Медь может способствовать истощению озонового слоя
Медь, попадающая в окружающую среду из фунгицидов, тормозных колодок, противообрастающих красок для судов и других источников, может вносить значительный вклад в истощение стратосферного озона. К такому выводу пришли геохимики из Калифорнийского университета в Беркли в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.
Ученые показали, что медь в почве и морской воде действует как катализатор, превращая органическое вещество в метилбромид и метилхлорид — два мощных галогенуглеродных соединения, разрушающих озон. Солнечный свет усугубляет ситуацию, увеличивая выработку этих метилгалогенидов примерно в 10 раз. Эти данные частично объясняют давнюю загадку происхождения значительной части метилбромида и метилхлорида в стратосфере. После всемирного запрета хлорфторуглеродов (ХФУ) и бромированных галонов с 1989 года, эти метилгалогениды стали новыми доминирующими источниками разрушающего озон брома и хлора.
«Если мы не знаем, откуда берутся метилбромид и метилхлорид, то как мы можем обеспечить их сокращение вместе с ХФУ? — говорит старший автор статьи Роберт Рю. — К 205 году мы должны вернуться к относительно нормальному состоянию озона, но такие вещи, как продолжающиеся выбросы метилгалогенидов, являются "кочками на дороге" к восстановлению. Использование меди в окружающей среде, по прогнозам, будет быстро расти в ближайшие годы, и это следует учитывать при прогнозировании будущей галогенной нагрузки и восстановления озонового слоя».
Один атом брома в 50 раз разрушительнее для озона, чем атом хлора. Ежегодно около трети метилбромида и метилхлорида в атмосфере поступает из неизвестных источников. Новые данные предполагают, что медь является важным, если не основным, источником этих недостающих соединений. «Мы запретили метилбромид, но не вызывают ли другие изменения, которые мы вносим в окружающую среду, больших выбросов этого соединения? С увеличением использования меди, похоже, что катализируемое медью производство также становится растущим источником», — отмечает Рю.
Исследование началось с экспериментов студентов-бакалавров, которые обнаружили, что добавление сульфата меди в почву и морскую воду приводит к образованию огромного количества метилгалогенидов. Последующие эксперименты показали, что солнечный свет и перекись водорода усиливают этот процесс более чем в пять раз и продлевают каталитическую активность меди. Ученые предполагают, что ион меди Cu(II) окисляет органический материал, высвобождая метильные радикалы, которые соединяются с галогенами. Солнечный свет и перекись водорода регенерируют медь, позволяя ей снова и again участвовать в реакции.
«Мы сделали приблизительный расчет и оценили, что только сульфат меди может быть ответственен за 4.1 гигаграмма метилбромида в год, что составляет около 10% недостающего источника, — говорит Рю. — И это без учета других соединений меди, таких как широко используемый гидроксид меди, или потенциальных выбросов из океана». Авторы подчеркивают, что необходимо больше исследований, чтобы определить, какие соединения меди наиболее активно производят метилгалогениды и в каких количествах.