Страница 15 из 17
Выводы Молины и Роулэнда оспаривались в то время и оспариваются сейчас; одним из моментов критики является то, что фреоны существенно тяжелее воздуха и им сложно подниматься на уровень стратосферы. Ещё одним из источников атомов хлора, разрушающих озоновый слой, считались системы ускорения американских «шаттлов», окислителями топлива в которых были хлораты и перхлораты калия (наша космонавтика в отношении опасности для озонового слоя всегда была вне подозрения).
Тем не менее в 1987 году был подписан Монреальский протокол – международное соглашение, существенно ограничивающее производство и применение фреонов (использовать фреоны для распыления содержимого аэрозольных баллончиков Монреальский протокол запретил, правда, полеты шаттлов не запретил). Возможно эти ограничения по применению фреонов (ну и, кстати, почившая в бозе американская программа космических кораблей многразового использования) привели к тому, что концентрация стратосферного озона снова стала увеличиваться, и, по оценкам, толщина озонового слоя вернется к уровню ранних 1970-х к 2060–2070 году (но это в том случае, если истощение озона обусловлено антропогенным воздействием, а не какими-то другими, возможно неизвестными пока для нас естественными природными процессами – активностью Солнца, например). Молина же и Роулэнд совместно с голландским химиком Паулем Крутценом (Paul Crutzen) в 1995 году разделили Нобелевскую премию по химии – за изучение реакций, протекающих в атмосфере Земли.
Озон имеет очень высокое сродство к электрону (1,9 эВ), что и обусловливает его свойства сильного окислителя, превосходимого в этом отношении только фтором. Причиной его химической активности является полярное строение молекулы озона, или точнее – положительно поляризованный атом кислорода, который придает всей молекуле электрофильный характер. Поэтому молекулы с высокой плотностью электронов являются наиболее предпочтительными реакционноспособными элементами. Озон является сильным окислителем и используется для разрушения органических соединений, чаще всего – с двойными связями, такое разрушение носит название «озонолиз».
Способность озона реагировать с органикой с одной стороны опасна – контакт озона с полимерами приводит к их разрушению и/или изменению их физико-механических свойств (например, увеличивается хрупкость), с другой стороны – способность озона окислять органику приводит к тому, что он применяется в отбелке целлюлозных материалов и обеззараживании питьевой воды.
Если ещё в 1990-е годы основным способом отбелки материалов было использование хлора и его соединений, то в настоящее время эволюция процесса отбелки тканей, бумаги и другого целлюлозосодержащего сырья направлена в сторону полного исключения молекулярного хлора и производных хлора с целью максимального снижения содержания хлорорганических соединений в отходах производства и в готовой продукции. В современной идеологии бесхлорной отбелки различают два направления:
1. Отбелка без молекулярного хлора (Elemental Chlorine Free – ECF), в которой не применяют элементарный хлор или гипохлориты, а отбеливающим реагентом является диоксид хлора.
2. Отбелка полностью без применения соединений хлора (Total Chlorine Free – TCF), здесь отбеливающими реагентами могут быть кислород, перекись водорода, пероксокислоты и озон (если внимательно посмотреть на упаковку офисной бумаги, на ней можно увидеть трехбуквенные обозначения – я вот на имеющейся у меня под рукой пачке «Снегурочки» вижу маркировку ECF).
Впервые в мире промышленное использование озона для отбелки древесной массы было осуществлено в 1975 году в г. Хекслунде (Норвегия) на фабрике для производства газетной бумаги производительностью 200 тыс. т в год. В настоящее время в Италии, Австрии, США, Швеции, Финляндии десятки предприятий имеют промышленные установки для отбелки озоном. Самая крупная из них (производительностью 1450 т/сут) смонтирована на заводе Мется-Ботния в г. Каскинен (Финляндия). В России опытная установка для обработки целлюлозы озоном была создана на Сясьском целлюлозно-бумажном комбинате в конце 1970-х годов, однако до промышленного внедрения разработка не была доведена, и информации о том, есть ли сейчас целлюлозно-бумажные производства, где используется отбелка озоном, я не нашёл.
Опять же – в Европе в настоящее время 95 % питьевой воды проходит озонную подготовку, в США идет процесс перевода с хлорирования на озонирование. В России на сегодняшний день существует всего несколько станций озонирования воды – в Москве и Нижнем Новгороде. Несмотря на уже упоминавшуюся токсичность озона, для конечного потребителя озонирование воды менее опасно, чем хлорирование, – озон достаточно быстро разрушается до дикислорода, не оставляя токсичных или нежелательных «следов» в обрабатываемой воде.
История озона началась ещё в XVIII веке, когда его считали «запахом электричества», сегодня мы знаем, что стратосферный озон можно считать «зонтиком-хранителем» жизни на Земле, но из-за его токсичности я бы предпочел, чтобы озон содержался в стратосфере, а к нам в тропосферу – ни-ни (помню я смог лета-2010 от горения лесов и не хочу освежать эти воспоминания в памяти).
1.8. Угарный газ, который не стоит путать с веселящим
Угарный газ (моноксид углерода, оксид углерода (II)) – один из наиболее распространенных отравляющих газов в природе. Формула его проста и незамысловата – СО. Главным источником угарного газа является неполное сгорание топлива, которое используется человечеством, – угля, нефти, мазута, природного газа, сушеного кизяка и других углеродсодержащих материалов, которые когда-то человечество сжигало для получения энергии. Точную статистику отравлений угарным газом по России найти не удалось, британцы уверяют, что на Острове ежегодно в среднем регистрируется около 50 смертельных случаев бытовых отравлений угарным газом только из-за неправильного использования каминов и прочих обогревательных систем.
Поскольку угарный газ не имеет ни запаха, ни цвета, ни вкуса, не является раздражающим и легко смешивается с воздухом, а также беспрепятственно распространяется, он получил название «молчаливого убийцы». Определить потенциальную опасность отравления угарным газом практически невозможно, и отравление диагностируется только по симптомам, которыми, в частности, является возникающая из-за кислородного голодания мозга дезориентированность движения, которая и породила народную метафору «метаться как угорелый» (кот) – да-да – изначально в этой фразе был кот (или кошка).
В наши времена, когда печек стало меньше и глаголом «угорать» уже перестали пугать детей (по крайней мере, городских), дети почему-то подумали, что угорать – это просто дезориентироваться в пространстве и времени без последствий, хотя, строго говоря, «немножко угорев», можно так и остаться угорелым идиотом из-за необратимых повреждений мозга, а можно и угореть до смерти. В итоге «угорать» теперь почти равно «веселиться», а городские школьники путают угарный газ с веселящим.
Тем не менее в истории науки был человек, который специально угорал, вдыхая угарный газ. Это был Джон Скотт Холдейн. Этот физиолог превратил своё тело в лабораторию, вдыхая различные газы и отмечая, какое воздействие они оказывают на его организм. Холдейн является одним из создателей учения о дыхании человека, о его регуляции и роли в этом процессе углекислого газа. Он исследовал токсическое действие окиси углерода, разработал методы борьбы с отравлением этим газом. Впервые определил состав альвеолярного воздуха у человека с помощью созданного им газоаналитического аппарата, его работы спасли жизнь огромному количеству рабочих, солдат, водолазов и шахтеров. Вот как описывает биограф повседневные «забавы» Холдейна: «Он дышал хлором, метаном, углекислым газом, угарным газом (ипритом), чистым кислородом, азотом, горчичным газом и бог знает чем ещё в самых невероятных сочетаниях. Бывало, что он прекращал эксперимент только тогда, когда его лицо синело».