Введение к работе
Актуальность работы. Важность экологических проблем атмосферы Земли, таких как парниковый эффект и проблем, связанных с истощением озонового слоя остается по-прежнему очень высокой. Озоновые дыры, развивающиеся не только в приполярных областях арктики и антарктики, но и над достаточно густонаселенными районами северной Европы и России побуждают современных исследователей активно заниматься построением физико-химических моделей, объясняющих появление таких дыр. Общепринятым фактором, оказывающим большое влияние на разрушение озонового слоя Земли, являются активные галогены. В последнее время появились работы, указывающие на более значительную роль активного йода в данных процессах.
Источником йода в тропосфере является, главным образом, йодистый метил, выделяемый водорослями и фитопланктоном океанов. Поток йодистого метила от океана ~1,5 Мт/год. Йод естественного происхождения попадает в тропосферу в результате фотодиссоциации йодистого метила.
Атомы йода, вступая в реакцию с тропосферным озоном, быстро образуют радикалы Ю в результате реакции:
/ + о3 -> ю+ о2
эта реакция, по-видимому, является основной тропосферной реакцией, переводящей атомы йода в радикалы 10. Поэтому именно реакции с участием этих радикалов и определяют, в конечном итоге, тропосферную химию йодсодержащих соединений. Антропогенным источником йода в атмосфере являются применение в пожаротушении йодсодержащих реагентов и сжигание биомассы, причем вклад последнего фактора наиболее существенен. Во-первых, йода в биомассе содержится не меньше чем хлора или брома, а, во-вторых, биомасса сжигается, в основном, в тропических зонах, то есть там, где существуют мощные конвективные потоки, способные доставить продукты горения, в том числе и активный йод на значительную высоту. В связи с этим вклад активного йода в химию стратосферы и его участие в процессах разрушения озонового слоя Земли должны быть уточнены. Необходимо также заметить, что в процессе сжигания биомассы в атмосферу дополнительно попадают соединения углерода и серы, и, следовательно, представляется важным изучить взаимодействие йодсодержащих радикалов с этими веществами. Таким образом, получение кинетических данных относительно реакций радикалов
10 является актуальной задачей атмосферной химии, в связи с чем, и были предприняты описываемые ниже исследования.
Цель работы заключалась в измерении констант скорости некоторых реакций, которые, возможно, играют важную роль в йодной химии атмосферы и рассмотрения возможного цепного механизма разрушения атмосферного озона из некоторых из этих реакций. Проведенные кинетические исследования включали: 1. Количественное исследование реакций моноксида йода с водородсодержащими соединениями (муравьиная кислота, фреоны, галогеноэфиры, Ш). 2. Измерение констант скорости реакции моноксида йода с оксидами серы и углерода. 3. Изучение процесса образования атомов йода при взаимодействии СЦІ с атомарным хлором. 4. Исследование взаимодействия йодоводорода с озоном.
Научная новизна работы.
1. В настоящей работе проведены исследования взаимодействия моноксида
йода с водородсодержащими соединениями, такими как фреоны СНС12-
CF2Cl, и CHCIF-CCIF2, неполностью галогензамещенные эфиры CF3-0-
СНзИ
CF3CH2-0-CHF2, НСООН, Ш. Впервые получены верхние оценки констант скорости данных реакций.
-
Впервые были измерены константы скорости реакций взаимодействия радикала 10 с оксидом серы S02 и моноксидом углерода СО, причем показан гетерогенный характер данных реакций.
-
Рассмотрена реакция СНз1+С1->. Определен сложный характер этой реакции. Дня объяснения данного факта был предложен механизм взаимодействия.
-
Впервые исследовано взаимодействие Ш с озоном. Предложен механизм этого процесса, измерена константа скорости реакции, проведено численное моделирование предложенного процесса.
Практическая ценность. Полученные константы скоростей необходимы для оценки вклада йодсодержащих веществ в разрушение атмосферного озона. Эти данные, а также предложенные механизмы могут быть использованы при составлении численных моделей процессов в атмосфере, которые позволят прогнозировать изменения химического состава атмосферы и изменения климата планеты. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на российско-французском семинаре по химии атмосферы в 1995 г. (Москва), а также на семинарах в Институте энергетических проблем химической физики РАН.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, и содержит 107 страниц, включая 30 рисунков и 7 таблиц.
