NOAA Global Monitoring Laboratory – Halocarboner og andre sporstoffer i atmosfæren

Hvad er hydrochlorfluorcarboner (HCFC’er)

HCFC’er er forbindelser, der indeholder kulstof, hydrogen, klor og fluor. Industrien og det videnskabelige samfund betragter visse kemikalier inden for denne klasse af forbindelser som acceptable midlertidige alternativer til chlorfluorcarboner. HCFC’erne har kortere levetid i atmosfæren end CFC’er og afgiver mindre reaktivt klor til stratosfæren, hvor “ozonlaget” findes. Derfor forventes det, at disse kemikalier vil bidrage langt mindre til nedbrydning af stratosfærisk ozon end CFC’er. Da de stadig indeholder klor og har potentiale til at ødelægge stratosfærisk ozon, betragtes de kun som midlertidige erstatninger for CFC’erne. Den nuværende internationale lovgivning har pålagt produktionslofter for HCFC’er; produktionen er forbudt efter 2020 i de udviklede lande og 2030 i udviklingslandene.

Figur 1. Observerede ændringer i atmosfæren for substituerende halocarboner fra NOAA/GML-flaskeprøvetagningsnetværket.

HCFC’er er mindre stabile end CFC’er, fordi HCFC-molekyler indeholder kulstof-hydrogenbindinger. Når hydrogen er bundet til kulstof i organiske forbindelser som disse, angribes det af hydroxylradikalet i den lavere del af atmosfæren, som kaldes troposfæren. (CFC’er bliver ikke ødelagt af hydroxylradikalerne, fordi de ikke indeholder hydrogen og derfor heller ikke kulstof- og hydrogenbindinger). Når HCFC’er oxideres i troposfæren, kombineres det frigjorte klor typisk med andre kemikalier for at danne forbindelser, der opløses i vand og is og fjernes fra atmosfæren ved udfældning. Når HCFC’er bliver ødelagt på denne måde, når deres klor ikke stratosfæren og bidrager til ozonnedbrydningen.

En vis del af de HCFC-molekyler, der frigives til atmosfæren, vil nå stratosfæren og blive ødelagt der ved fotolyse (lysinitieret nedbrydning). Det klor, der frigives i stratosfæren, kan derefter deltage i ozonnedbrydende reaktioner ligesom det klor, der frigives ved fotolyse af CFC’er, gør. Da HCFC’er nedbrydes betydeligt ved to mekanismer i atmosfæren (i modsætning til CFC’er, der næsten udelukkende nedbrydes ved fotolyse i stratosfæren), og da fotolysehastigheden for HCFC’er generelt er langsommere end for CFC’er, frigøres der forholdsmæssigt mindre klor fra HCFC’er i den nedre stratosfære end fra CFC’er. Disse egenskaber forklarer, hvorfor HCFC’er forventes at nedbryde meget mindre stratosfærisk ozon end tilsvarende mængder CFC’er.

Hvordan har koncentrationerne af HCFC’er i atmosfæren ændret sig over tid?

Regulære, omhyggelige målinger af luft fra fjerntliggende steder viser, at de globale koncentrationer af HCFC’er er steget hurtigt over tid. Denne stigning kan tilskrives den øgede anvendelse af HCFC’er som erstatning for CFC’er og andre kemikalier som opløsnings-/rengøringsmidler, kølemidler, skumblæsningsmidler, luftkonditioneringsvæsker osv. fra slutningen af 1980’erne og begyndelsen af 1990’erne. Målinger af luft, der er opbevaret i beholdere, som oprindeligt blev fyldt så tidligt som i 1977, og målinger af endnu ældre luft, der er fanget i sne over Antarktis eller Grønland, har gjort det muligt for forskere ved NOAA, CSIRO (Australien) og University of East Anglia (UK) at rekonstruere, hvordan koncentrationerne af disse gasser har ændret sig i atmosfæren i de seneste 100 år. Det billede, der tegner sig, er et billede, hvor HCFC’er ikke var til stede i atmosfæren i begyndelsen af det 20. århundrede. Da man først tilskyndede til at anvende dem for at fremskynde udfasningen af CFC’er og beslægtede ozonnedbrydende gasser, steg HCFC-koncentrationerne hurtigt fra nul til de mængder, der observeres i dag.

Med hensyn til nedbrydning af stratosfærisk ozon, har stigningerne i HCFC-koncentrationerne opvejet de nedgange, der er observeret i atmosfærens koncentrationer af CFC’er og andre ozonlagsnedbrydende kemikalier?

Balancen af ozon i stratosfæren er bestemt af en række vigtige faktorer, herunder koncentrationen af reaktive klor- og bromkemikalier. Dramatiske stigninger i koncentrationen af klor og brom i stratosfæren siden 1950’erne har medført en øget ozonnedbrydning. Ødelæggelsen er mest markant om foråret (september-november) over Antarktis, men kan også i mindre omfang observeres over Arktis i marts-maj og over de mellemste breddegrader hele året. NOAA’s målinger af CFC’er, HCFC’er og andre ozonnedbrydende stoffer viser imidlertid, at den samlede mængde af klor og brom i atmosfæren begyndte at falde i 1990’erne! Dette fald er et direkte resultat af, at mange nationer har overholdt de regler, der er skitseret i Montreal-protokollen for at begrænse produktionen af ozonlagsnedbrydende stoffer. Så mens koncentrationerne af HCFC’er i atmosfæren fortsatte med at stige i atmosfæren, har de fald, der hidtil er observeret for de mere potente ozonlagsnedbrydende stoffer (såsom CFC’er og methylchloroform), mere end opvejet HCFC’ernes øgede indflydelse. Montreal-protokollens bestemmelser, der begrænser og i sidste ende eliminerer produktionen af HCFC’er, er udformet med henblik på at sikre, at HCFC’er ikke bliver et større problem end de CFC’er, de erstattede.

Hvad giver NOAA/GML-målinger de politiske beslutningstagere, den brede offentlighed og det videnskabelige samfund?

NOAA/GML-målinger giver det mest omfattende og konsistente billede af de globale koncentrationer af sporgasser og ændringer i disse koncentrationer over tid. De sporgasser, som vi måler, spiller en vigtig rolle ved bestemmelsen af mængden af ozon i stratosfæren. De har også stor indflydelse på varmebalancen i atmosfæren, fordi de absorberer lys, og fordi de påvirker andre gasser, der absorberer lys (ozon i stratosfæren). Kun ved fortsat overvågning af Cl, Br, aerosoler og temperaturer vil vi kunne besvare spørgsmålene:

  • Er Montreal-protokollen effektiv?
  • Fører genopretningen af ozonlaget sig som forventet?
  • Er der større huller i vores forståelse af ozonnedbrydningsfænomenerne?
  • Hæmmes genopretningen af ozonlaget af stigninger i drivhusgasser?

For yderligere oplysninger, kontakt venligst:
Dr. Stephen A. Montzka; tlf: (303)-497-6657

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.