. ^ Раманатан, V (1975). «Парниковый эффект из-за хлорфторуглеродов: климатические последствия». Наука . Новая серия. 190 (4209): 50–52. Bibcode : 1975Sci ... 190 ... 50R . DOI : 10.1126 / science.190.4209.50 . JSTOR 1740877 . S2CID 33736550 .  
  9. ^ Bera, Partha P .; Франциско, Джозеф С. и Ли, Тимоти Дж .; «Определение молекулярного происхождения глобального потепления»; Журнал физической химии ; 113 (2009), стр. 12694-12699.
  10. ^ а б Раманатан, V; Ю. Фэн (2009). «Загрязнение воздуха, парниковые газы и изменение климата: глобальные и региональные перспективы». Атмосферная среда . 43 (1): 37–50. Bibcode : 2009AtmEn..43 ... 37R . DOI : 10.1016 / j.atmosenv.2008.09.063 .
  11. ^ Харнунг, Свен Э. и Джонсон, Мэтью С .; Химия и окружающая среда , стр. 365 ISBN 1107021553 
  12. ^ Röhl, CM; Boğlu, D .; Brtihl, C. и Moortgat, GK; «Интенсивность инфракрасного диапазона и потенциалы глобального потепления CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , C 5 F 12 и C 6 F 14 »; Письма о геофизических исследованиях ; т. 22, нет. 7 (1995), стр. 815-818
  13. ^ «Один упускаемый из виду способ борьбы с изменением климата? Утилизируйте старые ХФУ» . Окружающая среда . 2019-04-29 . Проверено 30 апреля 2019 .
  14. ^ Самсон Reiny (4 января 2018). «Исследование НАСА: первое прямое доказательство восстановления озоновой дыры из-за запрета на химические вещества» . НАСА.
  15. ↑ Беллис, Мэри. Фреон . Inventors.about.com
  16. ^ Карлайл, Родни (2004). Научно-американские изобретения и открытия , стр. 351. John Wiley & Songs, Inc., Нью-Джерси. ISBN 0-471-24410-4 . 
  17. ↑ McNeill, JR (2001) Something New Under the Sun: An Environmental History of the Twtieth Century World New York: Norton, xxvi, 421 pp. (По обзору в Журнале политической экологии, заархивированном 28 марта 2004 г. на Wayback Машина )
  18. ^ Ли, Бинг-Сун; Чиу, Чунг-Биау (октябрь 2008 г.). «Связь метеорологических и антропогенных факторов с измерениями временных рядов концентраций CFC-11, CFC-12 и CH3CCl3 в городской атмосфере». Атмосферная среда . 42 (33): 7707. Bibcode : 2008AtmEn..42.7706L . DOI : 10.1016 / j.atmosenv.2008.05.042 .
  19. ^ Auer, Чарльз, Фрэнк Ковер, Джеймс Aidala, Marks Greenwood. «Токсичные вещества: полвека прогресса». Ассоциация выпускников EPA. Март 2016 г.
  20. ↑ «Незаконная торговля озоноразрушающими веществами». Архивировано 22 марта 2012 г. в Wayback Machine . Программа ООН по окружающей среде . 2007. Интернет. 3 апреля 2011 г.
  21. ^ Южная Корея запретит импорт и производство фреона и галонов в 2010 г. Архивировано 10 августа 2014 г., Wayback Machine . Информационное агентство Yonhap. 23 декабря 2009 г.
  22. ^ "Ozonkiller: Ein verbotener Stoff in der Atmosphäre - WELT" . Welt.de (на немецком языке) . Проверено 18 мая 2018 .
  23. ^ «Причиной может быть увеличение выбросов химических веществ, образующих озоновые дыры, и таинственный источник в Восточной Азии» . Independent.co.uk . Проверено 18 мая 2018 .
  24. ^ Кэмпбелл, Ник и др. «ГФУ и ПФУ: текущее и будущее предложение, спрос и выбросы, плюс выбросы ХФУ, ГХФУ и галонов» , гл. 11 в специальном отчете МГЭИК / ГТОЭО: Защита озонового слоя и глобальной климатической системы
  25. ^ Хлорфторуглерод: Внимания климата угрозы, EESI Конгресс США Брифинг в архиве 2009-12-04 на Wayback Machine . Eesi.org. Проверено 24 сентября 2011 года.
  26. ^ Desombre, ER, 2000: Внутренние источники международной экологической политики: промышленность, экологи и сила США. MIT Press. СБН: 9780262041799. стр. 93.
  27. ^ a b «Этика стратегии Du Pont CFC 1975–1995», Смит Б. Журнал деловой этики , том 17, номер 5, апрель 1998 г., стр. 557–568 (12)
  28. ↑ Добро пожаловать в Halon Corporation. Архивировано 19 сентября 2009 г. в Wayback Machine . Halon.org. Проверено 24 сентября 2011 года.
  29. ^ a b Prinn, RG; Вайс, РФ; Fraser, PJ; Симмондс, PG; Каннольд, DM; Аля, ФН; O'Doherty, S .; Salameh, P .; Миллер, BR; Huang, J .; Ван, RHJ; Хартли, Делавэр; Harth, C .; Стил, LP; Sturrock, G .; Мидгли, PM; Маккаллох, А. (27 июля 2000 г.). "История химически и радиационно важных газов в воздухе, выделенных из ALE / GAGE ​​/ AGAGE" . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 105 (D14): 17751–17792. Bibcode : 2000JGR ... 10517751P . DOI : 10.1029 / 2000JD900141 . ISSN 2156-2202 . 
  30. ↑ «Разрушение озонового слоя», Агентство по охране окружающей среды США. Архивировано 19 сентября 2008 г.на Wayback Machine, просмотрено 25 июня 2008 г.
  31. ^ Freon®: 1930. В Глубина архивации 2011-03-19 в Wayback Machine . dupont.com (30 января 2009 г.). Проверено 24 сентября 2011.
  32. ↑ Бродер, Джон М. (9 ноября 2010 г.). «Новая тактика борьбы с изменением климата набирает обороты» . Нью-Йорк Таймс . п. А9. Архивировано 20 мая 2013 года . Проверено 5 февраля 2013 года .
  33. ^ Велдерс, GJM; Андерсен, SO; Daniel, JS; Fahey, DW; Макфарланд, М. (2007). «Важность Монреальского протокола в защите климата» . Труды Национальной академии наук . 104 (12): 4814–9. Bibcode : 2007PNAS..104.4814V . DOI : 10.1073 / pnas.0610328104 . PMC 1817831 . PMID 17360370 .  
  34. ^ Поэтапного отказа от ГХФА Расписание архивация 2009-07-16 в Wayback Machine . Epa.gov (28 июня 2006 г.). Проверено 24 сентября 2011.
  35. ^ "Greenpeace, Cool Technologies" Архивировано 6 июля 2008 г. в Wayback Machine . (PDF). Проверено 24 сентября 2011 года.
  36. ^ Использование озоноразрушающих веществ в лабораториях. TemaNord 516/2003. Архивировано 27 февраля 2008 г. на Wayback Machine . Norden.org (1 января 2003 г.). Проверено 24 сентября 2011.
  37. ^ Boccuzzi, S. J; Воген, Дж; Роем, Дж. Б. (2000). «Использование гидрофторалкановой системы доставки пропеллента для ингаляционного альбутерола у пациентов, получающих лекарства от астмы». Клиническая терапия . 22 (2): 237–47. DOI : 10.1016 / S0149-2918 (00) 88482-9 . PMID 10743983 . 
  38. ^ Пламмер LN и Бузенберг E. (2006). «Хлорфторуглероды в водной среде», гл. 1. С. 1–8. В МАГАТЭ (ред.), Использование хлорфторуглеродов в гидрологии - Руководство, Архивировано 15 апреля 2016 г. на Wayback Machine : Вена, Международное агентство по атомной энергии.
  39. ^ а б в Буллистер, JL; Wisegarver, Д.П. (2008). «Судовой анализ следовых количеств гексафторида серы, хлорфторуглерода-11 и хлорфторуглерода-12 в морской воде» . Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers . 55 (8): 1063–1074. Bibcode : 2008DSRI ... 55.1063B . DOI : 10.1016 / j.dsr.2008.03.014 .
  40. ^ Ватанабэ, YW; Shimamoto, A .; Оно, Т. (2003). «Сравнение временных индикаторов возраста в западной части северной части Тихого океана: фоновые уровни содержания SF 6 , CFC-11, CFC-12 и CFC-113 в океане » . Журнал океанографии . 59 (5): 719–729. DOI : 10,1023 / Б: JOCE.0000009600.12070.1a . S2CID 129791859 . 
  41. ^ a b c d e Fine, RA (2011). «Наблюдения ХФУ и SF 6 как индикаторов океана» (PDF) . Ежегодный обзор морской науки . 3 (1): 173–95. Bibcode : 2011ARMS .... 3..173F . DOI : 10.1146 / annurev.marine.010908.163933 . PMID 21329203 . Архивировано из оригинального (PDF) 10 февраля 2015 года . Проверено 31 января 2015 .  
  42. ^ Уорнер, MJ; Вайс, РФ (1985). «Растворимость хлорфторуглеродов 11 и 12 в воде и морской воде». Deep-Sea Research Part A: Oceanographic Research Papers . 32 (12): 1485–1497. Bibcode : 1985DSRA ... 32.1485W . DOI : 10.1016 / 0198-0149 (85) 90099-8 .
  43. ^ a b Мин, DH; Уорнер, MJ; Буллистер, JL (2010). «Расчетные скорости удаления тетрахлорметана в термоклине и глубоководных водах Восточного моря (Японское море)». Морская химия . 121 (1–4): 100–111. DOI : 10.1016 / j.marchem.2010.03.008 .
  44. ^ a b c Bu, X .; Уорнер, MJ (1995). «Растворимость хлорфторуглерода 113 в воде и морской воде». Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers . 42 (7): 1151–1161. Bibcode : 1995DSRI ... 42.1151B . DOI : 10.1016 / 0967-0637 (95) 00052-8 .
  45. ^ Wanninkhof, R .; Ледвелл, младший; Уотсон, AJ (1991). «Анализ гексафторида серы в морской воде». Журнал геофизических исследований . 96 (C5): 8733. Bibcode : 1991JGR .... 96.8733W . DOI : 10.1029 / 91JC00104 .
  46. ^ Буллистер, JL; Wisegarver, DP; Menzia, FA (2002). «Растворимость гексафторида серы в воде и морской воде» . Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers . 49 (1): 175–187. Bibcode : 2002DSRI ... 49..175B . DOI : 10.1016 / S0967-0637 (01) 00051-6 . Архивировано 24 сентября 2015 года.
  47. ^ Паспорт безопасности материала Архивирован 8 февраля 2011 г. на Wayback Machine . Национальные хладагенты
  48. ^ КТО. «Полностью галогенированные хлорфторуглероды» . Международная программа химической безопасности. Архивировано 05 мая 2012 года.

Внешние ссылки [ править ]

  • Таблица преобразования газа
  • Номенклатура FAQ
  • Схема нумерации озоноразрушающих веществ и их заменителей
  • Озоноразрушающие вещества класса I
  • Озоноразрушающие вещества класса II (ГХФУ)
  • Незаконная торговля КИК
  • История использования галонов ВМС США
  • Потеря озона: химические преступники
  • Процесс с использованием пиролиза в сверхвысокотемпературной плазменной дуге для удаления CFCs
  • [1] Агентство экологических расследований : отчеты и т.д. о незаконной торговле и решениях
  • [2] Агентство экологических расследований США: отчеты и т. Д. О незаконной торговле и решениях.
  • Фреон в автомобильном кондиционере
  • [3] Поэтапный отказ от галонов в огнетушителях