Mi a hidroklórfluor-szénhidrogének (HCFC-k)?

A HCFC-k szén-, hidrogén-, klór- és fluortartalmú vegyületek. Az ipar és a tudományos közösség az ebbe a vegyületosztályba tartozó egyes vegyi anyagokat a fluorozott-klórozott szénhidrogének elfogadható átmeneti alternatíváinak tekinti. A HCFC-k rövidebb élettartammal rendelkeznek a légkörben, mint a CFC-k, és kevésbé reaktív klórt juttatnak a sztratoszférába, ahol az “ózonréteg” található. Következésképpen ezek a vegyi anyagok várhatóan sokkal kevésbé járulnak hozzá a sztratoszféra ózonrétegének csökkenéséhez, mint a CFC-k. Mivel még mindig tartalmaznak klórt, és potenciálisan képesek a sztratoszférikus ózon elpusztítására, csak a CFC-k ideiglenes helyettesítőinek tekintik őket. A jelenlegi nemzetközi jogszabályok a HCFC-k gyártásának korlátozását írják elő; a fejlett országokban 2020 után, a fejlődő országokban pedig 2030 után tilos a gyártás.

1. ábra. A helyettesítő halogénezett szénhidrogének megfigyelt légköri változásai a NOAA/GML flakonos mintavételi hálózatból.

A HCFC-k kevésbé stabilak, mint a CFC-k, mivel a HCFC-molekulák szén-hidrogén kötéseket tartalmaznak. Az ilyen szerves vegyületekben a szénhez kötődő hidrogént a hidroxilgyök megtámadja a légkör alsó részén, a troposzférában. (A CFC-ket, mivel nem tartalmaznak hidrogént, és ezért nincsenek szén-hidrogén kötéseik, a hidroxilgyök nem pusztítja el). Amikor a HCFC-k a troposzférában oxidálódnak, a felszabaduló klór általában más vegyi anyagokkal egyesülve olyan vegyületeket alkot, amelyek vízben és jégben oldódnak, és csapadékkal távoznak a légkörből. Amikor a HCFC-k ily módon megsemmisülnek, klórjuk nem jut el a sztratoszférába, és nem járul hozzá az ózon pusztulásához.

A légkörbe kerülő HCFC-molekulák egy bizonyos része eléri a sztratoszférát, és ott fotolízis (fény által indított bomlás) révén megsemmisül. A sztratoszférában felszabaduló klór ezután ugyanúgy részt vehet az ózonlebontó reakciókban, mint a CFC-k fotolíziséből felszabaduló klór. Mivel a HCFC-k a légkörben két mechanizmus révén bomlanak le jelentősen (szemben a CFC-kkel, amelyek a sztratoszférában szinte kizárólag fotolízis útján semmisülnek meg), és mivel a HCFC-k fotolízisének sebessége általában lassabb, mint a CFC-ké, a HCFC-kből arányosan kevesebb klór szabadul fel az alsó sztratoszférában, mint a CFC-kből. Ezek a tulajdonságok megmagyarázzák, hogy a HCFC-k várhatóan miért pusztítják sokkal kevésbé a sztratoszféra ózonrétegét, mint az azonos mennyiségű CFC-k.

Hogyan változott a HCFC-k légköri koncentrációja az idők során?

A távoli helyekről származó levegő rendszeres, gondos mérései azt mutatják, hogy a HCFC-k globális koncentrációja az idők során gyorsan nőtt. Ez a növekedés annak tulajdonítható, hogy az 1980-as évek végén és az 1990-es évek elején a HCFC-ket a CFC-k és más vegyi anyagok helyettesítéseként oldószer/tisztítószerek, hűtőközegek, habfúvószerek, légkondicionáló folyadékok stb. fokozottan használták. A NOAA, a CSIRO (Ausztrália) és a Kelet-Angliai Egyetem (Egyesült Királyság) tudósai az eredetileg már 1977-ben megtöltött tartályokban tárolt levegő mérései és az Antarktisz vagy Grönland feletti hóba zárt még régebbi levegő mérései lehetővé tették, hogy rekonstruálják, hogyan változott e gázok koncentrációja a légkörben az elmúlt 100 évben. Olyan kép rajzolódik ki, amelyben a 20. század elején a HCFC-k nem voltak jelen a légkörben. Miután használatukat ösztönözték a CFC-k és a kapcsolódó ózonlebontó gázok kivonásának felgyorsítása érdekében, a HCFC-k koncentrációja gyorsan nőtt a nulláról a ma megfigyelhető mennyiségre.

A sztratoszféra ózonrétegének csökkenése tekintetében a HCFC-koncentráció növekedése ellensúlyozta a CFC-k és más ózonlebontó vegyi anyagok légköri koncentrációjában megfigyelt csökkenést?

A sztratoszférában lévő ózon egyensúlyát számos fontos tényező határozza meg, beleértve a reaktív klór és bróm vegyületek koncentrációját. A klór és bróm koncentrációjának drámai növekedése a sztratoszférában az 1950-es évek óta fokozott ózonpusztítást eredményezett. A pusztulás tavasszal (szeptember-november) a legszembetűnőbb az Antarktisz felett, de kisebb mértékben megfigyelhető az Északi-sarkvidék felett március-májusban és a közepes szélességi körök felett is egész évben. A NOAA CFC-kre, HCFC-kre és más ózonlebontó anyagokra vonatkozó mérései azonban azt mutatják, hogy a légkörben lévő klór és bróm teljes mennyisége az 1990-es években kezdett csökkenni! Ez a csökkenés annak a közvetlen eredménye, hogy számos ország betartotta a Montreali Jegyzőkönyvben foglalt, az ózonlebontó anyagok termelésének korlátozására vonatkozó előírásokat. Miközben tehát a HCFC-k légköri koncentrációja tovább nőtt a légkörben, az erősebb ózonlebontó anyagok (például a CFC-k és a metil-kloroform) esetében eddig megfigyelt csökkenés több mint ellensúlyozta a HCFC-k fokozott hatását. A Montreali Jegyzőkönyvben foglalt, a HCFC-k gyártását korlátozó és végül megszüntető szabályozások célja, hogy a HCFC-k ne jelentsenek nagyobb problémát, mint az általuk felváltott CFC-k.

Mit nyújtanak a NOAA/GML mérések a politikai döntéshozók, a nagyközönség és a tudományos közösség számára?

A NOAA/GML mérések a legátfogóbb és legkövetkezetesebb képet adják a globális nyomgázkoncentrációkról és azok időbeli változásairól. Az általunk mért nyomgázok fontos szerepet játszanak a sztratoszférában lévő ózon mennyiségének meghatározásában. Emellett nagymértékben befolyásolják a légkör hőegyensúlyát, mivel elnyelik a fényt, és mivel hatással vannak más, fényt elnyelő gázokra (a sztratoszférában az ózonra). Csak a Cl, a Br, az aeroszolok és a hőmérséklet folyamatos megfigyelésével leszünk képesek megválaszolni a következő kérdéseket:

• A Montreali Jegyzőkönyv működik?
• Az ózonréteg helyreállása a vártnak megfelelően halad?
• Léteznek-e nagyobb hiányosságok az ózonlebontási jelenségek megértésében?
• Az üvegházhatású gázok növekedése késlelteti az ózonréteg helyreállását?

További információért kérjük, lépjen kapcsolatba a következő címen: Dr. Stephen A. Montzka; telefon:
Dr: (303)-497-6657