نقش کلروفلئور کربن در تخریب لایه ازن

لایه ازن ناحیه ای از فضاست که به عنوان محافظ طبیعی زمین در برابر اشعه های زیانبار خورشید قلمداد می شود این لایه پرتو فرابنفش را پیش از آنکه به زمین برسد جذب می کند بنابراین هر کاهش قابل ملاحظه ای در مقدار لایه ازن تهدیدی برای حیات خواهد بود

لایه ازن ناحیه‌ای از فضاست که به عنوان محافظ طبیعی زمین در برابر اشعه‌های زیانبار خورشید قلمداد می‌شود. این لایه پرتو فرابنفش را پیش از آنکه به زمین برسد جذب می‌کند. بنابراین هر کاهش قابل ملاحظه‌ای در مقدار لایه ازن تهدیدی برای حیات خواهد بود. پس از کشف لایه ازن توسط دکتر فلرمن ، علت پدید آمدن این حفره روشن نبود، تا اینکه دانشمندان به واکنشهای شیمیایی آلاینده‌های جوی مانند کلر با ازن مشکوک شدند. افزایش کلر در جو بطور عمده مربوط به مصرف و رها شدن کلروفلوئوروکربنها در فضاست. این ترکیبات فقط کلر ، فلوئور و کربن دارند و معمولا آنها را CFC می‌نامند.

● ترکیبات مختلف CFC

ترکیبات CFC ، غیر سمی ، غیر آتشگیر و غیر فعال هستند و تراکم پذیری خوب ، آنها را برای استفاده در سرماسازها مناسب می‌سازد. بر اساس این ویژگی کاربردهای مهمی در زندگی زورمره دارند. چند ترکیب CFC از نظر تجاری حائز اهمیت هستند و برای سهولت ، عدد رمز آنها (مثل CFC_۱۱ یا CFC_۱۲) استفاده می‌شود.

● CFC_۱۲ :

این ماده خالص است در ۳۰- درجه سانتیگراد می‌جوشد و در دمای اتاق به صورت گاز است. تحت فشار به سهولت مایع می‌شود. از سال ۱۹۳۰ به عنوان سیال سرد کننده در یخچالها استفاده می‌شد و به این ترتیب جایگزین گازهای سمی آمونیاک و دی‌اکسید گوگرد گردید. با تبخیر CFC_۱۲ مایع می‌توان از آن برای ایجاد حباب در اسفنجهای پلاستیکی صلب استفاده کرد. این حبابهای ریز باعث می‌شود که این محصولات عایق‌های گرمایی خوبی باشند. CFC_۱۲ را بطور تجاری از واکنش تترا کلرید کربن با گاز فلوئورید هیدروژن تولید می‌کنند، که مقداری هم CFC_۱۱ در این واکنش تولید می‌شود.

● CFC_۱۱ :

این ترکیب مایعی است که در دمای اتاق می‌جوشد. از این ترکیب برای پف کردن محصولات اسفنجی نرم نظیر بالش و تشک و صندلی اتومبیل استفاده می‌شود. همچنین برای ساختن محصولات اسفنجی صلب پلی اورتان که در عایق‌بندی یخچال و فریزر و عایق‌بندی ساختمانی کاربرد دارد. قبلا از CFC_۱۱ و CFC_۱۲ به عنوان پیشران قوطیهای افشانه‌ای استفاده می‌شد که به علت نگرانی درباره لایه ازن ، این کاربرد در اواخر دهه ۱۹۷۰ در اکثر کشورهای صنعتی منسوخ شد.

● CFC_۱۱۳ :

این ترکیب به فرمول می‌باشد و نسبت به ترکیبات قبلی اثر آلاینده کمتری دارد. این ماده برای تمیز کردن باقیمانده گریس و چسب و لحیم از روی مدارهای الکترونیکی بکار می‌رفت. تبخیر حلال و انتشار آن در فضا در گذشته مجاز بود، امروزه بوسیله روشهای بازیابی و بازگردانی به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.

● فرایند نفوذ ترکیبات CFC به جو زمین

سه ترکیب CFC که به آنها اشاره شد به عنوان CFC های سخت معروفند. زیرا هیچ فرایند طبیعی بر آنها اثر نمی‌کند (مانند حل شدن در باران). این ترکیبات بعد از چند سال به استراتوسفر صعود می‌کنند و پس از چند دهه که بدون تغییر در آنجا ماندند به قسمت فوقانی استراتوسفر صعود کرده و در آنجا بوسیله (طول موج ۲۱۰ ـ ۲۰۰ نانومتر) بصورت نور شیمیایی تجزیه می‌شوند. از این راه اتم‌های کلر آزاد می‌شوند. CFCها برای تجزیه نور شیمیایی عمدتا طول موج‌های ۲۲۰nm یا کمتر را لازم دارند.

برای این کار باید به استراتوسفر میانی صعود کند. زیرا به ارتفاعات پایینتر چندان نفوذ نمی‌کنند. از آنجا که حرکت قائم در استراتوسفر کند است، طول عمر CFCها در جو زیاد است. بطور متوسط برای مولکولهای CFC-۱۲ مدت ۶۰ سال و برای مولکولهای CFC_۱۲ مدت ۱۰۵ سال است. CFC_۱۱ نسبت به CFC_۱۲ در ارتفاعات پائینتری بطور نور شیمیایی تجزیه می‌شود. از این رو بیشتر می‌تواند ازن را در ارتفاعات پایینتر استرتراسفر ، در جایی که ازن بیشترین غلظت را دارد تخریب کند. در حال حاضر CFC_۱۱ و CFC_۱۲ عامل اصلی ایجاد حفره در لایه ازن بشمار می‌روند.

● دیگر ترکیبات کلردار آلاینده جوی

ترکیب کلردار دیگری که در تروپسفر حذف نمی‌شود، تتراکلرید کربن است که آن هم بطور نور شیمیایی در استراتوسفر تجزیه می‌شود. تتراکلرید کربن به عنوان حلال و همچنین حد واسط برای ساخت CFC_۱۱ و CFC_۱۲ بکار می‌رود. نوع متفاوتی از ترکیبات متیل کلروفرم است که به مقدار زیاد تولید و در تمیز کردن فلزات بکار می‌رود. مقدار زیادی از آن در فضا منتشر می‌شود. اگرچه مقداری از آن در تروپسفر حذف می‌شود، اما مقدار کافی از آن برای به استراتوسفر دوام می‌آورد و بطور موثر به تهی شدن لایه ازن کمک می‌کند.

● مواد جایگزین CFCها

CFCهای سخت یعنی آنهایی که هیدروژن ندارند، راهی برای حذف آنها از تروپوسفر وجود ندارد. یعنی در آب حل نمی‌شوند، با باران شسته نمی‌شوند، و بوسیله نور مرئی یا تجزیه نمی‌شود. ترکیبات جایگزین CFCها ، دارای اتمهای هیدروژن متصل به کربن هستند و HCFC (هیدروفلوئوروکربنها) یا CFC نرم نام دارند. زیرا در تروپوسفر مسیرهایی برای فروپاشی آنها وجود دارد.

یکی از این مواد است که نامیده می‌شود و در تولید اسفنج پلی اورتان و استفاده در یخچال جایگزین مناسبی برای CFC_۱۱ می‌باشد. همچنین هم اکنون در یخچالها و دستگاههای تهویه خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما ایده‌آل‌ترین جایگزین برای CFCها ترکیباتی هستند که کاملا عاری از کلر باشند و خطری برای ازن ایجاد نکنند. امروزه بیشترین توجه معطوف HFC (هیدروفلوروکربنها) است، که جانشین بسیار مناسبی برای CFCها و HCFCها هستند.